一種變徑組件和變徑密封設(shè)備的制作方法

本發(fā)明涉及油氣田及煤層氣開采領(lǐng)域的積液排出技術(shù)，尤其涉及一種變徑組件，本發(fā)明還涉及一種具有上述變徑組件的變徑密封設(shè)備。

背景技術(shù)：

在低壓油氣田及煤層氣的開采過(guò)程中，井筒積液是制約油氣井穩(wěn)產(chǎn)與高產(chǎn)的主要問(wèn)題之一。為了保證油、氣井正常生產(chǎn)，就需要將井筒中的積液及時(shí)排出。

利用變徑密封設(shè)備是常用的排液方法之一，其工作原理為：變徑密封設(shè)備處于井下設(shè)定位置，變徑密封設(shè)備的變徑組件實(shí)施氣、液隔離。開井時(shí)，井筒自身氣體壓縮儲(chǔ)備能量或油氣井能量推動(dòng)變徑密封設(shè)備上行，將變徑密封設(shè)備上部積液排出井筒；關(guān)井時(shí)，變徑密封設(shè)備移動(dòng)到井下設(shè)定位置；再次開井，重復(fù)上述循環(huán)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)排液生產(chǎn)。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，需要解決變徑組件與井筒內(nèi)壁之間及變徑組件內(nèi)部的良好密封，以滿足油氣井正常排液生產(chǎn)的需求。

由于井下工況復(fù)雜及井筒內(nèi)壁會(huì)有一定的不規(guī)則，因此，變徑密封設(shè)備在井筒中上行和下行時(shí)，需要保證其順暢的通過(guò)性能?，F(xiàn)有變徑密封設(shè)備的變徑組件的變徑幅度較小和變徑時(shí)密封性能差，降低了通過(guò)性能和密封性能。

另一種方面，為保證密封效果，已知的密封方式通過(guò)非金屬或金屬與非金屬的配合的方式來(lái)保證密封，這種方式降低了變徑組件的使用壽命。

因此，如何提高變徑組件的密封性能和通過(guò)性能，提高排液效果，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一種變徑組件，利用該變徑組件可以提高密封設(shè)備的密封效果和通過(guò)性能。

本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種包括上述變徑組件的變徑密封設(shè)備。

本發(fā)明提供的變徑組件包括滑動(dòng)套、第一限位套、第二限位套、密封套和內(nèi)固定套；所述第一限位套和第二限位套分別設(shè)置于內(nèi)固定套的兩端；

所述滑動(dòng)套至少由兩個(gè)滑動(dòng)支瓣拼成，所述滑動(dòng)支瓣兩端分別安裝在所述第一限位套和第二限位套中，且至少一個(gè)所述滑動(dòng)支瓣的兩端分別與第一限位套和第二限位套的徑向滑動(dòng)配合；

所述密封套的外壁與所述滑動(dòng)套的內(nèi)壁面密封配合，所述密封套至少由兩個(gè)密封支瓣拼成，且所述滑動(dòng)支瓣的每個(gè)拼合間隙與一個(gè)密封支瓣相對(duì)應(yīng)密封。

可選的，所述內(nèi)固定套外壁和所述密封套的內(nèi)壁之間設(shè)置有彈性裝置。

可選的，所述滑動(dòng)套為金屬結(jié)構(gòu)件。

可選的，所述密封套內(nèi)壁設(shè)置有徑向?qū)虿?；所述?nèi)固定套外壁設(shè)置有徑向?qū)蛲蛊?，所述徑向?qū)蛲蛊鹋c所述徑向?qū)虿蹚较蚧瑒?dòng)配合；或者；

所述密封套內(nèi)壁設(shè)置有徑向?qū)蛲蛊?；所述?nèi)固定套外壁設(shè)置有徑向?qū)虿?；所述徑向?qū)蛲蛊鹋c所述徑向?qū)虿蹚较蚧瑒?dòng)配合。

可選的，至少部分所述滑動(dòng)支瓣之間的拼縫包括由橫向延伸部分形成端面滑動(dòng)密封縫隙。

可選的，所述內(nèi)固定套外壁設(shè)置向外伸出的外凸臺(tái)；所述滑動(dòng)套內(nèi)壁設(shè)置有向內(nèi)伸出的內(nèi)凸臺(tái)；所述外凸臺(tái)第一端面與所述內(nèi)凸臺(tái)的第一端面形成端面密封配合；

所述密封套的第一端設(shè)有臺(tái)階，所述臺(tái)階的外圓柱面與所述內(nèi)凸臺(tái)的內(nèi)圓柱面形成圓柱面密封配合；所述臺(tái)階的臺(tái)階底端面與所述內(nèi)凸臺(tái)的第二端面之間形成端面密封配合；所述臺(tái)階的臺(tái)階頂端面與所述外凸臺(tái)的第一端面形成端面密封配合。

可選的，所述密封套的第二端端面與所述第一限位套內(nèi)端面或第二限位套內(nèi)端面之間具有間距。

本發(fā)明提供的一種變徑密封設(shè)備包括連接桿件和變徑組件，變徑組件為上述任一種變徑組件；所述內(nèi)固定套內(nèi)壁與所述連接桿件的外壁配合或?yàn)橐惑w件。

本發(fā)明提供的另一種變徑密封設(shè)備包括連接桿件和變徑組件，變徑組件不同于上述變徑密封設(shè)備的變徑組件，即上下方向倒裝的變徑組件；所述內(nèi)固定套內(nèi)壁安裝在所述連接桿件上，所述內(nèi)凸臺(tái)位于所述外凸臺(tái)上方。

可選的，所述連接桿件設(shè)置上限位面和下限位面；所述內(nèi)固定套內(nèi)壁與所述連接桿件的外壁旋轉(zhuǎn)配合，所述變徑組件位于所述上限位面和下限位面之間。

