一种智能转换接头的制作方法
【专利摘要】一种新型智能转换接头，包括左半主体、右半主体、圆柱式密封舌、单向阀，测试通道、工作通道、密封舌滑道、采油通道和进油管，圆柱式密封舍放置在密封舌滑道内，测试通道上开设有密封槽，密封槽的上端开设有圆形缺口，下端与圆柱式密封舍形成线密封，采油通道包括上下两部分，单向阀放置在采油通道上下部分交界处，左半主体和右半主体上开有横向液流通道，横向液流通道连通工作通道和采油通道，采油通道上有两个连通密封舌滑道的贯通孔，进油管与采油通道连通。通过控制圆柱式密封舌两边的压差，实现采油状态与测井状态的智能转换，避免了过度依赖弹簧实现功能转换，而导致的因弹簧失效使圆柱式密封舌复位不到位而导致的回流现象。
【专利说明】一种智能转换接头
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种转换接头，特别涉及一种转换接头。
技术背景
[0002]随着流体控制技术、机械设计及加工水平的突飞猛进，原油开采工具和采油技术得到较大发展，原油开采效率也得到提升，但仍然无法满足市场对原油高效开采的需求，作为提升电泵采油井产出效率的重要环节之一，萨姆斯转换装置的设计思路基本上都是主要依靠弹簧的弹力来驱动密封板(密封模块)的运动，从而实现测试通道和采油通道的自动切换。蝶型弹簧式接头主要靠安装在密封板转轴上的蝶形弹簧的回弹扭力与油气冲击力之间的相互作用，实现对井下测试通道的自动切换；油井电泵分采接头是利用采油半体内的活塞机构和弹性连杆机构驱动密封板机构，来实现采油通道和测井通道在采油状态和测井状态的开合；弹簧自动切换式接头主要依靠流体压力实现密封滑块对测试通道的密封、依靠拉伸弹簧的回拉力实现密封滑块的归位与测试通道的开启，以上三种设计方案实现工作状态的自动切换都过于依靠弹簧的回位扭力，而在高温高压的油井采油状态下采油压力往往是波动的，导致密封板及密封滑块无法很好的实现良好的密封，长时间工作后，弹簧容易失效，密封板及密封滑块也无法很好的归位。
实用新型内容
[0003]为解决上述技术问题，本实用新型提供一种新型转换接头，通过密封球对液流的阻滞作用来控制圆柱式密封舌左右两端的压差，从而实现测试通道、采油通道在采油状态及测井状态下的切换。
[0004]本实用新型提供的一种新型转换接头，包括左半主体、右半主体、圆柱式密封舌、密封球和堵头，所述左半主体包括测试通道、工作通道和密封舌滑道，所述右半主体包括采油通道和进油管，所述圆柱式密封舍放置在所述密封舌滑道内，所述测试通道上开设有密封槽，所述密封槽的上端开设有圆形缺口，下端与所述圆柱式密封舍形成密封，所述采油通道包括上下两部分，上部分管径大于下部分管径，所述密封球放置在所述采油通道上下部分交界处，所述左半主体和右半主体上开有横向液流通道，所述横向液流通道连通所述测试通道和所述采油通道，所述采油通道上有两个连通密封舌滑道的贯通孔，所述进油管与所述采油通道连通，所述堵头与所述采油通道螺纹连接。
[0005]进一步的，还包括拉簧，所述拉簧一端与圆柱式密封舌内底面固定连接，另一端与右半主体固定连接，所述拉簧的长度小于圆柱式密封舍内腔的深度。
[0006]进一步的，还包括压簧，所述压簧放置在所述堵头下方和所述密封球上方的空腔内，所述压簧的长度大于所述空腔的高度。
[0007]进一步的，所述左半主体和所述右半主体通过螺栓连接。
[0008]进一步的，所述横向液流通道处和所述密封舌滑道的右端处分别采用密封圈密封。
[0009]进一步的，所述密封圈的材料为金属。
[0010]进一步的，所述密封舍滑道的左端设置有盘根。
[0011]进一步的，所述圆柱式密封舌与所述密封槽的下端形成线密封。
[0012]进一步的，所述测道通道的管径为Dtl,所述圆柱式密封舍的长度L ^ D0+12mm,直径D2 ^ D0+10mmo
