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【发明授权】双通道采油管柱_合肥驰峰机械有限公司_201811184425.7 

申请/专利权人:合肥驰峰机械有限公司

申请日:2018-10-11

公开(公告)日:2020-11-24

公开(公告)号:CN109236204B

主分类号:E21B17/18(20060101)

分类号:E21B17/18(20060101);E21B43/14(20060101)

优先权:

专利状态码:有效-授权

法律状态:2020.11.24#授权;2019.04.02#实质审查的生效;2019.01.18#公开

摘要:本发明涉及一种双通道采油管柱,包括外管,设置在外管上端内部的上套管,以及设置在外管下端内部的下套管,其中,下套管的下部与油液接触,油液进入下套管下部的空腔内,上套管将采集的石油通过油泵排出;所述采油管柱还包括设置在外管内并可沿外管上下转动的采油管,其中,采油管设置一上端开口、下端闭合的中心孔,在中心孔上设置一浮球,当中心孔内充满石油时,顶起浮球将石油排出。尤其,本发明通过将第一进油口的上半圈设置为向内凹,下半圈设置为向外凸的结构,在石油经过给油口进入第一进油口后,由于速度较快,设置该缓冲结构,石油经过一定程度的减缓,避免产生石油紊乱以及涡流,提升石油的采集效率。

主权项:1.一种双通道采油管柱,其特征在于,包括外管,设置在外管上端内部的上套管,以及设置在外管下端内部的下套管,其中,下套管的下部与油液接触,油液进入下套管下部的空腔内,上套管将采集的石油通过油泵排出;所述采油管柱还包括设置在外管内并可沿外管上下转动的采油管,其中,采油管设置一上端开口、下端闭合的中心孔,在中心孔上设置一浮球,当中心孔内充满石油时,顶起浮球将石油排出,在中心孔内未充满石油时,浮球封闭中心孔;所述采油管的上端部位还设置贯通的第一进油口,所述第一进油口的进油口端与外管外壁上的给油口对应,上层的石油通过给油口与对应的第一进油口对接,石油通过给油口进入第一进油口,并从第一进油口排入至采油管的中心孔内,待充满后,将石油通过油泵排出;所述采油管的下端部位设置第二进油口,在第一进油口与给油口对接时,第二进油口与外管的内侧壁对接,当采油管动至第二进油口与采油管下端的第二空腔接触时,第二进油口与下层石油连通,下层石油通过第二进油口导入中心孔内,待充满后,将石油通过油泵排出;所述第一进油口端设置缓冲部,其中,在对接后的第一进油口的上半圈的切面曲线符合下述公式1; 其中,l1表示第一进油口的上半圈的切面曲线的弧长,D表示第一进油口的长度,从第一进油口的进油口端至采油管内侧壁的距离,D1表示第一进油口的直径,D2表示给油口的直径,α表示曲线与第一进油口的中心线夹角,取值为15-20°;在对接后的第一进油口的下半圈的切面曲线符合下述公式2; 式中,l2表示第一进油口的下半圈的切面曲线的弧长,D表示第一进油口的长度,从第一进油口的进油口端至采油管内侧壁的距离,D1表示第一进油口的直径,D2表示给油口的直径,α表示曲线与第一进油口的中心线夹角,取值为15-20°。