可選的，所述第一限位套的外端面與所述下限位面密封配合；所述上限位面和下限位面之間的距離大于所述變徑組件軸向長(zhǎng)度，所述內(nèi)固定套內(nèi)壁與所述連接桿件的外壁軸向滑動(dòng)配合；所述連接桿件的外壁面上設(shè)置有通流溝槽；所述變徑組件上端與所述上限位面抵觸時(shí)具有連通所述通流溝槽的通流間隙。

可選的，所述內(nèi)固定套設(shè)有內(nèi)外溝通的排砂孔，且所述排砂孔與所述通流溝槽相互溝通。

本發(fā)明提供的變徑組件包括滑動(dòng)套、第一限位套、第二限位套、密封套和內(nèi)固定套；所述第一限位套和第二限位套分別設(shè)置于內(nèi)固定套的兩端；所述滑動(dòng)套至少由兩個(gè)滑動(dòng)支瓣拼成，所述滑動(dòng)支瓣兩端分別安裝在所述第一限位套和第二限位套中，且至少一個(gè)所述滑動(dòng)支瓣的兩端分別與第一限位套和第二限位套的徑向滑動(dòng)配合，相對(duì)于內(nèi)固定套可以徑向移動(dòng)；變徑密封設(shè)備在上行或下行過(guò)程中，遇到工況不同或井筒內(nèi)徑發(fā)生變化時(shí)，滑動(dòng)支瓣產(chǎn)生徑向移動(dòng)，即單瓣或多瓣或整體變徑，適應(yīng)井筒內(nèi)徑變化，進(jìn)而提高變徑組件的通過(guò)性能。所述密封套的外壁與所述滑動(dòng)套的內(nèi)壁面密封配合，所述密封套至少由兩個(gè)密封支瓣拼成，且所述滑動(dòng)支瓣的每個(gè)拼合間隙與一個(gè)密封支瓣相對(duì)應(yīng)；在變徑組件外徑發(fā)生變化的同時(shí)，變徑組件的內(nèi)部始終保持密封。

進(jìn)一步的技術(shù)方案中，所述內(nèi)固定套外壁和所述密封套的內(nèi)壁之間設(shè)置有彈性裝置，彈性裝置使密封套外壁和所述滑動(dòng)套內(nèi)壁保持貼合，進(jìn)而保證變徑組件的密封可靠性。

進(jìn)一步的技術(shù)方案中，所述密封套內(nèi)壁設(shè)置有徑向?qū)虿?；所述?nèi)固定套外壁設(shè)置有徑向?qū)蛲蛊?，所述徑向?qū)虿叟c所述徑向?qū)蛲蛊饛较蚧瑒?dòng)配合；或者，所述密封套內(nèi)壁設(shè)置有徑向?qū)蛲蛊?，所述?nèi)固定套外壁設(shè)置有徑向?qū)虿?，所述徑向?qū)蛲蛊鹋c所述徑向?qū)虿蹚较蚧瑒?dòng)配合。密封套隨滑動(dòng)套徑向移動(dòng)時(shí)，由于滑動(dòng)套、密封套、內(nèi)固定套、第一限位套與第二限位套五者間的連接關(guān)系不變，保證了密封套與滑動(dòng)套支瓣拼合間隙相對(duì)應(yīng)密封，保證了變徑組件內(nèi)部在變徑的過(guò)程中始終保持密封。

進(jìn)一步的技術(shù)方案中，所述滑動(dòng)套為金屬結(jié)構(gòu)件，提升了滑動(dòng)套的耐磨性能，延長(zhǎng)變徑組件的使用壽命。

進(jìn)一步技術(shù)方案中，所述滑動(dòng)套最大外徑不小于或接近井筒內(nèi)壁內(nèi)徑，保證了變徑組件外壁與井筒內(nèi)壁之間配合的密封性能，保證排液效果。

進(jìn)一步技術(shù)方案中，至少部分所述滑動(dòng)支瓣之間的拼縫包括由橫向延伸部分形成端面滑動(dòng)密封縫隙。在外力作用下滑動(dòng)支瓣之間的拼縫可以變化，即擴(kuò)大或縮小，所述橫向間隙端面相應(yīng)滑動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)套的變徑，同時(shí)所述橫向間隙保持滑動(dòng)支瓣之間的拼縫的密封。

進(jìn)一步的技術(shù)方案中，所述內(nèi)固定套外壁設(shè)置向外伸出的外凸臺(tái)；所述滑動(dòng)套內(nèi)壁設(shè)置有向內(nèi)伸出的內(nèi)凸臺(tái)；所述外凸臺(tái)第一端面與所述內(nèi)凸臺(tái)的第一端面之間形成端面密封配合。在外力(氣相、液相、混合相或者外部驅(qū)動(dòng)力)作用下，在軸向上保持密封，提高變徑組件的密封效果。

進(jìn)一步的技術(shù)方案中，所述密封套的第一端設(shè)有臺(tái)階，且所述臺(tái)階的外圓柱面與所述滑動(dòng)套內(nèi)凸臺(tái)的內(nèi)圓柱面形成圓柱面密封配合。在壓力的作用下，所述臺(tái)階的外圓柱面與所述內(nèi)凸臺(tái)的內(nèi)圓柱面保持貼合密封，避免或減少了滑動(dòng)套拼合支瓣間的間隙泄漏，提高變徑組件的密封效果。

