多功能助抽装置的制作方法

1.本发明属于石油开采工具领域，尤其涉及一种多功能助抽装置。


背景技术：

2.抽油泵助抽器是一种辅助抽油泵提升抽油能力的机械设备，常规抽油泵助抽器串联连接于抽油杆中，助抽器带有用于密封抽油杆与油管环腔的密封件，工作时，密封件帮助抽油泵柱塞分担负荷，降低抽油泵的漏失，达到增产的目的。
3.工作时，实际上主要利用上冲程时密封件与油管的密封进行提油，下冲程时密封件与油管可以是非密封的，但是现有助抽器的密封件在上下冲程过程中均与油管产生摩擦，即现有的助抽器下冲程时与油管产生了非必要的摩擦，导致密封件磨损速度较快，使用寿命较短，停井更换密封件的频次较高，影响正常生产。


技术实现要素：

4.本发明提供一种多功能助抽装置，用以解除下冲程过程中助抽器的密封件与油管之间的摩擦，保留上冲程过程中密封件与油管之间的摩擦，从而大幅降低密封件的磨损速度，提升使用寿命。
5.本发明提供的技术方案是：一种多功能助抽装置，包括中心柱和密封件，密封件位于中心柱外侧，密封件下端与中心柱固定密封连接，密封件上端与中心柱滑动配合，密封件上方的中心柱上带有摩擦套，摩擦套与中心柱之间设置有可沿中心柱轴向滑动的压套，压套的下端面分别与摩擦套和密封件相抵靠，从而在摩擦套相对中心柱下行时带动压套压缩密封件，压套内侧的中心柱上部带有缩颈段，缩径段上套装有环向带有缺口的弹性套，弹性套具有径向扩张的趋势，摩擦套的内侧带有锥面台阶和扩径段；压套相对中心柱下行至解除对弹性套的径向束缚后，弹性套径向扩张进入摩擦套的扩径段，此时弹性套的下端面对压套的上端面限位；弹性套下部外侧为锥面，锥面粗端半径与细端半径的差值大于压套上端的壁厚。
6.作为进一步的技术方案是：所述的摩擦套包括摩擦套本体和扶正块，扶正块沿摩擦套本体周向均匀设置，与油管内壁接触的扶正块一面设置有v型摩擦块，v型摩擦块包括v型本体和分别与v型本体通过阻尼柱连接的两个端部，v型本体铰接在扶正块上，两个端部伸出于扶正块外侧，靠近v型摩擦块两端部的扶正块上固接有用于对v型摩擦块的最大旋转角度限位的挡销；v型摩擦块的两个端部外侧附着有用于增加摩擦力的纹路橡胶。
7.作为进一步的技术方案是：所述的密封件包括密封胶筒，密封胶筒内设置有金属增强环，金属增强环的上下部均为圆环，中间部为瓣式结构，从而中部可弯折；密封件还包括硫化连接在密封胶筒两端固定环，固定环位于密封胶筒外侧；所述的金属增强环由弹簧钢制成。
8.本发明的有益效果为：
9.1.与现有助抽器不同的是，本发明只在上冲程时密封件与油管密封配合，下冲程
时密封件与油管不接触，从而消除了下冲程二者之间的摩擦，因此与现有技术相比较，本发明密封件的磨损消耗慢，使用寿命更长。
10.2.与现有助抽器中心柱带有中央通道，中央通道内设置单向密封球相比较，本发明不需要开设中央通道，因此中心柱的抗拉强度更高，断裂概率更低。
11.3.现有的助抽器的单向密封球与球座受到积蜡或积垢的影响而密封不严，导致助抽能力下降，而本发明密封胶筒循环往复提油过程中，间接地将该段油管内壁积蜡清除，保证密封的严密性，因此本发明具有更稳定的密封效果，提油作用更可靠。
12.4.本发明中v型摩擦块主体、阻尼柱连接的两个端部、挡销，在冲程转换伊始阶段，阻尼柱具有阻止v型摩擦块端部向v型摩擦块主体内收的阻力，使得冲程转换伊始时扶正体与油管之间的摩擦力最大；因此有，上冲程伊始较大摩擦力向下推压套及密封胶筒，在较大推力作用下迫使密封胶筒压缩膨胀；在下冲程伊始摩擦力向上推摩擦套，摩擦套迅速上行使弹性套完成一次收拢，在胶筒复位弹力的作用下，压套上行，完成弹性套二次收拢，胶筒复位。因此本发明在冲程转换伊始阶段，摩擦套能够提供更大的阻力。冲程转换伊始阶段结束后随着阻尼柱的缓慢压缩，v型摩擦块的端部逐渐向v型摩擦块主体内收，摩擦套与油管的摩擦力将大幅减小。
