阅读说明：本技术 一种螺杆泵复合锚定装置 (Compound anchoring device of screw pump ) 是由 徐亮 王凤胜 程军 付显威 李汝强 李晓 刘媛 王钰斌 郝爱敏 张艳鹏 于 2018-09-13 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种螺杆泵复合锚定装置,包括内管以及安装在内管外壁上的轴向力卡瓦机构,还包括防转卡瓦机构,所述防转卡瓦机构包括防转卡瓦、弹簧,所述内管外壁在同一高度至少开设2个凹槽,每一个凹槽内均安装有防转卡瓦,所述防转卡瓦内壁与凹槽底面之间设置弹簧,防转卡瓦外壁开设至少一列竖牙。本发明克服现有技术存在的问题,使其通过液压传递方式实现可靠锚定,既能承受轴向力,又能承受扭矩,螺杆泵管柱的重量不压在底部,避免螺杆泵管柱受压弯曲。同时,配套专用底球,通过打压可以随时验证螺杆泵管柱的密封性,解决了螺杆泵管柱密封失效无法提前验证的问题。(The invention discloses a screw pump composite anchoring device, which comprises an inner pipe, an axial force slip mechanism and an anti-rotation slip mechanism, wherein the axial force slip mechanism is arranged on the outer wall of the inner pipe, the anti-rotation slip mechanism comprises an anti-rotation slip and a spring, at least 2 grooves are formed in the outer wall of the inner pipe at the same height, an anti-rotation slip is arranged in each groove, the spring is arranged between the inner wall of the anti-rotation slip and the bottom surface of each groove, and at least one row of vertical teeth are formed in the outer wall of the anti-rotation slip. The invention overcomes the problems in the prior art, realizes reliable anchoring by a hydraulic transmission mode, can bear axial force and torque, prevents the weight of the screw pump pipe column from pressing at the bottom, and avoids the screw pump pipe column from being bent under pressure. Meanwhile, the special bottom ball is matched, the sealing performance of the screw pump pipe column can be verified at any time through pressing, and the problem that the sealing failure of the screw pump pipe column cannot be verified in advance is solved.)

一种螺杆泵复合锚定装置

技术领域

本发明涉及油田螺杆泵采油井用的配套设备，具体地说是一种螺杆泵复合锚定装置。

背景技术

在用螺杆泵采油中，地面驱动装置带动抽油杆旋转，抽油杆再带动螺杆泵的转子旋转，由于油管是右旋螺纹，驱动螺杆泵转子旋转的抽油杆也是右旋螺纹，采油中，抽油杆顺时针旋转，驱动螺杆泵转子顺时针旋转，螺杆泵转子与定子之间的磨擦力矩，成为油管卸扣的扭矩，这个扭矩容易造成油管螺纹卸扣，使油管落井，从而产生重大经济损失。为避免这种事故的发生，常采用锚定油管的办法来避免油管螺纹卸扣落井事故的发生，现有的锚定装置是用封隔器总成改进的，靠油管柱的重量实现锚定，只能承受轴向力，而螺杆泵采油管柱除承受轴向力外，还承受扭矩，所以用封隔器总成做锚定装置需要很大的轴向锚定力，造成油管弯曲，加剧油管、抽油杆的磨损，并且不是十分可靠，仍然出现过锚定不牢固油管落井的事故。

中国专利200620088636.7 螺杆泵采油管柱防脱器，不靠油管柱的重量锚定螺杆泵定子，利用螺杆泵自身旋转的工作特点锚定螺杆泵定子，螺杆泵定子之上的油管没有反扭矩，油管柱不会卸扣，我见过这种螺杆泵采油管柱防脱器需要对螺杆泵的定子上端螺纹进行改进，将旋向为右旋螺纹改为左旋螺纹，而螺杆泵生产厂家不可能为这种螺杆泵采油管柱防脱器单独生产一种螺纹旋向不同的螺杆泵，抽以使用不方便，要使用这种螺杆泵采油管柱防脱器只有在现场对螺杆泵上端的螺纹进行焊接，以方止此道螺纹脱扣，当需要将螺杆泵起出时，还需要对焊口进行切割，使用非常不便，因而没有推广使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种螺杆泵复合锚定装置，克服现有技术存在的问题，使其既能承受轴向力，又能承受扭矩，螺杆泵管柱的重量不压在底部，避免螺杆泵管柱受压弯曲，并能锚定可靠。

为了达成上述目的，本发明提供了以下技术方案，一种螺杆泵复合锚定装置，包括内管以及安装在内管外壁上的轴向力卡瓦机构，还包括防转卡瓦机构，所述防转卡瓦机构包括防转卡瓦、弹簧，所述内管外壁在同一高度至少开设2个凹槽，每一个凹槽内均安装有防转卡瓦，所述防转卡瓦内壁与凹槽底面之间设置弹簧，防转卡瓦外壁开设至少一列竖牙。

