一種芯軸式金屬密封加金屬骨架式橡膠密封套管懸掛器的製作方法

2023-04-24 14:21:36 1

專利名稱：一種芯軸式金屬密封加金屬骨架式橡膠密封套管懸掛器的製作方法
技術領域：
本發明屬於石油鑽採技術領域，涉及一種芯軸式金屬密封加金屬骨架式橡膠密封套管懸掛器。
背景技術：
一套完整的井口裝置主要由套管頭、油管頭和採油(氣)樹三大部分組成。鑽井時將防噴器安裝在套管頭上構成鑽井井口裝置；完井時，把採油(氣)樹安裝在油管頭上方， 即構成採油(氣)井口裝置。其中，油管頭的主要作用是懸掛油管，密封油管與套管之間的環形空間；採油樹的主要作用是開關、控制和引導油氣流和懸掛油管；套管頭的作用是連接表層套管，懸掛井中的多層套管，套管與套管之間的環形空間。整個裝置需滿足鑽井、固井及井下測壓、洗井、壓裂酸化等試油完井特種作業。現有的抗硫井口裝置的芯軸式懸掛器，套管頭芯軸式橡膠密封懸掛器或金屬密封懸掛器，密封效果差，部件磨損快，使用壽命短。

發明內容
本發明的目的是，提供一種芯軸式金屬密封加金屬骨架式橡膠密封套管懸掛器， 解決了現有技術設備密封效果差、使用壽命短的問題。本發明所採用的技術方案是，一種芯軸式金屬密封加金屬骨架式橡膠密封套管懸掛器，包括在懸掛器本體的外圓周上設置有主密封和副密封，
所述的主密封的結構是，包括在懸掛器本體中部設置有朝向小頭埠的臺面，該臺面圓周上從懸掛器本體大頭端到小頭端，依次設置有主密封壓板、隔環、主密封支承環，主密封支承環的外端安裝有並帽；主密封壓板和隔環之間設置有一組帶金屬骨架式雙V型密封環，隔環和主密封支承環之間設置有一組X型金屬密封件，在隔環的內外表面均設置有隔環0型密封圈；隔環的中部開有徑向的通孔，與套管頭本體上的試壓注脂孔位置相對應；
所述的副密封的結構是，在懸掛器本體大頭端設置有朝向大頭埠的另一臺面，該上端圓周臺面，按照從懸掛器本體大頭端到小頭端，依次設置有絲扣壓板、螺釘壓板、雙V型密封環及副密封支承環，雙V型密封環位於懸掛器本體和套管頭本體之間，絲扣壓板壓在螺釘壓板上面，螺釘壓板壓在雙V型密封環的上端V型面上，雙V型密封環的下端V型面壓在尖嘴型副密封支承環上，沿螺釘壓板、雙V型密封環和副密封支承環的同心軸孔穿有一螺釘。本發明的有益效果是，主密封通過套管重量激發懸掛器主密封，在套管頭本體對應的坐封錐度面上形成金屬密封；副密封通過套管重力與擰緊壓板共同激發橡膠密封，保證密封效果更佳，使用壽命顯著延長。


圖1為本發明裝置的結構示意圖；圖2為本發明裝置的安裝狀態示意圖； 圖3為圖2中B處的井口裝置主密封局部放大圖； 圖4為圖2中A處的井口裝置副密封局部放大圖。圖中，1.懸掛器本體，2.並帽，3.主密封支承環，4. X型金屬密封件，5.隔環，6.隔環0型密封圈，7.帶金屬骨架式雙V型密封環，8.主密封壓板，9.本體0型密封圈，10.雙 V型密封環，11.螺釘壓板，12.螺釘，13.絲扣壓板，14.副密封支承環，15.套管頭本體， 16.套管，17.。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
