导电静动转换连接装置技术领域
本发明涉及石油天然气开采技术领域，特别涉及一种导电静动转换连接装置。
背景技术
目前在稠油、高凝油开采过程中，普遍采用螺杆泵抽采，同时需要对流入井筒内的
稠油、高凝油进行加热，以降低其粘度、防止结蜡和便于流动。但在深井深层，螺杆泵由于扬
程、功率限制等原因不能下在油层部位的深度，导致泵下螺杆泵泵挂深度与油层深度部位
井筒的一定长度内流动困难，为此需要在油层深处增设加热装置，而由于增设的加热装置
上部的螺杆泵在工作过程中高速旋转，因此有必要采用过泵导电加热工艺设计出一种能够
将上部旋转系统转为静止，使下部装置不随其高速转动，同时保证传送电力动力至泵下加
热装置的一个连接装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够将旋转系统转为静止，同时传送电力动力至泵下加
热装置的导电静动转换连接装置。
为此，本发明技术方案如下：
一种导电静动转换连接装置，包括：
外壳体，其包括依次连接的上接头和旋转外筒；所述上接头中心开设有与所述旋
转外筒内腔连通的轴向通孔；旋转外筒底端端部内壁上设有环形台阶；
导电铜棒，其插装在所述上接头的轴向通孔内；所述导电铜棒顶面向内凹陷形成
有用于与抽油杆底端的分瓣凸头对口插接的凹槽；
动杆机构，其包括弹簧、导电动杆、弹簧护筒、第一压帽和弹簧上盖；弹簧护筒设置
在旋转外筒顶部且通过设置在弹簧护筒顶面上的绝缘胶垫与上接头底面分隔；弹簧上盖、
弹簧和导电动杆自上而下依次设置在弹簧护筒内，弹簧上盖抵在导电铜棒的底面上，导电
动杆顶端设有环形凸缘，使弹簧顶端抵在弹簧上盖的底面上、底端压配在导电动杆的环形
凸缘的上端面上，保持弹簧始终处于压缩状态；第一压帽穿装在导电动杆上并与弹簧护筒
连接固定；
和静杆机构，其包括导电静杆、T型接头、推力轴承、球轴承和第二压帽；T型接头为
顶端外壁上设有环形台阶的圆柱体且其中心开设有轴向通孔；导电静杆包括顶端开口的筒
形上部和圆柱形下部；T形接头通过自上而下依次设置的至少两个滚动轴承设置在旋转外
筒内侧并压配在环形台阶上；导电静杆的圆柱形下部插装在T形接头的轴向通孔内、顶端开
口的筒形上部与导电动杆形成插接，并在动杆机构内弹簧的作用下，导电静杆与导电动杆
始终保持接触的状态；第二压帽穿装在导电静杆上并与旋转外筒的环形台阶连接固定。
导电动杆采用金属铜加工而成，导电静杆采用金属银加工而成。
T形接头通过套装在T形接头圆柱形下部的上推力轴承和下球轴承安设在旋转外
筒底端的环形台阶上，使T形接头不随旋转外筒转动。
在导电铜棒外层、弹簧护筒和第一压帽构成的封闭结构外层、以及导电静杆的圆
柱形下部均包覆有绝缘层；旋转外筒内腔填充有绝缘密封脂。
优选，绝缘层采用超高分子聚乙烯或高密度聚乙烯制成；绝缘密封脂以硅油为主
要成分，通过添加稠化剂、抗氧化和防腐蚀等调配而成。
上接头与旋转外筒之间通过螺纹连接固定并通过设置O形橡胶密封圈形成密封；
第二压帽与旋转外筒的环形台阶之间通过螺纹连接固定并通过设置格莱圈形成密封。
与现有技术相比，该导电静动转换连接装置通过自上而下依次连接的带有导电铜
棒的上接头以及设置在旋转外筒内并具有导电功能的动杆机构和静杆机构，实现电力动力
自上而下的传输，同时，动杆机构的导电动杆在压缩弹簧的作用下保持时刻与静杆机构中
加工为筒体结构的导电静杆接触，并通过T型接头和滚动轴承构成的整体结构实现静杆机
构不随动杆机构和旋转外筒转动，将上方旋转系统转为静止，保证下方连接的加热装置处
