1.一种水平井自对中动塞式锥阀泵,它包括泵筒体、刮砂式柱塞、搅拌对中器、游动锥阀和固定锥阀,其中泵筒体、刮砂式柱塞和搅拌对中器沿径向由外至内依次同轴心布置,游动锥阀和固定锥阀沿轴向由上而下依次同轴心布置,其特征在于:一泵筒体;所述泵筒体采用长筒体,它包括长泵筒、泵筒接箍和固定接箍;长泵筒采用等径长圆筒,长泵筒的两端车制圆锥形密封管螺纹,并分别与泵筒接箍和固定接箍连成一体,泵筒接箍和气锚接箍均采用变截面厚壁筒且二者的环腔内壁依次设有内管螺纹和柱状筒流道,泵筒接箍和气锚接箍的柱状筒流道均采用圆柱面,固定接箍和引流座均采用半封闭式圆盒且二者的圆盒底中央均钻有圆形孔眼,固定接箍的外环面设置分段管螺纹并将长泵筒和固定锥阀连成一体,固定接箍的圆盒壁由上而下依次设有倒锥状止推面和柱状箍流道,固定接箍的圆形孔眼四周钻有沿周向均布的锥流孔;
一刮砂式柱塞;所述刮砂式柱塞采用动塞式螺旋刮砂柱塞,它包括螺旋刮砂柱、动柱塞和补偿环;螺旋刮砂柱由梯形齿和刮砂基管构成,其梯形齿采用单头螺旋式构造;动柱塞采用动塞式变截面长直管,其外环面沿轴向依次设有锥状排液面、柱状卡环面和柱状滑移面,动柱塞的柱状卡环面与螺旋刮砂柱中刮砂基管的环腔内壁之间采用过盈配合,而实现螺旋刮砂柱的轴向固定,动柱塞的柱状滑移面铣有环形凹沟且其内配置补偿环,动柱塞的环腔内壁沿轴向依次设有柱状环腔和环状深沟;补偿环采用剖分式轴瓦,补偿并减小长泵筒和动柱塞间的环形空隙;
一搅拌对中器;所述搅拌对中器采用双扶正旋齿搅拌杆体,它包括对中接头、定扶正体、动扶正体、对中短节、防冲体和搅拌体;定扶正体采用固定式厚壁筒体,且动扶正体采用相同规格的活动式厚壁筒体,定扶正体的环腔内壁与对中短节的外环面之间采用过盈配合,而实现定扶正体的轴向固定,动扶正体的环腔内壁与对中短节的外环面之间采用间隙配合,定扶正体的下端磨削成锥面,而动扶正体的上下两端均磨削成锥面,同时定扶正体和动扶正体的筒壁上均铣有沿周向均布的拱形沟槽;对中接头采用厚壁筒体且其环腔内壁两端均车制管螺纹,对中短节的两端设有螺纹接头而将对中接头和防冲体连成一体,对中短节的中下部依次设有杆体和承接杆,防冲体采用等径粗圆杆且其下部设有倒锥状捕捉头;
搅拌体由旋齿和搅拌基管构成,搅拌体中搅拌基管的环腔内壁与防冲体的外环面之间采用过盈配合,而实现搅拌体的轴向固定,搅拌体的旋齿采用三角形旋齿,旋齿的螺距沿轴向自下而上逐渐增大,搅拌体的旋齿齿顶线位于同一柱面上,同时螺旋刮砂柱的梯形齿齿顶面也位于另一个柱面上;
一游动锥阀;所述游动锥阀采用定锥阀和动锥阀座构造,并随搅拌对中器的往复运动而在下冲程中自行开启且在上冲程中自行关闭,它包括游动锥阀体和游动锥阀座;游动锥阀体的外环面磨削成锥阀面,游动锥阀体的环腔内壁与对中短节承接杆的外环面之间采用过盈配合,由此游动锥阀体成为定锥阀;游动锥阀座采用阀座和阀罩一体构造,游动锥阀座上部的阀罩采用长管体,其阀罩的罩壁上铣有沿轴向等间距分层排列的导液孔,游动锥阀座下部的阀座和固定锥阀座均采用厚壁管体,游动锥阀座的阀座外环面与长泵筒的环腔内壁之间采用间隙配合,由此游动锥阀座成为动锥阀座,游动锥阀座的阀座下端沿径向由内而外依次设有锥状密封面和倒锥状捕捉面,游动锥阀座的锥状密封面与游动锥阀体的锥阀面间精密配合而构成环状密封带;
