導電靜動轉換連接裝置的製作方法

2023-06-01 06:24:26

本發明涉及石油天然氣開採技術領域，特別涉及一種導電靜動轉換連接裝置。

背景技術：

目前在稠油、高凝油開採過程中，普遍採用螺杆泵抽採，同時需要對流入井筒內的稠油、高凝油進行加熱，以降低其粘度、防止結蠟和便於流動。但在深井深層，螺杆泵由於揚程、功率限制等原因不能下在油層部位的深度，導致泵下螺杆泵泵掛深度與油層深度部位井筒的一定長度內流動困難，為此需要在油層深處增設加熱裝置，而由於增設的加熱裝置上部的螺杆泵在工作過程中高速旋轉，因此有必要採用過泵導電加熱工藝設計出一種能夠將上部旋轉系統轉為靜止，使下部裝置不隨其高速轉動，同時保證傳送電力動力至泵下加熱裝置的一個連接裝置。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種能夠將旋轉系統轉為靜止，同時傳送電力動力至泵下加熱裝置的導電靜動轉換連接裝置。

為此，本發明技術方案如下：

一種導電靜動轉換連接裝置，包括：

外殼體，其包括依次連接的上接頭和旋轉外筒；所述上接頭中心開設有與所述旋轉外筒內腔連通的軸向通孔；旋轉外筒底端端部內壁上設有環形臺階；

導電銅棒，其插裝在所述上接頭的軸向通孔內；所述導電銅棒頂面向內凹陷形成有用於與抽油杆底端的分瓣凸頭對口插接的凹槽；

動杆機構，其包括彈簧、導電動杆、彈簧護筒、第一壓帽和彈簧上蓋；彈簧護筒設置在旋轉外筒頂部且通過設置在彈簧護筒頂面上的絕緣膠墊與上接頭底面分隔；彈簧上蓋、彈簧和導電動杆自上而下依次設置在彈簧護筒內，彈簧上蓋抵在導電銅棒的底面上，導電動杆頂端設有環形凸緣，使彈簧頂端抵在彈簧上蓋的底面上、底端壓配在導電動杆的環形凸緣的上端面上，保持彈簧始終處於壓縮狀態；第一壓帽穿裝在導電動杆上並與彈簧護筒連接固定；

和靜杆機構，其包括導電靜杆、T型接頭、推力軸承、球軸承和第二壓帽；T型接頭為頂端外壁上設有環形臺階的圓柱體且其中心開設有軸向通孔；導電靜杆包括頂端開口的筒形上部和圓柱形下部；T形接頭通過自上而下依次設置的至少兩個滾動軸承設置在旋轉外筒內側並壓配在環形臺階上；導電靜杆的圓柱形下部插裝在T形接頭的軸向通孔內、頂端開口的筒形上部與導電動杆形成插接，並在動杆機構內彈簧的作用下，導電靜杆與導電動杆始終保持接觸的狀態；第二壓帽穿裝在導電靜杆上並與旋轉外筒的環形臺階連接固定。

導電動杆採用金屬銅加工而成，導電靜杆採用金屬銀加工而成。

T形接頭通過套裝在T形接頭圓柱形下部的上推力軸承和下球軸承安設在旋轉外筒底端的環形臺階上，使T形接頭不隨旋轉外筒轉動。

在導電銅棒外層、彈簧護筒和第一壓帽構成的封閉結構外層、以及導電靜杆的圓柱形下部均包覆有絕緣層；旋轉外筒內腔填充有絕緣密封脂。

優選，絕緣層採用超高分子聚乙烯或高密度聚乙烯製成；絕緣密封脂以矽油為主要成分，通過添加稠化劑、抗氧化和防腐蝕等調配而成。

上接頭與旋轉外筒之間通過螺紋連接固定並通過設置O形橡膠密封圈形成密封；第二壓帽與旋轉外筒的環形臺階之間通過螺紋連接固定並通過設置格萊圈形成密封。

與現有技術相比，該導電靜動轉換連接裝置通過自上而下依次連接的帶有導電銅棒的上接頭以及設置在旋轉外筒內並具有導電功能的動杆機構和靜杆機構，實現電力動力自上而下的傳輸，同時，動杆機構的導電動杆在壓縮彈簧的作用下保持時刻與靜杆機構中加工為筒體結構的導電靜杆接觸，並通過T型接頭和滾動軸承構成的整體結構實現靜杆機構不隨動杆機構和旋轉外筒轉動，將上方旋轉系統轉為靜止，保證下方連接的加熱裝置處於靜止狀態中。

