专利名称：新型抽油杆防脱器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种采油用的机械设备，具体地说，是一种防止抽油杆脱扣和便于解卡的保护装置。
背景技术：
对有杆泵抽油井而言，特别是斜井一直存在着一个技术难题——常常发生抽油杆连接螺纹松动、脱落的事故。分析起来，造成抽油杆柱抗脱能力低的原因很多，如由于井斜，造成油管的轴线方向与抽油杆柱的重力方向不一致，致使油管中的抽油泵柱塞和抽油杆柱承受着附加扭矩的作用；当抽油杆柱下行运动时，所受阻力造成下部抽油杆柱弯曲，也会产生附加扭矩；另外，在抽油杆制造过程中，螺纹轴线与台肩端面垂直度之间也不可避免地会存在偏差以及组装抽油杆柱的过程中预紧力不够等，都易导致抽油杆柱的松脱。随着抽油杆柱在油管中运动方向的变化，这些扭矩方向也会随着改变，这种大小和方向经常变化的扭矩，导致了抽油杆柱的连接螺纹旋松。采油生产中存在的另一个技术难题——油井因出砂、结蜡等原因而常常发生卡泵事故，直接影响到油井的正常生产，每排除一次脱扣或卡泵的事故，都需要耗费大量的时间，付出大量的人力、物力。长期以来，为了解决抽油杆柱的脱扣和卡泵问题，人们设计与制造出多种防脱或解卡的装置，其中专利号98221361.1、名称为《油井抽油杆可倒扣防脱器》的技术较好，其原理是当抽油杆上承受的扭矩过大时，球轴上端的球头即会在上接头与球座围成的球腔中自由转动，从而消除扭矩，防止抽油杆脱扣；当发生卡泵事故时，采用常规的上提抽油杆的方法，随后反向转动抽油杆，使某一部位的抽油杆连接螺纹旋松、脱离，便达到了解卡的目的。该专利技术兼有防脱和解卡的双重功能，不足之处是结构较为复杂，且各部件之间由于都采用了普通螺纹连接，长期运行容易因螺纹连接松动而脱扣；由于只有一个球运动副，在重负荷的作用下，球头旋转的阻力较大，难以保证长期运行中防脱功能的可靠性；采用常规的反向旋转抽油杆方法解卡时，操作较为繁锁，且容易发生抽油杆损伤、断裂乃至伤人等事故。
发明内容
本实用新型目的在于提供一种结构简单、方便实用的新型抽油杆防脱器，该防脱器在重负荷和长期运行中，具有更加可靠的防脱和解卡效果。
本实用新型是采用下述技术方案来实现该装置主要由上接头、芯杆、定位环、压紧套组成，装置的上端有与抽抽杆连接的内螺纹。芯杆在装置的轴线处，其上体有径向槽，下端有与抽油杆连接的外螺纹。定位环是一个嵌套在芯杆之径向槽部位的空心球体或空心球台部件，此空心球体或空心球台部件的内壁可以是环形凸起，此环形凸起嵌入芯杆径向槽内，凸起的厚度、弧长可根据受力情况预先做出相应的设计——既保证正常运行时不会被剪断破坏，又要保证解卡提升抽油杆时凸起能被剪断。该空心球体或空心球台部件由两个或多个分瓣组成。压紧套活动套连在芯杆上，压紧套内孔与芯杆之间有间隙，此间隙可以是等距离，也可以是一个上窄下宽的间隙区，压紧套上端有一个与定位环相对应的凹形，压紧套外部有螺纹。上接头套装在定位环、压紧套之外部，其下部与压紧套螺纹连接，这种连接可采用抽油杆螺纹连接，上接头中部有与定位环对应的凹形。该装置的组装程序是先把压紧套自上而下地套装在芯杆上，再将定位环内壁的凸起卡在芯杆的径向槽内，最后将上接头套装在压紧套上，并与压紧套螺纹连接。使用时，通过该装置两端的内螺纹和外螺纹，分别与上方和下方的抽油杆连接。运行时，当抽抽杆承受到较大扭矩时，此扭矩传递到本装置的芯杆上，于是芯杆既可沿着定位环凸起转动，定位环也可跟随芯杆转动，又可在压紧套内自由摆动，从而消除了由于井筒弯曲等原因所产生的扭矩及弯曲应力，有效地防止了抽油杆脱扣事故的发生。一旦发生卡泵事故时，则采用常规的提升抽油杆的方法，以大于抽油杆工作载荷和小于抽油杆破坏载荷的拉力，将定位环上嵌入芯杆径向槽内的凸起剪断，便可使与该防脱器相连接的上、下两部分抽油杆柱彼此脱离，达到安全可靠、快速解卡的目的。