對本發明進行詳細說明。參照圖1、圖2，本發明裝置的結構是，包括在懸掛器本體1的外圓周上設置有主密封(B處)和副密封(A處)，主密封採用金屬密封加骨架式橡膠輔助組合型結構；副密封採用雙V型密封圈結構；在懸掛器本體1主密封和副密封之間的外圓周上設置有本體0型密封圈9。懸掛器本體1與套管頭本體15之間通過主密封、本體0型密封圈9和副密封實現多道密封組合，懸掛器本體1下端採用公螺紋與套管16的接口母螺紋直接連接。參照圖1、圖3，主密封的結構是，包括在懸掛器本體1中部設置有朝向小頭埠的臺面(安裝位置朝向向下)，該臺面圓周上從懸掛器本體1大頭端到小頭端，依次設置有主密封壓板8、隔環5、主密封支承環3，主密封支承環3的外端安裝有並帽2，並帽2用於固定主密封組件；主密封壓板8和隔環5之間設置有一組帶金屬骨架式雙V型密封環7，隔環5和主密封支承環3之間設置有一組X型金屬密封件4，在隔環5的內外表面設置有多個隔環0 型密封圈6。隔環5的中部開有徑向的通孔，與套管頭本體15上的試壓注脂孔位置相對應。參照圖1、圖4，副密封的結構是，在懸掛器本體1大頭端設置有朝向大頭埠的另一臺面(安裝位置朝向向上)，該上端圓周臺面，按照從懸掛器本體1大頭端到小頭端，依次設置有絲扣壓板13、螺釘壓板11、雙V型密封環10及副密封支承環14，雙V型密封環10位於懸掛器本體1和整體式的套管頭本體15之間，絲扣壓板13壓在螺釘壓板11上面，螺釘壓板11壓在雙V型密封環10的上端V型面上，雙V型密封環10的下端V型面壓在尖嘴型副密封支承環14上，沿螺釘壓板11、雙V型密封環10和副密封支承環14的同心軸孔穿有一螺釘12。主密封集成了金屬密封、試壓注脂一體式隔環、金屬骨架式橡膠密封於一體。當坐掛懸掛器的時候，通過懸掛器本體1下端與套管16連接，由於套管重力拉動懸掛器本體下移，臺面下壓主密封壓板8，則金屬骨架式雙V型橡膠密封環7就會被擠壓而與套管頭內壁和懸掛器本體實現密封，當金屬骨架式雙V型橡膠密封環7變形完全後，主密封壓板8就會把力量傳遞給金屬骨架後傳至隔環5，再傳到X型金屬密封環4上，傳遞給支承環3，由於支承環3和套管頭本體15的臺階接住，反作用於X型金屬密封環4形成密封。X型金屬密封環4的密封區域控制坐封錐面與對應套管頭本體上的坐封錐面接觸，強制金屬變形密封， 外力完全來自套管的重量，非常方便，可靠起到主密封作用。金屬密封設計原理為塑性較好的軟金屬在受較大壓力的情況下，會產生塑性變形，在密封位置安裝此類軟金屬，然後施加以重壓，此重壓來自套管的固井重力，軟金屬變形後在密封位置處產生過盈配合，從而起到主密封作用，密封效果相當可靠。主密封壓板8上開有芯孔17，芯孔17是當有壓力串入時，壓力通過芯孔17傳遞給金屬骨架式雙V型橡膠密封環7，進一步擠壓金屬骨架式雙V型橡膠密封環7。試壓注脂一體式的隔環5，內外表面各設置有兩個0型密封圈6，用於輔助試壓使用，0型密封圈6所在的圈槽採用燕尾槽形式，能夠防止懸掛器在下人過程時將0型密封圈 6擠出。隔環5能夠起到多重作用，包括輔助密封和金屬密封傳遞力，試壓時檢查密封性能， 還可以注脂增加密封效果，該結構在以前的各種懸掛器中均沒有採用過。雙V型密封環10採用飽和氫化丁腈橡膠材料，利用螺釘12擠壓螺釘壓板11使V 型密封環10變形，變形尺寸約3. 5-4mm,然後手動上緊絲扣壓板13，副密封隨懸掛器本體1 往下放到套管頭本體15的坐封錐度面時，由於套管頭本體15和懸掛器本體1之間的空間隨坐封錐度變小，雙V型密封環10受到擠壓實現密封，懸掛器坐掛到位後擰緊絲扣壓板13， 擠壓螺釘壓板11傳遞給雙V型密封環10，尖嘴型副密封支承環14反作用於雙V型密封環 10，激發雙V型密封環10密封。本發明的裝置，採用不同的材料及控制工藝，就能滿足不同環境下的使用要求。規範級別PSL1-PSL4，材料級別AA-HH，性能級別PR1_PR2，壓力級別14_105MPa之間。
