油井井下电动堵水工具

摘要

一种油井井下电动堵水工具，涉及油田井下工具技术领域，包括上接头、外筒、下接头、中心管、电源模块、电机和阀门机构，所述的电源模块安装在上接头、下接头、外筒和中心管四者所围成的环形密闭空间内，所述外筒的侧面设置有窗口，所述电机的定子侧向插装在窗口内，电机定子与窗口的边缘通过密封垫密封，从而使定子与外筒连接成一个整体，电机定子上设置有用于安装电机转子的通孔，电机转子安装在通孔内，所述电机上的电源线通过插接式电连接器与电源模块连接。本发明不但不用设置钢管来安装电机，而且使进一步增大了电机转子的安装空间，通过增大电机转子直径，实现了对电机输出扭矩的增加。

权利要求

1.一种油井井下电动堵水工具，包括上接头(1)、外筒(2)、下接头(3)、中心管(4)、电源模块(5)、电机和阀门机构，阀门机构包括丝杠(10)和阀杆(11)，丝杠(10)和阀杆(11)之间通过螺纹副配合连接，所述的电源模块(5)为电机供电，丝杠(10)在电机的驱动下旋转并通过所述的螺纹副将旋转运动转换为阀杆(11)的直线运动，从而实现阀门机构的开关，所述的电机由定子(8)和转子(7)组成，所述的中心管(4)偏心设置，其特征在于：所述的上接头(1)、外筒(2)和下接头(3)三者由上至下通过螺纹依次连接且连接处通过密封圈密封，所述中心管(4)的上下两端分别插装在上接头(1)和下接头(3)上并通过密封圈密封，所述的电源模块(5)安装在上接头(1)、下接头(3)、外筒(2)和中心管(4)四者所围成的环形密闭空间内，所述外筒(2)的侧面设置有窗口，所述电机的定子(8)侧向插装在窗口内，电机定子(8)与窗口的边缘通过密封垫(9)密封，从而使定子(8)与外筒(2)连接成一个整体，电机定子(8)上设置有用于安装电机转子(7)的通孔，电机转子(7)安装在通孔内，所述电机上的电源线通过插接式电连接器(6)与电源模块(5)连接；

所述的中心管(4)上套装有用于固定电机定子(8)的安装环(12)，所述的电机定子(8)通过螺栓(13)连接在安装环(12)上，从而将电机定子(8)固定在外筒(2)上。

2.根据权利要求1所述的一种油井井下电动堵水工具，其特征在于：所述电机的输出轴的端部设置有方形头(14)，所述丝杠(10)的端部设置有与所述方形头(14)匹配的方孔，电机的输出轴和丝杠(10)之间通过方形头(14)和方孔的配合实现轴连接，所述方孔的侧面设置有可供方形头(14)进入的豁口A(15)，以便于方形头(14)沿径向装入方孔内，所述通孔下端的侧面设置有可供丝杠(10)沿径向进入通孔内的豁口B(16)。

3.根据权利要求1所述的一种油井井下电动堵水工具，其特征在于：所述密封垫(9)为石棉垫。

4.根据权利要求1所述的一种油井井下电动堵水工具，其特征在于：所述窗口为一个长方形开口，长方形开口的长度方向沿外筒(2)的轴向，然后在长方形开口的上下两端的外筒筒壁上各加工有一个弧形槽，对应地，电机定子(8)上设置有与所述弧形槽匹配的凸缘(17)，所述的密封垫(9)夹在凸缘(17)与所述长方形开口的边缘之间。

说明书

油井井下电动堵水工具

技术领域

[0001] 本发明属于油田井下工具技术领域，尤其涉及一种油井井下电动堵水工具。

背景技术

[0002] 油田进入高含水期开采阶段以后，常常需要对高含水层采取堵水措施，开采低含水层，封堵高含水层，以达到稳油控水、增产降耗的目的。传统堵水工艺中采用的是机械堵水方式，这种堵水方式工艺复杂，施工周期长，堵水调节不灵活，也无法实现自动控制，因此经济效益较差。为了弥补传统的机械堵水工艺的不足，科研人员研发出了电动堵水工具，如专利号为CN201510303071.3的发明专利中公开的一种井下无线测压系统及其测压电动开关器和数据采集收发器，专利号为CN201120096826.4的实用新型专利中公开的一种井下可控电动调节器，专利号为CN200710144461.6的发明专利公开的一种石油开采井用的分层堵水装置，专利号为CN200720003208.4的实用新型专利中公开的一种用于油层找、堵水的井下压电控制开关等等。

