本发明涉及油气井固井施工技术领域，特别是涉及一种锁定装置。
背景技术：
在井下作业过程中，为了进行作业，通常会需要设置锁定装置。例如在一种状态下，锁定装置可防止其中的两个部件(例如，内、外管柱)在指定方向上发生相对移动，而在另一种状态下，锁定装置可允许其中的两个部件在指定方向上发生相对移动。例如，对于井下的丢手作业来说，其通常通过内、外管柱的轴向相对移动来实现。
然而，在现有技术中，锁定装置通常是通过液压技术来实现的。这对于锁定装置本身的结构强度、零件加工精度和装配的精确度等都有很高的要求。一旦锁定装置的结构出现问题而无法达到该高要求，那么锁定装置将会变得很不稳定，容易在非预期的情况下解除锁定状态，而允许内、外管柱相互错动甚至相互脱离，或者容易因卡住而无法解除锁定状态。对于井下作业来说，这是非常严重的问题，并且会严重影响后续工作的进行。
因此，需要一种稳定性高的锁定装置。
技术实现要素：
针对上述问题，本发明提出了一种稳定性高的锁定装置。
根据本发明，提出了一种锁定装置，包括外管柱，套设在所述外管柱的内侧的内管柱，以及设置在所述外管柱与内管柱之间的活动块，在所述内管柱和外管柱中的一个上构造有容纳所述活动块的固定容纳槽，在所述内管柱和外管柱中的另一个上构造有第一容纳槽和第二容纳槽，其中，在第一状态下，所述第一容纳槽与固定容纳槽相对对齐以在其中包围所述活动块，所述活动块能与所述第一容纳槽卡接配合以防止所述内管柱和所述外管柱在轴向方向上相对移动，在第二状态下，所述第二容纳槽与固定容纳槽相对对齐以在其中包围所述活动块，所述活动块能与所述第二容纳槽滑动配合以允许所述内管柱和所述外管柱在轴向方向上相对移动。
通过上述锁定装置，能通过活动块与第一容纳槽和第二容纳槽的配合来实现外管柱与内管柱之间的锁定或解锁(即，能相对移动)。这种设置的锁定装置通过简单的配合即可实现其功能，并因此各个部件自身和各个部件之间的装配不必达到非常严格的精准水平。由此，锁定装置工作的稳定性较高，能够根据使用者的需要而在特定的时刻动作以顺利实现其功能。
在一个实施例中，第一容纳槽和所述第二容纳槽在周向上排布，通过所述外管柱与所述内管柱之间的相对转动能实现从第一状态到第二状态。
在一个实施例中，第一容纳槽和所述第二容纳槽在周向上相互间隔开。
在一个实施例中，在所述活动块与所述固定容纳槽的底面之间设置有弹性件。
在一个实施例中，所述活动块的第一侧构造有能与所述第一容纳槽的对应侧滑动配合的侧部滑动斜面。
在一个实施例中，活动块的第一侧还构造有能与所述第二容纳槽的对应侧卡接配合的侧部卡接部，所述侧部卡接部相对于所述侧部滑动斜面更靠近所述固定容纳槽的底面，其中，所述第二容纳槽的对应侧与所述第一容纳槽的对应侧相比更深。
在一个实施例中，活动块的上游端构造有能与所述第二容纳槽的上游端滑动配合的上游滑动斜面，和/或所述第二容纳槽的上游端构造有与所述活动块的上游端滑动配合的上游引导斜面。
在一个实施例中，锁定装置还构造有丢手机构，所述丢手机构在第一状态下锁定并在第二状态下实现丢手。
在一个实施例中，第一容纳槽的轴向长度小于所述第二容纳槽的轴向长度，所述容纳槽能在所述第二容纳槽内沿轴向方向滑动，在第二状态下，所述丢手机构响应于所述活动块在所述第二容纳槽内滑动而实现丢手。
在一个实施例中，所述第一容纳槽的上游端与所述第二容纳槽的上游端对齐，所述第二容纳槽的下游端相对于所述第一容纳槽的下游端更向下游延伸，在第二状态下，所述丢手机构响应于所述活动块在所述容纳槽内沿轴向向下游滑动而实现丢手。
与现有技术相比，本发明的优点在于：通过上述锁定装置，能通过活动块与第一容纳槽和第二容纳槽的配合来实现外管柱与内管柱之间的锁定或解锁(即，能相对移动)。这种设置的锁定装置通过简单的配合即可实现其功能，并因此各个部件自身和各个部件之间的装配不必达到非常严格的精准水平。由此，锁定装置工作的稳定性较高，能够根据使用者的需要而在特定的时刻动作以顺利实现其功能。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
图1是根据本发明的锁定装置处于一种状态下的一个实施例的结构示意图；
