用于阻止井的生产管柱转动的扭矩锚的制作方法_2

文档序号:8357222阅读:来源:国知局
的可靠性以及因此避免井中各部件损失的任何风险,条件是相接触的材料的膨胀系数一致或者十分接近以致可忽略差别膨胀。有利地,这种安装不存在部件损失的任何风险,因为轴留系在容纳轮支撑件的开口内。
[0041]-夹紧装置适于在套管内壁上施加理论接触压力,该压力是根据赫兹公式计算的,介于套管弹性极限的2到20倍之间,优选为套管弹性极限的4到10倍之间。
[0042]-支撑件由单块形成,该块具有适于容纳至少一个轮的至少一部分的开口以及其中设有导向销的所述端部的至少一个通孔。
[0043]有利地,该支撑件易于制造并且牢固,确保插入生产钻孔或石油开采井中、并且对泵送流体的腐蚀磨损环境有抵抗性的扭矩锚的可靠工作。
[0044]-主体包括至少两个孔;每个孔容纳能够在所述孔中滑动的支撑件;并且油脂介入各个支撑件和各个孔之间。
[0045]因此有利地,在扭矩锚维护操作期间,包含在第一支撑件内的所有部件都能轻易地从壳体自由去除和更换。
[0046]坚持用油脂能够润滑壳体和支撑件之间的接触同时在套管外处理扭矩锚时对支撑件的去除产生轻微阻力。
【附图说明】
[0047]通过阅读仅仅以举例方式给出的下列描述并且参考附图,将更好地理解本发明,其中:
[0048]-图1是根据本发明第一实施例的扭矩销和套管的剖面透视图;
[0049]-图2是根据本发明第二实施例的扭矩锚的剖面透视图;
[0050]-图3是根据本发明第三实施例的扭矩锚的剖面透视图;
[0051]-图4是根据本发明第三实施例的扭矩锚导向件的透视图;
【具体实施方式】
[0052]根据本发明的扭矩锚主要用来安装在碳氢化合物、水或气体泵送装置的套管内。
[0053]参考图1,根据本发明第一实施例的扭矩锚2包括主体4(例如具有大体圆柱形形状)、由主体4支承的第一支撑件6和第二支撑件8以及都适于在第一支撑件6和第二支撑件8之间动作的第一夹紧装置10和第二夹紧装置11。
[0054]在扭矩锚2安装在井的套管12中时,主体4具有平行于井的纵向轴线延伸的纵向轴线Z-Z。主体具有在各端开口的内部通道14,以及在内部通道14和主体4的外面上开口的第一孔16和第二孔18。
[0055]内部通道14在纵向轴线Z-Z的方向上延伸。其适于允许待泵送流体经过,因此增加其上固定有扭矩锚2的泵送装置的泵送能力。在到达螺杆泵进口之前泵送流体在扭矩锚2和套管12之间流过的情况下,内部通道14使套管12内由扭矩锚2引起的压降减小。
[0056]第一孔16和第二孔18垂直于纵向轴线Z-Z彼此相对地延伸。它们适于容纳支撑件,即一个容纳第一支撑件6,另一个容纳第二支撑件8。因此,第一支撑件6和第二支撑件8在同一中间平面(X,Y)上彼此相对地设置。
[0057]第一孔16和第二孔18具有平滑内面20,第一支撑件6和第二支撑件8可在第一夹紧装置10和第二夹紧装置11的作用下沿垂直于纵向轴线Z-Z的、被称为位移方向D的方向在内面20上滑动。
[0058]优选地,油脂设在第一支撑件6和第一孔16之间以及第二支撑件8和第二孔18之间的界面上,以润滑其接触同时在扭矩锚2在套管12外维护期间对第一支撑件6和第二支撑件8的抽取产生轻微阻力。
[0059]第一支撑件6和第二支撑件8是相同的。仅仅详细描述第一支撑件6。
[0060]第一支撑件6适于支承一组三个轮22、24、26,这些轮例如要在扭矩锚2降至井下期间沿套管12的长度运动。
[0061]三个轮22、24、26平行于纵向轴线Z-Z—个接一个地对齐。两个相邻轮之间的间隙有利地介于所述轮直径的101%到105%之间。
[0062]三个轮22、24、26优选具有相同直径。例如,介于套管12内径的12%到48%之间的直径。
