一种连接机构及流体封隔器的制作方法

本发明涉及天然气石油开采技术领域，尤其涉及一种连接机构及流体封隔器。

背景技术：

在天然气或石油开采过程中，需要将各种井下工具置入井道内，并使井下工具沿井道向上或向下运动。在一些情况下，井道并非垂直向下的，例如斜井和水平井，井道垂直向下延伸一段距离后，会转变为倾斜向下甚至水平延伸。有的井道甚至存在蜿蜒的延伸轨迹。这对井下工具的通过性造成了影响。为了使井下工具能够通过井道弯曲处，井下工具的长度不能设计得过大，否则会导致井下工具卡在井道内。

相关技术中，为了提高井下工具的通过性，会利用万向连接机构将多个井下工具相连形成井下工具串。当井下工具串在经过井道弯曲处时，相连的井下工具能够在万向连接机构的作用下发生相对偏转，使得井下工具串能够顺利通过井道弯曲处。

但是，发明人发现上述井下工具串容易被卡在井口的安全阀内。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种连接机构，通过该连接机构连接的井下工具，不但能够顺利通过井下弯曲处，还能够避免被卡在井口的阀体内。

本发明的另一个目的在于提供一种具有上述连接机构的流体封隔器。

本发明的实施例通过以下技术方案实现：

一种连接机构，用于连接油气井井下工具，连接机构包括第一连接件、第二连接件和限位件；第一连接件具备相对的容纳端和用于与井下工具连接的第一连接端，容纳端的端面开设有容纳孔；容纳端的周面开设有第一限位孔；第二连接件具备相对的插入端和用于与井下工具连接的第二连接端；插入端插入容纳孔内，插入端用于相对于容纳孔径向运动；插入端上开设有与第一限位孔对应的第二限位孔；限位件的一端与第一限位孔固定连接，限位件的另一端可径向活动地插入第二限位孔内，以使插入端能够相对于容纳孔轴向运动；或者，限位件的一端与第二限位孔固定连接，限位件的另一端可径向活动地插入第一限位孔内，以使插入端能够相对于容纳孔轴向运动。

进一步的，插入端为圆柱形，容纳孔为圆孔，插入端的直径小于容纳孔的内径。

进一步的，第二限位孔为圆孔，限位件的一端与第一限位孔固定连接；限位件的另一端为圆柱形，其直径小于第二限位孔的内径。

进一步的，第一限位孔为圆孔，限位件的一端与第二限位孔固定连接，限位件的另一端为圆柱形，其直径小于第一限位孔的内径。

进一步的，第一连接件和第二连接件均为空心筒状结构。

一种流体封隔器，流体封隔器包括连接装置和至少两个流体分隔装置；流体分隔装置包括芯轴、围绕芯轴布置的多个封隔件以及用于带动封隔件径向运动的驱动机构；相邻的流体分隔装置的芯轴通过连接装置连接；连接装置至少包括权利要求-中任意一项的连接机构。

进一步的，连接装置包括连接机构，相邻的流体分隔装置通过连接机构连接；其中一个流体分隔装置的芯轴与第一连接端连接，另一个流体分隔装置的芯轴与第二连接端连接。

进一步的，连接装置包括加长杆以及连接在加长杆两端的连接机构；相邻的流体分隔装置分别与加长杆两端的连接机构连接。

进一步的，加长杆由至少两根通过连接机构连接的子加长杆构成。

本发明的技术方案至少具有如下优点和有益效果：

发明人经过研究发现，现有的井下工具串之所以难以通过井口的阀体，是由于其中的万向连接机构能够产生过大的偏转角度。无论是选用十字轴式万向节、球叉式万向节或球笼式万向节，相邻的两个井下工具之间能够产生角度非常大的相对偏转。当井下工具经过井口的安全阀时，如果发生过大的偏转，将导致井下工具的端部顶在井口安全阀的内壁，进而导致井下工具卡在安全阀内。为此，本发明实施例提供了一种连接机构，其中第一连接件和第二连接件的相对偏转角度是受限的，这样免井下工具在经过安全阀时不会发生过大的偏转，避免井下工具卡在安全阀内。同时，本发明实施例提供的连接机构相对于现有的万向连接机构结构更加简单，零部件数量更少，成本更低，可靠性更高。

本发明实施例提供的流体封隔器由于具备上述的连接机构，因此也能够避免其卡在安全阀内的情况出现。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例的技术方案，下面对实施例中需要使用的附图作简单介绍。应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施方式，不应被看作是对本发明范围的限制。对于本领域技术人员而言，在不付出创造性劳动的情况下，能够根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例1提供的连接机构的立体结构示意图；