一固定锥阀;所述固定锥阀采用动锥阀和定锥阀座构造,并通过双弹簧和导引杆辅助固定锥阀体顺利启闭,它包括固定锥阀罩、固定锥阀体、固定锥阀座、导引杆、双弹簧、引流座和气锚接箍;固定锥阀罩采用长直筒,其环腔内壁沿轴向依次设有锥状深沟和柱状卡环,固定锥阀罩的柱状卡环内依次配置固定锥阀座和引流座;固定锥阀体的外环面下部磨削成倒锥阀面,固定锥阀体的环腔内壁与导引杆的外环面之间精密配合,导引杆采用长圆杆且其上部和下部分别配置双弹簧的上部弹簧和下部弹簧,固定锥阀座的环腔内壁沿轴向由上而下依次设置倒锥状密封面、柱状阀流道和锥状导流道,固定锥阀座的倒锥状密封面与固定锥阀体的倒锥阀面之间精密配合而构成环状密封带;引流座圆盒底的圆形孔眼四周钻有沿周向均布的柱流孔,气锚接箍的外环面上部通过外管螺纹实现固定锥阀座和引流座的轴向固定,由此固定锥阀座成为定锥阀座,气锚接箍的内管螺纹与气锚和尾管相连。
2.根据权利要求1所述的水平井自对中动塞式锥阀泵,其特征在于:所述水平井自对中动塞式锥阀泵整体采用轴对称管体,该动塞式锥阀泵的上部经泵筒接箍固定于油管柱的底端,且其下部由气锚接箍与气锚和尾管相连,同时刮砂式柱塞通过搅拌对中器与抽油杆柱相连。
3.根据权利要求1所述的水平井自对中动塞式锥阀泵,其特征在于:所述泵筒体中的长泵筒的轴向长度大于搅拌对中器的轴向长度与动塞式锥阀泵的冲程长度及其防冲距之和;
所述泵筒体中泵筒接箍的柱状筒流道直径小于螺旋刮砂柱的外径且大于对中接头的外径,同时结合泵筒接箍的下端面而实现刮砂式柱塞和搅拌对中器的上限位;
所述泵筒体中固定接箍的倒锥状止推面采用倒锥面,而固定接箍的柱状箍流道采用圆柱面且柱状箍流道所在圆柱面的直径小于防冲体的外径,同时结合固定接箍的上端面而实现搅拌对中器的下限位;固定接箍的锥流孔采用圆锥面,且其锥流孔沿轴向上细下粗,产液流经固定接箍的锥流孔时孔道横截面积不断缩小且其流速逐渐提升,而后再射入长泵筒的环腔内。
4.根据权利要求1所述的水平井自对中动塞式锥阀泵,其特征在于:所述刮砂式柱塞可防止砂粒磨损长泵筒和动柱塞,螺旋刮砂柱中刮砂基管的轴向长度等于动柱塞柱状卡环面的轴向长度,螺旋刮砂柱的梯形齿齿线为沿刮砂基管外环面展开的螺旋线,梯形齿在垂直于其齿线的法面端面呈梯形且其法面端面的横截面积沿齿线自下而上逐渐增大,同时梯形齿的下侧齿面所在锥面的锥度大于其上侧齿面所在锥面的锥度,由此螺旋刮砂柱可及时刮除吸附于长泵筒筒壁上的砂粒,且砂粒随产液经由梯形齿齿间的齿隙而顺利排出。
5.根据权利要求1所述的水平井自对中动塞式锥阀泵,其特征在于:所述刮砂式柱塞中动柱塞的锥状排液面采用圆锥面,以便于经由螺旋刮砂柱中梯形齿齿隙的砂粒可随产液顺利排出,动柱塞的柱状滑移面与长泵筒的环腔内壁间采用间隙配合,由此动柱塞随游动锥阀座一起往复滑动,动柱塞的环腔通过导液孔与游动锥阀座的环腔保持联通;
所述刮砂式柱塞的动柱塞在上冲程中随游动锥阀朝上移动,螺旋刮砂柱和动柱塞受液柱压力作用而受压,并压缩补偿环而产生径向变形。
6.根据权利要求1所述的水平井自对中动塞式锥阀泵,其特征在于:所述搅拌对中器中定扶正体和动扶正体的外环面同时与游动锥阀座的环腔内壁之间采用间隙配合,实现刮砂式柱塞和游动锥阀与对中短节间的自行对中;定扶正体的轴向长度大于下冲程中游动锥阀座的轴向滑移距离,保证定扶正体始终与游动锥阀座的环腔内壁之间保持接触,动扶正体沿对中短节的外环面可以上下往复滑动;定扶正体和动扶正体的拱形沟槽共同构成产液运移的流道,且二者拱形沟槽的剖面均由四分之一圆弧段和两个直线段组合而成,同时拱形沟槽剖面上的圆弧段和直线段结合处保持相切,以保证产液在拱形沟槽的槽壁上形成稳定的液膜;