[0063]轮22、24、26的位置以及其直径允许这组三个轮22、24、26经过设置在形成套管12的管道之间的接头,而不卡在接头的间断处(discontinuity)也不损坏这些接头。它们还允许没有顿挫地通过接头。
[0064]轮22、24、26各自能够自由转动地安装在轮轴28、30上。轮轴28、30具有既垂直于位移方向D又垂直于纵向轴线Z-Z的方向。它们能够自由转动地安装在第一支撑件6上,因此相对于支撑件6在轮22、24、26的转动导向层面(level)存在冗余度。该冗余度通过将轮轴28、30咬合在轮22、24、26或者第一支撑件6上限制轮卡住的风险。轮轴28、30通过第一孔16的内面20与轮轴28、30的端部之间的配合进行轴向固定。有利地,这种安装简化了产品的生产和维护。
[0065]有利地,为了限制轮22、24、26的导向件卡住的风险,轮轴28、30是由锆或氧化锆(Zr02)类型陶瓷、具有耐腐蚀性、抗剪切性、防卡死、防弯曲以及在高温下具有绝佳弹性的加工材料制成的。
[0066]形成开口圆环部分的两个凸缘32、34形成在每个轮22、24、26的圆形周边的两个侧边缘上。凸缘32、34要在第一夹紧装置10和第二夹紧装置11的作用下通过可控凹穴将其自身锚固到套管12上,以便将扭矩传递至套管12。这种扭矩例如是由螺杆泵转子的转动产生的。
[0067]有利地,凸缘32、34具有增加其耐磨性和其与套管12的摩擦系数的涂层。该涂层例如是以碳化钨或人造金刚石为基础制造的。
[0068]有利地,设在每个轮22、24、26的圆形周边的两个侧边缘上的两个凸缘32、34能够使与套管12的接触点翻倍(假设轮的数量保持不变)以及例如在下降、上升和在膨胀作用下生产管长度变化期间具有更大的、与井中的扭矩锚2相接触的表面积。实际上,这种结构设置使得根据赫兹公式计算的轮和套管之间的接触压力最小。
[0069]凸缘32、34在每个轮22、24、26的圆形周边的两个边缘上的这种设置还使得轮轴28,30上的弯曲力矩最小。
[0070]作为变型,与支撑件6的内部侧壁42配合的轮22、24、26的端表面是涂覆碳化物的,以便增加所述轮22、24、26的使用寿命以及因而增加扭矩锚2的使用寿命。
[0071]第一支撑件6制造成单件。其配有向外开口的椭圆形开口 36,该开口平行于纵向轴线Z-Z延伸并且具有与开口 36对齐的两个通孔38、40,一个设在开口 36的一端的一侧,另一个位于开口 36的相对端的另一侧。
[0072]开口 36的内侧壁42各自配有三个圆形孔44,每个圆形孔容纳轮轴28、30的一端。所述孔44的内面46引导轮轴28、30转动。
[0073]第一支撑件6的通孔38、40容纳和平移引导一个,即第一夹紧装置10,和另一个,即第二夹紧装置11。它们在位移方向D上延伸。在朝向内部通道14设置的第一支撑件6的面上,凹槽48形成在每个通孔38、40周围。
[0074]第一夹紧装置10和第二夹紧装置11设在这组三个轮22、24、26的任一侧上。它们是相同的。仅仅详细描述第一夹紧装置10。
[0075]第一夹紧装置10适于分开第一支撑件6和第二支撑件8,以便在扭矩锚2设在套管12内时将所述轮22、24、26锚固到所述套管12中。
[0076]特别是,夹紧装置10适于在套管12的内壁上施加理论接触压力,该压力是根据赫兹公式计算的,介于套管12的弹性极限的2到20倍之间,优选为套管12弹性极限的4到10倍之间。
[0077]第一夹紧装置10包括一组弹簧50和适于引导该组弹簧50的导向件54。
[0078]该组弹簧50包括内部螺旋弹簧56和外部螺旋弹簧58。
[0079]在这个实施例中,导向件是在位移方向D上延伸的导向销54。内部螺旋弹簧56和外部螺旋弹簧58同轴安装到
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