進(jìn)一步的技術(shù)方案中，所述臺(tái)階的臺(tái)階底端面與所述滑動(dòng)套內(nèi)凸臺(tái)的第二端面之間形成端面密封配合；所述臺(tái)階的臺(tái)階頂端面與所述內(nèi)固定套外凸臺(tái)的第一端面之間形成端面密封配合，提高了密封套與滑動(dòng)套之間，密封套與內(nèi)固定套之間的密封性能，避免或減少了壓力損失，提高變徑組件的密封效果。

進(jìn)一步的技術(shù)方案中，所述密封套的第二端為非臺(tái)階端，所述密封套的第二端與所述第一限位套內(nèi)端面或第二限位套內(nèi)端面之間具有間距縫隙。氣相或液相可以通過(guò)所述間距縫隙和滑動(dòng)支瓣之間的拼合間隙進(jìn)入密封套內(nèi)側(cè)，作用于密封套內(nèi)壁，使密封套外壁與滑動(dòng)套內(nèi)壁、密封套臺(tái)階頂端面與內(nèi)固定套外凸臺(tái)第一端面、滑動(dòng)套內(nèi)凸臺(tái)第一端面與內(nèi)固定套外凸臺(tái)第一端面緊密貼合，保證變徑組件的密封效果。

本發(fā)明提供的變徑密封設(shè)備包括上述變徑組件和連接桿件，由于具有上述變徑組件，變徑密封設(shè)備也具有相應(yīng)的技術(shù)效果。

進(jìn)一步的技術(shù)方案提供的變徑密封設(shè)備中，不排除所述內(nèi)固定套與所述連接桿為固連或一體件，以適應(yīng)其他類型井況。

進(jìn)一步的技術(shù)方案提供的變徑密封設(shè)備中，所述連接桿為空心的，所述連接桿下端連接有下接頭，以適應(yīng)其他類型井況。

可選的技術(shù)方案提供的變徑密封設(shè)備中，所述內(nèi)固定套內(nèi)壁安裝在所述連接桿件上，所述滑動(dòng)套的內(nèi)凸臺(tái)位于內(nèi)固定套的外凸臺(tái)上方，即所述變徑組件上下方向上整體倒裝；變徑密封設(shè)備在外力牽引驅(qū)動(dòng)作用下上行時(shí)，變徑密封設(shè)備上部積液的反作用力對(duì)密封套施加向外的徑向作用力和向下的軸向作用力，使變徑組件發(fā)揮內(nèi)密封、外密封的作用，保證在外力牽引驅(qū)動(dòng)下上行工況排液的需要。

進(jìn)一步的技術(shù)方案提供的變徑密封設(shè)備中，所述連接桿件設(shè)置上限位面和下限位面；所述變徑組件位于所述上限位面和下限位面之間。所述內(nèi)固定套內(nèi)壁與所述連接桿件的外壁旋轉(zhuǎn)配合，提高了變徑密封設(shè)備的適應(yīng)性。不排除，所述內(nèi)固定套內(nèi)壁與所述連接桿件的外壁固連或?yàn)橐惑w件，使變徑密封設(shè)備的適應(yīng)其他井況。

進(jìn)一步的技術(shù)方案提供的變徑密封設(shè)備中，所述第一限位套的外端面與所述下限位面密封配合，所述上限位面和下限位面距離大于所述軸向長(zhǎng)度，所述內(nèi)固定套內(nèi)壁與所述連接桿件的外壁軸向滑動(dòng)配合；所述連接桿件的外壁面上設(shè)置有通流溝槽；所述變徑組件上端與所述上限位面抵觸時(shí)具有連通所述通流溝槽的通流間隙。變徑密封設(shè)備在外力牽引驅(qū)動(dòng)作用下上行時(shí)，所述第一限位套的外端面與所述下限位面之間的密封配合，降低壓力損失，提高排液效率；在變徑密封設(shè)備下行時(shí)，變徑組件與上限位面接觸，氣相、液相、固相或混相可以通過(guò)通流溝槽及所述變徑組件上端與所述上限位面之間通流間隙到達(dá)變徑密封設(shè)備上方，進(jìn)而使變徑密封設(shè)備順暢下行。

進(jìn)一步的可選技術(shù)方案中，內(nèi)固定套設(shè)有內(nèi)外溝通的排砂孔，且所述排砂孔與所述通流溝槽相互溝通。下行的變徑組件為非密封過(guò)流狀態(tài)，在變徑組件下行時(shí)，在內(nèi)固定套外側(cè)的積砂可以通過(guò)排砂孔，利用通流溝槽排出變徑密封設(shè)備之外，進(jìn)而使變徑密封設(shè)備具有一定的排砂自凈功能，減少卡死現(xiàn)象，提高變徑密封設(shè)備的可靠性。在變徑組件上行時(shí)，變徑組件與下限位面之間形成密封配合，排砂孔和通流溝槽無(wú)漏失通道，保持變徑組件的密封，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)排液操作。

附圖說(shuō)明

包含在說(shuō)明書中并且構(gòu)成說(shuō)明書的一部分的附圖與說(shuō)明書示出了本發(fā)明的示例性、特征和方面，并且用于解釋本發(fā)明的原理。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種變徑密封設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1中A部分放大結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為一種井下卡定器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖(局部)；

圖4為圖3井下卡定器與實(shí)施例一提供的變徑密封設(shè)備結(jié)合原理示意圖(局部)；

圖5是一種井口撞擊桿結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；

圖6是圖5中所示井口撞擊桿撞擊變徑密封設(shè)備開啟旁通孔原理示意圖。

圖7是本發(fā)明實(shí)施例二提供的一種變徑密封設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是本發(fā)明實(shí)施例三提供的變徑密封設(shè)備的上行狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9是本發(fā)明實(shí)施例三提供的變徑密封設(shè)備的下行狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，圖中：