[0003] 电动堵水工具内设置有电机和阀门结构，电机通过电池或供电电缆进行供电，通过电机输出的扭矩驱动阀门结构中的阀芯运动，实现阀门结构的开关，从而达到堵水目的。然而，根据堵水工艺要求，为了保证堵水工具顺利下入井中，堵水工具的外径不大于114mm，为了便于测井仪器的下放，堵水工具内最好留有直径不小于40mm的中央通道，在这种情况下，堵水工具内可安装电机的空间很小，而电机输出的扭矩和电机输出轴的抗扭强度因为受电机直径的限制而难以提高，由此导致阀门在井下压力超高时难以关闭的问题。在实际应用中，为了为电机提供较大的安装空间，电动堵水工具的中心管通常在工具内偏心设置，但即使这样，对电机安装空间的提升仍比较有限。为了进一步增大电机的安装空间，有些电动堵水工具中取消了工具内供测井仪器通过的中央通道，并将电机和阀门机构安装在工具的中央，如专利号为CN201510288711.8的发明专利中公开的一种智能化产出井增产系统，专利号为CN201420367574.8的实用新型专利中公开的一种井下可调控流量开关等等。

[0004] 这种安装方式不但不能测井，而且安装结构复杂，工具的自重大，不利于施工和运输，为了弥补不能测井的不足，这类电动堵水工具上往往集成了测井工具的测井功能模块，但这种测井方式只能对堵水工具所在位置进行测试，不能对井下任意深度进行测试。

[0005] 因此，有必要研发一种既可以保证测井仪器通过，又能进一步提高电机扭矩的电动堵水工具。

发明内容

[0006] 为了解决背景技术中存在的技术问题，本发明提供一种油井井下电动堵水工具。

[0007] 本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：本发明提供了一种油井井下电动堵水工具，包括上接头、外筒、下接头、中心管、电源模块、电机和阀门机构，阀门机构包括丝杠和阀杆，丝杠和阀杆之间通过螺纹副配合连接，所述的电源模块为电机供电，丝杠在电机的驱动下旋转并通过所述的螺纹副将旋转运动转换为阀杆的直线运动，从而实现阀门机构的开关，所述的电机由定子和转子组成，所述的中心管偏心设置，所述的上接头、外筒和下接头三者由上至下通过螺纹依次连接且连接处通过密封圈密封，所述中心管的上下两端分别插装在上接头和下接头上并通过密封圈密封，所述的电源模块安装在上接头、下接头、外筒和中心管四者所围成的环形密闭空间内，所述外筒的侧面设置有窗口，所述电机的定子侧向插装在窗口内，电机定子与窗口的边缘通过密封垫密封，从而使定子与外筒连接成一个整体，电机定子上设置有用于安装电机转子的通孔，电机转子安装在通孔内，所述电机上的电源线通过插接式电连接器与电源模块连接；

[0008] 所述的中心管上套装有用于固定电机定子的安装环，所述的电机定子通过螺栓连接在安装环上，从而将电机定子固定在外筒上。

[0009] 所述电机的输出轴的端部设置有方形头，所述丝杠的端部设置有与所述方形头匹配的方孔，电机的输出轴和丝杠之间通过方形头和方孔的配合实现轴连接，所述方孔的侧面设置有可供方形头进入的豁口A，以便于方形头沿径向装入方孔内，，所述通孔下端的侧面设置有可供丝杠沿径向进入通孔内的豁口B。所述密封垫为石棉垫。所述窗口为一个长方形开口，长方形开口的长度方向沿外筒的轴向，然后在长方形开口的上下两端的外筒筒壁上各加工有一个弧形槽，对应地，电机定子上设置有与所述弧形槽匹配的凸缘，所述的密封垫夹在凸缘与所述长方形开口的边缘之间。

[0010] 本发明的有益效果为：现有堵水工具中采用的电机均为市售的普通电机，在工具内安装电机时，在外筒和中心管之间的空间一定的情况下，一般有两方面因素制约电机扭矩的进一步提升，一方面，现有技术中需要在电机外侧设置钢管来固定电机，而钢管的设置无疑压缩了电机的安装空间，另一方面，电机的结构与外筒和中心管在结构上是分离的，电机的直径无法向外筒的壁厚范围内扩展。而在本发明中，电机的定子与外筒之间通过特殊的结构连接，使电机定子和外筒在结构上融为一体，与现有技术相比，不但不用设置钢管来安装电机，而且使进一步增大了电机转子的安装空间，通过增大电机转子直径，实现了对电机输出扭矩的增加。