图2是图1中的锁定装置处于另一种状态下的结构示意图；
图3是图1中的锁定装置的横截面示意图；
图4是图2中的锁定装置的横截面示意图。
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
图1和图2示意性地显示了根据本发明的锁定装置1的一个实施例。
锁定装置1包括内管柱10和外管柱20，内管柱10套设在外管柱20的内侧。对于锁定装置1来说，其具有两个状态，即第一状态和第二状态。在第一状态下，内管柱10和外管柱20锁定，并由此在轴向方向上不能发生相对移动。在第二状态下，内管柱10和外管柱20解锁，并由此能相对于彼此在轴向方向上发生相对移动。
为了实现上述第一状态和第二状态，锁定装置1构造有如下结构。
锁定装置1包括活动块30、固定容纳槽11、第一容纳槽21和第二容纳槽22。其中，在第一状态下，如图1所示，固定容纳槽11与第一容纳槽21的开口相对对齐，以包围形成容纳腔，活动块30容纳于该容纳腔内并与第一容纳槽21在轴向上卡接配合，以使得内管柱10和外管柱20在轴向上固定。优选地，第一容纳槽21的上游端和下游端均与活动块30卡接配合，从而无论是上提还是下放内管柱10，内管柱10与外管柱20都会在轴向上固定。
在第二状态下，如图2所示，固定容纳槽11与第二容纳槽22的开口相对对齐，以包围形成容纳腔，活动块30容纳于该容纳腔内并与第二容纳槽22在轴向上滑动配合，以使内管柱10和外管柱20能在轴向上相对移动。
在一个实施例中，活动块30的上游端可构造上游滑动斜面，该上游滑动斜面与第二容纳槽22的上游端滑动配合。附加地或替代地，第二容纳槽22的上游端可构造有上游引导斜面，该上游引导斜面与活动块30的上游端滑动配合。应当理解的是，在第一容纳槽22的上游端则不设置与引导斜面或类似的结构，而是可以设置阻碍活动块30沿轴向移动的结构。
应当理解的是，活动块30本身可具有一定的弹性以实现与第一容纳槽21和第二容纳槽22的分别配合。优选地，在活动块30与固定容纳槽11的底面之间设置有弹性件40，例如为螺旋弹簧。在这种情况下，活动块30本身为刚性的，以确保其与第一容纳槽21和第二容纳槽22配合的稳定性。
在设置有弹性件40的情况下，当活动块30可以被分别抵到第一容纳槽21和第二容纳槽22的底壁上，由此实现活动块30与第一容纳槽21和第二容纳槽22的充分接合。在这种情况下，活动块30的上游端优选地构造有能与第一容纳槽21的上游端卡接配合的上游卡接部(例如为沿径向方向延伸的平面)，该上游卡接部相对于上游滑动斜面来说更加靠近固定容纳槽11。另外，第一容纳槽21的上游端比第二容纳槽的上游端更深。由此一来，当活动块30处于第一容纳槽21内时，其上游滑动斜面能与第一容纳槽21的上游端配合。而当活动块30处于第二容纳槽22内时，活动块30将更加伸入到第二容纳槽22内，从而其上游卡接部与第二容纳槽22的上游端配合。
在一个优选的实施例中，弹性件40将活动块30与固定容纳槽11连接在一起。由此能确保活动块30始终处于固定容纳槽11内，从而提高了锁定装置1的稳定性。另外，在内管柱10与外管柱20分离后，活动块30能随内管柱10一起被上提回收。
优选地，如图3和图4所示，第一容纳槽21和第二容纳槽22在周向上排布。从而，通过相对于外管柱20来旋转内管柱10即可实现活动块30从第一容纳槽21进入到第二容纳槽22内，由此实现从第一状态到第二状态。
第一容纳槽21和第二容纳槽22可以相互连通地相邻设置，也可如图3和图4所示的那样间隔开设置。
另外，如图3和图4所示，活动块30的第一侧可构造有侧部滑动斜面31，该侧部滑动斜面31能与第一容纳槽21的对应侧滑动配合。额外地或作为替换地，第一容纳槽21的该对应侧设置有用于与活动块30的第一侧滑动配合的侧部引导斜面211。由此，在如图3所示的实施例中，当内管柱10相对于外管柱20逆时针旋转时，活动块30能容易地离开第一容纳槽21而进入第二容纳槽。应当理解的是，第二容纳槽22的相应侧、第二容纳槽22的另一侧以及第一容纳槽21的另一侧不设置该侧部引导斜面或类似的结构，而是可以设置促进与活动块30卡接配合的其他结构。这样一来，当内管柱10沿顺时针方向旋转时，外管柱20会与内管柱10一起旋转。这种设置使得管柱(管串)下入井内时能通过旋转来提高水泥浆顶替效率，并能通过旋转来解阻。