旁通閥桿1、定位鋼球2、下接頭3、下限位套4(第二限位套)、密封套5、彈性裝置6、滑動(dòng)套7、內(nèi)固定套8、上限位套9(第一限位套)、連接管10、氣液進(jìn)口11、固定螺絲12、彈簧13、連接桿14、絲堵下接頭15、固定環(huán)16、連接螺母17、連接螺桿18、上限位面S1、下限位面S2、通流溝槽91、下卡瓦20、膠筒21、上卡瓦22、卡定器主體23、卡定器撞擊頭24、井口撞擊桿25、井口撞擊桿主體26、臺(tái)階51、排砂孔81、密封配合M1、端面密封配合M2、圓柱面密封配合M3、端面密封配合M4、端面密封配合M5、滑動(dòng)密封縫隙M6。

具體實(shí)施方式

以下將參考附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的各種示例性實(shí)施例、特征和方面。附圖中相同的附圖標(biāo)記表示功能相同或者相似的元件。盡管在附圖中示出了實(shí)施例的各種方面，但是除非特別指出，不必按比例繪制附圖。在這里專用的詞“示例性”意為“用作例子、實(shí)施例或者說(shuō)明性”。這里作為“示例性”所說(shuō)明的任何實(shí)施例不必解釋為優(yōu)于或者好于其他實(shí)施例。

另外，為了更好的說(shuō)明本發(fā)明，在下文的具體實(shí)施方式中給出了眾多的具體細(xì)節(jié)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，沒(méi)有某些具體細(xì)節(jié)，本發(fā)明同樣可以實(shí)施。在一些實(shí)例中，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方法、手段、元件未作詳細(xì)描述，以便于凸顯本發(fā)明的主旨。

本文件中，除非結(jié)合上下文有其他表示或有特別說(shuō)明，所述“內(nèi)”、“外”、“端”、“橫向”、“縱向”、“上”、“下”等方位詞，是以示例性變徑組件中心軸線為基礎(chǔ)確定的。另外，本文件中所述的密封配合，并不是表示二者之間不存在間隙，根據(jù)實(shí)際需要，可以使配合面之間保持預(yù)定的間隙，以在保持相應(yīng)密封同時(shí)，為滑動(dòng)、裝配或其他實(shí)際需要提供方便。

本部分中，為了節(jié)省篇幅，也為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，在對(duì)本發(fā)明提供的變徑密封設(shè)備實(shí)施例進(jìn)行描述的同時(shí)，由于變徑密封設(shè)備實(shí)施例的描述包括對(duì)變徑組件實(shí)施例的描述，所以對(duì)本發(fā)明提供的變徑組件實(shí)施例不再進(jìn)行單獨(dú)描述。

請(qǐng)參考圖1，圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種變徑密封設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。該實(shí)施例提供的變徑密封設(shè)備包括連接桿件和安裝在連接桿件上的變徑組件。本實(shí)施例中，連接桿件為連接管10和下接頭3；連接管10的外徑圓柱面套裝有變徑組件。

連接管10的下端設(shè)有下接頭3，連接管10與下接頭3之間安裝有旁通閥。本實(shí)施例中，連接管10與下接頭3之間通過(guò)絲扣連接，并通過(guò)固定螺絲12使二者保持固定連接；當(dāng)然，連接管10和下接頭3之間也可以通過(guò)現(xiàn)有的其他方式保持相連接。

本實(shí)施例中，變徑組件包括滑動(dòng)套7、上限位套9(第一限位套)、下限位套4(第二限位套)、內(nèi)固定套8、密封套5及彈性裝置6。上限位套9和下限位套4分別安裝在內(nèi)固定套8的兩端；內(nèi)固定套8可轉(zhuǎn)動(dòng)地套裝于連接管10小外徑長(zhǎng)圓柱面上，因此，變徑組件可以相對(duì)于連接管10轉(zhuǎn)動(dòng)，以提高變徑組件適用性?？梢岳斫猓瑑?nèi)固定套8可以與連接管10保持固定；在二者保持固定的情形下，也可以將二者設(shè)置為一體件，以適應(yīng)其他井況。

本實(shí)施例中，上限位套9、下限位套4內(nèi)側(cè)有徑向齒槽；內(nèi)固定套8上下端有插接齒筋。內(nèi)固定套8上下兩端的插接齒筋插接上限位套9、下限位套4的徑向齒槽，進(jìn)而保持相對(duì)固定。

本實(shí)施例中，滑動(dòng)套7為由多個(gè)滑動(dòng)支瓣拼成的套形結(jié)構(gòu)，且每個(gè)滑動(dòng)支瓣上下兩端具有徑向移動(dòng)腳；徑向移動(dòng)腳與上限位套9、下限位套4內(nèi)側(cè)徑向齒槽插入并保持徑向移動(dòng)連接。每個(gè)滑動(dòng)支瓣可以獨(dú)立相對(duì)于上限位套9、下限位套4及內(nèi)固定套8徑向移動(dòng)；這樣，變徑密封設(shè)備在上行或下行過(guò)程中，在由于井況不同或井筒內(nèi)徑發(fā)生變化時(shí)，滑動(dòng)支瓣可以徑向移動(dòng)，適應(yīng)井筒內(nèi)徑變化，保證變徑組件及變徑密封設(shè)備的通過(guò)適應(yīng)性。

