阅读说明：本技术 一种液力锚 (Hydraulic anchor ) 是由 陆华飞 李荣明 孙昌平 李晓彬 于 2019-10-30 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种液力锚,包括中心管以及套设在中心管上的移动组件、锚定组件,锚定组件通过移动组件在中心管的线性移动从而实现对管柱的坐卡以及解卡；移动组件包括依次套设在中心管上的活塞、缸套以及活动锥；锚定组件置于上接头与活动锥之间的空腔内,锚定组件包括玻璃纤维卡瓦、卡簧以及环套,玻璃纤维卡瓦上靠近中心管的端面两侧与活动锥、上接头的锥形面实现齿条配合,玻璃纤维卡瓦靠近卡簧的端面上具有向内凹陷的圆弧面,且卡簧为开口朝向玻璃纤维卡瓦的弧状结构,玻璃纤维卡瓦的圆弧面上具有多个应力释放槽。本发明具有提高结构强度,避免内部结构断裂而造成整个结构的坐卡以及解卡的优点。(The invention relates to a hydraulic anchor, which comprises a central pipe, a moving assembly and an anchoring assembly, wherein the moving assembly and the anchoring assembly are sleeved on the central pipe; the moving assembly comprises a piston, a cylinder sleeve and a moving cone which are sequentially sleeved on the central pipe; the anchor assembly is arranged in a cavity between the upper joint and the movable cone and comprises a glass fiber slip, clamp springs and a ring sleeve, wherein the two sides of the end surface of the glass fiber slip, which is close to the central pipe, are matched with the movable cone and the conical surface of the upper joint through racks, an inward concave arc surface is arranged on the end surface of the glass fiber slip, which is close to the clamp springs, the clamp springs are of an arc-shaped structure with openings facing the glass fiber slip, and a plurality of stress release grooves are formed in the arc surface of the glass fiber slip. The invention has the advantages of improving the structural strength and avoiding the clamping and releasing of the whole structure caused by the fracture of the internal structure.)

一种液力锚

技术领域：

本发明属于油田机械采油领域，具体涉及一种液力锚。

背景技术：

油田采油井中大部分为杆式抽油井，这种采油井的抽油管柱在抽油过程中的上冲程时，液柱载负由抽油杆承受，下冲程时液柱载负由抽油管柱承受，因此抽油管柱要承受交变载负，在交变载负作用下，抽油管柱随着上下冲程的变化而伸长缩短，抽油管柱伸长缩短一方面降低抽油泵泵效，另一方面会影响抽油管柱上的其它工具的工作可靠性。目前解决抽油管柱伸长缩短的办法是采用锚定装置，锚定装置将抽油管柱锚定在套管上，使抽油管柱不随上下冲程的变化而伸长缩短。

现有液力锚的卡瓦在受到活动锥的推动，其承受轴向力时整体受力不均衡，此时在受到环套管的挤压下，卡瓦容易成C字形张开，卡瓦产生局部应力集中，影响卡瓦的结构强度，而且现有卡瓦大多采用金属结构，极易在应力集中处发生断裂，目前也有在金属卡瓦的表面铺设玻璃纤维布来避免它的断裂，但是无法从根本上解决内部应力集中问题，而有效防止断裂的现象，影响整个液力锚结构的坐卡以及解卡。

发明内容

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本发明的目的是为了克服以上的不足，提供一种液力锚，提高结构强度，避免内部结构断裂而造成整个结构的坐卡以及解卡。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种液力锚，包括中心管以及套设在中心管上的移动组件、锚定组件，锚定组件通过移动组件在中心管的线性移动从而实现对管柱的坐卡以及解卡；

移动组件包括依次套设在中心管上的活塞、缸套以及活动锥，中心管的一端还套设有上接头，活塞与活动锥分别卡设在缸套的两侧，活塞推动活动锥在中心管上沿着中心管的延伸方向做线性移动，上接头与活动锥对应设置且上接头与活动锥相向的端面形成锥形面，活塞与缸套之间具有注水孔，活塞与缸套之间还设有剪钉；

锚定组件置于上接头与活动锥之间的空腔内，锚定组件包括玻璃纤维卡瓦、卡簧以及环套，卡簧置于玻璃纤维卡瓦与环套之间，环套的两端分别与上接头、活动锥连接，玻璃纤维卡瓦上靠近中心管的端面两侧与活动锥、上接头的锥形面实现齿条配合，且该玻璃纤维卡瓦的两侧随着活动锥的线性移动在锥形面上移动，玻璃纤维卡瓦靠近卡簧的端面上具有向内凹陷的圆弧面，且卡簧为开口朝向玻璃纤维卡瓦的弧状结构，玻璃纤维卡瓦的圆弧面上具有多个应力释放槽，多个应力释放槽沿着玻璃纤维卡瓦的外圆周呈等圆周分布。

