高效稳定石油开采设备支撑环的制作方法

本技术涉及石油开采机械零部件，特别涉及高效稳定石油开采设备支撑环。

背景技术：

1、石油开采设备在井下作业过程中，需依赖支撑结构对关键部件进行定位与固定，以维持设备运行的稳定性与安全性。支撑环作为其中的重要组件，通常用于连接和稳固采油管柱或井下工具，其结构设计直接影响设备在复杂工况下的承载能力与使用寿命。在实际应用中，支撑环需承受来自地层压力、流体冲刷及机械振动等多重载荷作用，同时适应高温、高压及腐蚀性环境。

2、现有支撑环多采用整体式金属环结构，通过过盈配合或螺纹连接方式安装于管柱外壁。此类结构虽具备一定的强度，但在长期交变载荷作用下，局部应力集中现象较为明显，易导致结构疲劳或密封性能下降。此外，现有支撑环在应对井下径向位移或微小形变时，其自适应调节能力有限，可能影响设备的整体稳定性，进而对开采效率和作业安全带来一定制约。

技术实现思路

1、实用新型的目的在于提供高效稳定石油开采设备支撑环，解决了背景技术中提到的问题。

2、本实用新型是这样实现的，高效稳定石油开采设备支撑环，包括主承载环体、径向缓冲组件和轴向限位结构，其中：

3、所述主承载环体为分段式构造，由三段弧形基体首尾相接构成完整圆环形态，每段弧形基体的两端设有阶梯状对接面，相邻两段弧形基体通过嵌合方式相互咬合，咬合区域内部设置有金属销钉贯穿固定，销钉两端分别沉入弧形基体端部预设的盲孔内，盲孔底部填充有弹性合金垫层，用以吸收销钉受力时产生的微幅位移；每段弧形基体外侧壁中部沿周向开设有连续波浪形凹槽，凹槽截面呈半圆形，其深度占弧形基体厚度的三分之一，凹槽表面覆盖有耐腐蚀涂层，涂层材料为镍基合金热喷涂形成，厚度控制在五十微米至八十微米之间。

4、所述径向缓冲组件设置于主承载环体内圈，包含弹性支撑肋、浮动衬套和压力平衡腔，所述弹性支撑肋沿主承载环体内壁周向均布，数量为十二根，每根弹性支撑肋一端与弧形基体内壁焊接固定，另一端朝向中心轴线方向延伸并连接浮动衬套外缘，弹性支撑肋横截面为工字形，其腹板厚度沿长度方向呈线性递减趋势，从根部五毫米逐渐过渡至端部二点五毫米；所述浮动衬套为环状薄壁结构，材质选用高强度钛合金板材冲压成型，其内径略大于被支撑管柱外径，两者之间预留零点三毫米至零点八毫米间隙，浮动衬套外缘与弹性支撑肋端部采用激光熔覆工艺实现冶金结合；所述压力平衡腔位于相邻两根弹性支撑肋之间的空隙区域，腔体由浮动衬套背面、弹性支撑肋侧面及弧形基体内壁共同围合而成，腔体顶部设有透气微孔，微孔直径零点五毫米，均匀分布于腔体上缘，用于平衡内外气压差。

5、所述轴向限位结构设置于主承载环体两端面，包括环形挡边、定位凸台和锁紧卡环，所述环形挡边一体成型于每段弧形基体的轴向端部，挡边高度为八毫米，其外径与主承载环体外径一致，内径则比浮动衬套外径小三毫米，形成对浮动衬套轴向移动的物理阻挡；所述定位凸台设置于环形挡边内侧，凸台截面为梯形，上底宽度四毫米，下底宽度六毫米，高度五毫米，沿周向间隔九十度布置一处，每段弧形基体对应两个定位凸台，凸台顶面与浮动衬套端面接触，接触区域设有聚四氟乙烯贴片，贴片厚度零点五毫米，通过高温粘结剂固定；所述锁紧卡环套装于主承载环体外侧，卡环由两个半圆形钢圈拼合而成，钢圈内壁设有与主承载环体外壁波浪形凹槽相匹配的凸起齿纹，齿纹深度与凹槽深度相同，卡环两端设有通孔，通过高强度螺栓穿过通孔将两个半圆形钢圈拉紧，使卡环紧密贴合主承载环体外壁，限制其径向扩张变形。

6、可选的，所述主承载环体的弧形基体内部埋设有温度感应丝，感应丝沿弧形基体长度方向蛇形排布，两端引出至环体外侧的密封接头，感应丝材质为镍铬合金，外包绝缘陶瓷层，陶瓷层外再包覆不锈钢护套，护套与弧形基体之间填充导热硅脂，确保温度信号传递准确。

7、可选的，所述弹性支撑肋与浮动衬套连接处增设加强筋板，筋板厚度三点五毫米，高度十毫米，沿弹性支撑肋长度方向每隔二十毫米设置一道，筋板一侧与弹性支撑肋腹板焊接，另一侧与浮动衬套外壁熔焊连接，提升连接部位抗弯刚度。