本實(shí)施例中，滑動(dòng)套7為由多瓣T形滑動(dòng)支瓣拼成，每個(gè)滑動(dòng)支瓣為T形，多個(gè)T形滑動(dòng)支瓣互扣形成滑動(dòng)套7。相鄰T形滑動(dòng)支瓣之間有縱向變徑間隙和橫向滑動(dòng)間隙，且橫向滑動(dòng)間隙形成端面滑動(dòng)密封縫隙M6；這樣可以保證單片或多片滑動(dòng)支瓣變徑的需要；相鄰T形滑動(dòng)支瓣之間端面滑動(dòng)密封縫隙M6同時(shí)保證密封。橫向延伸的端面滑動(dòng)密封縫隙M6可以在滑動(dòng)支瓣之間的拼縫在上下方向保持縫隙密封，避免或減少了由于拼縫造成的壓力損失；保證變徑組件的密封效果?？梢岳斫?，滑動(dòng)套7也可以由其他形狀的滑動(dòng)支瓣拼成，在至少部分滑動(dòng)支瓣之間的拼縫包括由橫向延伸部分形成端面滑動(dòng)密封縫隙M6時(shí)，也可以達(dá)到相似的效果。

可以理解，滑動(dòng)套7可以至少有4個(gè)滑動(dòng)支瓣拼成，滑動(dòng)支瓣兩端分別安裝在第一限位套9和第二限位套4中，單個(gè)獨(dú)立的滑動(dòng)支瓣兩端分別與第一限位套9和第二限位套4的徑向移動(dòng)配合。當(dāng)然，在滑動(dòng)套7為其他具體結(jié)構(gòu)時(shí)，滑動(dòng)支瓣不限于為4個(gè)。

請(qǐng)參考圖2，密封套5位于滑動(dòng)套7與內(nèi)固定套8之間，密封套5的外壁與滑動(dòng)套7的內(nèi)壁面形成密封配合M1。本實(shí)施例中，密封套5由多個(gè)密封支瓣拼成，且每個(gè)密封支瓣與滑動(dòng)支瓣的拼合間隙相對(duì)應(yīng)。保證變徑組件在外徑發(fā)生變化時(shí)的密封性能。可以理解，密封支瓣的數(shù)量可以與滑動(dòng)支瓣的數(shù)量相對(duì)應(yīng)，每個(gè)密封支瓣與滑動(dòng)支瓣的拼合間隙相對(duì)應(yīng)。即：密封套5可以至少由兩個(gè)密封支瓣拼成，且滑動(dòng)支瓣的形成的每個(gè)拼合間隙與一個(gè)密封支瓣相對(duì)應(yīng)。

本實(shí)施例一中，密封套5與內(nèi)固定套8之間設(shè)有彈性裝置6，彈性裝置6可以由多個(gè)柱形彈簧形成，也可以是其他形狀的彈性件。彈性裝置6支撐密封套5，使密封套5外壁和滑動(dòng)套7內(nèi)壁保持貼合，進(jìn)而保證變徑組件的密封可靠性?？梢岳斫猓谔囟ür下，也可以利用氣/液相壓力或其他方式或作用使密封套5外壁和滑動(dòng)套7內(nèi)壁保持貼合。

如圖1所示，本實(shí)施例中，連接管10上端的圓周上有長(zhǎng)腰孔，下端有外絲扣，中間有貫通孔，下端面內(nèi)側(cè)有密封倒角；連接管10下端與下接頭3上端有絲扣固連，可以理解：也可以通過(guò)其他方式連接。下接頭3下端有導(dǎo)入角，外圓有過(guò)液槽和過(guò)液孔。

連接管10與下接頭3之間安裝有旁通閥。旁通閥包括旁通閥桿1，旁通閥桿1的上端為密封面，下端為導(dǎo)流錐體，該導(dǎo)流錐體穿于下接頭3軸向的通孔內(nèi)，旁通閥桿1的外圓柱面設(shè)有圓球定位槽及限位凸臺(tái)，下接頭3的相應(yīng)位置設(shè)有安裝孔，安裝孔內(nèi)安裝有圓球2及彈性復(fù)位裝置，彈性復(fù)位裝置可以為彈簧13；圓球2抵靠彈簧13上；下接頭3的側(cè)面設(shè)有旁通孔。

如圖1所示，旁通閥桿1上端的密封面可以為密封球面、平面或錐面；該密封面可以與連接管10下端面配合形成密封配合。

請(qǐng)參考圖3和圖4，圖3為一種井下卡定器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖(局部)；圖4為圖3井下卡定器與實(shí)施例一提供的變徑密封設(shè)備結(jié)合原理示意圖(局部)。井下卡定器包括下卡瓦20、膠筒21、上卡瓦22、卡定器主體23和卡定器撞擊頭24。

同時(shí)請(qǐng)參考圖5和圖6，圖5是一種井口撞擊桿結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；圖6是圖5中所示井口撞擊桿撞擊變徑密封設(shè)備開啟旁通孔原理示意圖。井口撞擊桿包括井口撞擊桿25和井口撞擊桿主體26。

與井下卡定器和井口撞擊桿結(jié)合，利用實(shí)施例一提供的該變徑密封設(shè)備的工作過(guò)程如下：

井口關(guān)井，變徑密封設(shè)備下落，連接管10中間貫通孔及旁通孔打開，氣液可通過(guò)下接頭3的側(cè)面設(shè)有旁通孔、連接管的貫通孔和長(zhǎng)腰孔從變徑組件下方向上方流動(dòng)，進(jìn)而減少變徑密封設(shè)備阻力，變徑密封設(shè)備下行速度較快，一定程度上減少關(guān)井時(shí)間。在變徑密封設(shè)備下落撞擊卡定器撞擊頭24后，旁通閥桿1上移，旁通閥桿1上端的密封面與連接管10下端面配合，旁通孔關(guān)閉。地面井口開井時(shí)，在地層及其他能量的作用下，氣液由變徑組件下方，即滑動(dòng)套7與下限位套4或滑動(dòng)套7拼合間隙11，進(jìn)入變徑組件內(nèi)腔，使密封套5外壁與滑動(dòng)套7內(nèi)壁保持密封，滑動(dòng)套7外移與油管或管道內(nèi)壁配合保持密封及端面滑動(dòng)密封縫隙M6共同實(shí)現(xiàn)變徑組件的內(nèi)部密封和外部密封。變徑密封設(shè)備的變徑組件緊貼管道壁密封油管或管道，地層能量或儲(chǔ)集能量推動(dòng)變徑密封設(shè)備及其上端的積液上行，實(shí)施排液。

