不压井修井机中的油管起下装置.pdf

本实用新型公开了一种不压井修井机中的油管起下装置，井液缸系统，它包括第一缸筒、以及与第一缸筒相套设的第二缸筒；第一固定机构，其包括与外缸筒相固定的第一本体，第一本体具有与第一缸筒的工作腔相连通的第一通道；第二固定机构，其包括与内缸筒相固定的第二本体；平衡缸，它包括平衡缸缸筒、固设在第一本体上的活塞杆，活塞杆穿设固定在平衡缸缸筒内，活塞杆上连接有平衡缸活塞，平衡缸活塞、活塞杆和平衡缸缸筒形成平衡缸的工作腔，活塞杆内部具有第二通道，第二通道与第一通道以及平衡缸的工作腔相连通。本实用新型可以有效减轻修井作业时动力油缸的负荷，减小整机装机功率，并且可以避免井液对地面的污染。

权利要求书
1.  一种不压井修井机中的油管起下装置，其特征在于，它包括：
井液缸系统，它包括具有一轴线的第一缸筒、以及与所述第一缸筒相套设的第二缸筒，所述第二缸筒能沿所述第一缸筒的轴线方向相对所述第一缸筒滑动；
第一固定机构，其包括与所述第一缸筒相固定的第一本体，所述第一本体具有与所述第一缸筒的工作腔相连通的第一通道；
游动体，其位于第二固定机构的上方并能对油管限位；
第二固定机构，其包括与所述第二缸筒相固定的第二本体；
固定体，其位于所述第一固定机构的下方并能对油管限位；
平衡缸，它包括固设在所述第二本体上的平衡缸缸筒、固设在所述第一本体上的活塞杆，所述活塞杆穿设固定在所述平衡缸缸筒内，所述活塞杆上连接有平衡缸活塞，所述平衡缸活塞、所述活塞杆和所述平衡缸缸筒形成平衡缸的工作腔，所述平衡缸活塞能沿所述第一缸筒的轴线方向相对于所述平衡缸缸筒滑动，所述活塞杆内部具有第二通道，所述第二通道与所述第一通道以及所述平衡缸的工作腔相连通。

2.  根据权利要求1所述的不压井修井机中的油管起下装置，其特征在于，所述平衡缸为单作用油缸，所述平衡缸中具有所述活塞杆的腔室为工作腔，不具有所述活塞杆的腔室与大气相连通。

3.  根据权利要求1所述的不压井修井机中的油管起下装置，其特征在于，所述平衡缸为两个，其对称设置于第一本体和第二本体上，所述平衡缸的工作腔的截面积之和等于所述第二缸筒的工作腔的截面积。

4.  根据权利要求1所述的不压井修井机中的油管起下装置，其特征在于，所述活塞杆在与所述平衡缸活塞的连接方向的末端开设有第一通孔，所述第一通孔与所述第二通道、所述平衡缸的工作腔相连通，所述活塞杆下部开设有连通所述第二通道和所述第一通道的第二通孔。

5.  根据权利要求1所述的不压井修井机中的油管起下装置，其特征在于，所述平衡缸缸筒侧壁环向设有用于起扶正作用的扶正器托环。

6.  根据权利要求1所述的不压井修井机中的油管起下装置，其特征在于，所述游动体包括游动卡瓦、转盘、游动半封封井器。

说明书不压井修井机中的油管起下装置
技术领域
本实用新型涉及油田作业技术领域，特别涉及一种不压井修井机中的油管起下装置。
背景技术
不压井修井机主要针对油田注水井的大修作业而研发的一种不“放溢流”(带压作业)的修井设备，通常在修井之前，需对注水井、注聚合物井、油井进行放压或采用压井液压井处理，以防止在修井过程中发生井喷事故。不压井修井机可以实现在井内有液体压力的情况下进行修井或起下管柱作业，不会发生井喷事故。通常不压井修井机由液压动力站、井架、驱动动力油缸、滑轮与钢绳系统、操作台、牵引绞车、平衡绞车、游动体(包括游动卡瓦、转盘、游动封井器组成)、固定体(包括井口封井器组、固定密封卡瓦)，在固定体和游动体之间有井液缸，井液缸为两级伸缩式空心柱塞缸，两级缸之间有密封。井液缸的外缸筒下部和固定体密封连接，井液缸的内缸筒上部和游动体密封连接。该不压井修井机在带压作业上提管柱前的状态为，上游动半封封井器关闭，游动卡瓦关闭卡紧油管，固定体上的半封封井器与固定密封卡瓦打开。