本发明的进一步改进在于：应力释放槽包括依次连接的第一槽体、第二槽体、第三槽体，第一槽体、第二槽体、第三槽体均倾斜于玻璃纤维卡瓦的中心轴线且沿着上接头至活动锥的方向延伸，第一槽体与第二槽体成轴对称设置，第二槽体与第三槽体呈轴对称设置。

本发明的进一步改进在于：第一槽体与第二槽体、第二槽体与第三槽体之间形成60°夹角。

本发明的进一步改进在于：玻璃纤维卡瓦由以下成分重量百分比组成：玻璃纤维粉80-100份、三元乙丙橡胶50-80份、聚酰胺树脂10-15份、醋酸钾溶液5-10份、消泡剂1-2份、固化剂10-20份；

玻璃纤维卡瓦的制作步骤具体如下：

A、玻璃纤维粉混合：将上述比例的玻璃纤维粉混入醋酸钾溶液中搅拌，放入烘箱烘干；

B、预热：将三元乙丙橡胶与聚聚酰胺树脂预热20-25min，预热温度为65-75℃，将入消泡剂以及步骤A中制得的玻璃纤维粉，通过搅拌机搅拌15-20min得混合液，加入固化剂至混合液中金的浇注液；

C、注塑成型：将浇注液放入注塑机中成型，制得玻璃纤维卡瓦；

本发明的进一步改进在于：玻璃纤维卡瓦的两端分别具有卡簧侧端实现限位的凸台，卡簧包括开口朝向玻璃纤维卡瓦的圆弧部以及分别置于圆弧部两侧的水平部，圆弧部的厚度从中心至两侧逐步减小。

本发明的进一步改进在于：卡簧为塑性件。

本发明的进一步改进在于：移动组件还包括下接头、压帽，下接头套设在中心管远离上接头的一端上，压帽与缸套连接，压帽与活塞之间通过复位弹簧连接，下接头与中心管的连接处之间具有防撞环。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

本发明的卡瓦通过特制的玻璃纤维结构，提高了卡瓦本身的结构强度，卡瓦的端面上具有向内凹陷的圆弧面，圆弧面上具有多个应力释放槽，圆弧面的设置使卡瓦在活动锥的推动下受到环套的挤压力时，避免形成C字形弯曲，有效释放卡瓦产生的局部集中应力，避免应力集中而使卡瓦断裂。

附图说明：

图1为本发明一种液力锚的结构示意图。

图2为本发明一种液力锚的锚定组件的局部放大图。

图3为本发明一种液力锚的应力释放槽的结构示意图。

图4为本发明一种液力锚的卡簧的结构示意图。

图中标号：1-中心管、2-活塞、3-缸套、4-活动锥、5-上接头、6-锥形面、7-注水孔、8-剪钉、9-空腔、10-玻璃纤维卡瓦、11-卡簧、12-环套、13-圆环面、14-应力释放槽、15-第一槽体、16-第二槽体、17-第三槽体、18-凸台、19-圆弧部、20-水平部、21-下接头、22-压帽、23-复位弹簧、24-防撞环。

具体实施方式

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为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。

如图1示出了本发明一种液力锚的一种实施方式，包括中心管1以及套设在中心管1上的移动组件、锚定组件，锚定组件通过移动组件在中心管1的线性移动从而实现对管柱的坐卡以及解卡；

移动组件包括依次套设在中心管1上的活塞2、缸套3以及活动锥4，中心管1的一端还套设有上接头5，活塞2与活动锥4分别卡设在缸套3的两侧，活塞2推动活动锥4在中心管1上沿着中心管1的延伸方向做线性移动，上接头5与活动锥4对应设置且上接头5与活动锥4相向的端面形成锥形面6，活塞2与缸套3之间具有注水孔7，活塞2与缸套3之间还设有剪钉8；

如图2所示，锚定组件置于上接头5与活动锥4之间的空腔9内，锚定组件包括玻璃纤维卡瓦10、卡簧11以及环套12，卡簧11置于玻璃纤维卡瓦10与环套12之间，环套12的两端分别与上接头5、活动锥4连接，玻璃纤维卡瓦10上靠近中心管1的端面两侧与活动锥4、上接头5的锥形面6实现齿条配合，且该玻璃纤维卡瓦10的两侧随着活动锥4的线性移动在锥形面6上移动，玻璃纤维卡瓦10靠近卡簧11的端面上具有向内凹陷的圆弧面13，且卡簧11为开口朝向玻璃纤维卡瓦10的弧状结构，玻璃纤维卡瓦10的圆弧面13上具有多个应力释放槽14，多个应力释放槽14沿着玻璃纤维卡瓦10的外圆周呈等圆周分布。