變徑密封設(shè)備到達(dá)井口，與井口撞擊桿25接觸，井口撞擊桿25推動(dòng)旁通閥桿1相對(duì)于變徑密封設(shè)備下移，進(jìn)而打開旁通閥，鋼球2鎖定旁通閥桿1，旁通孔開啟，井口關(guān)井，變徑密封設(shè)備下行。通過(guò)上述方式，變徑密封設(shè)備往復(fù)上下運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)連續(xù)排液。

可以理解，本發(fā)明提供的變徑密封設(shè)備中，設(shè)置有變徑組件的數(shù)量不局限于1個(gè)，可以設(shè)置2個(gè)或多個(gè)變徑組件的數(shù)量。

本實(shí)施例中，為了提高變徑組件壽命，保證變徑組件可靠性，滑動(dòng)套7由金屬材料制成，形成金屬結(jié)構(gòu)件。

為了保證變徑組件密封性能，本發(fā)明實(shí)施例包括多重密封結(jié)構(gòu)。請(qǐng)結(jié)合圖1并參考圖2，圖2為圖1中A部分放大圖。

本發(fā)明實(shí)施例一中，滑動(dòng)套7的內(nèi)圓槽中設(shè)有向內(nèi)伸出的內(nèi)凸臺(tái)，內(nèi)凸臺(tái)將內(nèi)圓槽分為長(zhǎng)內(nèi)圓槽和短內(nèi)圓槽；內(nèi)固定套8外壁設(shè)置向外伸出的外凸臺(tái)。短內(nèi)圓槽卡裝在內(nèi)固定套8的外凸臺(tái)上。內(nèi)凸臺(tái)第一端面(上端面)與外凸臺(tái)的第一端面(下端面)之間形成端面密封配合M2。在變徑密封設(shè)備上行過(guò)程中，在氣液壓力作用下，滑動(dòng)套7在徑向外移的同時(shí)有軸向上移或有上移趨勢(shì)，進(jìn)而使內(nèi)凸臺(tái)第一端面與外凸臺(tái)的第一端面保持貼合，保證密封配合M2的密封效果，避免或減少滑動(dòng)套7與內(nèi)固定套8配合面之間的壓力損失，提高變徑組件的密封效果。

再請(qǐng)參考圖1并參考圖2。本發(fā)明實(shí)施例一中，密封套5裝配在滑動(dòng)套7的長(zhǎng)內(nèi)圓槽內(nèi)。密封套5的第一端(圖1中為上端)設(shè)有臺(tái)階51，臺(tái)階51的外圓柱面與內(nèi)凸臺(tái)的內(nèi)圓柱面形成圓柱面密封配合M3；臺(tái)階51的臺(tái)階底端面與內(nèi)凸臺(tái)的第二端面(內(nèi)凸臺(tái)的下端面)之間形成端面密封配合M4；臺(tái)階51的臺(tái)階頂端面與外凸臺(tái)的第一端面之間形成端面密封配合M5。上述密封配合與密封套5的外壁與滑動(dòng)套7的內(nèi)壁面密封配合M1及內(nèi)固定套8外凸臺(tái)第一端面與滑動(dòng)套7內(nèi)凸臺(tái)的第一端面密封配合M2共同實(shí)現(xiàn)變徑組件的內(nèi)部密封，減少通過(guò)滑動(dòng)套7、密封套5、內(nèi)固定套8三者間相互縫隙的壓力損失。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，根據(jù)實(shí)際需要也可以選擇其中一種或多種密封配合實(shí)現(xiàn)變徑組件的密封。

可以理解為，密封套5可以為組合件，密封套本體可以為硬材料，密封套外表面、臺(tái)階底端面、臺(tái)階頂端面、臺(tái)階圓柱面等密封部位可以附著有軟材料，如非金屬或其他組合密封結(jié)構(gòu)形式。

如圖1所示，密封套5內(nèi)壁設(shè)置有徑向?qū)虿?；?nèi)固定套8外壁設(shè)置有徑向?qū)蛲蛊?，所述徑向?qū)虿叟c徑向?qū)蛲蛊饛较蚧瑒?dòng)配合。密封套5、滑動(dòng)套7徑向移動(dòng)變徑時(shí)，由于內(nèi)固定套8、上限位套9、下限位套4、密封套5支瓣、滑動(dòng)套7支瓣的徑向位置連接關(guān)系相對(duì)固定，即：內(nèi)固定套8與上限位套9、下限位套4的徑向齒槽齒筋連接，相對(duì)固定；滑動(dòng)套7的滑動(dòng)支瓣上下兩端徑向移動(dòng)腳與上限位套9、下限位套4內(nèi)側(cè)徑向齒槽徑向移動(dòng)插入連接，相對(duì)固定；所述密封套5徑向?qū)虿叟c內(nèi)固定套8徑向?qū)蛲蛊饛较蚧瑒?dòng)配合，密封套5的密封支瓣與滑動(dòng)套7相應(yīng)的拼合間隙始終相對(duì)應(yīng)并保持密封關(guān)系相對(duì)固定。這樣就能夠保證變徑組件內(nèi)部的密封性能，良好的內(nèi)部密封性能保證了變徑組件外壁始終貼合井筒內(nèi)壁，保證了變徑組件的內(nèi)部及外部密封效果。本實(shí)施例一中，內(nèi)固定套8徑向?qū)蛲蛊鹬性O(shè)有徑向沉孔槽，彈性裝置6的彈簧安裝在徑向沉孔槽中。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，密封套5內(nèi)壁設(shè)置有徑向?qū)蛲蛊?，?nèi)固定套8外壁設(shè)置有徑向?qū)虿?，并使徑向?qū)蛲蛊鸷蛷较驅(qū)虿壑g形成徑向滑動(dòng)配合，同樣可以實(shí)現(xiàn)徑向移動(dòng)及周向定位的功能。

