[发明专利]齿轮齿条式抽油杆井下增程装置

说明书

本发明属于石油有杆采油中用来增加抽油杆行程的一种抽油杆井下增程装置。

目前在石油有杆采油中，长冲程泵的充满系数高，有利于多采石油，有利于节能，但是采用长冲程泵的井需要用长冲程抽油机配合使用。中国专利86102979公布了一种链条抽油机，它的增程方式是通过增加抽油机的高度来增加抽油机的冲程，这种抽油机的冲程可以达到5米以上。对一口已开采井，需要采用长冲程泵采油时，就必须把地面上原来使用的常规抽油机换成长冲程抽油机。

本发明的目的在于避免上述现有技术的不足之处，提供一种不需要对冲程较小的常规抽油机做任何改动就能带动长冲程泵工作的抽油杆井下增程装置。该装置应用齿轮齿条机构的运动特性，可以把从动力输入筒输入的冲程增加一倍，并从动力输出筒输出出去，为长冲程泵用于常规抽油机开拓了新的途径。

本发明的目的可以通过以下措施来达到：在井下管柱上，抽油泵的上方，安装一种抽油杆井下增程装置（附图1）。该装置由外工作筒、内工作筒、齿轮齿条机构和脱接器组成。外工作筒上下两端连接在油管柱上，内工作筒固定在外工作筒中，内外工作筒之间留有过流通道，抽油泵采出的液体经过此通道从下向上流入上部油管。齿轮齿条机构被密封安装在内工作筒中，齿轮齿条机构的动力输出筒从内工作筒下端伸出，与下部抽油杆连接，齿轮齿条机构的动力输入筒从内工作筒上端伸出，与脱接器连接，脱接器则通过对接锚与上部抽油杆连接。

本装置可以通过以下措施来实现。

脱接器由对接锚（2）、滑块（36、38）、弹簧（39）、脱接器体（3）和滚轮（5）组成。对接锚上端与抽油杆连接，下端可以与脱接器对接或脱离。脱接器体在下端与动力输入筒（8）连接，一组滚轮将它扶正在外工作筒中。从附图4、5、6可以看出滑块（36、38）的全部结构，滑块内侧有一圆弧面（41），外侧有圆弧形脱卡斜面（42）。两滑块被叠合着放入脱接器体的横向孔内，弹簧（39）使两滑块的圆弧面向中心闭合（见附图2的B-B剖面）。

在对接时，对接锚头部的锥形头（4）插入两滑块中间，迫使两滑块向外分开，当锥形头通过后，两滑块在弹簧作用下复位，卡在对接锚的径缩部位，使脱接器结合成一个整体。

在抽油情况下，脱接器在外工作筒内部内工作筒上方的空间里运动，两滑块的脱卡斜面始终不与上接头（1）上的脱卡斜面（30）接触，两滑块不能释放对接锚。

当需要起出抽油杆时，只要上提抽油杆，将脱接器提到外工作筒顶部，两滑块就会在上接头的脱卡斜面的推动下松开对接锚的径缩部，将对接锚释放。

外工作筒由三段筒体（6、14、24）、上接头（1）、下接头（29）和两个中间接头（9、20）连接而成。上下接头分别与上下油管连接，三段筒体可以制成上下两段筒径较小，中间一段筒径较大的阶梯式筒体，使外工作筒能较好地适应油井井筒的弯曲。

内工作筒由两段筒体（16、21）、两个连接体（10、19）和扶正接头（23）连接而成。上段筒体（16）为长圆形截面，以加大安装齿轮齿条机构的空间。内工作筒通过中间接头（9、20）和连接体（10、19）固定在外工作筒中，内外工作筒之间有过流通道（11），抽油泵采出的液体经过此通道从下部油管流入上部油管。

齿轮齿条机构由动力输入筒（8）、齿轮架（13）、齿轮组（12）、定齿条（15）、动齿条（7）和动力输出筒（18）组成。动力输入筒上端与脱接器连接，下端与齿轮架连接，其内部空腔是动齿条的活动空间。动齿条是双面齿条，顶端装有扶正装置（31），下端与动力输出筒连接;动力输出筒下端通过球铰接头（35）与下部抽油杆连接。两根定齿条通过螺钉（40）对称地固定在内工作筒壁的凹槽内，齿轮组分两列铰连在齿轮架上，其外侧与定齿条啮合，内侧与动齿条啮合。齿轮架以定齿条为导轨上下滑动，将齿轮齿条机构定位在内工作筒中心上。

由于在该齿轮齿条机构中动力输入筒、齿轮架和齿轮组是主动件、动齿条和动力输出筒是从动件，定齿条固定不动，所以当动力输入筒从下止点运动到上止点走过一个冲程的距离时，该齿轮齿条机构的运动特性就会使动力输出筒以两倍于动力输入筒的运动速度同步向上运动，走过两个冲程的距离，起到增大冲程的作用，在下冲程时也是一样。

为了提高动齿条和动力输出筒的运动稳定性，动齿条上没有齿的两个侧面作成与动力输出筒外径一致的圆柱面，在内工作筒的中部装有扶正套（33），将动齿条和动力输出筒稳定在内工作筒中心上。

为了提高动齿条在动力输入筒中的运动稳定性，可以将动力输入筒的内孔制成与动齿条外圆柱面作滑动配合。