优选地，如图2所示，活动块30的第一侧还构造有能与第二容纳槽22的对应侧卡接配合的侧部卡接部32，该侧部卡接部32相对于侧部滑动斜面31更靠近固定容纳槽11的底面。令第二容纳槽22的对应侧比第一容纳槽的对应侧更深。由此，当活动块30处于第一容纳槽21内时，其侧部滑动斜面31能与第一容纳槽21的对应侧滑动配合。而当活动块30处于第二容纳槽22内时，其侧部卡接部32可与第二容纳槽22的对应侧卡接配合。
锁定装置1可制造成这种结构：第一容纳槽21的轴向长度设置成恰能容纳活动块30，由此当活动块30处于第一容纳槽21内时，其不能在第一容纳槽21内沿轴向滑动，进而避免内管柱10相对于外管柱20在轴向方向上移动；同时，第二容纳槽21的轴向长度比第一容纳槽21的轴向长度长，从而当活动块30处于第二容纳槽22内时，其能在第二容纳槽22内沿周向方向滑动，进而允许内管柱10相对于外管柱20在轴向方向上移动。
在图1和图2所示的实施例中，第一容纳槽21和第二容纳槽22的上游端对齐，而第二容纳槽22的下游端相对于第一容纳槽21的下游端更向下游延伸。由此，当活动块30进入到第二容纳槽22内之后，内管柱10能相对于外管柱20向下游移动。
例如，在锁定装置1包括由内管柱10相对于外管柱20向下移动而促动丢手的丢手机构时，上述构造尤其有利。
如图1所示，丢手机构包括套设在内管柱10和外管柱20之间的滑动套筒50，以及从该滑动套筒50向下游延伸的卡爪60。此时，内管柱10、外管柱20与滑动套筒50在轴向上固定。由此，在第一状态下，卡爪60被内管柱10抵到外管柱的凹陷23内。在这种情况下，无论是上提内管柱10还是下放内管柱10，该作用力都可通过卡爪60传递给外管柱20，以进一步确保内管柱10与外管柱20在轴向方向上固定，并实现外管柱20随内管柱10一同移动。另外，在滑动套筒50与内管柱10之间还套设有卡簧70，卡簧70相对于滑动套筒50在轴向方向上固定。该卡簧70在第一状态下未卡入到内管柱10的定位槽内。
而在第二状态下，内管柱10向下游移动至不再抵住卡爪60，并且随着内管柱10的移动，卡簧70能进入到内管柱10的定位槽内。此时，滑动套筒50和卡爪60相对于内管柱10固定。然后上提内管柱10，即可同时上提滑动套筒50和卡爪60，使卡爪60离开外管柱20上的凹陷23，由此来实现丢手。
应当理解的是，在上提内管柱10的过程中，通过活动块30的上游端与第二容纳槽22的上游端的滑动配合，可使活动块30离开第二容纳槽22，从而使内管柱10与外管柱20完全分离开。
还应当理解的是，丢手机构也可构造成任何其他适当的结构，或者锁定装置1可设置有其他的配合结构。
另外，根据需要，也可将固定容纳槽11设置在外管柱20上，而将第一容纳槽21和第二容纳槽22设置在内管柱10上。
下面对锁定装置1的工作过程进行详细描述。
在锁定装置1下入井内时，其处于第一状态。如图1所示，此时，活动块30处于第一容纳槽21内，并与第一容纳槽21在轴向上卡接配合，从而使得内管柱10与外管柱20在轴向上固定。在设置有丢手机构的情况下，卡爪60被内管柱10抵到外管柱20的凹陷23内，以进一步使内管柱10与外管柱20在轴向上锁定。在下入过程中，可顺时针转动(基于如图3所示的结构)内管柱10，以使下入过程更加顺利。
在锁定装置1下入到预定的位置后，通过逆时针转动内管柱10可令活动块30从第一容纳槽21进入第二容纳槽22。此时下放内管柱10，可令内管柱10相对于外管柱向下游移动。此时，内管柱10不再将卡爪60抵在外管柱20的凹陷23内了。然后，在上提内管柱10时，卡爪60将会从凹陷23内脱离。进一步上提内管柱10，可令活动块30与第二容纳槽22相脱离。由此，实现内管柱10与外管柱20完全分离。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。