權利要求
1.一種芯軸式金屬密封加金屬骨架式橡膠密封套管懸掛器，其特徵在於包括在懸掛器本體(1)的外圓周上設置有主密封和副密封，所述的主密封的結構是，包括在懸掛器本體(1)中部設置有朝向小頭埠的臺面，該臺面圓周上從懸掛器本體(1)大頭端到小頭端，依次設置有主密封壓板(8)、隔環(5)、主密封支承環(3)，主密封支承環(3)的外端安裝有並帽(2);主密封壓板(8)和隔環(5)之間設置有一組帶金屬骨架式雙V型密封環(7)，隔環(5)和主密封支承環(3)之間設置有一組X型金屬密封件(4)，在隔環(5)的內外表面均設置有隔環0型密封圈(6);隔環(5)的中部開有徑向的通孔，與套管頭本體(15)上的試壓注脂孔位置相對應；所述的副密封的結構是，在懸掛器本體(1)大頭端設置有朝向大頭埠的另一臺面，該上端圓周臺面，按照從懸掛器本體(1)大頭端到小頭端，依次設置有絲扣壓板(13)、螺釘壓板(11 )、雙V型密封環(10)及副密封支承環(14)，雙V型密封環(10)位於懸掛器本體(1) 和套管頭本體(15)之間，絲扣壓板(13)壓在螺釘壓板(11)上面，螺釘壓板(11)壓在雙V 型密封環(10)的上端V型面上，雙V型密封環(10)的下端V型面壓在尖嘴型副密封支承環 (14)上，沿螺釘壓板(11)、雙V型密封環(10)和副密封支承環(14)的同心軸孔穿有一螺釘 (12)。
2.根據權利要求1所述的芯軸式金屬密封加金屬骨架式橡膠密封套管懸掛器，其特徵在於在主密封和副密封之間的懸掛器本體(1)圓周上設置有本體0型密封圈(9)。
3.根據權利要求1所述的芯軸式金屬密封加金屬骨架式橡膠密封套管懸掛器，其特徵在於所述的雙V型橡膠密封環(7)、雙V型密封環(10)、錐度面凸起(15)均選用V型錐面， X型金屬密封環(4)選用坐封錐面。
4.根據權利要求1所述的芯軸式金屬密封加金屬骨架式橡膠密封套管懸掛器，其特徵在於所述的主密封壓板(8)上開有芯孔(17)。
全文摘要
本發明公開了一種芯軸式金屬密封加金屬骨架式橡膠密封套管懸掛器，包括在懸掛器本體的外圓周上設置有主密封和副密封，主密封的結構是，包括在懸掛器本體小頭埠臺面依次設置有主密封壓板、帶金屬骨架式雙V型密封環、隔環、X型金屬密封件、主密封支承環，主密封支承環的外端安裝有並帽；在隔環的內外表面均設置有隔環O型密封圈；隔環的中部開有徑向的通孔；副密封的結構是，在懸掛器本體大頭端臺面依次設置有絲扣壓板、螺釘壓板、雙V型密封環及副密封支承環，雙V型密封環位於懸掛器本體和整體式套管頭本體之間，沿螺釘壓板、雙V型密封環和副密封支承環的心軸孔穿有一螺釘。本發明的裝置，密封效果好，使用壽命長。
文檔編號E21B23/00GK102213081SQ201110143409
公開日2011年10月12日 申請日期2011年5月31日 優先權日2011年5月31日
發明者劉義, 劉會良, 康延軍, 張斌, 張 浩, 彭建新, 李峰, 李懷忠, 楊曉峰, 石希天, 秦世寬, 肖力彤, 胥志雄 申請人:寶雞石油機械有限責任公司