附圖說明

圖1為本發明的導電靜動轉換連接裝置的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖及具體實施例對本發明做進一步的說明，但下述實施例絕非對本發明有任何限制。

如圖1所示，該導電靜動轉換連接裝置包括由上接頭2和旋轉外筒8構成的外殼體，以及在外殼體內的自上而下依次設置的導電銅棒22、動杆機構和靜杆機構；其中：

上接頭2中心開設有與旋轉外筒8內腔連通的軸向通孔，外壁局部加工有用於與上方抽油杆連接固定的連接外螺紋1；旋轉外筒8底端端部內壁沿徑向凸起形成有環形臺階801；上接頭2底端和旋轉外筒8頂端通過螺紋連接固定；

導電銅棒22插裝在上接頭2的軸向通孔內；在導電銅棒22頂面上開設有用於與抽油杆底端的分瓣凸頭對口插接的凹槽21，用於向該導電靜動轉換連接裝置進行電力輸送；

動杆機構包括彈簧6、導電動杆10、彈簧護筒23、第一壓帽9和彈簧上蓋24；具體地，

彈簧護筒23為一頂端封閉、底端開口的筒體，筒體內徑與彈簧6外徑相適應；在筒體頂部中心處開設有一貫通筒體內、外的軸向通孔，該軸向通孔與導電銅棒22內徑相適應，導電銅棒22底部插裝在彈簧護筒23的軸向通孔內；導電銅棒22底端端面加工為凸起的弧形端面；

彈簧上蓋24、彈簧6和導電動杆10依次自彈簧護筒23底部開口安裝並設置於彈簧護筒23內；其中，彈簧上蓋24頂面加工為與導電銅棒22底端凸起的弧形端面相互配合的弧形凹面；導電動杆10的頂端外壁上設有一環形凸緣，彈簧6設置於彈簧上蓋24與導電動杆10之間，其頂端抵在彈簧上蓋24的下端面上、底端壓配在導電動杆10的環形凸緣的上端面上，使彈簧6始終保持在壓縮狀態；

第一壓帽9為一軸向剖面為倒置T形的柱形體且中心開設有軸向通孔，通孔內徑與導電動杆10外徑相適應的；彈簧護筒23底端內壁加工有連接內螺紋，第一壓帽9自下而上穿裝在導電動杆10上並與彈簧護筒23通過螺紋連接固定在，使彈簧護筒23內部形成一封閉結構，同時對導電動杆10的下行移動距離形成限位；

靜杆機構包括導電靜杆11、T型接頭13、推力軸承14、球軸承15和第二壓帽17；具體地，

T形接頭13為一頂端外壁上設有環形臺階的圓柱體，其軸向剖面為T形且中心開設有軸向通孔；T形接頭13通過自上而下依次設置的推力軸承14和球軸承15安設在旋轉外筒8內側底部；其中，推力軸承14和球軸承15內徑與T形接頭13的圓柱體下部的外徑一致、外徑與旋轉外筒8的內徑一致，二者自上而下依次穿裝在T形接頭13的圓柱體上，並使推力軸承14的頂面抵在T形接頭13環形臺階的下端面上，推力軸承14和球軸承15之間設置有一環形軸承墊圈；T形接頭13下部自旋轉外筒8底端開口處穿出，球軸承15的下端面壓配在旋轉外筒8環形臺階801的上端面上；T形接頭13底端外壁上設有與下方導電裝置連接固定的連接外螺紋20；

導電靜杆11包括頂端開口的筒形上部和與筒形上部一體成形的圓柱形下部；T形接頭13的中心通孔內徑與導電靜杆11圓柱形下部的外徑相適應，使導電靜杆11的圓柱形下部插裝在T形接頭13的通孔內、開口的筒形上部與導電動杆10底端形成插裝，且在動杆機構內彈簧6的作用下，導電靜杆11與導電動杆10始終保持接觸的狀態；

第二壓帽17與第一壓帽9結構相同，也為一軸向剖面為倒置T形的柱形體且中心開設有軸向通孔，第二壓帽17中心通孔內徑與導電靜杆11的外徑相適應，旋轉外筒8的環形臺階801內壁上設有連接內螺紋，第二壓帽17自下而上穿裝在導電靜杆11上與旋轉外筒8底端通過螺紋連接固定；第二壓帽17通過在其底面上沿圓周方向通過多個固定銷釘18與旋轉外筒8進行加固連接。

