CN104120982B - 密封隔热膨胀短节 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种密封隔热膨胀短节，由密封套，及套箍于密封套两端的密封头组成，密封套为多层结构，由内到外依次为内管、第一隔热套、外管、第二密封套、隔热空腔和外侧密封套管，外管外侧设置有与外管等长的第二密封套，其采用35CrMoA材料制成，外侧密封套管为三段式结构，首尾段以中间段中点法线为轴呈轴对称结构，中间段与轴线平行，首尾段与密封隔热膨胀短节轴线的夹角为25.5度，外侧密封套管的三段式结构形成一“弓”形弹性结构，具有密封可靠，隔热效果好，热量损失小；结构合理，成本低廉；适用广泛，作业方便等优点。

Description

密封隔热膨胀短节
技术领域
本发明属于石油开采设备领域，涉及稠油油藏的蒸汽开采方法中用到的密封连接设备，特别涉及稠油蒸汽开采中用到的密封隔热膨胀短节。
背景技术
稠油是重要的石油资源，世界稠油储量占世界石油剩余可采储量的53％，我国石油剩余可采储量中稠油占40％，稠油油藏埋藏深、压力高、黏度大，开采工艺较为复杂。
目前稠油开采方式是以蒸汽吞吐为主，蒸汽吞吐开采是周期性地向油井中注入一定量的湿饱和蒸汽，焖井一段时间后，将油层一定范围内的原油加热降粘后回采的生产过程。而以这种方式开采油井，需要将多根隔热管连接起来伸入到储油层中，整个输气管路隔热性能的好坏，将会直接影响到蒸汽吞吐的质量和开采效果，目前使用的隔热管的密封隔热接头由于结构设计不合理，不能够保证密封和隔热的效果。
传统的密封器如中国专利CN2630470Y，公开了一种隔热管接箍密封器，其采用上下两个接箍1、9分体组合而成，隔热管分别套接在接箍1、9上，结合处没有密封措施，蒸汽可以由丝扣处泄漏，而且分体设计导致使用后拆分困难，另外，其中的隔热密封套8仅起弹性密封作用，其实质是密封密封器与接箍，是为了防止漏出的蒸汽再次从接箍泄漏，属于事后补救。
又如中国专利CN201412078Y，公开了一种新型隔热管隔热短节，通过在短节本体1外依次设置保温层2、隔热层3、耐高温管4而组成，其保温层2需要预先在短节本体1外加工出保温层预留槽，制作复杂，成品率低，且该专利产品使用时，隔热管螺纹连接在短节本体1外侧，与保温层2、隔热层3、耐高温管4相抵近，在经过高温高压的蒸汽长时间注气后，保温层2、隔热层3、耐高温管4很容易与隔热管及套在外面的接箍黏连，使用一次后就难以将其分开取出，造成隔热管、接箍、隔热管隔热短节三者全部报废。
包含上述提及的已有的技术中，普遍存在着以下几个问题：
1：密封不彻底，容易产生蒸汽泄漏，不但影响吞吐质量，还容易损坏套管；
2：隔热的效果不好，热量损失太大；
3：注汽完成后，密封隔热接头在隔热管内取出不方便，容易损坏隔热管，浪费严重。
发明内容
鉴于以上原因，本发明提供一种密封隔热膨胀短节，其由密封套，及套箍于密封套两端的密封头组成，其特征在于：密封套为多层结构，由内到外依次为内管、第一隔热套、外管、第二密封套、隔热空腔和外侧密封套管，其中，内管为通长结构，在密封隔热膨胀短节轴线方向两端延伸，在距其端部适当距离位置处，通过车床车掉一定厚度的管壁，然后借助冲压设备将该部分内管的一半长度冲压至反扣于套在其外侧的密封头上，并在剩余一半长度上形成螺纹，密封头采用聚四氟乙烯材料制成，密封头大致为斜置的片状结构，其外形为前端的圆台体和后端的圆柱体构成的组合体，圆台母线与密封隔热膨胀短节轴线的夹角为25.5度，第一隔热套紧贴内管设置，其采用35CrMoA材料制成，长度略小于内