[0013]本实用新型带来的有益效果:通过密封球对液流的阻滞作用以及流动损失来控制圆柱式密封舌两边的压差，从而实现采油状态与测井状态的转换，解决了通过人工来实现状态的转换所带来的耗时性、繁琐性难题，避免了过度依赖弹簧实现功能转换，从而避免了在高温环境下因弹簧失效使圆柱式密封舌复位不到位而导致的回流现象。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1新型转换接头内部结构示意图
[0015]图2是圆柱式密封舍与密封槽密封示意图
[0016]图3是圆柱式密封舍结构图
[0017]图4是新型转换接头采油状态示意图
[0018]图5是新型转换接头测井状态示意图
[0019]图6是左半主体示意图
[0020]图7是右半主体示意图
[0021]图中:1.左半主体2.圆柱式密封舌3.圆柱式密封舌底面4.进油管5.堵头6.密封圈7.压簧 8.密封球 9.密封圈10.螺纹孔11.拉簧12.右半主体13.盘根14.工作通道15.采油通道16.测试通道17.密封舌滑道18.横向液流通道19.密封槽20.贯通孔21.圆形缺口。
具体实施例
[0022]下面结合附图以及具体实施例对本实用新型作进一步的说明，但本实用新型的保护范围并不限于此。
[0023]如图1至图4所示，一种新型转换接头，包括左半主体1、右半主体12、圆柱式密封舌2、拉簧11、压簧7、密封球8、堵头5，所述左半主体I包括测试通道16、工作通道14和密封舌滑道17，所述右半主体12包括采油通道15和进油管4，所述圆柱式密封舍2放置在所述密封舌滑道17内，所述拉簧11 一端与圆柱式密封舌内底面3固定连接，另一端与右半主体12固定连接，所述拉簧11的长度小于圆柱式密封舍2内腔的深度，初始状态，所述拉簧11受拉，所述测试通道16上开设有密封槽19，所述密封槽19的上端开设有圆形缺口 21，下端与所述圆柱式密封舍2形成密封，所述采油通道15包括上下两部分，上部分管径大于下部分管径，所述密封球8放置在所述采油通道15上下部分交界处，所述堵头5与所述采油通道15螺纹连接，可以针对具体的工况调节堵头5旋入的深度，从而调节相应工况下密封球8的开启压力，进一步提高了装置对运行工况的适应性与灵活性，所述压簧7放置在所述堵头5下方和所述密封球8上方的空腔内，所述压簧7的长度大于所述空腔的高度，初始状态，所述压簧7受压，所述左半主体I和右半主体12上开有横向液流通道18，所述横向液流通道18连通所述测试通道16和所述采油通道15，所述采油通道15上有两个连通密封舌滑道17的贯通孔20，所述进油管4与所述采油通道15连通，所述工作通道14的管径为D。，所述圆柱式密封舍2的长度L?%+12，直径D2?D0+10o
[0024]上述方案解决的技术问题是:采油状态下，潜油泵启动，原油在采油通道15内向上流动，运动到密封球8时，受到密封球8初始开启压力的临时阻滞作用，使得该处压强增力口，此时采油通道15内压强基于帕斯卡定律传递到圆柱式密封舌2受压部位，推动圆柱式密封舌2克服拉簧11作用力向左滑动，直到顶住密封槽19，与密封槽下端形成线密封，将测试通道16与工作通道14隔离开，随着压强进一步增大，原油作用在密封球8上的压力大于其初始开启压力，密封球8开启，原油通过横向液流通道18流向工作通道14，同时，原油经圆形缺口 21流入密封槽19内，由于原油经由密封球8和横向液流通道18流向工作通道14的流动阻力损失，在圆柱式密封舌2左、右端面形成压差，在压差作用下，圆柱式密封舌2紧紧顶在密封槽19上，使得圆柱式密封舌2能够实现可靠密封。当压簧7失效时，装置依然可以实现工作状态转换的功能。潜油泵将原油经由进油口 4泵送至采油通道15，密封球8处的开启力小于密封舌2滑动的最大静摩擦力，此时在压强作用下，原油先将密封球8顶开，经横向液流通道18流入工作通道14，随着压强的进一步增大，原油作用在圆柱式密封舌(2)右端面的压力增大，同时，由于原油经由密封球8及横向液流通道18流向工作通道14的流动阻力损失，导致在圆柱式密封舌2左、右端面形成压差，在压差作用下，圆柱式密封舌(2)紧紧顶在密封槽19上，使得圆柱式密封舌2能够实现可靠密封。
