用于分层注水的安全接头
阅读说明：本技术 用于分层注水的安全接头 (Safety joint for separate layer water injection ) 是由 李培江 刘波 王善永 姚静 李强 宋鹤 缐芳 于 2020-06-23 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种用于分层注水的安全接头,用于解决现有技术中在进行打水压过程中,销钉容易断裂的问题。包括：公接头,所述公接头在轴向上贯通,所述公接头末端为台阶空心轴结构,所述台阶空心轴结构外壁上设有销孔；所述公接头上设有活塞组件,所述活塞组件包括活塞体,所述活塞体能够在所述公接头的径向上移动；母接头,所述母接头在轴向上贯通,所述母接头末端设有第一台阶内孔,所述台阶空心轴结构插入到所述第一台阶内孔内且密封配合,所述母接头上安装有销钉,所述销钉径向贯穿所述母接头的侧壁且所述销钉插入到所述销孔内；母接头上设有顶回组件,所述顶回组件包括弹性件和顶头,所述顶头表面为弧面结构。能够避免在加压过程中销钉断裂。(The invention provides a safety joint for layered water injection, which is used for solving the problem that a pin is easy to break in the process of water pressure pumping in the prior art. The method comprises the following steps: the male connector is axially communicated, the tail end of the male connector is of a step hollow shaft structure, and a pin hole is formed in the outer wall of the step hollow shaft structure; the male connector is provided with a piston assembly, the piston assembly comprises a piston body, and the piston body can move in the radial direction of the male connector; the female joint is axially communicated, a first step inner hole is formed in the tail end of the female joint, the step hollow shaft structure is inserted into the first step inner hole and is in sealing fit with the first step inner hole, a pin is mounted on the female joint, and the pin radially penetrates through the side wall of the female joint and is inserted into the pin hole; be equipped with on the female joint and push back the subassembly, it includes elastic component and top to push back the subassembly, the top surface is ARC structure. The pin can be prevented from breaking during the pressing.)
技术领域
本发明涉及石油设备领域，特别是涉及一种用于分层注水的安全接头。
背景技术
在油田增产过程中，常常需要分层注水封隔增压驱油。这时在下套管注水时，需要在管柱上安装一种安全接头防止管柱受到过大压力而断裂。安全接头在承受一定压力值后，安全销被剪断，压力卸荷，从而保护管柱和封隔器，为后续修井提供留井打捞部件。
