柱塞卡定工具的制作方法

本实用新型涉及油气田设备领域，特别涉及一种柱塞卡定工具。

背景技术：

气田开发过程中，气井中的产出气经油管采出到井口。产出气中含有水蒸气等杂质，采气过程中，水蒸气在油管中冷凝沉积，形成油管积水，影响气井生产效率。

现有技术通过下述方式解决油管积水问题：将柱塞下入油管中且位于油管积水的下方，产出气推动柱塞上移，将油管积水带出至井口。通过反复下入柱塞并将柱塞气举至井口，可以解决油管积水问题。下入柱塞时，为了避免柱塞向下掉落至井底，有必要在油管中的预设位置设置卡定工具对柱塞进行限位。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供了一种柱塞卡定工具，可解决上述技术问题。具体技术方案如下：

一种柱塞卡定工具，所述工具应用在油管中，包括：自上而下顺次连接的投捞头、螺旋短节、排气短节和固定件，所述固定件固定在所述油管中；

所述排气短节为中空筒状结构，所述排气短节的中空部分与所述固定件下方的所述油管空间连通，所述排气短节的侧壁设置有出气孔，所述排气短节的中空部分通过所述出气孔与所述排气短节和所述油管之间的第一环形空间连通；

所述螺旋短节用于隔开所述第一环形空间和所述投捞头与所述油管之间的第二环形空间，所述螺旋短节的外壁上设置有螺旋结构的沟槽，所述沟槽的底端与所述第一环形空间连通，顶端与所述第二环形空间连通。

在一种可能的设计中，所述沟槽的外壁设置有弹性密封件。

在一种可能的设计中，所述弹性密封件为遇水膨胀的橡胶材质。

在一种可能的设计中，所述固定件包括：扩张锥、卡爪和限位卡簧；

所述扩张锥为中空筒状结构，所述扩张锥的顶端与所述排气短节的底端连接且所述扩张锥的中空部分与所述排气短节的中空部分连通；

所述卡爪部分套装在所述扩张锥上，且卡爪的底端位于所述扩张锥的下方，所述限位卡簧连接在所述卡爪的底端；

所述限位卡簧卡紧所述卡爪的底端时，所述卡爪的底端外径小于所述油管中接箍处的内径，所述限位卡簧解除卡紧时，所述卡爪的底端外径大于所述接箍处的内径且小于所述油管的内径。

在一种可能的设计中，所述扩张锥的侧壁设置有锥状凸起，所述锥状凸起与所述卡爪的内壁接触。

在一种可能的设计中，所述限位卡簧包括：第一卡簧和第二卡簧，所述第一卡簧连接在所述卡爪底端的第一侧，所述第二卡簧连接在所述卡爪底端的第二侧，所述第一侧与所述第二侧相对；

所述第一卡簧包括顺次连接的第一连接段、第一卡紧段和第一解卡段，所述第一连接段通过第一转轴连接在所述卡爪底端的第一侧；

所述第二卡簧包括顺次连接的第二连接段、第二卡紧段和第二解卡段，所述第二连接段通过第二转轴连接在所述卡爪底端的第二侧；

所述限位卡簧卡紧所述卡爪时，所述第一卡紧段贴在所述卡爪底端的第二侧上，所述第二卡紧段紧贴在所述卡爪底端的第一侧上，且所述第一解卡段和所述第二解卡段能在下入时通过所述接箍，上移时在所述接箍的作用下解卡。

在一种可能的设计中，所述卡爪的底端设置有锁紧齿，所述锁紧齿包括固定部和卡紧部，所述卡紧部的顶端与所述固定部的底端连接且所述固定部的外径大于所述卡紧部的外径；

所述固定部用于固定在所述接箍上，所述卡紧部与所述第一卡紧段和所述第二卡紧段接触。

在一种可能的设计中，所述螺旋短节和所述排气短节之间连接有缓冲件。

在一种可能的设计中，所述投捞头与所述螺旋短节螺纹连接，且所述投捞头和所述螺旋短节之间通过防转螺钉进行限位。

本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

本实用新型实施例提供的柱塞卡定工具通过固定件固定在油管中实现对柱塞的卡定，且通过设置螺旋短节连通排气短节与油管之间的第一环形空间和投捞头与油管之间的第二环形空间，产出气流经沟槽后变为螺旋上升气流，提高气体的推动力，进而提高柱塞气举排水的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的柱塞卡定工具的上半部分结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的柱塞卡定工具的下半部分结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的柱塞卡定工具中卡爪底端的局部放大图。