工作原理：在注水孔7注入高压水，活塞2与缸套3之间形成压力，剪钉8在高压作用下剪断，并推动活动锥4上行，此时上接头5与活动锥4之间的间距缩短，则玻璃纤维卡瓦10与卡簧11推动环套12向外运动，卡牢在套管上，从而使抽油管柱固定在套管上；当压力消失时，通过复位弹簧23的作用，活动锥4下行，活动锥4与上接头5之间的距离增大，玻璃纤维卡瓦10与卡簧11收回，完成抽油管柱锚定装置的释放，使抽油管柱顺利提出，而压力的增大以及缩小都可以通过外界人为实现，改变传统销钉与锁环的作用，复位弹簧23与卡簧11的双重结构可实现重复锚定以及释放，提高装置的使用率；玻璃纤维卡瓦10的两端分别设有凸起14，玻璃纤维卡瓦10与环套12之间设有卡簧11，卡簧11的外部套有环套12，起到防砂卡的作用。

在坐卡的过程中，玻璃纤维卡瓦10与卡簧11推动环套12向外运动，而此时环套12对卡簧11以及玻璃纤维卡瓦10会产生力反推力，卡簧11的两端限位在玻璃纤维卡瓦10两端的凸起14内，此时玻璃纤维卡瓦10的两端受到卡簧11与环套12的挤压力，此时玻璃纤维卡瓦10受轴向力整体受力不均衡，玻璃纤维卡瓦10容易成C字形张开，卡瓦产生局部应力集中，本发明的卡瓦通过特制的玻璃纤维结构，提高了卡瓦本身的结构强度，卡瓦的端面上具有向内凹陷的圆弧面13，圆弧面13上具有多个应力释放槽14，圆弧面13的设置使玻璃纤维卡瓦10在活动锥4的推动下受到环套12的挤压力时，避免形成C字形弯曲，有效释放玻璃纤维卡瓦10产生的局部集中应力，避免应力集中而使玻璃纤维卡瓦10断裂，有效解决上述技术问题。

在本实施例基础上，如图3所示，应力释放槽14包括依次连接的第一槽体15、第二槽体16、第三槽体17，第一槽体15、第二槽体16、第三槽体17均倾斜于玻璃纤维卡瓦10的中心轴线且沿着上接头5至活动锥4的方向延伸，第一槽体15与第二槽体16成轴对称设置，第二槽体16与第三槽体17呈轴对称设置。

进一步的，第一槽体15与第二槽体16、第二槽体16与第三槽体17之间形成60°夹角。

进一步的，玻璃纤维卡瓦10由以下成分重量百分比组成：玻璃纤维粉80-100份、三元乙丙橡胶50-80份、聚酰胺树脂10-15份、醋酸钾溶液5-10份、消泡剂1-2份、固化剂10-20份；

玻璃纤维卡瓦10的制作步骤具体如下：

A、玻璃纤维粉混合：将上述比例的玻璃纤维粉混入醋酸钾溶液中搅拌，放入烘箱烘干；

B、预热：将三元乙丙橡胶与聚聚酰胺树脂预热20-25min，预热温度为65-75℃，将入消泡剂以及步骤A中制得的玻璃纤维粉，通过搅拌机搅拌15-20min得混合液，加入固化剂至混合液中金的浇注液；

C、注塑成型：将浇注液放入注塑机中成型，制得玻璃纤维卡瓦；

如图4所示，玻璃纤维卡瓦10的两端分别具有卡簧11侧端实现限位的凸台18，卡簧11包括开口朝向玻璃纤维卡瓦10的圆弧部19以及分别置于圆弧部19两侧的水平部20，圆弧部19的厚度从中心至两侧逐步减小。

当玻璃纤维卡瓦10内部产生应力集中，此时内部集中的应力向应力释放槽14释放，通过本上述配方以及工艺步骤制得的玻璃纤维卡瓦10，能够消除剪应力，内部增加了额外的自由度，能够消除在湾区中因泊松效应而产生的僵硬，其结构强度提高，使液力锚对管柱的坐卡力提高；而本发明中应力释放槽14使应力随着槽体结构四处散开，即使在最中间的第二槽体16上也会随着它的倾斜角度散开，玻璃纤维卡瓦10由于其材质的改变以及应力释放槽14的结合，使其能够抵抗95MPa的管内压差，而现有在金属卡瓦表面铺设玻璃纤维布的结构，能抵抗60-80MPa的管内压差，因此在解决卡瓦应力方面本发明具有明显的进步。

在本实施例基础上，卡簧11为塑性件，可以发送弹性变形，便于实现重复坐卡以及解卡。

在本实施例基础上，移动组件还包括下接头21、压帽22，下接头21套设在中心管1远离上接头5的一端上，压帽22与缸套3连接，压帽22与活塞2之间通过复位弹簧23连接，下接头21与中心管1的连接处之间具有防撞环24。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。