于静止状态中。
附图说明
图1为本发明的导电静动转换连接装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的说明，但下述实施例绝非对本发
明有任何限制。
如图1所示，该导电静动转换连接装置包括由上接头2和旋转外筒8构成的外壳体，
以及在外壳体内的自上而下依次设置的导电铜棒22、动杆机构和静杆机构；其中：
上接头2中心开设有与旋转外筒8内腔连通的轴向通孔，外壁局部加工有用于与上
方抽油杆连接固定的连接外螺纹1；旋转外筒8底端端部内壁沿径向凸起形成有环形台阶
801；上接头2底端和旋转外筒8顶端通过螺纹连接固定；
导电铜棒22插装在上接头2的轴向通孔内；在导电铜棒22顶面上开设有用于与抽
油杆底端的分瓣凸头对口插接的凹槽21，用于向该导电静动转换连接装置进行电力输送；
动杆机构包括弹簧6、导电动杆10、弹簧护筒23、第一压帽9和弹簧上盖24；具体地，
弹簧护筒23为一顶端封闭、底端开口的筒体，筒体内径与弹簧6外径相适应；在筒
体顶部中心处开设有一贯通筒体内、外的轴向通孔，该轴向通孔与导电铜棒22内径相适应，
导电铜棒22底部插装在弹簧护筒23的轴向通孔内；导电铜棒22底端端面加工为凸起的弧形
端面；
弹簧上盖24、弹簧6和导电动杆10依次自弹簧护筒23底部开口安装并设置于弹簧
护筒23内；其中，弹簧上盖24顶面加工为与导电铜棒22底端凸起的弧形端面相互配合的弧
形凹面；导电动杆10的顶端外壁上设有一环形凸缘，弹簧6设置于弹簧上盖24与导电动杆10
之间，其顶端抵在弹簧上盖24的下端面上、底端压配在导电动杆10的环形凸缘的上端面上，
使弹簧6始终保持在压缩状态；
第一压帽9为一轴向剖面为倒置T形的柱形体且中心开设有轴向通孔，通孔内径与
导电动杆10外径相适应的；弹簧护筒23底端内壁加工有连接内螺纹，第一压帽9自下而上穿
装在导电动杆10上并与弹簧护筒23通过螺纹连接固定在，使弹簧护筒23内部形成一封闭结
构，同时对导电动杆10的下行移动距离形成限位；
静杆机构包括导电静杆11、T型接头13、推力轴承14、球轴承15和第二压帽17；具体
地，
T形接头13为一顶端外壁上设有环形台阶的圆柱体，其轴向剖面为T形且中心开设
有轴向通孔；T形接头13通过自上而下依次设置的推力轴承14和球轴承15安设在旋转外筒8
内侧底部；其中，推力轴承14和球轴承15内径与T形接头13的圆柱体下部的外径一致、外径
与旋转外筒8的内径一致，二者自上而下依次穿装在T形接头13的圆柱体上，并使推力轴承
14的顶面抵在T形接头13环形台阶的下端面上，推力轴承14和球轴承15之间设置有一环形
轴承垫圈；T形接头13下部自旋转外筒8底端开口处穿出，球轴承15的下端面压配在旋转外
筒8环形台阶801的上端面上；T形接头13底端外壁上设有与下方导电装置连接固定的连接
外螺纹20；
导电静杆11包括顶端开口的筒形上部和与筒形上部一体成形的圆柱形下部；T形
接头13的中心通孔内径与导电静杆11圆柱形下部的外径相适应，使导电静杆11的圆柱形下
部插装在T形接头13的通孔内、开口的筒形上部与导电动杆10底端形成插装，且在动杆机构
内弹簧6的作用下，导电静杆11与导电动杆10始终保持接触的状态；
第二压帽17与第一压帽9结构相同，也为一轴向剖面为倒置T形的柱形体且中心开
设有轴向通孔，第二压帽17中心通孔内径与导电静杆11的外径相适应，旋转外筒8的环形台
