一种抽油杆柱倒扣阻旋装置的制作方法

本实用新型涉及修井作业技术领域，具体涉及一种抽油杆柱倒扣阻旋装置。

背景技术：

在油井的抽油作业中，由于油井内的油水混合物中通常含有盐（主要是溶于水），盐量较大时会因饱和而从油水混合物中析出并固结积累在抽油泵和抽油杆连接处，由此造成的卡泵现象时有发生，特别是盐岩发育地带，结盐卡泵现象更为严重。尽管采取了掺水化盐、洗井化盐等技术措施，但仍有部分油井无法将结盐完全融化，使得抽油杆柱在油管内只能径向旋转而不能纵向移动。针对结盐造成的卡泵现象，常规修井作业通常是将油管管柱与抽油杆柱整体上提，在拆下油管的同时将抽油杆拆下，由于油管和抽油杆不等长，部分抽油杆接箍位于油管管腔内，使得每起出一根油管，就需要人工用钢锯锯断一部分抽油杆，接着再起出下一根油管，而后再次锯断一部分抽油杆，其结果不但造成全井抽油杆柱报废，浪费巨大的财力，而且大大增加了工人劳动强度和作业成本。

为此，申请公布号为cn107060655a的发明专利申请文件公开了一种抽油杆及其油井，其中最下端的抽油杆与抽油泵之间设有一段连接件，连接件包括上下螺纹连接的第一部分和第二部分，且第一部分和第二部分之间的螺纹旋向与相邻抽油杆之间的螺纹旋向相反，在第二部分与抽油泵之间出现结盐卡泵现象时可以朝向旋开连接件的方向旋转，待第一部分与第二部分旋开后，上提第一部分和第一部分之上的抽油杆，将二者整体上提取出，在解决结盐卡泵现象的同时，避免了抽油杆被全部锯断而导致较大的浪费。

但上述抽油杆仍存在一定问题：若连接件整体被卡住，则无法旋开第一部分和第二部分，抽油杆柱无法上提，结盐卡泵现象仍然难以解决。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种抽油杆柱倒扣阻旋装置，用以解决现有技术中连接件被整体卡住时结盐卡泵现象难以解决的技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型抽油杆柱倒扣阻旋装置采用如下的技术方案：

一种抽油杆柱倒扣阻旋装置，包括：

上杆体，上端用于与上侧抽油杆柱连接；

下杆体，下端用于与下侧抽油泵的活塞杆连接；

拉断结构，连接于上、下杆体之间，拉断结构用于发生卡泵且受到向上的拉力超出设定值时断开，以将上、下杆体上下分离；

上杆体中部具有拉力杆，位于拉断结构上方，拉力杆在上、下杆体分离后将随上杆体上行；

外管体，套装在拉力杆外侧且与下杆体连接，外管体具有内、外周面，外周面用于与油管间隙配合，内周面用于与拉力杆间隙配合，外管体上开设有径向贯通内、外周面的安装窗；

阻旋件，装配于安装窗内，阻旋件与安装窗在径向上活动配合、在旋转方向上及上下方向上挡止配合，阻旋件具有径向分布的内、外壁面，外壁面用于与油管的内壁配合，内壁面用于与拉力杆的外侧面配合；

阻旋件相对于安装窗径向活动而具有收缩状态、伸出状态，收缩状态的阻旋件的外壁面与油管内壁间隙配合，伸出状态的阻旋件的外壁面与油管的内壁过盈配合以阻止上杆体与油管之间的相对转动；

阻旋件的内壁面与拉力杆的外侧面中的至少一个上具有锥面，锥面用于在拉力杆上行时将所受的上行拉力转化为对阻旋件施加的由内向外的径向推力；

保持件，用于将阻旋件定位保持在收缩状态，保持件在拉力杆上行时在阻旋件的径向顶压下被破坏或变形以解除对阻旋件的定位保持作用，阻旋件在保持件被破坏或变形后在拉力杆施加的径向推力作用下移动至伸出状态。