附图标记分别表示：

1-投捞头，

2-螺旋短节，

21-沟槽，

3-排气短节，

31-出气孔，

4-固定件，

41-扩张锥，

411-锥状凸起，

42-卡爪，

43-限位卡簧，

431-第一卡簧，

4311-第一连接段，

4312-第一卡紧段，

4313-第一解卡段，

432-第二卡簧，

4321-第二连接段，

4322-第二卡紧段，

4323-第二解卡段，

5-弹性密封件，

6-第一转轴，

7-第二转轴，

8-锁紧齿，

81-固定部，

82-卡紧部，

9-缓冲件，

10-防转螺钉。

具体实施方式

除非另有定义，本实用新型实施例所用的所有技术术语均具有与本领域技术人员通常理解的相同的含义。为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

本实用新型实施例提供了一种柱塞卡定工具，该工具应用在油管中，如附图1和附图2所示，该工具包括：自上而下顺次连接的投捞头1、螺旋短节2、排气短节3和固定件4，固定件4固定在油管中；

排气短节3为中空筒状结构，排气短节3的中空部分与固定件4下方的油管空间连通，排气短节3的侧壁设置有出气孔31，排气短节3的中空筒状结构通过出气孔31与排气短节3和油管之间的第一环形空间连通；

螺旋短节2用于隔开第一环形空间和投捞头1与油管之间的第二环形空间，螺旋短节2的外壁上设置有螺旋结构的沟槽21，沟槽21的底端与第一环形空间连通，顶端与第二环形空间连通。

以下对本实用新型实施例提供的柱塞卡定工具的工作原理进行说明：

应用时，将投捞头1连接在投捞工具上，通过投捞工具将该柱塞卡定工具下入油管中。下入到预设位置后，固定件4固定在油管中，进而将该柱塞卡定工具固定在油管中。产出气向上流动进入排气短节3中，经排气短节3侧壁上的出气孔31流出，进入排气短节3与油管之间的第一环形空间，然后进入螺旋结构的沟槽21中，向上流动过程中变成螺旋上升气流进入投捞头1和油管之间的第二环形空间中。进行柱塞气举时，下入油管的柱塞落入在投捞头1上，螺旋上升的产出气流驱使柱塞向上移动。产出气进入螺旋结构的沟槽21中后流速变快，压强变大，且流动方向变为螺旋上升，气体推动力提高，在推动柱塞向上移动时具有更好的冲击效果，进一步提高柱塞气举排水的效率。

可见，本实用新型实施例提供的柱塞卡定工具通过固定件4固定在油管中实现对柱塞的卡定，且通过设置螺旋短节2连通第一环形空间和第二环形空间，产出气流经沟槽21后变为螺旋上升气流，提高气体的推动力，进而提高柱塞气举排水的效率。

为了使产出气在螺旋沟槽21中的流体状态改变较彻底，如附图1所示，沟槽21的外壁设置有弹性密封件5。在柱塞卡定工具下入油管过程中，弹性密封件5的外径小于油管的外径，使柱塞卡定工具能够正常下入。柱塞卡定工具固定后，弹性密封件5与油管紧密接触，使产出气只能经沟槽21向上流动，对产出气的流体状态改变较彻底。

对于如何实现弹性密封件5在下入时不与油管接触，下入后与油管紧密接触形成密封，以下进行示例说明：弹性密封件5为遇水膨胀的橡胶材质。如此设置，弹性密封件5的初始外径小于油管的内径，柱塞卡定工具固定在油管中后弹性密封件5逐渐膨胀，与油管紧密接触形成密封。

本实用新型实施例中，固定件4固定在油管中进而将柱塞卡定工具固定在油管中，对于固定件4的结构，以下进行示例说明：

如附图2所示，固定件4包括：扩张锥41、卡爪42和限位卡簧43。扩张锥41为中空筒状结构，且扩张锥41的顶端与排气短节3的底端连接；卡爪42部分套装在扩张锥41上，底端位于扩张锥41的下方，限位卡簧43连接在卡爪42的底端；限位卡簧43卡紧卡爪42的底端时，卡爪42的底端外径小于油管中接箍处的内径，限位卡簧43解除卡紧时，卡爪42的底端外径大于接箍处的内径且小于油管的内径。

可以理解的是，油管由多段油管短节连接而成，相邻短节之间通过接箍连接。接箍处的内径小于油管短节的直径，上述油管内径指油管短节的内径。

下入该柱塞卡定工具时，限位卡簧43卡紧卡爪42的底端，使卡爪42的底端能够顺利通过油管接箍下入至油管中的预设位置。然后解除限位卡簧43对卡爪42的卡紧，卡爪42底端的直径大于接箍的内径小于油管的内径，卡爪42底端固定在接箍上，完成固定。

卡爪42部分套装在扩张锥41上，扩张锥41起连接和撑开卡爪42的作用，使卡爪42在无卡紧状态下的底端直径大于接箍的内径。为了使扩张锥41能够撑开卡爪42，扩张锥41的侧壁设置有锥状凸起411，锥状凸起411与卡爪42的内壁接触。