液压力驱动动力缸钢绳，钢绳通过滑轮提升游动体，油管在游动卡瓦带动下向上运动。游动半封封井器的密封与油管之间无相对运动，处于静密封状态。固定体上的半封封井器和固定卡瓦是打开的，油管外表面与半封封井器的密封之间不接触。当游动体向下运动时，游动半封封井器和游动卡瓦呈打开状态，固定体上的半封封井器及卡瓦呈关闭状态，游动半封封井器和固定体上的半封封井器的密封与油管外表面不发生动摩擦。如此，游动体上的半封封井器、卡瓦和固定体上的半封封井器、卡瓦交替打开，关闭完成作业任务，半封封井器密封不会发生磨损。
该不压井修井机在游动半封封井器和固定半封封井器之间采用井液缸来密封井口出来的液体。游动封井器和固定半封封井器、卡瓦交替开关，完成带压修井作业，很好地实现了半封封井器的密封不磨损。但这导致了井内液压力推动第二缸筒向上顶的力很大，下油管时动力油缸驱动滑轮钢绳起下力必须大于井内液压力对第二缸筒的上顶力，这样才能将油管下入井内，并且起下的速度很慢，进而导致需要很大的整机装机功率。
实用新型内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供了一种不压井修井机中的油管起下装置，其能够解决在下油管时，井内液压力对第二缸筒的上顶力大的问题。
本实用新型的具体技术方案是：
一种不压井修井机中的油管起下装置，其特征在于，它包括：
井液缸系统，它包括具有一轴线的第一缸筒、以及与所述第一缸筒相套设的第二缸筒，所述第二缸筒能沿所述第一缸筒的轴线方向相对所述第一缸筒滑动；
第一固定机构，其包括与所述第一缸筒相固定的第一本体，所述第一本体具有与所述第一缸筒的工作腔相连通的第一通道；
游动体，其位于所述第二固定机构的上方并能对油管限位；
第二固定机构，其包括与所述第二缸筒相固定的第二本体；
固定体，其位于所述第一固定机构的下方并能对油管限位；
平衡缸，它包括固设在所述第二本体上的平衡缸缸筒、固设在所述第一本体上的活塞杆，所述活塞杆穿设固定在所述平衡缸缸筒内，所述活塞杆上连接有平衡缸活塞，所述平衡缸活塞、所述活塞杆和所述平衡缸缸筒形成平衡缸的工作腔，所述平衡缸活塞能沿所述第一缸筒的轴线方向相对于所述平衡缸缸筒滑动，所述活塞杆内部具有第二通道，所述第二通道与所述第一通道以及所述平衡缸的工作腔相连通。
优选地，所述平衡缸为单作用油缸，所述平衡缸中具有所述活塞杆的腔室为工作腔，不具有所述活塞杆的腔室与大气相连通。
优选地，所述平衡缸为两个，其对称设置于第一本体和第二本体上，所述平衡缸的工作腔的截面积之和等于所述第二缸筒工作腔的截面积。
优选地，所述活塞杆在与所述平衡缸活塞的连接方向的末端开设有第一通孔，所述第一通孔与所述第二通道、所述平衡缸的工作腔相连通，所述活塞杆下部开设有连通所述第二通道和所述第一通道的第二通孔。
优选地，所述平衡缸缸筒侧壁环向设有用于起扶正作用的扶正器托环。
优选地，所述游动体包括游动卡瓦、转盘、游动半封封井器。
本实用新型具有以下显著有益效果：
在第一本体和第二本体上分别固定平衡缸缸筒及活塞杆，当液体压力对第二缸筒产生向上推力时，由于第二缸筒和平衡缸缸筒的工作腔是连通的，第二缸筒的液体会通过第一通道和第二通道流入至平衡缸缸筒，第二缸筒的液体压力会恢复至原有水平，几乎保持不变，于是所需向上的推力便变小，从而减轻了修井作业时动力油缸的负荷，进而减小了整机装机功率。
第二缸筒和平衡缸的工作腔相连通，在从井中提出或下入油管时平衡缸缸筒和第二缸筒中的液体来回反复运动，从而把井筒内的液体有效的封堵在井筒内无法流出，从而避免了井液对地面的污染。
附图说明