所述防转卡瓦上端设置上约束片，上约束片伸入上压帽内，上压帽丝扣式套装在内管外壁，所述防转卡瓦下端设置下约束片，下约束片伸入下压帽内，下压帽丝扣式套装在内管外壁。

所述防转卡瓦的横断面呈直角梯形，直角梯形的宽底边向着内管的中心，直角梯形的窄底边向外，当防转卡瓦被支撑在套管内壁上旋转内管时，防转卡瓦的斜边与宽底边的交界处与所述凹槽的侧边接触形成接触线，接触线向里移动，防转卡瓦同时绕接触线旋转，接触线向里移动到所述凹槽的底后，使防转卡瓦被锁定在套管内壁上。

所述防转卡瓦内壁开设弹簧洞，弹簧的外端伸入弹簧洞内。

所述轴向力卡瓦机构包括锥体、卡瓦、驱动机构，所述锥体内壁丝扣式连接在内管外壁上，所述轴向力卡瓦滑动式套装在内管外壁，所述轴向力卡瓦上端内壁开设内锥面，锥体外壁开设外锥面，轴向力卡瓦通过自身内锥面运行在锥体的外锥面上，所述轴向力卡瓦下端顶在驱动机构上端面。

所述驱动机构包括密封筒、下接头，所述密封筒套装在内管外壁，所述轴向力卡瓦下端顶在密封筒上端面，密封筒上端内壁与内管外壁为密封状态，所述下接头上端丝扣式连接内管，密封筒下端内壁与下接头外壁为密封状态，所述密封筒与内管之间形成压力腔，所述内管开设通往压力腔的联通孔。

所述密封筒通过剪钉固定在下接头上。

所述轴向力卡瓦的数量为3-6片，轴向力卡瓦外侧圆弧直径等于所下入的套管内径，3-6片轴向力卡瓦的外侧围成一个圆形。

所述轴向力卡瓦的牙形为倒齿形，支撑在套管内壁上后不能向下运动，只能向上提出；轴向力卡瓦牙距为5-9mm，牙道数为8-16牙，牙齿表面硬度HRC>45。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：

连接在螺杆泵管柱上，螺杆泵旋转时，旋转力使防转卡瓦的斜边与宽底边的交界处与凹槽的侧边接触，其接触线向里移动，防转卡瓦同时绕接触线旋转，接触线向里移动到凹槽底后，使防转卡瓦被锁定在套管内壁上，使螺杆泵管柱在圆周上被锚定。再向螺杆泵采油管柱内打压，内管压力升高，液压从内管下部的联通孔传入到密封筒与内管形成的压力腔内，使密封筒产生向上推力，上推力大于剪钉承受能力时，剪钉被剪断，密封筒上行，锥体与密封筒之间的距离缩短，卡瓦在锥体作用下张开锚定在套管上，使螺杆泵采油管柱在轴向上得到锚定。因此，本发明克服了现有技术存在的问题，使其既能承受轴向力，又能承受扭矩，螺杆泵管柱的重量不压在底部，可以避免螺杆泵管柱受压弯曲，本发明锚定可靠，螺杆泵采油管柱不会脱扣，采油系统能长期正常生产，具有显著的经济效益。同时，配套专用底球，通过打压可以随时验证螺杆泵管柱的密封性，解决了螺杆泵管柱密封失效无法提前验证的问题。

附图说明

图1为本发明一种螺杆泵复合锚定装置的结构示意图；

图2为图1的A-A剖视图。

图中：内管1、上压帽2、防转卡瓦3、弹簧4、下压帽6、锥体7、轴向力卡瓦8、密封筒9、上密封圈10、下密封圈13、剪钉14、下接头15。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1至图2，本发明提供一种技术方案：一种螺杆泵复合锚定装置，包括内管1以及安装在内管外壁上的轴向力卡瓦机构，还包括防转卡瓦机构，所述防转卡瓦机构包括防转卡瓦3、弹簧4，所述内管外壁在同一高度至少开设2个凹槽5，每一个凹槽内均安装有防转卡瓦3，所述防转卡瓦内壁与凹槽底面之间设置弹簧4，防转卡瓦外壁开设至少一列竖牙17。

所述防转卡瓦上端设置上约束片，上约束片伸入上压帽2内，上压帽丝扣式套装在内管外壁，所述防转卡瓦下端设置下约束片，下约束片伸入下压帽6内，下压帽丝扣式套装在内管外壁。

所述防转卡瓦3的横断面呈直角梯形，直角梯形的宽底边向着内管的中心，直角梯形的窄底边向外，当防转卡瓦被支撑在套管内壁上旋转内管1时，防转卡瓦的斜边与宽底边的交界处与所述凹槽5的侧边接触形成接触线，接触线向里移动，防转卡瓦同时绕接触线旋转，接触线向里移动到所述凹槽的底后，使防转卡瓦被锁定在套管内壁上。