附图说明
13.图1是本发明弹性套二次收拢状态下的结构示意图。
14.图2是本发明弹性套完全扩张状态下的结构示意图。
15.图3是本发明弹性套一次收拢状态下的结构示意图。
16.图4是图3中i处的局部放大图。
17.图5是本发明扶正体上铰接v型摩擦块的结构示意图。
18.图6是本发明密封胶筒中带有金属增强环的结构示意图。
19.图中：1、上连接头；2、摩擦套；3、扶正块；4、固定环；5、密封胶筒；6、弹性套；6、压套；8、中心柱；9、锥面台阶；10、扩径段；11、缩径段；12、v型本体；13、端部；14、挡销；15、阻尼柱；16、金属增强环；17锥面。
具体实施方式
20.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
21.实施例一：
22.如图1
‑
4所示，与现有助抽器结构相同的是，本实施例包括中心柱8和密封件，密封件位于中心柱8的外侧，密封件用于密封中心柱8与油管之间的环形空间。与现有助抽器结构不同的是密封件下端与中心柱8固定密封连接，密封件上端与中心柱8滑动配合，因此既可以通过压缩密封件的方式形成密封，又可以通过解除压缩的方式实现解除密封。这与现有的助抽器密封件始终与油管保持密封具有明显的区别，本发明为单程(上冲程)摩擦，因此密封件的磨损损耗更小，使用寿命更长，更换频次更少，更有利于油井生产。
23.密封件上方的中心柱8上带有摩擦套2，摩擦套2与中心柱8之间设置有可沿中心柱
8轴向滑动的压套7，压套7的下端面分别与摩擦套2和密封件相抵靠，从而在摩擦套2相对中心柱8下行时带动压套7压缩密封件，上冲程过程中，摩擦套2对密封件施加向下的胀封挤压力，中心柱8上端固定连接有上连接头1，所述的摩擦套2上端抵靠在上连接头1下端。
24.压套7内侧的中心柱8上部带有缩颈段，缩径段11上套装有环向带有缺口的弹性套6，弹性套6具有径向扩张的趋势，如图1所示，初始状态下，弹性套6处于二次收拢状态，弹性套6受到了压套7的径向束缚而不能够径向扩张。
25.如图4所示，摩擦套2的内侧带有锥面台阶9和扩径段10。当压套7相对中心柱8下行至解除对弹性套6的径向束缚后，弹性套6径向扩张进入摩擦套2的扩径段10，此时弹性套6的下端面对压套7的上端面限位，也就是下行后的压套7不能复位上行，因此件的径向膨胀被锁定。
26.如图4所示，弹性套6下部外侧为锥面17，锥面17粗端半径与细端半径的差值大于压套7上端的壁厚。即弹性套6经一次收拢后，其下端面的锥面17不再能够对压套7的上端面限位，因此在密封件复位弹力的作用下，压套7可以上行，从而使密封件弹性复位。
27.本实施例的具体工作原理为：
28.在如图1所示的初始状态下，进行抽油杆的上冲程，中心柱8跟随抽油杆上行，但此时的摩擦套2与油管内壁之间产生向下的摩擦力，摩擦力迫使摩擦套2及压套7下行，压缩密封件发生径向膨胀。当压套7下行至图2时，弹性套6的收拢被解除，弹性套6径向扩张进入摩擦套2的扩径段10内，此时弹性套6的下端面对压套7的上端面限位，压套7无法上行，密封件的径向膨胀被锁定住，密封件将油管与中心柱8之间的环形空间密封，从而实现上行提油的作用。
29.抽油杆的下冲程，中心柱8跟随抽油杆下行，但此时的摩擦套2与油管内壁之间产生向上的的摩擦力，摩擦力迫使摩擦套2上行，摩擦套2至弹性套6扩张位置后，在锥形台阶的作用下完成弹性套6的一次收拢，再因为锥面17粗端半径与细端半径的差值大于压套7上端的壁厚，因此经一次收拢后，弹性套6下端面的锥面17不再能够对压套7的上端面限位，因此在密封件复位弹力的作用下，压套7上行，密封件复原，密封件与油管的摩擦解除，原油通过环腔向上流。