請(qǐng)參考圖1，密封套5的第二端端面(下端)與第二限位套4內(nèi)端面之間具有相應(yīng)的間距；這樣，在密封套5第二端之外，滑動(dòng)支瓣之間的拼合間隙未被遮蓋部分就形成氣、液進(jìn)口11。在變徑密封設(shè)備上行過(guò)程中，氣、液體就可以通過(guò)密封套5未遮蓋的滑動(dòng)支瓣之間的拼合間隙(氣液進(jìn)口11)進(jìn)入密封套5內(nèi)側(cè)，作用于密封套5內(nèi)壁，使密封套5外壁與滑動(dòng)套7內(nèi)壁、密封套5臺(tái)階頂端面與內(nèi)固定套8外凸臺(tái)、滑動(dòng)套7內(nèi)凸臺(tái)與內(nèi)固定套8外凸臺(tái)緊密貼合，保證變徑組件的密封效果。

請(qǐng)參考圖7，圖7為本發(fā)明實(shí)施例二提供的一種變徑密封設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。與實(shí)施例一提供的變徑密封設(shè)備相比，實(shí)施例二提供的變徑密封設(shè)備中，變徑組件安裝在連接桿14上，且變徑組件的內(nèi)固定套8可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在連接桿14上；可以理解，內(nèi)固定套8可以與連接桿14保持固定；在二者保持固定的情形下，也可以將二者設(shè)置為一體件，以適應(yīng)其他井況。連接桿14下端連接絲堵下接頭15。需要說(shuō)明的是：由于該變徑密封設(shè)備中絲堵下接頭15沒(méi)有旁通閥，在工作過(guò)程中，不同之處是沒(méi)有旁通孔開啟和關(guān)閉現(xiàn)象。

該變徑密封設(shè)備上行時(shí)，在儲(chǔ)備能量或地層能量的作用下，氣液通過(guò)進(jìn)液口11，進(jìn)入變徑組件內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)變徑密封設(shè)備與油管壁之間密封、變徑密封設(shè)備內(nèi)部機(jī)構(gòu)密封，實(shí)施排液；下行時(shí)，當(dāng)下行速度較慢時(shí)，氣液相作用壓力較小，伴隨有撞擊形成的間隙及自身間隙，不足以形成密封，在氣液中，在自身重力作用下自行下落。由于絲堵下接頭15沒(méi)有旁通孔，該變徑密封設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且在運(yùn)行過(guò)程中減少了隱患點(diǎn)，提高了可靠性。

請(qǐng)參考圖8和圖9，圖8是本發(fā)明實(shí)施例三提供的變徑密封設(shè)備的上行狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖；圖9是本發(fā)明實(shí)施例三提供的變徑密封設(shè)備的下行狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖。

本發(fā)明實(shí)施例三提供的變徑密封設(shè)備包括連接桿件和變徑組件。連接桿件包括連接螺母17和連接螺桿18。連接螺母17與連接螺桿18上端螺紋固定連接，也可以為其他固定連接形式；連接螺母17的下端面形成的上限位面S1；連接螺桿18下部的螺桿頭上端面形成環(huán)狀的下限位面S2；變徑組件安裝在上限位面S1和下限位面S2之間。本實(shí)施例三中，第一限位套9(上限位套)的外端面與下限位面S2之間形成密封配合。

本實(shí)施例三中，變徑組件結(jié)構(gòu)可以與實(shí)施例一中變徑組件結(jié)構(gòu)基本相似，且安裝方式與實(shí)施例一中變徑組件上下方向顛倒，即倒裝變徑組件；進(jìn)而使滑動(dòng)套7的內(nèi)凸臺(tái)位于內(nèi)固定套8的外凸臺(tái)上方。內(nèi)固定套8內(nèi)壁與所述連接螺桿18的外壁軸向滑動(dòng)配合。該變徑密封設(shè)備在外力牽引驅(qū)動(dòng)作用下上行時(shí)，變徑組件下端抵觸下限位面S2，變徑密封設(shè)備上部積液的反作用力，對(duì)密封套5施加向下和向外徑向的作用力，使變徑組件發(fā)揮內(nèi)密封、外密封和下限位面S2端部密封的作用。這樣，該變徑組件在外力牽引下實(shí)施上行排液。該實(shí)施例中，氣相、液相或固相從氣液口11進(jìn)入變徑組件的內(nèi)腔或有進(jìn)入變徑組件內(nèi)腔的趨勢(shì)時(shí)，變徑組件為密封狀態(tài)；該變徑組件下行時(shí)為非密封過(guò)流狀態(tài)。

變徑密封設(shè)備在外力牽引作用下上行進(jìn)行排液作業(yè)時(shí)，第一限位套9的外端面與下限位面S2之間的密封配合，即變徑組件與下限位面S2之間形成密封配合，保證變徑密封設(shè)備密封性能，提高排液效率。