在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本实用新型公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本实用新型的理解，并不是具体限定本实用新型各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本实用新型的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本实用新型。
图1为本实用新型不压井修井机中的油管起下装置起下过程状态1的结构示意图。
图2为本实用新型不压井修井机中的油管起下装置起下过程状态2的结构示意图。
以上附图的附图标记：1、固定体；11、井口四通；12、全封封井器；13、备用半封封井器；14、半封封井器；15、固定卡瓦；2、游动体；21、游动卡瓦；22、转盘；23、游动半封封井器；3、钢绳滑轮系统；31、地滑轮；32、下压钢绳；33、上提钢绳；34、天滑轮；5、井液缸系统；51、第二缸筒；52、第一缸筒；53、井液密封体；54、软密封；55、第一密封缸圈；6、平衡缸；61、平衡缸缸筒；62、平衡缸第一锁母；63、平衡缸内密封；64、第二密封件；65、活塞杆密封；66、活塞杆；661、第一通孔；662、第二通孔；663、第二通道；67、丝堵；68、第一密封件；69、平衡缸活塞；610、第三密封件；7、第一固定机构；71、第一本体；711、第一通道；72、第四密封件；73、卡环；74、锁母；8、第二固定机构；81、第二本体；82、平衡缸背母；83、平衡缸第二锁母；84、第二密封缸圈；9、扶正器。
具体实施方式
结合附图和本实用新型具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本实用新型的细节。但是，在此描述的本实用新型的具体实施方式，仅用于解释本实用新型的目的，而不能以任何方式理解成是对本实用新型的限制。在本实用新型的教导下，技术人员可以构想基于本实用新型的任意可能的变形，这些都应被视为属于本实用新型的范围。
图1为本实用新型不压井修井机中的油管起下装置起下过程状态1的结构示意图，如图1所示，一种不压井修井机中的油管起下装置，其特征在于，它包括：井液缸系统，它包括具有一轴线的第一缸筒、以及与第一缸筒相套设的第二缸筒，第二缸筒能沿第一缸筒的轴线方向相对第一缸筒滑动；第一固定机构，其包括与第一缸筒相固定的第一本体，第一本体具有与第一缸筒的工作腔相连通的第一通道；游动体，其位于第二固定机构的上方并能对油管 限位；第二固定机构，其包括与第二缸筒相固定的第二本体；固定体，其位于第一固定机构的下方并能对油管限位；平衡缸，它包括固设在第二本体上的平衡缸缸筒、固设在第一本体上的活塞杆，活塞杆穿设固定在平衡缸缸筒内，活塞杆上连接有平衡缸活塞，平衡缸活塞、活塞杆和平衡缸缸筒形成平衡缸的工作腔，平衡缸活塞能沿第一缸筒的轴线方向相对于平衡缸缸筒滑动，活塞杆内部具有第二通道，第二通道与第一通道以及平衡缸的工作腔相连通。
具体而言，井液缸系统5，它包括第二缸筒51与套设在第二缸筒51外的第一缸筒52，第二缸筒51与第一缸筒52能相对沿轴线方向滑动，在第一缸筒52的一端连接有软密封54和井液密封体53，如此保证第二缸筒51与第一缸筒52在相对滑动的过程中的密封性，防止第二缸筒51工作腔内的物质外泄。第一固定机构7中包括具有第一通道711的第一本体71，第一缸筒52穿设于第一本体71的中部，两者之间通过第一密封缸圈55达到密封的效果，第一通道711开设在第一本体71中的内部，与第一缸筒52和第二缸筒51的工作腔相连通。第二固定机构84，包括第二本体81，第二缸筒51穿设于第二本体81的中部，与第二本体81相固定连接，第二本体81和第二缸筒51连接处套设有第二密封缸圈84，用于保证密封效果。