阶801内壁上设有连接内螺纹，第二压帽17自下而上穿装在导电静杆11上与旋转外筒8底端
通过螺纹连接固定；第二压帽17通过在其底面上沿圆周方向通过多个固定销钉18与旋转外
筒8进行加固连接。
为保证良好的绝缘性能且安装方便，对导电铜棒22、动杆机构、静杆机构和外壳体
之间的接合处进行了绝缘处理，即首先在导电铜棒22、弹簧护筒23和导电静杆11的圆柱形
下部包覆了一层绝缘层；具体地，在导电铜棒22外壁上包覆有第一绝缘层3，第一绝缘层3的
顶端与导电铜棒22顶端齐平、底端延伸至弹簧护筒23顶端开设的轴向通孔处；在导电铜棒
22底端外壁上包覆有绝缘薄层，该绝缘薄层顶端位于导电铜棒22与第一绝缘层3之间、底端
与导电铜棒22的底端齐平；上接头2底面和弹簧护筒23顶面之间通过设置有一直径与弹簧
护筒23顶面直径一致的绝缘胶垫5实现分隔；在弹簧护筒23外壁上包覆有的第二绝缘层7，
第二绝缘层7顶部延伸至与绝缘胶垫5的上端面齐平，底端与第二压帽9的下端面齐平；在导
电静杆11外壁上包覆有一层第三绝缘层19；在旋转外筒8的内腔中注满绝缘密封脂13。
在位于上接头2的连接外螺纹的外壁上开设有一密封圈座，通过设置在密封圈座
内的第一密封圈4，使上接头2和旋转外筒8之间采用螺纹连接固定并形成密封；在位于旋转
外筒8底端环形台阶801内壁上的连接内螺纹上方开设有一密封圈座，通过设置在密封圈座
内的第二密封圈16使第二压帽17与旋转外筒8之间螺纹连接并形成密封；其中，第一密封圈
4选用橡胶密封圈，第二密封圈16选用格莱圈。
在该导电静动转换连接装置的各连接部件的材料选择上，导电动杆10采用铜棒加
工而成，导电静杆11采用银棒加工而成，防止在使用时装置内部产生电弧；上接头2和旋转
外筒8采用合金钢制成；第一绝缘层3、绝缘薄层、绝缘胶垫5、第二绝缘层7和第三绝缘层19
均采用超高分子聚乙烯或高密度聚乙烯制成，其厚度为2～3mm；绝缘密封脂的主要成分为
硅油。
该导电静动转换连接装置的使用方法及工作原理：
使用时，将配置好的螺杆泵采油电加热装置工艺管柱通过由油管下入井内，管柱
自下而上依次为加热装置、电热杆、防摆动装置，导电静动转换接头装置，空芯转子螺杆泵
及油管至井口，操作管柱将管柱上的油管锚与套管锚定；管柱内依次将电导体扭矩抽油杆
下至至转子，并与转子对接；控制柜通过防爆接线盒与输出电缆及井口上部的驱动头连接；
加热动力电缆通过防爆接线盒与驱动头上的空心光杆连接。
由于在螺杆泵和加热装置之间设置了导电静动转换接头装置，当启动螺杆泵后，
转子转动并同时带动导电静动转换连接装置的上接头2和旋转外筒8转动；由于导电铜棒22
和动杆机构分别与上接头2和旋转外筒8紧密配合设置于内，因而导电铜棒22和导电动杆10
也随着转动；此时，设置在旋转外筒8底端环形台阶801上的T型接头13由于下部锚定装置的
固定及与旋转外筒8之间通过滚动轴承相互配合，与旋转的外筒8发生相对运动，即T型接头
13不随旋转的外筒8旋转；由于导电静杆11上部为筒体结构并与导电动杆10采用插装形式
接触，因此，紧密配合地插装在T型接头13通孔内的导电静杆11不随导电动杆10转动，同样
保持静止状态；在处于压缩状态的弹簧6的作用下，导电动杆10始终保持与导电静杆11相接
触，即保持通电状态。
综上所述，本发明中的螺杆泵采油泵下加热器导电静动转换连接装置可将导电静
动转换连接装置以上部分的旋转系统转为静止，使其以下装置不随转子转动，同时，将电力
动力传至其下方的加热装置。