[0025]在测井状态下，潜油泵关闭，原油停止流动，工作通道14中的原油在重力作用下形成回流，原油由工作通道14经由横向液流通道18流向采油通道15，此时，密封球8在回流原油压力、自身重力以及压簧7压力作用下，快速关闭，采油通道15内原油在重力作用下形成倒灌趋势，圆柱式密封舌2右端处油压消失，工作通道14以及与之连接的采油管道内原油静止，在密封槽19处形成一个较高的静压，即在圆柱式密封舌2左、右端面形成压差，同时在拉簧11的导向作用下，圆柱式密封舌2向右滑动到密封舌滑道17的右端，回归到初始位置，使测试通道16完全打开，形成与工作通道14的贯通，工作通道14以及与之相连的采油管道内留存的原油通过测试通道16向下流入到油井，进行泄压，泄压之后测试仪器就可经由工作通道14和测试通道16进入到油井底部进行测井工作，从而实现转换。
[0026]进一步的，所述左半主体I和所述右半主体12通过螺栓连接，方便装置的加工以及内部部件的安装，且结构简单、操作可靠安全，解决了连杆机构操作自锁、安装复杂等难题。
[0027]进一步的，所述横向液流通道18处采用密封圈6密封，所述密封舌滑道17的右端处采用密封圈9密封，所述密封圈6和所述密封圈9的材料为金属，金属密封圈保证密封的同时，能够提高抗腐蚀能力。
[0028]进一步的，所述密封舍滑道17的左端设置有盘根13，用于测试通道16和密封舍滑道17间的密封。
[0029]进一步的，所述圆柱式密封舌2与所述密封槽19的下端形成线密封，线密封与面密封相比，降低了表面的加工要求，也提高了密封的可靠性。
[0030]进一步的，所述测试通道16的管径为Dtl,所述圆柱式密封舍2的长度L ^ D0+12mm,直径 D2 ^ Dtl+10mm。
[0031]本实用新型中弹簧仅起辅助作用，无论压簧失效与否，基于密封舌滑道17两端过流断面间的伯奴利方程，密封舌均可实现对测试通道16的可靠密封。原油在本装置中流动时满足伯努利方程:
[0032](其中下标O、I分别指流动过程中的两个过流断面)。当密封舌的左右两端选作O、I断面时，密封舌两端的流动满足方程
[0033]即本装置通过密封球对液流的阻滞作用及其导致的流动损失hw(H1来控制密封舌两边压差的方向，从而实现采油状态与测井状态的转换。
[0034]记密封球的开启压力为Ftl,拉簧初始伸长量为Xtl,拉簧最大伸长量为Λ X潜油泵开启时向接头设备提供P。的开启压力。
[0035]采油状态下，当压簧弹力较大时，潜油泵启动，地层原油在潜油泵作用下沿着采油通道向上流动，运动到密封球部位时，由于作用于密封球的初始压力P = PcmA1C Ftl，原油受到密封球的临时阻滞作用，使得该处压力P基于帕斯卡定律传递到密封舌受压部位，推动密封舌2克服拉簧11作用力F2 = K2.X0以及密封舌与密封滑道间的摩擦阻力F3 =P0-L-.D2向左滑动，直到顶住直到顶住密封槽19，将测试通道16密封。随着压强进一步增大，作用于密封球的压力P =Pc/ ^A1 > Ftl，原油克服密封球开启压力顶开密封球继而流向工作通道14。同时，由于原油经由密封球流向工作通道14的流动阻力损失，导致流动过程中在工作通道14和采用通道15形成压差，使得密封舌2密封性能提高。当压簧的作用力很小或者失效时，装置依然可以实现工作状态的切换。此时，潜油泵将原油经由进油口 4泵送至采油通道，由于压簧弹力很小，密封球处的开启力Ftl小于密封舌2滑动的最大静摩擦力F^= K2.X0+ P0.L- *D2，此时在压强作用下，油流现将密封球顶开，经过横向液流通道18流入工作通道14。随着压强的进一步增大，原油作用于密封舌2部位的压力增大。同时，由于原油经由密封球及横向液流通道流向工作通道的流动阻力损失，导致在密封舌左、右端面形成压差，在压差作用下，密封舌紧紧顶在密封舌滑道17最左端壁面，使得密封舌能够实现可靠密封。