全文数据:双通道采油管柱技术领域本发明涉及采油技术领域,尤其涉及一种双通道采油管柱。背景技术现有石油开采过程中,开采时要依照各油层的分布情况,避免混采,为能达到理想的开采效果,常用分层开采的方式,当需要变换开采的油层时,则需要提升开采管柱,更换作业工具,才能变换开采的油层,作业程序繁琐,工作效率低。但现有技术中的分层开采管道,在设置上下层的开采时,需要中间结构将能够上下层开采切换结构进行安装以及设定,如通过上核定销钉等方式进行切换,并且还需要设定轨道,以使上下层结构之间能够切换。在深层开采过程中,增加该种结构不利于管道的结构稳定,操作程序繁琐。发明内容为此,本发明提供一种双通道采油管柱,用以克服现有技术中采油效率低的问题。为实现上述目的,本发明提供一种双通道采油管柱,包括外管,设置在外管上端内部的上套管,以及设置在外管下端内部的下套管,其中,下套管的下部与油液接触,油液进入下套管下部的空腔内,上套管将采集的石油通过油泵排出;所述采油管柱还包括设置在外管内并可沿外管上下转动的采油管,其中,采油管设置一上端开口、下端闭合的中心孔,在中心孔上设置一浮球,当中心孔内充满石油时,顶起浮球将石油排出,在中心孔内未充满石油时,浮球封闭中心孔;所述采油管的上端部位还设置贯通的第一进油口,所述第一进油口的进油口端与外管外壁上的给油口对应,上层的石油通过给油口与对应的第一进油口对接,石油通过给油口进入第一进油口,并从第一进油口排入至采油管的中心孔内,待充满后,将石油通过油泵排出;所述采油管的下端部位设置第二进油口,在第一进油口与给油口对接时,第二进油口与外管的内侧壁对接,当采油管动至第二进油口与采油管下端的第二空腔接触时,第二进油口与下层石油连通,下层石油通过第二进油口导入中心孔内,待充满后,将石油通过油泵排出;所述第一进油口端设置缓冲部,其中,在对接后的第一进油口的上半圈的切面曲线符合下述公式1;其中,l1表示第一进油口的上半圈的切面曲线的弧长,D表示第一进油口的长度,从第一进油口的进油口端至采油管内侧壁的距离,D1表示第一进油口的直径,D2表示给油口的直径,α表示曲线与第一进油口的中心线夹角,取值为15-20°;在对接后的第一进油口的下半圈的切面曲线符合下述公式2;式中,l2表示第一进油口的下半圈的切面曲线的弧长,D表示第一进油口的长度,从第一进油口的进油口端至采油管内侧壁的距离,D1表示第一进油口的直径,D2表示给油口的直径,α表示曲线与第一进油口的中心线夹角,取值为15-20°。进一步地,所述采油管与外管的接触处的侧壁设置若干组曲线齿,相应的,在外管的内侧壁也设置相对应的若干组曲线齿,其中一组曲线齿包括三段,第一曲线段按照下述公式3确定;其中,L1表示第一曲线段的弧长,R表示曲线齿距离采油管内侧壁的最长距离,r表示曲线齿距离采油管内侧壁的最短距离,β表示第一曲线段的起始段与水平线的夹角。进一步地,第二曲线段L2,端点a至端点b按照下述公式4确定;其中,L1表示第一曲线段的弧长,R表示曲线齿距离采油管内侧壁的最长距离,r表示曲线齿距离采油管内侧壁的最短距离,β表示第一曲线段的起始段与水平线的夹角。进一步地,第三曲线段L3,端点b至端点c按照下述公式5确定;其中,L1表示第一曲线段的弧长,L2表示第二曲线段的弧长,R表示曲线齿距离采油管内侧壁的最长距离,r表示曲线齿距离采油管内侧壁的最短距离,β表示第一曲线段的起始段与水平线的夹角。进一步地,所述采油管的上端面与外管的轴肩接触以实现定位以及限位,在该轴肩处的采油管的外侧壁上设置垫圈。进一步地,在所述采油管的中间段设置一圈凹槽,在相应位置的外管内侧上也设置一圈凹槽,两个凹槽围成的第三空腔内设置一复位弹簧,复位弹簧的上端与采油管的凹槽上侧壁相连接,下端与外管内侧的凹槽底端相连接。与现有技术相比,本发明的有益效果在于,本发明双通道采油管柱能够分别对上下层石油进行采集,通过上下活动的采油管上设置上下不同位置的进油口,在不同层之间输入石油。尤其,本发明通过将第一进油口的上半圈设置为向内凹,下半圈设置为向外凸的结构,在石油经过给油口进入第一进油口后,由于速度较快,设置该缓冲结构,石油经过一定程度的减缓,避免产生石油紊乱以及涡流,提升石油的采集效率。在本发明中,通过三个曲线段的结构,将采油管与内壁之间通过曲线段啮合,并通过上下运动,并且,在第一曲线段与第二曲线段的接触处设置拐点a,在采油管上下运动过程中,通过拐点a处的接触能够使采油管与外管侧壁定位及有效停止,方便采油管停止以及在适当位置反向运动。尤其,本发明最优实施例中,在确定曲线形状时,结合流体自身特点,将夹角及弧形曲线引入,并通过结合曲线长度、给油口直径、进油口直径与内壁之间的距离,来确定进油口以及曲线啮合段的整体形状;在设置各个曲线段时,采用柔性的正弦、余弦曲线,避免产生死角及分离产生漩涡。与采用销钉定位的方式比,本发明的啮合结构操作简单,不容易产生干涉。附图说明图1为本发明的双通道采油管柱的整体结构示意图;图2为本发明中图1的局部结构示意图;图3为本发明浮动管柱的连接侧壁的结构示意图。具体实施方式以下结合附图,对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是,这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理,并非在限制本发明的保护范围。需要说明的是,在本发明的描述中,术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系,这仅仅是为了便于描述,而不是指示或暗示所述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。