本实用新型结构简单、操作方便、使用安全，由于该装置的上、下体之间，既可以自由转动，又可以自由摆动，能够及时而充分地消除扭矩、弯曲阻力等，因此具有良好的防脱和解卡功能，有效地保证了抽油杆的安全运行。
图1是本实用新型的整体结构示意图；图2是两个二分之一空心球体组成的定位环的纵向剖面图；图3是两个二分之一空心球体组成的定位环的俯视图；图4是空心球台组成的防脱器的整体结构示意图；图5是两个二分之一空心球台组成的定位环的纵向剖面图；图中1是内螺纹、2是上接头、3是定位环、4是芯杆、5是压紧套、6是间隙区、7是外螺纹、8是径向槽、9是凸起、10是芯杆上端的球面。
具体实施方式
以下结合附图叙述两个实施例实施例1防脱器的上下两端分别有一个与抽油杆连接的内螺纹1和外螺纹7。防脱器的中心轴线位置上有一个芯杆4，芯杆直径30mm。芯杆的上体有一个环形槽8，槽宽5mm，槽深4mm。芯杆的外侧套装着一个压紧套5，压紧套的上端与定位环3呈活动配合。压紧套内孔与芯杆之间有一个上窄为3mm、下宽为6mm的圆锥形间隙区6。定位环3由两个二分之一空心球体组成，空心球体的中部有一个凸起，定位环的凸起嵌入芯杆的环形槽内。上接头2套装在定位环、压紧套之外侧，并通过抽油杆螺纹与压紧套固连一起，上接头中部与定位环对应处为凹形，二者呈活动配合。凹形体为圆弧面，设计的解卡载荷为140KN，据此，算出定位环凸起的剪切面积为弧长25mm、厚5mm、宽4mm。当用于直井或其它工况，只需要芯杆转动，但不需要其自由摆动时，压紧套5与芯杆4的配合间隙(空间)，可以是等距离的，并且应取小值，例如0.2mm。
实施例2该防脱器的总体结构与实施例1基本相同，不同之处仅在于定位环3是由两个二分之一空心球台组成，定位环3与压紧套5的上体部、上接头2的中部凹形，呈活动配合。同时芯杆上端球面与上接头2中部凹形，也呈活动配合。球体中部的凸起，厚5mm、宽4mm、弧长30mm。当用于直井或其它工况，只需要芯杆转动，但不需要其自由摆动时，压紧套5与芯杆4的配合间隙(空间)，可以是等距离的，并且应取小值，例如0.2mm。
权利要求1.新型抽油杆防脱器，上端和下端分别有与抽油杆连接的内螺纹1和外螺纹7，其特征是主要由上接头2、芯杆4、定位环3、压紧套5组成，芯杆的上体有径向槽8，下端有与抽油杆连接的外螺纹7，定位环是一个嵌套在芯杆之径向槽部位的空心球体或空心球台部件，此空心球体或空心球台部件的内侧有凸起9，该凸起能插入径向槽内，压紧套5套装在芯杆4上，其间有间隙6，上接头2套装在定位环、压紧套的外面，并与压紧套呈螺纹连接。
2.根据权利要求1所述的防脱器，其特征在于所述的定位环3的空心球体或空心球台部件，是由二个或多个带有凸起9的球形分瓣构成。
3.根据权利要求1所述的防脱器，其特征在于所述的压紧套5套装在芯杆4上，其间的间隙可以是等距离间隙，也可以是上窄下宽的间隙。定位环和芯杆相对压紧套、上接头可以旋转和摆动。
专利摘要本实用新型公开了一种采油用的抽油杆保护装置——新型抽油杆防脱器。主要由上接头2、芯杆4、定位环3、压紧套5组成。芯杆的上端有径向槽8，定位环是一个套接在芯杆之径向槽部位的空心球体或空心球台部件，此空心球体或空心球台部件上有嵌入径向槽的环形凸起9，压紧套5套装在芯杆4上，其间有上窄下宽的间隙6；上接头套装在定位环、压紧套的外面并与压紧套螺纹连接。本实用新型防脱器，由于工作时芯杆可以自由地旋转和摆动，因而能随时消除扭矩而避免抽油杆发生松动、脱落事故；工作时，一旦发生卡泵事故，采用常规的提升抽油杆的办法，就能方便地解卡，同时也能达到保护抽油杆的目的。本实用新型具有结构简单、使用方便、安全可靠等诸多优点。
文档编号E21B17/02GK2530020SQ0220241
公开日2003年1月8日 申请日期2002年1月24日 优先权日2002年1月24日
发明者张川民 申请人:张川民