為保證良好的絕緣性能且安裝方便，對導電銅棒22、動杆機構、靜杆機構和外殼體之間的接合處進行了絕緣處理，即首先在導電銅棒22、彈簧護筒23和導電靜杆11的圓柱形下部包覆了一層絕緣層；具體地，在導電銅棒22外壁上包覆有第一絕緣層3，第一絕緣層3的頂端與導電銅棒22頂端齊平、底端延伸至彈簧護筒23頂端開設的軸向通孔處；在導電銅棒22底端外壁上包覆有絕緣薄層，該絕緣薄層頂端位於導電銅棒22與第一絕緣層3之間、底端與導電銅棒22的底端齊平；上接頭2底面和彈簧護筒23頂面之間通過設置有一直徑與彈簧護筒23頂面直徑一致的絕緣膠墊5實現分隔；在彈簧護筒23外壁上包覆有的第二絕緣層7，第二絕緣層7頂部延伸至與絕緣膠墊5的上端面齊平，底端與第二壓帽9的下端面齊平；在導電靜杆11外壁上包覆有一層第三絕緣層19；在旋轉外筒8的內腔中注滿絕緣密封脂13。

在位於上接頭2的連接外螺紋的外壁上開設有一密封圈座，通過設置在密封圈座內的第一密封圈4，使上接頭2和旋轉外筒8之間採用螺紋連接固定並形成密封；在位於旋轉外筒8底端環形臺階801內壁上的連接內螺紋上方開設有一密封圈座，通過設置在密封圈座內的第二密封圈16使第二壓帽17與旋轉外筒8之間螺紋連接並形成密封；其中，第一密封圈4選用橡膠密封圈，第二密封圈16選用格萊圈。

在該導電靜動轉換連接裝置的各連接部件的材料選擇上，導電動杆10採用銅棒加工而成，導電靜杆11採用銀棒加工而成，防止在使用時裝置內部產生電弧；上接頭2和旋轉外筒8採用合金鋼製成；第一絕緣層3、絕緣薄層、絕緣膠墊5、第二絕緣層7和第三絕緣層19均採用超高分子聚乙烯或高密度聚乙烯製成，其厚度為2～3mm；絕緣密封脂的主要成分為矽油。

該導電靜動轉換連接裝置的使用方法及工作原理：

使用時，將配置好的螺杆泵採油電加熱裝置工藝管柱通過由油管下入井內，管柱自下而上依次為加熱裝置、電熱杆、防擺動裝置，導電靜動轉換接頭裝置，空芯轉子螺杆泵及油管至井口，操作管柱將管柱上的油管錨與套管錨定；管柱內依次將電導體扭矩抽油杆下至至轉子，並與轉子對接；控制櫃通過防爆接線盒與輸出電纜及井口上部的驅動頭連接；加熱動力電纜通過防爆接線盒與驅動頭上的空心光杆連接。

由於在螺杆泵和加熱裝置之間設置了導電靜動轉換接頭裝置，當啟動螺杆泵後，轉子轉動並同時帶動導電靜動轉換連接裝置的上接頭2和旋轉外筒8轉動；由於導電銅棒22和動杆機構分別與上接頭2和旋轉外筒8緊密配合設置於內，因而導電銅棒22和導電動杆10也隨著轉動；此時，設置在旋轉外筒8底端環形臺階801上的T型接頭13由於下部錨定裝置的固定及與旋轉外筒8之間通過滾動軸承相互配合，與旋轉的外筒8發生相對運動，即T型接頭13不隨旋轉的外筒8旋轉；由於導電靜杆11上部為筒體結構並與導電動杆10採用插裝形式接觸，因此，緊密配合地插裝在T型接頭13通孔內的導電靜杆11不隨導電動杆10轉動，同樣保持靜止狀態；在處於壓縮狀態的彈簧6的作用下，導電動杆10始終保持與導電靜杆11相接觸，即保持通電狀態。

綜上所述，本發明中的螺杆泵採油泵下加熱器導電靜動轉換連接裝置可將導電靜動轉換連接裝置以上部分的旋轉系統轉為靜止，使其以下裝置不隨轉子轉動，同時，將電力動力傳至其下方的加熱裝置。