附图说明

[0011] 图1是本发明的结构示意图；

[0012] 图2是图1中A处的截面图；

[0013] 图3是图1中B处的截面图；

[0014] 图4是电机的结构示意图；

[0015] 图5是图1中电机输出轴和丝杠连接处的连轴结构示意图。

[0016] 图中：1-上接头，2-外筒，3-下接头，4-中心管，5-电源模块，6-插接式电连接器，7-转子，8-定子，9-密封垫，10-丝杠，11-阀杆，12-安装环，13-螺栓，14-方形头，15-豁口A，16-豁口B，17-凸缘。

具体实施方式

[0017] 以下结合附图对本发明做进一步描述：

[0018] 本实施例包括上接头1、外筒2、下接头3、中心管4、电源模块5、电机和阀门机构，阀门机构包括丝杠10和阀杆11，丝杠10和阀杆11之间通过螺纹副配合连接，所述的电源模块5为电机供电，丝杠10在电机的驱动下旋转并通过所述的螺纹副将旋转运动转换为阀杆11的直线运动，从而实现阀门机构的开关，所述的电机由定子8和转子7组成，所述的中心管4偏心设置。以上为现有技术中的常见结构，在此不再赘述。

[0019] 所述的上接头1、外筒2和下接头3三者由上至下通过螺纹依次连接且连接处通过密封圈密封，所述中心管4的上下两端分别插装在上接头1和下接头3上并通过密封圈密封，所述的电源模块5安装在上接头1、下接头3、外筒2和中心管4四者所围成的环形密闭空间内，所述外筒2的侧面设置有窗口，所述电机的定子8侧向插装在窗口内，电机定子8与窗口的边缘通过密封垫9密封，从而使定子8与外筒2连接成一个整体，电机定子8上设置有用于安装电机转子7的通孔，电机转子7安装在通孔内(通孔的两端需要封堵，以便将转子7固定在通孔内)。

[0020] 所述电机上的电源线通过插接式电连接器6与电源模块5连接。向外筒2上安装电机时，先通过插接式电连接器6将电机与电源模块5电连接，然后再将电机插入外筒2上的窗口内。

[0021] 现有堵水工具中采用的电机均为市售的普通电机，在工具内安装电机时，在外筒2和中心管4之间的空间一定的情况下，一般有两方面因素制约电机扭矩的进一步提升，一方面，现有技术中需要在电机外侧设置钢管来固定电机，而钢管的设置无疑压缩了电机的安装空间，另一方面，电机的结构与外筒和中心管4在结构上是分离的，电机的直径无法向外筒2的壁厚范围内扩展。而在本发明中，电机的定子8与外筒2之间通过特殊的结构连接，使电机定子8和外筒2在结构上融为一体，与现有技术相比，不但不用设置钢管来安装电机，而且进一步增大了电机转子7的安装空间(相当于将现有技术中电机定子8的厚度结合再外筒2的壁厚内)，通过增大电机转子7直径，实现了电机输出扭矩的增加。

[0022] 所述的中心管4上套装有用于固定电机定子8的安装环12，所述的电机定子8通过螺栓13连接在安装环12上，从而将电机定子8固定在外筒2上，这种固定方式巧妙地解决了电机定子8与外筒2之间的连接强度问题，从而保证了密封垫9处密封的可靠性，提高了外筒2的承压能力。

[0023] 所述电机的输出轴的端部设置有方形头14，所述丝杠10的端部设置有与所述方形头14匹配的方孔，电机的输出轴和丝杠10之间通过方形头14和方孔的配合实现轴连接，所述方孔的侧面设置有可供方形头14进入的豁口A15，以便于方形头14沿径向装入方孔内，所述通孔下端的侧面设置有可供丝杠10沿径向进入通孔内的豁口B16。豁口A15和豁口B16保证电机可从侧面顺利装入。

[0024] 所述窗口为一个长方形开口，长方形开口的长度方向沿外筒2的轴向，然后在长方形开口的上下两端的外筒筒壁上各加工有一个弧形槽，对应地，电机定子8上设置有与所述弧形槽匹配的凸缘17，所述的密封垫9夹在凸缘17与所述长方形开口的边缘之间。所述密封垫9为一体式结构，整体呈方形，其结构共分为四个区段，其中，两个区段的形状是如图2中所示的弧形，另外两个区段为直线形状(位置如图3所示)，实施时，密封垫9可采用石棉垫。