如此设置，锥状凸起411与卡爪42的内壁接触且位于卡爪42顶端的下方，对卡爪42起撑开作用，使卡爪42的底端直径满足预期使用需求。

对于限位卡簧43如何对卡爪42底端进行卡紧且在下入到油管中预设位置后能够解除卡紧，以下对限位卡簧43的结构进行示例说明：

如附图3所示，限位卡簧43包括：第一卡簧431和第二卡簧432，第一卡簧431连接在卡爪42底端的第一侧，第二卡簧432连接在卡爪42底端的第二侧，第一侧与第二侧相对；第一卡簧431包括顺次连接的第一连接段4311、第一卡紧段4312和第一解卡段4313，第一连接段4311通过第一转轴6连接在卡爪42底端的第一侧；第二卡簧432包括顺次连接的第二连接段4321、第二卡紧段4322和第二解卡段4323，第二连接段4321通过第二转轴7连接在卡爪42底端的第二侧。限位卡簧43卡紧卡爪42时，第一卡紧段4312贴在卡爪42底端的第二侧上，第二卡紧段4322紧贴在卡爪42底端的第一侧上，且第一解卡段4313和第二解卡段4323能在下入时通过接箍，上移时在接箍的作用下解卡。

下入前，将第一卡紧段4312贴在卡爪42底端的第二侧上，第二卡紧段4322贴在卡爪42底端的第一侧上，第一卡紧段4312和第二卡紧段4322在卡爪42底端上产生沿径向指向圆心方向的力，使卡爪42底端收缩。此时解卡段(包括第一解卡段4313和第二解卡段4323)的外径大于接箍的内径，且解卡段的外径自上而下逐渐减小。油管向下通过接箍时，解卡段在接箍的力的作用下收缩，能够通过接箍。柱塞卡定工具下入到预设位置时，上提柱塞卡定工具，解卡段接触到接箍时，解卡段在接箍的作用下向下运动，带动第一卡紧段4312和第二卡紧段4322从拉爪底端的侧壁脱离，卡爪42解除卡紧。此时卡爪42底端外径大于接箍内径且小于油管内径，继续下入柱塞卡定工具至卡爪42底端与下一接箍接触时，卡爪42底端固定在该接箍上。松开投捞工具将投捞工具起出，即可完成柱塞卡定工具的下放和固定过程。

为了使限位卡簧43与卡爪42底端的接触较好，卡爪42的底端设置有锁紧齿8，锁紧齿8包括固定部81和卡紧部82，卡紧部82的顶端与固定部81的底端连接且固定部81的外径大于卡紧部82的外径；

固定部81用于固定在接箍上，卡紧部82与第一卡紧段4312和第二卡紧段4322接触。

如此设置，第一卡紧段4312和第二卡紧段4322分别紧贴在卡紧部82的第一侧和第二侧，通过卡紧部82的收缩使卡爪42底端的外径小于接箍的内径。第一卡紧段4312和第二卡紧段4322从卡紧部82的两侧移除时，锁紧齿8的外径大于接箍的内径，锁紧齿8的底面落在接箍上实现固定。

该柱塞卡定工具固定在油管中后，进行柱塞气举时，向油管中投入柱塞，柱塞落入到投捞头1上，为了使柱塞落入时的冲击力不对柱塞卡定工具造成较大损坏，螺旋短节2和排气短节3之间连接有缓冲件9。

通过设置缓冲件9，对投入柱塞时的冲击力进行缓冲，提高柱塞卡定工具的稳定性和实用寿命。

其中，缓冲件9可以为连接在螺旋短节2和排气短节3之间的缓冲弹簧。为了避免弹簧的弯折使螺旋短节2和排气短节3无法保持同轴，缓冲弹簧的内部空间还可以套设有限位杆，缓冲弹簧在限位杆外进行上下振荡，既能保持竖直状态避免弯折，又可起到良好的缓冲效果。

投捞头1连接在螺旋短节2上，示例地，投捞头1与螺旋短节2螺纹连接，且投捞头1和螺旋短节2之间通过防转螺钉10进行限位。如此设置，便于安装和拆卸，且通过设置防转螺钉10避免投捞头1与螺旋短节2的相对转动导致的连接不紧固，稳定性和安全性较高。

其中，投捞头1与螺旋短节2螺纹连接后，可以在投捞头1和螺旋短节2上沿径向钻孔，即可在投捞头1和螺旋短节2上获得对准的通孔，将防转螺钉10插入并固定在通孔中即可。需要拆卸时，先取出防转螺钉10，即可通过转动将投捞头1与螺旋短节2拆卸。

投捞头1一方面用于起下时与投捞工具连接，另一方面，还在工作过程中承托柱塞，投捞头1可以包括自上而下形成的承托段、夹持段和连接段，连接段与螺旋短节2螺纹连接。夹持段的直径小于承托段的直径，便于投捞工具夹持在夹持段上，且使柱塞落在承托段上的压力均匀分布。

以上所述仅为本实用新型的说明性实施例，并不用以限制本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。