本實(shí)施例三中，上限位面S1和下限位面S2距離大于變徑組件軸向長(zhǎng)度；套裝內(nèi)固定套8的連接螺桿18外壁面設(shè)置有通流溝槽91；變徑組件上端與上限位面S1抵觸時(shí)具有連通通流溝槽91的流通間隙。這樣的目的在于：在該變徑密封設(shè)備下行時(shí)，變徑組件與上限位面S1接觸后，氣、液可以通過(guò)通流溝槽91及變徑組件上端與上限位面S1之間流通間隙到達(dá)變徑密封設(shè)備上方，變徑密封設(shè)備下行順暢。

本實(shí)施例三中，連接螺桿18的流通溝槽91為多頭螺旋槽；可以理解，不排除其他形式的流通槽。內(nèi)固定套8設(shè)有內(nèi)外溝通的排砂孔81，且排砂孔81與所述通流溝槽91相互溝通。由于變徑組件下行為非密封過(guò)流狀態(tài)，在內(nèi)固定套8外的積砂可以通過(guò)排砂孔81，利用通流溝槽91排出變徑密封設(shè)備之外，進(jìn)而使變徑密封設(shè)備具有一定的排砂自凈功能，減少卡死現(xiàn)象，提高變徑密封設(shè)備的可靠性。在變徑組件上行時(shí)，變徑組件的下端面與下限位面S2之間形成密封配合，關(guān)閉了排砂孔和通流溝槽91的漏失通道，保持變徑組件的密封，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)排液操作。

可以理解，內(nèi)固定套8可以設(shè)置多個(gè)排砂孔81，以保證排砂功能，提高自凈性能。根據(jù)實(shí)際需要，可以在容易積砂的部位設(shè)置排砂孔81，如排砂孔81可以設(shè)置在外凸臺(tái)的上方和密封支瓣的對(duì)應(yīng)位置，充分減少積砂對(duì)密封和運(yùn)行的不利影響。

內(nèi)固定套8上端插接齒筋上側(cè)裝有固定環(huán)16，內(nèi)固定套8下端插接齒筋下側(cè)裝有固定環(huán)16，上限位套9和下限位套4內(nèi)側(cè)有徑向齒槽，并設(shè)有內(nèi)臺(tái)階，以方便安裝與裝配。

請(qǐng)參考圖8和圖9，連接螺桿18下部的下限位面S2的密封副組合可以為平面、球面、錐面或其他組合密封端面，均應(yīng)在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。

該實(shí)施例三提供的變徑密封設(shè)備的工作過(guò)程為：

該變徑密封設(shè)備的連接螺母17在向上外力作用下，向上移動(dòng)，變徑組件下移至連接螺桿18的下限位面S2。在氣壓或液柱壓力的作用下，氣相、液相或固相從氣液口11進(jìn)入變徑組件內(nèi)腔，推動(dòng)密封套5徑向外移或有外移趨勢(shì)，密封套5密封滑動(dòng)套7；臺(tái)階51的外圓柱面與內(nèi)凸臺(tái)的內(nèi)圓柱面形成圓柱面密封配合M3；密封套5徑向外移的同時(shí)有下移或有下移趨勢(shì)，臺(tái)階底端面與內(nèi)凸臺(tái)的第二端面之間形成端面密封配合M4；臺(tái)階51的臺(tái)階頂端面與內(nèi)固定套8外凸臺(tái)的第一端面之間形成端面密封配合M5，滑動(dòng)套7內(nèi)凸臺(tái)第一端面與內(nèi)固定套8外凸臺(tái)第一端面形成端面密封配合M2，上述密封配合共同完成變徑組件的內(nèi)部密封；內(nèi)部密封形成的作用力，使滑動(dòng)套7外移或有外移趨勢(shì)與油管或管道內(nèi)壁配合，密封油管或管道內(nèi)壁；滑動(dòng)套7的互扣T型滑動(dòng)支瓣的橫向縫隙形成縫隙密封M6，共同完成變徑組件的外部密封；此時(shí)，變徑組件的下端面與連接螺桿18下部的下限位面S2形成端面密封。變徑密封設(shè)備緊貼管道壁密封油管或管道，在向上外力作用下，變徑密封設(shè)備及其上部氣相、液相或固相上移，排出井筒積液，完成排液過(guò)程。

當(dāng)外力向下時(shí)，變徑密封設(shè)備下移，變徑組件上移，氣相、液相或固相通過(guò)連接螺桿18的螺旋槽、內(nèi)固定套8內(nèi)壁的排砂孔81和變徑組件非密封狀態(tài)而產(chǎn)生的間隙進(jìn)入變徑密封設(shè)備的上部，變徑密封設(shè)備下移阻力減少，節(jié)省動(dòng)力消耗。通過(guò)往復(fù)改變作用力的大小和方向，該變徑密封設(shè)備實(shí)現(xiàn)連續(xù)排液的目的。利用該變徑密封設(shè)備，在沒(méi)有或氣相量較小的情況下，解決了在油氣田或其他管道排液效率低和因積砂而卡死的問(wèn)題。

根據(jù)上述描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，內(nèi)固定套8不限于與連接桿件(連接螺桿18)形成旋轉(zhuǎn)或/和滑動(dòng)配合，內(nèi)固定套8也可以與連接桿件固定相連或?yàn)橐惑w件；在變徑組件上行時(shí)，在氣壓或液柱壓力的作用下，變徑密封能夠保證密封，實(shí)現(xiàn)排液；在變徑密封設(shè)備下行時(shí)，變徑組件處于非密封狀態(tài)，變徑密封設(shè)備順利下行。

可以理解，本發(fā)明提供的變徑密封設(shè)備，在使用中的數(shù)量不局限于1個(gè)，可以設(shè)置2個(gè)或多個(gè)變徑密封設(shè)備的數(shù)量。

基于上述描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，上述變徑組件可以和其他部件相結(jié)合，形成相應(yīng)的變徑密封設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的目的。

以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。