平衡缸6，它包括平衡缸缸筒61，置平衡缸缸筒61内的平衡缸活塞69、连接于平衡缸活塞69的活塞杆66，平衡缸活塞69与平衡缸缸筒61能相对沿轴线方向滑动。平衡缸6为单作用油缸，平衡缸6中具有活塞杆66的腔室为工作腔，不具有活塞杆66的腔室与大气相连通。平衡缸活塞69可以为中空圆管，圆管的中空部分即为第二通道663，平衡缸活塞69的一端固定连接于平衡缸活塞69的中部，活塞杆66在与平衡缸活塞69的连接方向的末端开设有第一通孔661，如此第一通孔661使得第二通道663和平衡缸缸筒61的工作腔相连通。活塞杆66在与第一本体71的连接处开设有连通第二通道663和第一通道711的第二通孔662，如此，通过第一通道711和第二通道663使得平衡缸6的工作腔和第二缸筒51的工作腔相连通。在第二通孔662处，活塞杆66与第一本体71相接触处设有第四密封件72，用以保证第二通孔662处的密封效果。活塞杆66背向平衡缸活塞69的一端设有用于密封的第一密封件68和丝堵67，使得活塞杆66中的第二通道663与外界分隔。活塞杆66穿设于第一本体71处设有用于密封的锁母74和卡环73。平衡缸缸筒61穿设固定于第二本体81中，通过平衡缸背母82和平衡缸第一锁母62相固定。平衡缸缸筒61侧壁环向设有用于起扶正作用的扶正器托环，扶正器托环可以与扶正器9相连接，平衡缸缸筒61在活塞杆66穿过方向的一端设有用于密封的第二密封件64、平衡缸内密封63、平衡缸第二锁母83、活塞杆密封65。平衡缸活塞69与平衡缸缸筒61之间设有第三密封件610，以加强平衡缸活塞69与平衡缸缸筒61之间的密封效果。在第二本体81和第二缸筒51的上端固定连接有游动体2，游动体2包括游动卡瓦21、转盘22、游动半封封井器23。钢绳滑轮系统3包括地滑轮31、 下压钢绳32、上提钢绳33、天滑轮34。转盘22用于连接不压井修井机中的上提钢绳33和下压钢绳32，通过天滑轮34和地滑轮31控制上提钢绳33和下压钢绳32带动转盘22的上下运动，从而带动游动体2、第二本体81以及平衡缸缸筒61、第二缸筒51上下运动。游动卡瓦21在作业时可以用于卡紧油管，游动半封封井器23的作用是起到密封分隔。与第一缸筒52下方相连接的固定体1包括固定卡瓦15、半封封井器14、备用半封封井器13、全封封井器12、井口四通11。固定卡瓦15在作业时用于卡紧油管，半封封井器14用于密封分隔上下，井口四通11用于套管与不压井修井机的连接。在作业时，油管穿在游动体2、第一本体71、第二缸筒51、第一缸筒52、第二本体81、固定体1中以进行对油管起下。
本实用新型的工作原理如下：
在作业时，井口四通11与油井套管相接，油管穿在游动体2、第一本体71、第二缸筒51、第一缸筒52、第二本体81、固定体1中，状态如图1所示。在进行带压作业上起油管时，游动半封封井器23关闭，游动卡瓦21关闭卡紧油管，固定体1的固定卡瓦15、半封封井器14打开。通过驱动上提钢绳33，使得上提钢绳33带动转盘22，进而带动整个游动体2向上运动，由于游动卡瓦21锁紧油管，通过游动卡瓦21使得油管上提，图2为本实用新型不压井修井机中的油管起下装置起下过程状态2的结构示意图，上提后的状态如图2所示。在此过程中，第二缸筒51与第二缸筒51相对滑动拉开，第二缸筒51的工作腔体积变大，平衡缸缸筒61在第二本体81的带动下上提，使得平衡缸6内的工作腔体积变小，由于第二缸筒51内的工作腔通过第一通道711和第二通道663与平衡缸6内的工作腔相连通，所以平衡缸6的工作腔内的液体或气体会流入至第二缸筒51内的工作腔内，在此过程中保持了两个工作腔内的压力处于平衡状态，不会发生增加或减小，如此变减小了上提时需要的作用力，进而可以减小整机装机功率。