在分层注水井正常使用时，需进行打水压做封，做封在油田领域可以解释为：将管内的介质分层即为做封，由于水压的压力较大，与销钉的右侧台阶处的压力造成推力已经大于设计销钉的剪切力。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于分层注水的安全接头，用于解决现有技术中在进行打水压过程中，销钉容易断裂的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种用于分层注水的安全接头，包括：
公接头，所述公接头在轴向上贯通，所述公接头末端为台阶空心轴结构，所述台阶空心轴结构外壁上设有销孔；
所述公接头上设有活塞组件，所述活塞组件包括活塞体，所述活塞体能够在所述公接头的径向上移动；
母接头，所述母接头在轴向上贯通，所述母接头末端设有第一台阶内孔，所述台阶空心轴结构插入到所述第一台阶内孔内且密封配合，所述母接头上安装有销钉，所述销钉径向贯穿所述母接头的侧壁且所述销钉插入到所述销孔内；
所述母接头上设有顶回组件，所述顶回组件包括弹性件和顶头，所述弹性件用于向径向内侧顶出所述顶头，所述顶头顶出时，所述顶头将所述活塞体顶回所述公接头内，所述顶头表面为弧面结构。
可选的，所述销钉和所述销孔过盈配合。
可选的，所述公接头端面和所述母接头的内台阶接触，所述母接头的端面和所述公接头的外台阶接触。
可选的，所述活塞组件还包括活塞座，所述活塞座通过螺纹固定在所述公接头上，所述活塞座外套有第一密封圈，所述活塞体置于所述活塞座内，所述活塞体外套有第二密封圈。
可选的，所述活塞体为台阶实心轴结构，所述活塞座设有第二台阶内孔，所述活塞体置于所述第二台阶内孔内，所述第二台阶内孔的大孔位置设有卡位件，所述卡位件用于限制所述活塞体靠近所述公接头内腔的距离，所述卡位件上开设有压力孔，所述压力孔用于让流体通过并作用到活塞体上。
可选的，所述卡位件由弹性材料制成，所述弹性件为环形结构且所述弹性件开设有变形缺口，所述弹性件的两端设有锁定安装孔。
可选的，所述顶回组件还包括安装座，所述安装座通过螺纹安装在所述母接头上，所述弹性件置于所述安装座内。
可选的，所述顶头上设有导向杆和卡位盘，所述导向杆固定在所述卡位盘上，所述弹性件位于所述卡位盘和所述安装座形成的空间内，所述顶头固定在所述卡位盘上。
可选的，所述顶头为半球结构。
可选的，所述母接头内壁和所述公接头外壁之间通过至少一个第三密封圈密封。
如上所述，本发明的用于分层注水的安全接头，至少具有以下有益效果：
通过活塞组件和顶回组件的配合，在打水压过程中，水压能够作用在活塞体上，使得活塞体向径向外侧运动，顶回组件被压缩，此时活塞体从公接头插入到母接头上，实现了对轴向剪切力的分担，从而避免了在打水压过程中销钉被剪断，当水压卸荷时，活塞体被顶回组件顶回，由于顶头为弧面结构，即顶头收到轴向剪切力时，轴向剪切力能够将顶头压回母接头内部，此时轴向剪切力由销钉承受，当系统受阻，轴向力大于销钉剪切力时，销钉就会切断；起到安全保护作用。
附图说明
图1显示为本发明的用于分层注水的安全接头的示意图。
图2显示为本发明的用于分层注水的安全接头和分管配合的示意图。
元件标号说明：公接头1，母接头2，销孔11，活塞组件3，活塞体31，销钉21，顶回组件4，弹性件41，顶头42，活塞座32，第一密封圈321，第二密封圈311，卡位件322，安装座43，导向杆421，卡位盘422，分管5，螺纹连接头51，第三密封圈6。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
请参阅图1至图2。须知，本说明书附图所示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
以下各个实施例仅是为了举例说明。各个实施例之间，可以进行组合，其不仅仅限于以下单个实施例展现的内容。
请参阅图1至图2，本发明提供一种用于分层注水的安全接头的实施例，包括：公接头1和母接头2，所述公接头1在轴向上贯通，所述公接头1末端为台阶空心轴结构，所述台阶空心轴结构外壁上设有销孔11；所述公接头1上设有活塞组件3，所述活塞组件3包括活塞体31，所述活塞体31能够在所述公接头1的径向上移动；所述母接头2在轴向上贯通，所述母接头2末端设有第一台阶内孔，所述台阶空心轴结构插入到所述第一台阶内孔内且密封配合，所述母接头2上安装有销钉21，所述销钉21径向贯穿所述母接头2的侧壁且所述销钉21插入到所述销孔11内；所述母接头2上设有顶回组件4，所述顶回组件4包括弹性件41和顶头42，所述弹性件41用于向径向内侧顶出所述顶头42，所述顶头42顶出时，所述顶头42将所述活塞体31顶回所述公接头1内，所述顶头42表面为弧面结构。