所述搅拌对中器中对中接头的外环面上加工有六角形管钳卡箍面,对中接头的外径大于定扶正体和动扶正体的外环面直径;对中短节的杆体采用等径细圆杆,且对中短节的承接杆上部磨削成锥面,同时其承接杆所在锥面的小端圆面直径等于杆体的外径。
7.根据权利要求1所述的水平井自对中动塞式锥阀泵,其特征在于:所述搅拌体的旋齿齿线为沿搅拌基管外环面展开的螺旋线,搅拌体旋齿在垂直于其齿线的法面端面呈三角形,且旋齿的上齿面所在锥面的锥度小于其下齿面所在锥面的锥度,由此搅拌体不断搅拌长泵筒环腔底部的产液,同时砂粒随产液经旋齿齿间的齿隙并由游动锥阀体排入游动锥阀座的环腔,实现搅拌体的搅拌作用;
所述搅拌体的旋齿齿顶线所在的柱面与长泵筒的环腔内壁之间采用间隙配合,同时螺旋刮砂柱的梯形齿齿顶面所在的柱面与长泵筒的环腔内壁之间采用间隙配合,由此泵筒体和刮砂式柱塞之间始终保持同轴心状态;
所述搅拌对中器中防冲体的倒锥状捕捉头采用倒锥面,且防冲体倒锥状捕捉头所在倒锥面的锥度等于固定接箍倒锥状止推面所在倒锥面的锥度。
8.根据权利要求1所述的水平井自对中动塞式锥阀泵,其特征在于:所述游动锥阀依据其游动锥阀座实现刮砂式柱塞的下限位,游动锥阀体所在的锥阀面与对中短节承接杆所在的锥面位于同一圆锥面上,游动锥阀体随搅拌对中器一起往复滑动;
所述游动锥阀座的每层导液孔沿周向均布,每个导液孔的剖面均由两个半圆形和一个矩形组合而成,同时游动锥阀座的阀罩外环面与动柱塞的环腔内壁之间构成环形空间,携砂粒的产液经导液孔并由游动锥阀座和动柱塞的环形空间排至刮砂式柱塞上方的泵腔;游动锥阀座沿长泵筒的环腔上下往复滑动,游动锥阀的环状密封带宽度大于游动锥阀体所在锥阀面锥高的二分之一,游动锥阀座的倒锥状捕捉面采用倒锥面,且游动锥阀座倒锥状捕捉面所在倒锥面的锥度等于防冲体倒锥状捕捉头所在倒锥面的锥度。
9.根据权利要求1所述的水平井自对中动塞式锥阀泵,其特征在于:所述固定锥阀中固定锥阀罩的锥状深沟由两个圆锥面和一个圆柱面组合而成,且固定锥阀罩锥状深沟的上部圆锥面的小端圆面直径大于固定锥阀体的外环面直径;
所述固定锥阀中双弹簧的上部弹簧采用压缩弹簧且其下部弹簧采用拉伸弹簧,双弹簧的合力等于固定锥阀体的重力而二力的方向相反;导引杆的两端分别与固定接箍的圆形孔眼和引流座的圆形孔眼之间采用过盈配合,而实现导引杆的轴向固定;
所述固定锥阀中引流座的环腔内壁直径等于固定锥阀座的锥状导流道所在锥面的大端圆面直径,引流座的柱流孔采用圆柱面,产液经引流座的柱流孔孔道并由固定锥阀座的柱状阀流道而流入固定锥阀罩的锥状深沟;
所述固定锥阀中气锚接箍的外环面下部设有倒锥面,同时气锚接箍的柱状筒流道直径等于引流座的环腔内壁直径并且大于固定锥阀座的柱状阀流道直径。
10.根据权利要求1所述的水平井自对中动塞式锥阀泵,其特征在于:所述固定锥阀中固定锥阀体所在倒锥阀面的锥度等于游动锥阀体所在锥阀面的锥度,固定锥阀体的环腔内壁与导引杆的外环面之间构成柱面移动副,由此固定锥阀体成为动锥阀;
所述固定锥阀中固定锥阀座和引流座的外环面直径等于固定锥阀罩的柱状卡环直径,固定锥阀的环状密封带宽度大于固定锥阀体所在倒锥阀面锥高的二分之一,固定锥阀座的柱状阀流道采用柱面,且固定锥阀座的锥状导流道采用锥面,固定锥阀座的锥状导流道所在锥面的小端圆面直径等于其柱状阀流道的内径。