30.实施例二：
31.在实施例一的基础上，本实施例的摩擦套2包括摩擦套2本体和扶正块3，扶正块3沿摩擦套2本体周向均匀设置，扶正块3与摩擦套2本体之间硬性连接，因此，本实施例的扶正块3具有扶正的作用，并且相邻扶正块3之间的间隔可以使原油通过。
32.为了增强摩擦力，在与油管内壁接触的扶正块3一面设置v型摩擦块，如图5所示，v型摩擦块包括v型本体12和分别与位于v型本体12两端的活动连接的端部13，两个端部13分别与v型本体12通过阻尼柱15连接，v型本体12的底角铰接在扶正块3上，两个端部13伸出于扶正块3外侧，在上冲程时，上侧的端部13与油管产生摩擦，在下冲程时，下侧的端部13与油管产生摩擦。在靠近v型摩擦块两端部13的扶正块3上固定设置有用于对v型摩擦块的最大旋转角度限位的挡销14，在两个挡销14的限制下，v型摩擦块向上转动最大幅度和向下转动最大幅度被限定。
33.本实施例的v型摩擦块的工作原理：抽油杆上冲程时，中心柱8跟随抽油杆上行，此时v型摩擦块的上端部13与油管内壁之间产生摩擦力，摩擦力向下，一方面摩擦力的分力向
靠近v型本体12的方向压缩阻尼柱15推动端部13，另一方便摩擦力分力迫使v型摩擦块向下转动，由于阻尼柱15不会迅速被压缩，因此v型摩擦块的变长收缩不明显，那么上冲程伊始v型摩擦块的上端部13只能向下转动，向下转动过程中v型摩擦块的端部13对油管的挤压力就越大，从而二者之间的摩擦力就越大，摩擦力越大，越有利于保证密封件挤压膨胀，形成可靠密封。下冲程原理与上冲程反之，在此不在赘述。
34.v型摩擦块的两个端部13外侧可以设置带有纹路的橡胶层，用以增加摩擦力。
35.实施例三：
36.在实施例一或者实施例二的基础上，本实施的密封件包括密封胶筒5，为了提升密封胶筒5的承压提油能力，密封胶筒5内设置有金属增强环16，封胶筒的提油能力提高，那么在整个抽油杆串中数量就可以相应的减少。
37.金属增强环16的上下部均为圆环，中间部为瓣式结构，从而受到径向挤压时中部可弯折。
38.密封件还包括硫化连接在密封胶筒5两端固定环4，固定环4位于密封胶筒5外侧，在本实施例中，密封胶筒5上端可以与中心柱8之间存在缝隙，是否有缝隙均不影响本实施，但是密封胶筒5下端一定要与中心柱8固定密封配合，换言之，密封胶筒5下端密封固定，上端自由滑动。
39.所述的金属增强环16由弹簧钢制成，从而在密封胶筒5回弹时金属增强环16也弹性复原。
40.综上所述，本发明的密封胶筒5也起到凡尔的作用，因此本发明中心柱8的中央不需要开设中央留有通道和单向密封球，这与现有助抽器在结构上区别很大，由于不需要开设中央通道，所以本发明中心柱8的抗拉强度更高，断裂概率更低。同时，现有的助抽器的单向密封球与球座受到积蜡或积垢的影响而密封不严，导致助抽能力下降，而本发明密封胶筒5循环往复提油过程中，间接地将该段油管内壁积蜡清除，保证密封的严密性，因此本发明具有更稳定的密封效果，提油作用更可靠。本发明中v型摩擦块主体、阻尼柱15连接的两个端部13、挡销14，在冲程转换伊始阶段，阻尼柱15具有阻止v型摩擦块端部13向v型摩擦块主体内收的阻力，使得冲程转换伊始时扶正体与油管之间的摩擦力最大；因此有，上冲程伊始较大摩擦力向下推压套7及密封胶筒5，在较大推力作用下迫使密封胶筒5压缩膨胀；在下冲程伊始摩擦力向上推摩擦套2，摩擦套2迅速上行使弹性套6完成一次收拢，在胶筒复位弹力的作用下，压套7上行，完成弹性套6二次收拢，胶筒复位。因此本发明在冲程转换伊始阶段，摩擦套2能够提供更大的阻力。冲程转换伊始阶段结束后随着阻尼柱15的缓慢压缩，v型摩擦块的端部13逐渐向v型摩擦块主体内收，摩擦套2与油管的摩擦力将大幅减小。