管柱伸缩补偿器的制作方法

本实用新型涉及一种油田井下工具，尤其涉及一种可伸缩的管柱长度补偿装置。

背景技术：

在石油开采油井中，井下管柱配以各封隔器等井下工具从地面下伸到地面以下数千米深度的油层中，以实现石油的开采。由于井下管柱工作长度都在千米以上，受井下压力、温度变化的影响，在工作过程中经常会出现管柱长度较大的伸缩变化，尤其是注水管柱，工作温度变化大，其伸缩变化尤为明显，管柱伸缩变化必然对其中的封隔器等与井下套管封隔固连的井下工具带来附加的轴向作用力，影响其工作性能与使用寿命或可能造成封隔器的位移，对管柱自身而言，处于封隔器之间的管柱也必然会由于受热伸长产生轴向应力，造成管柱的弯曲变形，这对油井的正常工作是极为不利的。

技术实现要素：

针对现有技术所存在的上述不足，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种管柱伸缩补偿器，它能补偿管柱长度变化，改善封隔器等井下工具的受力状况，保证油井的正常工作。

为了解决上述技术问题，本实用新型的一种管柱伸缩补偿器，包括上接头和下接头，在所述上接头内连接有中心管，在该中心管外周可沿轴向活动地密封套接有外套管，外套管的下端与下接头连接，在外套管内孔与下接头外圆之间设有环状活塞，环状活塞通过剪钉与下接头相连，在下接头上端侧壁上插接有可沿径向活动的卡块，卡块的内侧卡接于中心管下端的卡槽内，在卡块内侧的下端面上设有斜面，卡块的外侧限位于环状活塞上端内孔内。

在上述结构中，由于在所述上接头内连接有中心管，在该中心管外周可沿轴向活动地密封套接有外套管，外套管的下端与下接头连接，则通过外套管和中心管，上接头与下接头之间可以产生相对轴向运动，能适应井下管柱的伸缩变化，且外套管与中心管之间密封连接，可以保证中心管内腔与中心管外不会产生通连，不会影响油井的正常生产作业。

又由于在外套管内孔与下接头外圆之间设有环状活塞，环状活塞通过剪钉与下接头相连，在下接头上端侧壁上插接有可沿径向活动的卡块，卡块的内侧卡接于中心管下端的卡槽内，在卡块内侧的下端面上设有斜面，卡块的外侧限位于环状活塞上端内孔内，则限位于环状活塞内孔内的卡块使下接头与中心管之间限定了相互间的位置，无法产生相互之间的轴向运动，从而能以固定的长度顺利下入油井内，在井下管柱下井就位后，从油管内打压，液压力从上接头与下接头之间的间隙中作用于环状活塞的上端面上，使环状活塞与下接头之间的连接用剪钉切断，推动环状活塞向下运动，当环状活塞向下运动到与卡块相脱离后，环状活塞不再对卡块起到限位作用，液压力将通过环状活塞作用于下接头上，下接头则会产生带动卡块向下运动的趋势，由于卡块内侧下端面所设置的斜面的存在，中心管上与卡块相接触的卡槽部位会对卡块下端面上的斜面产生一径向的分作用力，使卡块沿下接头径向移动而与中心管相脱离，中心管与下接头之间的位置限制也就消失，下接头与中心管之间则可以产生相对轴向位移，从而使上接头与下接头之间处于自由状态可以经外套管和中心管产生相对轴向运动，起到补偿井下管柱受井下压力、温度变化影响而产生的伸缩变化的作用，并避免了井下管柱因可能产生的伸缩而对封隔器等井下工具所产生的意外受力，改善了这些井下工具的受力状况，保证了油井的正常工作。

本实用新型的一种优选实施方式，在所述卡槽的下端面具有与卡块内侧下端面相对应的斜面。采用该实施方式，可以使卡槽下端面与卡块内侧下端面形成良好的面接触，使卡块能沿下接头径向顺利移动而方便地与上接头相脱离。

本实用新型的另一种优选实施方式，在所述中心管下端设有连接座套，所述卡槽设置于该连接座套上。采用该实施方式，中心管在下端为分体式结构，可以便于中心管的制造加工。

本实用新型的又一种优选实施方式，所述连接座套的上端与中心管旋接并通过紧定螺钉固连。采用该实施方式，连接座套与中心管之间连接方便可靠。

本实用新型进一步的优选实施方式，所述外套管上端通过上连接套密封套接在中心管上，上连接套旋接于外套管内，上连接套内孔与中心管外圆之间以及上连接套与外套管内孔之间均设有密封圈。采用该实施方式，便于外套管的制造，也能通过连接套下端面与中心管下端的台阶形成对外套管轴向移动的限位。