此外,还需要说明的是,在本发明的描述中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言,可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。请参阅图1,其为本发明的双通道采油管柱的整体结构示意图,本实施例的采油管柱包括外管9,设置在外管9上端内部的上套管91,以及设置在外管9下端内部的下套管92,其中,下套管92的下部与油液接触,油液进入下套管92下部的空腔内,上套管91将采集的石油通过油泵排出。继续参阅图1所示,本实施例的采油管柱还包括设置在外管9内并可沿外管上下转动的采油管93,其中,采油管93设置一上端开口、下端闭合的中心孔,在中心孔上设置一浮球90,当中心孔内充满石油时,顶起浮球将石油排出,在中心孔内未充满石油时,浮球封闭中心孔。采油管93上端的外侧壁与外管9的内侧壁之间设置一定间隙,以使采油管93能够上下转动;同时,在采油管93与外管9在竖直方向之间也设置空腔951,以提供采油管运动空间。在本发明实施例中,采油管93的上端面与外管9的轴肩接触以实现定位以及限位,在该轴肩处的采油管93的外侧壁上设置垫圈952,为了能够不影响垫圈与采油管之间的相对运动,本实施例的垫圈952与采油管93的内侧壁固定。继续参阅图1所示,本实施例的采油管93的上端部位还设置一贯通的第一进油口931,所述第一进油口931的进油口端与外管9外壁上的给油口953对应,本实施例中,上层的石油通过给油口953与对应的第一进油口对接,石油通过给油口953进入第一进油口931,并从第一进油口931排入至采油管93的中心孔内,待充满后,将石油通过油泵排出。继续参阅图1所示,本实施例的采油管93的下端部位设置第二进油口932,在第一进油口与给油口953对接时,第二进油口932与外管93的内侧壁对接,不能够排入下层的石油;当采油管93转动至第二进油口932与采油管93下端的第二空腔941接触时,第二进油口932与下层石油连通,下层石油通过第二进油口932导入中心孔内,待充满后,将石油通过油泵排出。继续参阅图1所示,在采油管93的中间段设置一圈凹槽,在相应位置的外管内侧上也设置一圈凹槽,两个凹槽围成的第三空腔954内设置一复位弹簧96,复位弹簧的上端与采油管93的凹槽上侧壁相连接,下端与外管内侧的凹槽底端相连接。在采油管93向下转动时,复位弹簧96逐渐压缩,在采油管向上转动时,复位弹簧96伸长,以便使第二进油口932与下层石油快速切断。继续结合图1和图2所示,本实施例的第一进油口932由于与外管的给油口对接才能进油,由于石油在通过给油口时,直径较小,产生石油流入的紊乱及阻力,本实施例在该进油口端设置缓冲部,其中,在对接后的第一进油口的上半圈的切面曲线符合下述公式1;其中,l1表示第一进油口的上半圈的切面曲线的弧长,D表示第一进油口的长度,从第一进油口的进油口端至采油管内侧壁的距离,D1表示第一进油口的直径,D2表示给油口的直径,α表示曲线与第一进油口的中心线夹角,取值为15-20°。在对接后的第一进油口的下半圈的切面曲线符合下述公式2;式中,l2表示第一进油口的下半圈的切面曲线的弧长,D表示第一进油口的长度,从第一进油口的进油口端至采油管内侧壁的距离,D1表示第一进油口的直径,D2表示给油口的直径,α表示曲线与第一进油口的中心线夹角,取值为15-20°。具体而言,本发明实施例通过将第一进油口的上半圈设置为向内凹,下半圈设置为向外凸的结构,在石油经过给油口进入第一进油口后,由于速度较快,设置该缓冲结构,石油经过一定程度的减缓,避免产生石油紊乱以及涡流,提升石油的采集效率。参阅图3所示,为本发明浮动管柱的连接侧壁的结构示意图;本发明实施例的采油管在向下压或者向上拉时,通过转动与外管内侧壁啮合并滑动。采油管与外管的接触处的侧壁设置若干组曲线齿,相应的,在外管的内侧壁也设置相对应的若干组曲线齿,其中一组曲线齿包括三段,参阅图3所示,第一曲线段按照下述公式3确定;其中,L1表示第一曲线段的弧长,R表示曲线齿距离采油管内侧壁的最长距离,r表示曲线齿距离采油管内侧壁的最短距离,β表示第一曲线段的起始段与水平线的夹角。第二曲线段L2,端点a至端点b按照下述公式4确定;其中,L1表示第一曲线段的弧长,R表示曲线齿距离采油管内侧壁的最长距离,r表示曲线齿距离采油管内侧壁的最短距离,β表示第一曲线段的起始段与水平线的夹角。第三曲线段L3,端点b至端点c按照下述公式5确定;其中,L1表示第一曲线段的弧长,L2表示第二曲线段的弧长,R表示曲线齿距离采油管内侧壁的最长距离,r表示曲线齿距离采油管内侧壁的最短距离,β表示第一曲线段的起始段与水平线的夹角。在本实施例中,在本发明中,通过三个曲线段的结构,将采油管与内壁之间通过曲线段啮合,并通过上下运动,并且,在第一曲线段与第二曲线段的接触处设置拐点a,在采油管上下运动过程中,通过拐点a处的接触能够使采油管与外管侧壁定位及有效停止,方便采油管停止以及在适当位置反向运动。尤其,本发明最优实施例中,在确定曲线形状时,结合流体自身特点,将夹角及弧形曲线引入,并通过结合曲线长度、给油口直径、进油口直径与内壁之间的距离,来确定进油口以及曲线啮合段的整体形状;在设置各个曲线段时,采用柔性的正弦、余弦曲线,避免产生死角及分离产生漩涡。至此,已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案,但是,本领域技术人员容易理解的是,本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下,本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换,这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