上述技术方案的有益效果是：抽油杆柱倒扣阻旋装置在使用时分别与抽油杆柱和抽油泵的活塞杆连接，并随着抽油杆柱的上下移动以对抽油泵提供动力，当出现结盐卡泵现象以致外管体和下杆体与抽油泵的活塞杆均被卡住时，上提抽油杆柱和上杆体，拉力杆对拉断结构施加朝上的拉力直至拉断结构断开，上杆件与下杆件分离，拉力杆在上行时沿径向向外顶推阻旋件，阻旋件随即沿径向顶推保持件，保持件受到阻旋件的顶推后被破坏或变形并解除对阻旋件的定位保持作用，阻旋件受力外移至与油管内壁过盈配合的伸出状态，上杆体与油管之间不再发生相对转动，此时本实用新型抽油杆柱倒扣阻旋装置成为了上侧抽油杆柱的止转件，通过倒转抽油杆柱以使抽油杆柱与上杆件分离，而后可以将抽油杆柱上提起出。这样在外管体和下杆体均被卡住时，抽油杆柱仍然可以倒扣起出。

进一步地，所述拉力杆的下方连接有上拉断头，所述下杆体包括固连在外管体下端内侧的下拉断头，下拉断头用于与抽油泵的活塞杆连接，上拉断头和下拉断头固连，所述拉断结构设置在二者的接口处。拉断结构设置在二者的接口处，方便设置。

进一步地，所述上拉断头和下拉断头一体成型，二者的临界位置设有径向延伸、开口朝外的拉断槽，拉断槽形成所述拉断结构。拉断槽的结构简单，方便设置。

进一步地，所述阻旋件为外侧面设置有斜齿牙的牙板，牙板在受到拉力杆的径向推力时外移并通过斜齿牙咬合油管内壁以实现与油管内壁的过盈配合。利用斜齿牙与油管内壁咬合，阻旋件的过盈状态更加稳定。

进一步地，所述拉力杆具有上小下大的锥段，锥段的外侧面形成由下向上、由外朝内收拢的锥面，牙板的内壁面设有与拉力杆的锥面适配的锥面，所述牙板在拉力杆上行时通过锥面与拉力杆顶推配合。拉力杆和牙板上均设置锥面，配合更加稳定。

进一步地，所述牙板的内壁面的锥面上设有斜齿牙，用于在牙板处于伸出状态时向内咬合拉力杆，以避免拉力杆回落。利用斜齿牙咬合拉力杆，使得在阻旋件处于过盈状态时，拉力杆稳定的处于止转状态。

进一步地，所述牙板的数量为至少两个，外管体上设有与牙板数量对应的安装窗，安装窗沿外管体的周向均布。至少两个牙板保证了阻旋件在伸出状态时与油管内壁的过盈配合的稳定性。

进一步地，所述保持件包括套装在阻旋件外部的压环，压环通过固定螺钉与外管体固连，以将阻旋件压紧在外管体上，所述固定螺钉在阻旋件的径向顶压下被破坏以解除对阻旋件的定位保持作用。压环的结构简单，便于设置。

进一步地，所述阻旋件和外管体的侧壁上均设有供压环嵌入的压装槽，阻旋件和外管体上的压装槽对接后供压环嵌入，以使压环的外侧面与外管体的外侧面上下平齐。这样可以充分减少抽油泵正常运行时压环对油液自下而上通过时的影响，

进一步地，所述上杆体包括连接在拉力杆上方的上接头，上接头用于与上侧抽油杆柱连接。上杆体分别设置，方便了加工。

附图说明

图1为本实用新型抽油杆柱倒扣阻旋装置实施例的半剖图；

图2为图1中抽油杆柱倒扣阻旋装置沿a-a方向的剖视图；

图3为本实用新型抽油杆柱倒扣阻旋装置实施例中双面牙板的主视图；

图4为本实用新型抽油杆柱倒扣阻旋装置实施例中双面牙板的侧视图；

图5为本实用新型抽油杆柱倒扣阻旋装置实施例中双面牙板的俯视图；

图6为本实用新型抽油杆柱倒扣阻旋装置实施例中外管体的结构示意图；

附图标记说明：1-上接头，2-拉力杆，20-上杆体，21-锥段，3-外管体，30-下杆体，31-安装窗，32-螺孔，33-第一压装槽，34-挡止台阶，4-双面牙板，41-外牙，42-内牙，43-第二压装槽，5-压环，6-固定螺钉，7-拉断短节，71-上拉断头，72-下拉断头，73-拉断槽，8-活塞杆。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式作进一步说明：