本实用新型另一进一步的优选实施方式，所述外套管下端通过下连接套旋接在下接头上，下连接套旋接固连于外套管内，下连接套上端面至环状活塞下端面之间的间距a大于环状活塞上端面至卡块下端面之间的间距b。采用该实施方式，可便于对外套管内孔的加工，保证外套管内孔与环状活塞之间的配合精度，所述间距a大于间距b可以保证在环状活塞的行程内能使环状活塞脱离对卡块的限位位置。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本实用新型管柱伸缩补偿器作进一步的详细说明。

图1是本实用新型管柱伸缩补偿器一种具体实施方式的结构示意图。

图中：1-上接头、2-中心管、3-上连接套、4-密封圈、5-外套管、6-连接座套、7-卡槽、8-卡块、9-斜面、10-环状活塞、11-剪钉、12-下连接套、13-下接头。

具体实施方式

在图1所示的管柱伸缩补偿器中，上接头1和下接头13为与油井内管柱相连接的连接件，在上接头1内孔上端设有与上部的管柱相连接的螺纹，在上接头1下方通过内孔下端的螺纹固定连接有中心管2；在中心管2外周可沿轴向活动地密封套接有外套管5，作为优选方案，外套管5上端通过上连接套3密封套接在中心管2上，上连接套3旋接于外套管5内，上连接套3内孔与中心管2外圆之间以及上连接套3外圆与外套管5内孔之间均设有o型密封圈4；外套管5的下端与下接头13连接，在下接头13内孔下端设有与下部的管柱相连接的螺纹，作为优选方案，外套管5下端通过下连接套12旋接在下接头13上，下连接套12旋接固连于外套管5内并通过紧定螺钉固连；在外套管5内孔与下接头13外圆之间设有环状活塞10；在下接头13上端侧壁上沿周向均布开设有二至四个卡块插接孔，在各卡块插接孔内插接有可沿径向活动的卡块8，卡块8的内侧卡接于中心管2下端的卡槽7内，作为优选方案，在中心管2下端设有连接座套6，连接座套6的上端与中心管2旋接并通过紧定螺钉固连，卡槽7设置于该连接座套6上，在卡块8内侧的下端面上设有斜面9，在卡槽7的下端面具有与卡块8内侧下端面相对应的斜面；在下井之前环状活塞10通过剪钉11与下接头13相连，使得卡块8的外侧限位于环状活塞10上端内孔内且下连接套12上端面至环状活塞10下端面之间的间距a大于环状活塞10上端面至卡块8下端面之间的间距b，下接头13通过卡块8、中心管2与上接头1连为相对固定的一整体。

下井之后，从油管内打压，液压力从上接头1与连接座套6及下接头13之间的间隙中进入而作用于环状活塞10的上端面上，使环状活塞10与下接头13之间的连接用剪钉11切断，推动环状活塞10向下运动，当环状活塞10向下运动到与卡块8相脱离后，环状活塞10不再对卡块8起到限位作用，液压力将通过环状活塞10作用于下接头13上，下接头13则会产生带动卡块8向下运动的趋势，由于卡块8内侧下端面所设置的斜面9的存在，中心管2上与卡块8相接触的卡槽7部位会对卡块8下端面上的斜面9产生一径向的分作用力，使卡块8沿下接头13径向移动而与中心管2上的卡槽7相脱离，中心管2与下接头13之间的位置限制也就消失，下接头13与中心管2之间则可以产生相对轴向位移，从而使上接头1与下接头13之间处于自由状态可以经外套管5和中心管2产生相对轴向运动，起到补偿井下管柱受井下压力、温度变化影响而产生的伸缩变化的作用，并避免了井下管柱因可能产生的伸缩而对封隔器等井下工具所存在的意外受力，改善了这些井下工具的受力状况，保证了油井的正常工作。

以上仅列举了本实用新型的一些优选实施方式，但本实用新型并不局限于此，还可以作出许多的改进和变换。如在所述下接头13上端侧壁上也可以不是沿周向均布开设有二至四个卡块插接孔，而可以是沿周向均布开设有一个或大于四个的卡块插接孔；在所述上连接套3内孔与中心管2外圆之间也可以不是设有o型密封圈4，而可以是设有矩形密封圈或其它形式的密封圈。如此等等，只要是在本实用新型基本原理基础上所作出的改进与变换，均应视为落入本实用新型的保护范围内。