权利要求:1.一种双通道采油管柱,其特征在于,包括外管,设置在外管上端内部的上套管,以及设置在外管下端内部的下套管,其中,下套管的下部与油液接触,油液进入下套管下部的空腔内,上套管将采集的石油通过油泵排出;所述采油管柱还包括设置在外管内并可沿外管上下转动的采油管,其中,采油管设置一上端开口、下端闭合的中心孔,在中心孔上设置一浮球,当中心孔内充满石油时,顶起浮球将石油排出,在中心孔内未充满石油时,浮球封闭中心孔;所述采油管的上端部位还设置贯通的第一进油口,所述第一进油口的进油口端与外管外壁上的给油口对应,上层的石油通过给油口与对应的第一进油口对接,石油通过给油口进入第一进油口,并从第一进油口排入至采油管的中心孔内,待充满后,将石油通过油泵排出;所述采油管的下端部位设置第二进油口,在第一进油口与给油口对接时,第二进油口与外管的内侧壁对接,当采油管动至第二进油口与采油管下端的第二空腔接触时,第二进油口与下层石油连通,下层石油通过第二进油口导入中心孔内,待充满后,将石油通过油泵排出;所述第一进油口端设置缓冲部,其中,在对接后的第一进油口的上半圈的切面曲线符合下述公式1;其中,l1表示第一进油口的上半圈的切面曲线的弧长,D表示第一进油口的长度,从第一进油口的进油口端至采油管内侧壁的距离,D1表示第一进油口的直径,D2表示给油口的直径,α表示曲线与第一进油口的中心线夹角,取值为15-20°;在对接后的第一进油口的下半圈的切面曲线符合下述公式2;式中,l2表示第一进油口的下半圈的切面曲线的弧长,D表示第一进油口的长度,从第一进油口的进油口端至采油管内侧壁的距离,D1表示第一进油口的直径,D2表示给油口的直径,α表示曲线与第一进油口的中心线夹角,取值为15-20°。2.根据权利要求1所述的双通道采油管柱,其特征在于,所述采油管与外管的接触处的侧壁设置若干组曲线齿,相应的,在外管的内侧壁也设置相对应的若干组曲线齿,其中一组曲线齿包括三段,第一曲线段按照下述公式3确定;其中,L1表示第一曲线段的弧长,R表示曲线齿距离采油管内侧壁的最长距离,r表示曲线齿距离采油管内侧壁的最短距离,β表示第一曲线段的起始段与水平线的夹角。3.根据权利要求2所述的双通道采油管柱,其特征在于,第二曲线段L2,端点a至端点b按照下述公式4确定;其中,L1表示第一曲线段的弧长,R表示曲线齿距离采油管内侧壁的最长距离,r表示曲线齿距离采油管内侧壁的最短距离,β表示第一曲线段的起始段与水平线的夹角。4.根据权利要求3所述的双通道采油管柱,其特征在于,第三曲线段L3,端点b至端点c按照下述公式5确定;其中,L1表示第一曲线段的弧长,L2表示第二曲线段的弧长,R表示曲线齿距离采油管内侧壁的最长距离,r表示曲线齿距离采油管内侧壁的最短距离,β表示第一曲线段的起始段与水平线的夹角。5.根据权利要求2所述的双通道采油管柱,其特征在于,所述采油管的上端面与外管的轴肩接触以实现定位以及限位,在该轴肩处的采油管的外侧壁上设置垫圈。6.根据权利要求2所述的双通道采油管柱,其特征在于,在所述采油管的中间段设置一圈凹槽,在相应位置的外管内侧上也设置一圈凹槽,两个凹槽围成的第三空腔内设置一复位弹簧,复位弹簧的上端与采油管的凹槽上侧壁相连接,下端与外管内侧的凹槽底端相连接。

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