本实用新型抽油杆柱倒扣阻旋装置的具体实施例：

如图1所示，抽油杆柱倒扣阻旋装置包括上杆体20和下杆体30，上杆体20用于与上侧抽油杆柱螺纹连接，下杆体30用于与下侧抽油泵的活塞杆8连接，还包括拉断短节7，拉断短节7分别与上杆体20和下杆体30连接，拉断短节7上设有拉断结构，拉断结构用于在上下方向受力超过设定值时断开，以将上杆体20和下杆体30分离，在本实施例中，设定值即拉断结构的受力极限。

如图1所示，上杆体20包括自上而下依次连接的上接头1、拉力杆2以及上拉断头71，上接头1用于与上侧抽油杆柱螺纹连接，上接头1与拉力杆2、拉力杆2与上拉断头71之间均通过螺纹连接，分体设置的上杆体20方便了加工和装配。下杆体30包括下拉断头72，拉断短节7由上拉断头71和下拉断头72一体成型构成，二者的临界位置处设有径向延伸、开口朝外的拉断槽73，拉断槽73作为拉断结构，在上下受力超过受力极限时可断开以将上杆体20和下杆体30分离。

拉力杆2外侧套装有外管体3，外管体3的下端内侧与下拉断头72螺纹连接。如图1、图2和图6所示，外管体3具有内、外周面，外周面用于与油管间隙配合，内周面用于与拉力杆2间隙配合，外管体3上开设有径向贯通内、外周面的安装窗31，安装窗31的数量为四个，沿外管体3的周向均布，四处安装窗31内各安装有一个受力可变形的阻旋件。具体的，如图2至图5所示，阻旋件为双面牙板4，双面牙板4与安装窗31在径向上活动配合、在旋转方向上及上下方向上挡止配合，双面牙板4具有径向分布的内、外壁面，外壁面用于与油管的内壁配合，内壁面用于与拉力杆2的外侧面配合，双面牙板4的内壁面和外壁面均具有斜齿牙，分别为外牙41和内牙42，双面牙板4的内壁面为由上至下、由内朝外收拢的锥面，拉力杆2的相应位置具有上小下大的锥段21，锥段21的外侧面形成由下向上、由外朝内收拢的锥面，双面牙板4的锥面与拉力杆2之间的锥面适配且在拉力杆2上行时与拉力杆2顶推配合。

双面牙板4相对于安装窗径向活动而具有收缩状态、伸出状态，当抽油泵正常运行时，双面牙板4收缩至安装窗31内，通过外壁面与油管内壁间隙配合，此时双面牙板4处于收缩状态；当抽油泵被卡，拉力杆2受力上行时，拉力杆2的锥面沿径向朝外顶压双面牙板4，双面牙板4沿径向外移直至通过外牙41咬合住油管内壁，通过内牙42咬合拉力杆2，双面牙板4通过外壁面与油管的内壁过盈配合，此时双面牙板4处于伸出状态，伸出状态下，上侧抽油杆柱以本实用新型抽油杆柱倒扣阻旋装置作为止转件，通过倒扣与上接头1分开，以实现将上侧抽油杆柱整体取出。

此外，为了避免双面牙板4处于收缩状态时与拉力杆2的外侧面接触，以致内牙42磨损拉力杆2，如图6所示，每个安装窗31的底端内侧均设置有用于与双面牙板4的内壁面沿径向挡止配合的挡止台阶34，挡止台阶34使得双面牙板4的内壁面与拉力杆2的外侧面之间形成一定距离的保护间隔。

为了使抽油泵正常运行时，双面牙板4能够稳定地处在收缩状态，本实用新型抽油杆柱倒扣阻旋装置还包括将阻旋件定位保持在收缩状态的保持件，如图1至图6所示，保持件为套装在双面牙板4外部的压环5，压环5为开口环，设置为上下间隔布置的两处，通过固定螺钉6与外管体3固连，以将双面牙板4压紧在外管体3上。当双面牙板4受拉力杆2的径向顶推作用时，固定螺钉6被破坏以解除对双面牙板4的定位保持作用，使得双面牙板4能够外移至伸出状态。

