CN102606106B - 一种双向金属密封结构的环形密封总成 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于海洋油气开采水下井口头系统的双向金属密封结构的环型密封总成，包括有密封驱动套、锁紧套和金属密封圈，锁紧套外周上部开设有环槽并配置井口头锁紧环，外周下部开设环槽安设支撑带，锁紧套内孔下端设置锁紧腔，与其下方安设在密封驱动套内孔上部的悬挂器锁紧环相对应，金属密封圈下端设置双向U形密封环，金属密封圈的上端外周开设有径向销孔与安设在密封驱动套上的剪切销相配置，在径向销孔下方设置有环槽与安设在密封驱动套内孔下部的回收环相配置。本发明不仅能对井口头和套管挂之间环形空间进行有效密封和密封自锁，抗损性能强，使用寿命长，而且结构简单，装卸工序简便，能实现了快速安装与拆卸，提高工效。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于海洋油气开采水下井口头系统的双向金属密封结构的环形密封总成，用于对水下井口头和套管挂之间环形空间进行密封。
背景技术
由于海洋油气开采工作环境和密封介质的特殊性和复杂性，密封成为海洋油气开采设备的关键环节，也是影响海洋油气开采设备性能的重要因素之一。现有海洋油气开采设备通常使用的环形密封总成存在以下不足：1、密封部件多，结构复杂，装卸工序复杂费时；2、易受到外部压力和温度变化的影响而产生松动，影响密封性能；3、密封件易受到高压钻井液损伤，导致密封失效。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种双向金属密封结构的环形密封总成，它不仅能对井口头和套管挂之间环形空间进行有效密封和密封自锁，抗损性能强，使用寿命长，而且结构简单，装卸工序简便，提高了工效。
本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：
包括有密封驱动套，密封驱动套内孔上部与锁紧套下部相套接，密封驱动套内孔下部与金属密封圈上部相套接，所述的锁紧套外周上部开设有环槽并配置井口头锁紧环，外周下部开设环槽安设支撑带，通过支撑带与密封驱动套内孔上部的环槽相配置，锁紧套内孔下端设置锁紧腔，与其下方安设在密封驱动套内孔上部的悬挂器锁紧环相对应，所述的金属密封圈下端设置双向U形密封环，其中开口朝上的上U形密封环凹槽与密封驱动套的下端的锥环面对应配置，金属密封圈的上端外周开设有径向销孔与安设在密封驱动套上的剪切销相配置，在径向销孔下方设置有环槽与安设在密封驱动套内孔下部的回收环相配置。
按上述方案，所述的金属密封圈的双向U形密封环包括设置在下端开口朝下的下U形密封环，对应下U形密封环设置的开口朝上的上U形密封环。
按上述方案，在密封驱动套内孔下部对应回收环开设有回收环槽，并对应开设径向螺孔安设支撑销钉。
按上述方案，所述回收环、井口头锁环、悬挂器锁紧环均为一侧切口的弹性环。
按上述方案，所述的金属密封圈在径向销孔下方设置的环槽截面呈矩形，环槽的轴向宽度大于金属密封圈上U形密封环的开口深度。
按上述方案，所述的金属密封圈下部内孔呈锥孔形，锥孔大端朝下，锥孔面上设置环状弧形突缘。
按上述方案，所述的锁紧套内孔上部开设有梯形截面的环槽。
本发明的有益效果在于：1、金属密封圈下部采用双向U形密封环结构，具有导向密封功能，防止在安装下放过程中碰伤、刺伤密封段，并能承受两个方向上的压力。2、采用金属密封方式进行密封，密封更可靠，提高了密封件的使用寿命；并且通过井口头锁环和悬挂器锁环对密封体进行了双重锁紧，防止因密封松动而产生泄漏，使密封可靠性进一步增强。3、组件数量少，结构简单紧凑，层次鲜明，组装方便，快捷。4、安装、拆卸密封时，仅需要对专用工具进行下压或上提操作即可完成，无需旋转要求，操作简单，可实现快速安装与拆卸，节省了操作时间，提高了效率。
附图说明
图1是本发明一个实施例的旋转剖视图。
图2是本发明一个实施例中悬挂器锁环的俯视图。
图3是本发明一个实施例安装在井口头的状态示意图。
具体实施方式
下面结合附图进一步描述本发明的实施例。
包括有密封驱动套2，密封驱动套内孔上部与锁紧套3下部相套接，密封驱动套内孔下部与金属密封圈1上部相套接；所述的锁紧套外周上部开设有环槽并配置井口头锁紧环4，井口头锁环为一侧切口的弹性环，紧箍在环槽中，所述的环槽上端面向外倾斜40-60°，形成圆锥面，井口头锁环的上端面内侧也相应设置倒角，以便在锁紧套下行时井口头锁环向外脱出环槽，井口头锁环的下端面与密封驱动套的上端面相抵，锁紧套外周下部开设环槽安设支撑带6，支撑带为钜形截面的钢条，通过支撑带与密封驱动套内孔上部的环槽相配置，使锁紧套与密封驱动套套接定位；锁紧套内孔下端设置锁紧腔，锁紧腔入口设置有导入锥，与其下方安设在密封驱动套内孔上部的悬挂器锁紧环5相对应，悬挂器锁紧环的下端面与密封驱动套内孔设置的孔肩相抵；所述的悬挂器锁紧环为一侧切口的弹性环，上端外侧设置倒角，与锁紧腔的导入锥相配置；在锁紧套内孔上部开设有梯形截面的环槽15，在环槽的周向间隔开设轴向工艺槽16。