通过活塞组件3和顶回组件4的配合，在打水压过程中，水压能够作用在活塞体31上，使得活塞体31向径向外侧运动，顶回组件4被压缩，此时活塞体31从公接头1插入到母接头2上，实现了对轴向剪切力的分担，从而避免了在打水压过程中销钉21被剪断，当水压卸荷时，活塞体31被顶回组件4顶回，由于顶头42为弧面结构，即顶头42收到轴向剪切力时，轴向剪切力能够将顶头42压回母接头2内部，此时轴向剪切力由销钉21承受，当系统受阻，轴向力大于销钉21剪切力时，销钉21就会切断；起到安全保护作用。在图2中，安全接头的两端分别和两个分管5通过螺纹连接头51配合连接，在图2中一个通过内螺纹连接，一个通过外螺纹连接，分管5的内径小于安全接头的直径，使得分管5和安全接头之间形成内台阶结构，使得轴向拉力的产生，从而在销钉21位置产生轴向剪切力。
本实施例中，请参阅图1至图2，所述销钉21和所述销孔11过盈配合。过盈配合使得销钉21受到剪切力时能够受力更加均匀，避免应力集中。
本实施例中，请参阅图1至图2，所述公接头1端面和所述母接头2的内台阶接触，所述母接头2的端面和所述公接头1的外台阶接触。内台阶的角度可以为直角或者其他角度，此处不做限定；为了消除安全接头端面承受压力而使得销轴额外受力，增加销轴剪切受力的可靠性，可以在公接头1端面和母接头2端面位置设有O形密封圈，这样能够避免或减少水进入到公接头1端面和母接头2端面上，减少端面承受的压力。
本实施例中，请参阅图1至图2，所述活塞组件3还包括活塞座32，所述活塞座32通过螺纹固定在所述公接头1上，所述活塞座32外套有第一密封圈321，所述活塞体31置于所述活塞座32内，所述活塞体31外套有第二密封圈311。通过第一密封圈321和第二密封圈311的设置，能够避免安全接头内部的液体从活塞体31位置以及活塞座32外壁处泄漏。
本实施例中，请参阅图1至图2，所述活塞体31为台阶实心轴结构，所述活塞座32设有第二台阶内孔，所述活塞体31置于所述第二台阶内孔内，所述第二台阶内孔的大孔位置设有卡位件322，所述卡位件322用于限制所述活塞体31靠近所述公接头1内腔的距离，所述卡位件322上开设有压力孔，所述压力孔用于让流体通过并作用到活塞体31上。卡位件322实现了对活塞体31向径向内侧运动的极限位移，同时通过压力孔的设置，让流体能够经过压力孔对活塞体31产生压力，活塞体31受压后向径向外侧运动且插入到母接头2内，从而实现在加压过程中对销轴的轴向剪切力的分担。具体可选的，所述卡位件322由弹性材料制成，所述弹性件41为环形结构且所述弹性件41开设有变形缺口，所述弹性件41的两端设有锁定安装孔。弹性材料制成的卡位件322，且设置变形缺口使得卡位件322能够径向变形，方便卡位件322安装在第二台阶内孔内，具体的在第二台阶内孔的大孔位置开环形槽，然后卡位件322卡在环形槽内，为了让卡位件322的位置更好的固定，可以在卡位件322 的两端设置锁定安装孔，通过轴向的螺栓穿过锁定安装孔实现卡位件322和活塞座32的相对位置固定。
本实施例中，请参阅图1至图2，所述顶回组件4还包括安装座43，所述安装座43通过螺纹安装在所述母接头2上，所述弹性件41置于所述安装座43内。通过螺纹结构实现安装固定，结构简单，加工和安装均比较方便。
本实施例中，请参阅图1至图2，所述顶头42上设有导向杆421和卡位盘422，所述导向杆421固定在所述卡位盘422上，所述弹性件41位于所述卡位盘422和所述安装座43形成的空间内，所述顶头42固定在所述卡位盘422上。通过导向杆421的设置，能够让弹性件41不易和顶头42滑脱，具体的弹性件41可以选择为碟簧，卡位盘422的设置使得顶头42能够进入到伸出母接头2的内壁然后顶动活塞体31并分担轴向剪切力，顶出组件的其他部分置于安装座43内。具体可选的，所述顶头42为半球结构。半球结构的顶头42使得能够适应各个角度的受力，安全时不用注意安装方位的问题。
本实施例中，请参阅图1至图2，所述母接头2内壁和所述公接头1外壁之间通过至少一个第三密封圈6密封。避免安全接头内部的流体泄漏，当母接头2和公接头1的端面设有O形密封圈时，此处的第三密封圈6起到提高密封性能的效果。
综上所述，本发明通过活塞组件3和顶回组件4的配合，在打水压过程中，水压能够作用在活塞体31上，使得活塞体31向径向外侧运动，顶回组件4被压缩，此时活塞体31从公接头1插入到母接头2上，实现了对轴向剪切力的分担，从而避免了在打水压过程中销钉21被剪断，当水压卸荷时，活塞体31被顶回组件4顶回，此时轴向剪切力由销钉21承受，当系统受阻，轴向力大于销钉21剪切力时，销钉21就会切断；起到安全保护作用。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。