8、可选的，所述压力平衡腔内填充有阻尼凝胶，凝胶成分为硅油与二氧化硅颗粒混合物，填充比例为体积比九比一，凝胶在常温下呈半固态，在受到瞬时冲击载荷时发生剪切增稠效应，提高缓冲响应速度。

9、可选的，所述环形挡边外缘设有环形导流槽，导流槽截面为矩形，宽度五毫米，深度四毫米，槽底设有若干放射状引流细槽，细槽宽度一毫米，深度二毫米，延伸至主承载环体外壁，用于引导井下流体绕行，减少流体对挡边直接冲刷。

10、可选的，所述定位凸台侧面开设有润滑脂注入口，注入口为锥形孔道，小端朝内大端朝外，孔道末端通向聚四氟乙烯贴片背面，外部配有旋塞式密封盖，便于定期补充固体润滑脂。

11、可选的，所述锁紧卡环外表面设有防滑纹路，纹路为交叉网格状，网格边长三毫米，深度零点八毫米，增强作业人员手动安装时的握持稳定性。

12、可选的，所述主承载环体外壁波浪形凹槽底部设有应力释放缺口，缺口为半圆形，直径一点五毫米，沿凹槽走向每隔五十毫米设置一个，缓解凹槽根部应力集中现象。

13、可选的，所述浮动衬套内壁设有螺旋导流棱，导流棱截面为三角形，高度零点六毫米，螺距三十毫米，旋向与井下流体主流方向一致，降低流体阻力并抑制涡流生成。

14、可选的，所述弹性支撑肋根部与弧形基体连接区域采用圆角过渡，圆角半径八毫米，并对该区域进行喷丸强化处理，表面粗糙度控制在ra零点四微米以内，提高疲劳强度。

15、本实用新型提供了高效稳定石油开采设备支撑环，具备以下有益效果：

16、该高效稳定石油开采设备支撑环，通过分段式主承载环体配合嵌合销钉结构，有效分散整体环体在交变载荷下的集中应力，避免单一位置长期承受峰值载荷导致的裂纹萌生；弹性支撑肋与浮动衬套组成的径向缓冲组件，可在管柱发生微小径向偏移时提供柔性支撑，同时借助压力平衡腔内的阻尼凝胶实现动态吸能，显著降低振动传递幅度；轴向限位结构中的环形挡边与定位凸台协同作用，约束浮动衬套轴向窜动范围，配合锁紧卡环对外部扩张变形的抑制，保障支撑环在高压环境下维持几何稳定性；各部件细节设计如波浪形凹槽、应力释放缺口、螺旋导流棱等，进一步优化了流体动力学特性与局部力学性能，延长支撑环在腐蚀性介质与高频振动复合工况下的使用寿命，提升石油开采设备运行可靠性。

1.高效稳定石油开采设备支撑环，其特征在于，包括主承载环体(1)、径向缓冲组件和轴向限位结构，其中：

2.根据权利要求1所述的高效稳定石油开采设备支撑环，其特征在于：所述弧形基体(2)内部埋设有温度感应丝(19)，温度感应丝(19)沿弧形基体(2)长度方向蛇形排布，两端引出至环体外侧的密封接头(20)，温度感应丝(19)外包绝缘陶瓷层及不锈钢护套，护套与弧形基体(2)之间填充导热硅脂。

3.根据权利要求1所述的高效稳定石油开采设备支撑环，其特征在于：所述弹性支撑肋(9)与浮动衬套(10)连接处设有加强筋板(21)，加强筋板(21)厚度三点五毫米，高度十毫米，沿弹性支撑肋(9)长度方向每隔二十毫米设置一道，一侧与弹性支撑肋(9)腹板(32)焊接，另一侧与浮动衬套(10)外壁熔焊连接。

4.根据权利要求1所述的高效稳定石油开采设备支撑环，其特征在于：所述压力平衡腔(11)内填充有阻尼凝胶(22)，阻尼凝胶(22)由硅油与二氧化硅颗粒按体积比九比一混合而成。

5.根据权利要求1所述的高效稳定石油开采设备支撑环，其特征在于：所述环形挡边(13)外缘设有环形导流槽(23)，环形导流槽(23)截面为矩形，槽底设有若干放射状引流细槽(24)，引流细槽(24)延伸至主承载环体(1)外壁。

6.根据权利要求1所述的高效稳定石油开采设备支撑环，其特征在于：所述定位凸台(14)侧面开设有润滑脂注入口(25)，润滑脂注入口(25)为锥形孔道，外部配有旋塞式密封盖(26)。

7.根据权利要求1所述的高效稳定石油开采设备支撑环，其特征在于：所述锁紧卡环(15)外表面设有防滑纹路(27)，防滑纹路(27)为交叉网格状，网格边长三毫米，深度零点八毫米。

8.根据权利要求1所述的高效稳定石油开采设备支撑环，其特征在于：所述波浪形凹槽(7)底部设有应力释放缺口(28)，应力释放缺口(28)为半圆形，直径一点五毫米，沿凹槽(7)走向每隔五十毫米设置一个。