[0036]当采油状态切换至测试状态时，潜油泵关闭，原油停止流动，但工作通道14中的原油在重力作用下形成较高的静油压P Λ.g.H，原油在采油通道15中形成的倒灌回流趋势使密封球关闭。此时，密封舌2左右端面存在压差，左端压力为P _.g.H.A2，右端压力约等于0，压力方向向右，同时在拉簧11的拉力F? = K2.ΛΧ的辅助作用下，密封舌2克服摩擦力向右滑动，直至回归到初始位置，使测试通道16自动打开，与工作通道14贯通，工作通道14内留存的原油通过测试通道16向下流动进行泄压，泄压之后测试仪器就可通过测试通道16下入到油井底部进行测井工作，从而实现转换。
[0037]所述实施例为本实用新型优选的实施方式，但本实用新型并不限于上述实施方式，在不背离本实用新型的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种智能转换接头，其特征在于，包括左半主体(I )、右半主体(12)、圆柱式密封舌(2)、密封球(8)、堵头(5)，所述左半主体(I)包括测试通道(16)、工作通道(14)和密封舌滑道(17)，所述右半主体(12)包括采油通道(15)和进油管(4)，所述圆柱式密封舍(2)放置在所述密封舌滑道(17)内，所述测试通道(16)上开设有密封槽(19)，所述密封槽(19)的上端开设有圆形缺口(21)，下端与所述圆柱式密封舍(2)形成密封，所述采油通道(15)包括上下两部分，上部分管径大于下部分管径，所述密封球(8)放置在所述采油通道(15)上下部分交界处，所述左半主体(I)和右半主体(12)上开有横向液流通道(18)，所述横向液流通道(18)连通所述工作通道(14)和所述采油通道(15)，所述采油通道(15)上有两个连通密封舌滑道(17)的贯通孔(20)，所述进油管(4)与所述采油通道(15)连通，所述堵头(5)与所述采油通道(15)螺纹连接。
2.根据权利要求1所述的一种智能转换接头，其特征在于，还包括拉簧(11)，所述拉簧(11)一端与圆柱式密封舌内底面(3)固定连接，另一端与右半主体(12)固定连接，所述拉簧(11)的长度小于圆柱式密封舍(2)内腔的深度。
3.根据权利要求1所述的一种智能转换接头，其特征在于，还包括压簧(7)，所述压簧(7 )放置在所述堵头(5 )下方和所述密封球(8 )上方的空腔内，所述压簧(7 )的长度大于所述空腔的高度。
4.根据权利要求1所述的一种智能转换接头，其特征在于，所述左半主体(I)和所述右半主体(12)通过螺栓连接。
5.根据权利要求1所述的一种智能转换接头，其特征在于，所述横向液流通道(18)处采用密封圈(6)密封，所述密封舌滑道(17)的右端处采用密封圈(9)密封。
6.根据权利要求5所述的一种智能转换接头，其特征在于，所述密封圈(6)和所述密封圈(9)的材料为金属。
7.根据权利要求1所述的一种智能转换接头，其特征在于，所述密封舍滑道(17)的左端设置有盘根(13)。
8.根据权利要求1所述的一种智能转换接头，其特征在于，所述圆柱式密封舌(2)与所述密封槽(19)的下端形成线密封。
9.根据权利要求1所述的一种智能转换接头，其特征在于，所述测试通道(16)的管径为D。，所述圆柱式密封舍(2)的长度L ^ DQ+12mm，直径D2 ^ DQ+10mm。
【文档编号】E21B17/02GK204139988SQ201420508114
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年9月4日 优先权日:2014年9月4日
【发明者】李传君, 黄婉婉, 王志强, 韩彬, 刘传刚 申请人:江苏大学