图2为本发明实施例1提供的连接机构的剖面结构示意图；

图3为本发明实施例2提供的流体封隔器的外部结构示意图；

图4为本发明实施例2提供的流体封隔器的剖面结构示意图；

图5为本发明实施例3提供的流体封隔器的外部结构示意图。

图中：010-连接机构；020-流体封隔器；100-第一连接件；101-容纳端；102-第一连接端；103-容纳孔；104-第一限位孔；200-第二连接件；201-插入端；202-第二连接端；203-第二限位孔；300-限位件；400-流体分隔装置；410-芯轴；420-封隔件；430-驱动机构；500-连接装置；510-加长杆；511-子加长杆。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。

因此，以下对本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的部分实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征和技术方案可以相互组合。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，这类术语仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例1：

本实施例提供一种连接机构010，图1为本实施例提供的连接机构010的立体结构示意图。请参照图1，连接机构010包括第一连接件100、第二连接件200和限位件300。

图2为本实施例提供的连接机构010的剖面结构示意图。请结合参照图1和图2，在本实施例中，第一连接件100和第二连接件200均为圆柱状结构，以使连接机构010的横截面形状与石油或天然气井井道的横截面形状相适应。可以理解的，在其他实施方式中，第一连接件100和第二连接件200也可以不采用圆柱形结构，例如，第一连接件100和第二连接件200的横截面形状可以是方向、椭圆形、多边形或其他形状。

第一连接件100具备相对的两端，分别是容纳端101和第一连接端102。在容纳端101的端面开设有容纳孔103，并且在容纳孔103的周面上开设有第一限位孔104。

第二连接件200也具备相对的两端，分别是插入端201和第二连接端202。插入端201上开设有第二限位孔203。

插入端201插入到容纳孔103内，插入端201的横截面积小于容纳孔103的横截面积，使得插入端201能够在容纳孔103内相对于容纳孔103做径向运动。为了使插入端201相对于容纳孔103的径向运动更加顺畅，降低插入端201与容纳孔103的孔壁之间的摩擦，在本实施例中，插入端201为圆柱形，且容纳孔103为圆孔。插入端201的直径小于容纳孔103的内径，当插入端201与容纳孔103处于同轴的位置时，插入端201与容纳孔103之间形成环形的间隙。可以理解的，在其他实施方式中，插入端201和容纳孔103的横截面形状可以是方向、椭圆形、多边形或其他形状，只要能够确保插入端201能够相对于容纳孔103自由的做径向运动即可。

第一限位孔104和第二限位孔203的数量相同，其数量可以是1个、2个或多个。在本实施例中，3个第一限位孔104围绕容纳孔103的中轴线均匀布置。同样的，3个第二限位孔203围绕插入端201的中轴线均匀布置。当插入端201插入到容纳孔103内部时，第一限位孔104和第二限位孔203能够对准。

限位件300为柱状结构，限位件300的一端与第一限位孔104固定连接，限位件300的另一端插入第二限位孔203内，限位件300可相对于第二限位孔203径向运动，这使得插入端201能够相对于容纳孔103做轴向运动。为了使限位件300相对于第二限位孔203的径向运动更加顺畅，降低限位件300与第二限位孔203的孔壁之间的摩擦，在本实施例中，第二限位孔203为圆孔，限位件300插入第二限位孔203的一端为圆柱形。第二限位孔203的直径大于限位件300插入第二限位孔203的一端的直径。可以理解的，在其他实施方式中，第二限位孔203和限位件300插入第二限位孔203的一端的横截面形状可以是方向、椭圆形、多边形或其他形状，只要能够确保限位件300插入第二限位孔203的一端能够相对于第二限位孔203做径向运动即可。在本实施例中，限位件300远离第二限位孔203的一端设置有外螺纹，第一限位孔104内壁设置有内螺纹，限位件300与第一限位孔104螺纹连接。在其他实施方式中，限位件300也可以与第一限位孔104通过焊接、粘接或过盈配合等其他方式固定。

第一连接件100的第一连接端102用于连接井下工具，第二连接件200的第二连接端202也用于连接井下工具。第一连接端102和第二连接端202的结构根据其连接的井下工具进行设定。