在本不压井修井机中的油管起下装置复位时，游动半封封井器23打开，游动卡瓦21打开，固定体1的固定卡瓦15关闭锁紧油管、半封封井器14关闭。通过下压钢绳32使得游动体2、平衡缸缸筒61、第二本体81向下运动，第二缸筒51与第二缸筒51相对滑动收缩，第二缸筒51内的工作腔体积变小，平衡缸6的工作腔体积变大，由于第二缸筒51内的工作腔通过第一通道711和第二通道663与平衡缸6内的工作腔相连通，所以第二缸筒51内的工作腔内的液体或气体流入至平衡缸6的工作腔内，在此过程中保持了两个工作腔内的压力处于平衡状态，不会发生增加或减小，由此减小了下压钢绳32时需要的作用力，进而减小了整机装机功率。按照上述步骤循环操作，游动体2上的游动半封封井器23、游动卡瓦21与固定体1上的固定卡瓦15、半封封井器14交替打开、关闭，不断将油管一段段向上提起，最终完成上起油管的作业任务。同时，第二缸筒51与平衡缸缸筒61内的液体能够来回相互流动，不会发生内部压力增加的现象，所以井中的液体不会 受压力影响被压紧出来，从而解决了井液缸中的液体排放污染的问题。
在进行带压作业下入油管时，初始状态如图2所示，游动半封封井器23关闭，游动卡瓦21关闭卡紧油管，固定体1的固定卡瓦15、半封封井器14打开。通过下压钢绳32使得游动体2、平衡缸缸筒61、第二本体81向下运动，由于游动半封封井器23关闭，游动卡瓦21关闭卡紧油管，所以油管一起向下运动，被向下送入套管中。此过程中，第二缸筒51与第二缸筒51相对滑动收缩，第二缸筒51内的工作腔体积变小，平衡缸6内的工作腔体积变大，由于第二缸筒51内的工作腔通过第一通道711和第二通道663与平衡缸6的工作腔相连通，所以第二缸筒51内的工作腔内的液体或气体流入至平衡缸6的工作腔内，在此过程中保持了两个工作腔内的压力处于平衡状态，不会发生增加或减小，减小了下压钢绳32时需要的作用力，进而减小了整机装机功率。在本不压井修井机中的油管起下装置复位时，游动半封封井器23打开，游动卡瓦21打开，固定体1的固定卡瓦15关闭锁紧油管、半封封井器14关闭。通过驱动上提钢绳33，使得上提钢绳33带动转盘22，进而带动整个游动体2向上运动，由于游动卡瓦21打开，未锁紧油管，所以此过程中油管不会向上运动。按照上述步骤循环操作，游动体2上的游动半封封井器23、游动卡瓦21与固定体1上的固定卡瓦15、半封封井器14交替打开、关闭，不断将油管一段段下入井内，最终完成下入油管的作业任务。
在第一本体71和第二本体81上分别固定平衡缸缸筒61及活塞杆66，当液体压力对第二缸筒51产生向上推力时，由于第二缸筒51和平衡缸6的工作腔是连通的，第二缸筒51的液体会通过第一通道711和第二通道663流入至平衡缸缸筒61，第二缸筒51的液体压力会恢复至原有水平，几乎保持不变，于是所需向上的推力便变小，从而减轻了修井作业时动力油缸的负荷，进而减小了整机装机功率。
第二缸筒51和平衡缸6的工作腔都是相通的，在从井中提出或下入油管时平衡缸缸筒61和第二缸筒51中的液体来回反复运动，从而把井筒内的液体有效的封堵在井筒内无法流出，从而避免井液对地面的污染。
在一种优选的实施方式中，平衡缸6可以为两个，其对称设置于第一本体和第二本体上，平衡缸6的工作腔的截面积之和等于第二缸筒51工作腔的截面积，如此，作业中，液体在平衡缸缸筒61和第二缸筒51之间流动时始终能够保持等体积，平衡缸缸筒61和第二缸筒51内不会发生任何的因体积大小不一而产生的压力，进而更好的减小修井作业时的动力功率。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。