如图1、图4和图6所示，外管体3的外周面和双面牙板4的外周面上分别设有第一压装槽33和第二压装槽43，两压装槽对接后供压环5嵌入，以使压环5的外侧面与外管体3的外侧面上下平齐，这样可以充分减少抽油泵正常运行时压环5对油液自下而上通过时的影响，外管体3上第二压装槽43内设有多处螺孔32，压环5上相应地设有供固定螺钉6穿过的穿孔。

本实用新型抽油杆柱倒扣阻旋装置的实施例在使用时，通过上接头1与上侧抽油杆柱连接，通过下拉断头72与抽油泵的活塞杆8连接，抽油泵正常运行时，本实用新型抽油杆柱倒扣阻旋装置随抽油杆柱上下移动以对抽油泵提供动力。当抽油泵遇卡，以致外管体3和下杆体30被卡住时，此时在井口施加大负荷的拉力来上提抽油杆柱，抽油杆柱随即向拉力杆2和上拉断头71施加朝上的力，拉断槽73达到受力极限后断开，以将上拉断头71和下拉断头72分开，拉力杆2带动上拉断头71上行。

而后，上行的拉力杆2通过锥面向双面牙板4施加由内至外的径向推力，固定螺钉6被破坏并解除对双面牙板4的定位保持作用，处于收缩状态的双面牙板4开始外移直至通过外牙41咬住油管内壁，同时内牙42咬住拉力杆2的锥面以避免拉力杆2回落。此时，本实用新型抽油杆柱倒扣阻旋装置固定在了油管的内壁上，并成为了上侧抽油杆柱的止转件，通过倒转抽油杆柱以使抽油杆柱与上接头1分离，而后可以将抽油杆柱上提起出。

在本实施例中，外管体与下拉断头通过螺纹连接。在其他实施例中，外管体和下拉断头也可以一体成型设置。

在本实施例中，上杆体包括分体设置的上接头、拉力杆以及上拉断头。在其他实施例中，上接头、拉力杆以及上拉断头也可以一体成型设置。

在本实施例中，上拉断头和下拉断头一体成型，拉断结构由拉断槽构成。在其他实施例中，上拉断头和下拉断头也可以分体设置，此时，可以在上拉断头的下端和下拉断头的上端均设置径向凸起，且一个径向凸起上设置螺孔，另一个径向凸起上设置穿孔，上拉断头和下拉断头之间通过在两径向凸起中旋装螺钉实现固连，螺钉在上下受力时可断开以使上杆体和下杆体分开，此时两径向凸起和螺钉形成拉断结构。

在本实施例中，保持件为压环，且压环为开口环。在其他实施例中，保持件也可以是封口环，当然，考虑到保持件起到的是定位保持作用，在其他实施例中，保持件也可以是套装在双面牙板外壁面的弹簧，当双面牙板受力外移时，弹簧受力变形以解除对双面牙板的的定位保持作用。在其他实施例中，保持件还可以是挡止螺钉，此时，双面牙板朝安装窗中内移以使双面牙板的外壁面与外管体的外侧面形成台阶面，将挡止螺钉设置在台阶面上以对双面牙板在径向上挡止，双面牙板受力外移时可以破坏挡止螺钉。

在本实施例中，双面牙板的数量为四个。在其他实施例中，双面牙板的数量也可以是两个、三个或根据实际需要选择其他数量。

在本实施例中，双面牙板构成阻旋件。在其他实施例中，也可以不设置内牙和外牙，阻旋件能够外移与油管内壁过盈配合即可。

在本实施例中，双面牙板与拉力杆的外侧面上均设置有锥面。在其他实施例中，也可以是仅在双面牙板的内侧面上设置由上至下、由内朝外收拢的锥面，拉力杆上与双面牙板底端的对应位置设有径向凸块，径向凸块在上行的过程中向外顶压双面牙板的内侧锥面，或者，在拉力杆上设置由下向上、由外朝内收拢的锥面，在双面牙板顶端与拉力杆的对应位置设有径向凸块，拉力杆的锥面在上行时向外顶压双面牙板的径向凸块。