所述的金属密封圈1下端设置双向U形密封环，包括设置在下端开口朝下的下U形密封环，对应下U形密封环设置的开口朝上的上U形密封环，其中开口朝上的上U形密封环凹槽与密封驱动套的下端的锥环面对应配置，金属密封圈的上端外周开设有径向销孔12与安设在密封驱动套上的剪切销7相配置，使金属密封圈与密封驱动套相联，在径向销孔下方设置有环槽与安设在密封驱动套内孔下部环槽中的回收环9相配置，所述回收环也为一侧切口的弹性环，所述的金属密封圈在径向销孔下方设置的环槽截面呈矩形，环槽的轴向宽度大于金属密封圈上U形密封环的开口深度；对应于环槽在金属密封圈周向开设有相间隔的通孔10，在通孔的下方沿周向还可间隔开设相间隔的通气孔11，金属密封圈下部内孔呈锥孔形，锥孔大端朝下，锥孔面上环状弧形突缘。此外，在密封驱动套内孔下部对应回收环外周开设回收环槽，回收环槽的轴向宽度与回收环相同，并对应开设径向螺孔安设支撑销钉8，用于对回收环弹性和张开度的调节。
本发明的安装使用过程为：将整个密封总成按照图1所示装配好，通过锁紧套3内孔的凹槽16，与专用工具连接。参照图3所示，用专用工具将密封总成送入相应的密封位置，并依靠工具的轴向下压力将密封总成压入井口头18和套管悬挂器17之间的环空内，直到套管悬挂器上环状突起结构19完全插入金属密封圈1下U形密封环为止，使其产生挤压变形，实现环空单向的金属对金属的密封。接着，继续下压专用工具使剪切销7被剪断，密封驱动套2继续向下运动，当密封驱动套2前端完全插入金属密封圈1的上U形密封环时，密封驱动套停止运动，并使金属密封圈1的向上的“U”型结构发生挤压变形，从而实现了环空双向的金属对金属的密封。此时继续下压专用工具使锁紧套3向下运动，在运动过程中锁紧套前端挤压悬挂器锁环5，使其沿径向向内收缩，最终锁定在套管悬挂器17外圆环形凹槽内；锁紧套3依靠外壁上圆锥斜面挤压井口头锁紧环4，使其沿径向向外扩张，最终锁定在井口头18内壁上环形凹槽内，至此便完成了密封总成的双重自锁。最后，回收专用工具，整个安装过程结束。
本发明的拆卸过程是：下放回收工具至密封总成所在位置，将回收工具连接在锁紧套3内孔梯形截面的环形凹槽15内，向上提起回收工具，锁紧套3向上运动，悬挂器锁环5依靠自身弹力沿其径向向外扩张，直至回复初始状态，实现密封总成的内解锁；井口头锁环4依靠自身弹力沿其径向向内收缩直至回复初始状态，最终回味于锁紧套3外壁上的梯形截面环形凹槽内，实现密封总成的外解锁。井口头锁环4完全回复初始状态后，锁紧套3依靠上部支撑带6带动密封驱动套2向上运动。在此过程中，密封驱动套2前端逐渐退出金属密封圈1的上U形密封环，上U形密封环依靠其自身弹力逐渐回复初始状态。金属密封圈1的上U形密封环回复初始状态后，密封驱动套2通过回收环9带动金属密封圈1向上运动，直至悬挂器17上突起结构19完全脱出为止，整个回收作业完成。
Claims (7)
1.一种双向金属密封结构的环形密封总成，其特征在于包括有密封驱动套，密封驱动套内孔上部与锁紧套下部相套接，密封驱动套内孔下部与金属密封圈上部相套接，所述的锁紧套外周上部开设有环槽并配置井口头锁紧环，外周下部开设环槽安设支撑带，通过支撑带与密封驱动套内孔上部的环槽相配置，锁紧套内孔下端设置锁紧腔，与其下方安设在密封驱动套内孔上部的悬挂器锁紧环相对应，所述的金属密封圈下端设置双向U形密封环，其中开口朝上的上U形密封环凹槽与密封驱动套的下端的锥环面对应配置，金属密封圈的上端外周开设有径向销孔与安设在密封驱动套上的剪切销相配置，在径向销孔下方设置有环槽与安设在密封驱动套内孔下部的回收环相配置；所述的金属密封圈的双向U形密封环包括设置在下端开口朝下的下U形密封环，对应下U形密封环设置的开口朝上的上U形密封环；且开口朝下的下U形密封环与套管悬挂器上环状突起结构相插接。
2.权利要求1所述的双向金属密封结构的环形密封总成，其特征在于在密封驱动套内孔下部对应回收环开设有回收环槽，并对应开设径向螺孔安设支撑销钉。
3.权利要求1或2所述的双向金属密封结构的环形密封总成，其特征在于所述回收环、井口头锁环、悬挂器锁紧环均为一侧切口的弹性环。
4.权利要求1或2所述的双向金属密封结构的环形密封总成，其特征在于所述的金属密封圈在径向销孔下方设置的环槽截面呈矩形，环槽的轴向宽度大于金属密封圈上U形密封环的开口深度。
5.权利要求2所述的双向金属密封结构的环形密封总成，其特征在于所述的金属密封圈下部内孔呈锥孔形，锥孔大端朝下，锥孔面上设置环状弧形突缘。
6.权利要求1或2所述的双向金属密封结构的环形密封总成，其特征在于所述的锁紧套内孔上部开设有梯形截面的环槽。
7.权利要求6所述的双向金属密封结构的环形密封总成，其特征在于在所述锁紧套内孔上部开设梯形截面环槽的周向间隔开设轴向工艺槽。
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