本实施例提供的连接机构010，插入端201和容纳孔103之间能够发生相对径向运动，并且插入端201和容纳孔103之间能够发生相对轴向运动。径向运动和轴向运动相结合即可实现第一连接件100和第二连接件200的相对偏转。进而连接在连接机构010两端的井下工具也可以发生相对偏转，使其能够通过井道弯曲处。同时，插入端201和容纳孔103之间径向运动的范围是受限的，并且插入端201和容纳孔103之间轴向运动的范围也是受限的，这使得第一连接件100和第二连接件200的相对偏转角度受限。如此可以避免第一连接件100和第二连接件200之间发生角度过大的偏转，进而避免连接在连接机构010两端的井下工具之间发生角度过大的偏转，降低了井下工具卡在安全阀内的风险。可以看出，本实施例提供的连接机构010，相对于现有的万向连接机构结构更加简单，零部件数量更少，成本更低，可靠性更高。

进一步的，在本实施例中，第一连接件100和第二连接件200均为空心的筒状结构，如此当连接在连接机构010两端的井下工具之间需要进行机械连接或电气连接时，连接部件能够被连接机构010容纳，如此提升了井下工具之间机械连接或电气连接的安全性。

实施例2：

本实施例提供一种流体封隔器020，图3为本实施例提供的流体封隔器020的外部结构示意图，图4为本实施例提供的流体封隔器020的剖面结构示意图。请结合参照图3和图4。本实施例提供的流体封隔器020包括两个流体分隔装置400。流体分隔装置400又可被称为柱塞，其用于将石油或天然气井井道底部的积液举升至井外。在关井状态下，流体分隔装置400在自身重力的作用下下落至井底。在开井状态下，流体分隔装置400在其下方流体压力的作用下上行，进而将其上方的积液向上举升至至井口，积液通过井口排出至井外。这样，即可避免积液导致的石油或天然气井的产量下降。流体分隔装置400包括芯轴410、围绕芯轴410布置的多个封隔件420以及用于带动封隔件420径向运动的驱动机构430。驱动机构430可以为设置在封隔件420与芯轴410之间的弹簧。在驱动机构430的作用下，封隔件420与井道内壁抵靠，进而降低流体分隔装置400与井道之间的流通面积。在关井状态下，井底和井口的压差小，流体分隔装置400在自重的作用下下行。在开井状态下，井底和井口的压差大，由于在驱动机构430和封隔件420的作用下流体分隔装置400与井道之间的流通面积降低，使得流体分隔装置400能够承受足够的向上推力并举升积液上行。

流体分隔装置400的轴向长度不能设计得过大，否则将导致流体分隔装置400无法通过井道弯曲处。流体分隔装置400的轴向长度也不能设计得过小，否则将增加流体分隔装置400卡在井口安全阀内的几率。为了平衡以上两点，本实施例提供的流体封隔器020包括两个流体分隔装置400。两个流体分隔装置400通过连接装置500连接，此处的连接装置500为实施例1中记载的连接机构010。其中一个流体分隔装置400的芯轴410与第一连接件100的第一连接端102连接，具体的芯轴410与第一连接件100的第一连接端102一体成型。另一个流体分隔装置400的芯轴410与第二连接件200的第二连接端202连接，具体的芯轴410与第二连接件200的第二连接端202一体成型。如此，单个流体分隔装置400能够被设计成较小的长度，并且相邻的两个流体分隔装置400之间能够在连接机构010的作用下产生角度受限的相对偏转，使得流体封隔器020能够通过井道弯曲处。另外，流体封隔器020的整体长度较大，并且相邻两个流体分隔装置400之间产生的偏转角度是受限的，使得流体封隔器020能够顺利通过井口安全阀处，避免被卡在井口安全内。

需要说明的是，在其他实施方式中，流体分隔装置400的数量不限于两个，可以为三个甚至更多，相邻的流体分隔装置400之间通过连接装置500连接。

实施例3：

本实施例提供一种流体封隔器020，图5为本实施例提供的流体封隔器020的外部结构示意图。本实施例提供的流体封隔器020包括两个流体分隔装置400。流体分隔装置400在实施例2中进行了介绍，此处不再赘述。两个流体分隔装置400通过连接装置500连接。连接装置500包括加长杆510以及连接在加长杆510两端的连接机构010。连接机构010为实施例1中记载的连接机构。相邻的流体分隔装置400分别与加长杆510两端的连接机构010连接。

进一步的，加长杆510还由两根通过连接机构010连接的子加长杆511连接。可以理解的，在其他实施例中，子加长杆511的数量可以是两根以上，相邻的子加长杆511之间通过连接机构010连接。

可以理解的，在其他实施例中，流体封隔器020可以包括多个流体分隔装置400，相邻的流体分隔装置400之间通过连接装置500连接。

以上所述仅为本发明的部分实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。