所述防转卡瓦3内壁开设弹簧洞，弹簧4的外端伸入弹簧洞内。

所述轴向力卡瓦机构包括锥体7、轴向力卡瓦8、驱动机构，所述锥体内壁丝扣式连接在内管外壁上，所述轴向力卡瓦滑动式套装在内管外壁，所述轴向力卡瓦上端内壁开设内锥面，锥体外壁开设外锥面，轴向力卡瓦通过自身内锥面运行在锥体的外锥面上，所述轴向力卡瓦下端顶在驱动机构上端面。

所述驱动机构包括密封筒9、下接头15，所述密封筒9套装在内管外壁，所述轴向力卡瓦下端顶在密封筒上端面，密封筒9上端内壁与内管外壁为密封状态，所述下接头15上端丝扣式连接内管，密封筒下端内壁与下接头外壁为密封状态，所述密封筒9与内管1之间形成压力腔，所述内管1开设通往压力腔的联通孔11。

内管1上设置数个凹槽5，在防转卡瓦3内侧设置弹簧洞，在所述的弹簧洞内放置弹簧4，在所述的每个凹槽5里安装带有弹簧4的防转卡瓦3，在内管1上安装上压帽2、下压帽6，上压帽2处于防转卡瓦3的上部，下压帽6处于防转卡瓦3的下部，上压帽2、下压帽6与内管1连接成一体后上压帽2扣住防转卡瓦3的上约束片，下压帽6扣住防转卡瓦3的下约束片，锥体7连接在内管1的中部，锥体7处于下压帽6之下，内管1的下部有联通孔11，所述的联通孔11处于内管1的下部螺纹之上，密封筒9上内部套装在内管1下部，内管1下部螺纹与下接头15上部螺纹连接，密封筒9下内部套装在下接头15外部，卡瓦8处于锥体7与密封筒9之间，卡瓦8的上部处于锥体7的卡瓦槽里，所述的卡瓦槽为燕尾槽，卡瓦8被所述的燕尾槽约束不能从锥体7上脱出，卡瓦8的锥形面与所述的卡瓦槽的锥形面的锥度相同，并相互配合，使卡瓦8在所述的卡瓦槽里轴向运动时，卡瓦8能向外扩张或收回，卡瓦8的下部挂接在密封筒9的上部，剪钉14将密封筒9连接在下接头7上，密封筒9上部与下部的直径差和内管1的下部直径与下接头15的外部直径差形成压力腔12，所述的联通孔11与所述的压力腔12相通，密封筒9上部与内管1之间安装上密封圈10，密封筒9下部与下接头15之间安装下密封圈13，上密封圈10、下密封圈13使所述的压力腔12密闭，弹簧4使防转卡瓦3处于扩张状态，数个防转卡瓦3的外侧形成的圆的直径大于配套的油井套管的内径，下入套管后防转卡瓦3紧紧贴在套管内壁上，使其与套管内壁存在摩擦力，防转卡瓦3的横断面呈直角梯形，直角梯形的宽底边向着内管1的中心，直角梯形的窄底边向外，当防转卡瓦3被支撑在套管内壁上旋转内管1时，防转卡瓦3的斜边与宽底边的交界处与所述的凹槽5的侧边接触，其接触线向里移动，防转卡瓦3同时绕接触线旋转，接触线向里移动到所述的凹槽5的底后，使防转卡瓦3被锁定在套管内壁上。

卡瓦8的数量为3-6片，卡瓦8外侧圆弧直径等于所下入的套管内径，3-6片卡瓦8的外侧围成一个圆形。

卡瓦8的牙形为倒齿形，支撑在套管内壁上后不能向下运动，只能向上提出。牙距为5-9mm，牙道数为8-16牙，牙齿表面硬度HRC>45，一般用20CrMoTi渗碳淬火，表面硬度HRC>50。

本发明连接在螺杆泵管柱上，螺杆泵旋转时，旋转力使防转卡瓦3的斜边16与宽底边的交界处与所述的凹槽5的侧边接触，其接触线向里移动，防转卡瓦3同时绕接触线旋转，接触线向里移动到凹槽5底后，使防转卡瓦3的外侧竖牙17被锁定在套管内壁上，使螺杆泵管柱在圆周上被锚定。再向螺杆泵采油管柱内打压，内管1压力升高，液压从内管下部的联通孔11传入到密封筒9与内管1形成的压力腔12内，使密封筒9产生向上推力，上推力大于剪钉14承受能力时，剪钉14被剪断，密封筒9上行，锥体7与密封筒9之间的距离缩短，卡瓦8在锥体7作用下张开锚定在套管上，使螺杆泵采油管柱在轴向上得到锚定。因此，本发明既能承受轴向力，又能承受扭矩。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位指示或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。