管长度，两端压合于密封套内，外管采用35CrMoA材料制成，长度小于第一隔热套长度，外管外侧设置有与外管等长的第二密封套，其采用35CrMoA材料制成，外侧密封套管为三段式结构，首尾段以中间段中点法线为轴呈轴对称结构，中间段与轴线平行，首尾段与与密封隔热膨胀短节轴线的夹角为25.5度，外侧密封套管在轴线方向的投影长度与第二密封套相同，从而在密封头与外管、第二密封套和外侧密封套管之间形成一三角形空腔，外侧密封套管的三段式结构形成一“弓”形弹性结构，其包围起另一空腔，在使用时，本发明具有：
1、密封可靠，隔热效果好，热量损失小；
2、结构合理，成本低廉；
3、适用广泛，作业方便；
等优点，解决了以上问题，经实际应用后，取得了良好的效果，并得到了用户的好评和肯定。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的密封隔热膨胀短节的立体图。
图2为本发明的密封隔热膨胀短节的半剖视图。
图3为本发明的密封隔热膨胀短节的外侧密封套管示意图。
图中：密封头1；外侧密封套管2；外管3；内管4；第二密封套5；第一隔热套6；隔热空腔7。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明的密封隔热膨胀短节，由密封套，及套箍于密封套两端的密封头1组成，其特征在于：密封套为多层结构，由内到外依次为内管4、第一隔热套6、外管3、第二密封套5、隔热空腔7和外侧密封套管2，其中，内管4为通长结构，长为140mm，管壁厚度为2.25 mm，在密封隔热膨胀短节轴线方向两端延伸，在距其端部适当距离位置处，优选该适当距离为4mm，通过车床车掉一定厚度的管壁，然后借助冲压设备将该部分内管的一半长度冲压至反扣于套在其外侧的密封头上，并在剩余一半长度上形成内螺纹，密封头1采用聚四氟乙烯材料制成，密封头1大致为斜置的片状结构，其外形为前端的圆台体和后端的圆柱体构成的组合体，圆台母线与密封隔热膨胀短节轴线的夹角为25.5度，圆台高度32mm，圆柱体高度为8mm，圆柱体外径为98mm，第一隔热套6紧贴内管4设置，其采用35CrMoA材料制成，长度略小于内管4长度，两端压合于密封头内，外管3采用35CrMoA材料制成，长度小于第一隔热套6长度，且优选为70mm，管壁厚度优选为5mm，外管外侧设置有与外管等长的第二密封套5，其采用35CrMoA材料制成，外侧密封套管2为三段式结构，首尾段以中间段中点法线为轴呈轴对称结构，中间段与轴线平行，首尾段与与密封隔热膨胀短节轴线的夹角为25.5度，外侧密封套管2在轴线方向的投影长度与第二密封套相同，从而在密封头1与外管3、第二密封套5和外侧密封套管2之间形成一三角形空腔，该空腔也可以通过调整外管、第二密封套和外侧密封套管长度而封闭，外侧密封套管2的三段式结构形成一“弓”形结构，其包围起隔热空腔7，“弓”形结构具有弹性，在使用时，能够起到调节作用。上述“弓”形结构所围隔热空腔7可以填充空气，也可以抽成真空，优选为填充适量的石墨（以满足弹性形变为宜）。
使用时，首先将密封隔热膨胀短节包套于连接两隔热管的接箍内，由于密封隔热膨胀短节具有弹性，其可与连接管形成紧密连接，密封隔热膨胀短节的密封头外侧紧贴接箍内壁，内侧紧贴内管，然后将注气管拧入密封隔热膨胀短节内管端头的螺纹处，形成密闭连接。注气时，一方面，由于注气管已伸入密封隔热膨胀短节内螺纹连接，使高温蒸汽直接由一端注气管通过密封隔热膨胀短节内管进入另一端注气管，避免了蒸汽的泄露；另一方面，高温蒸汽的通过使内管升温膨胀，向外侧产生挤压力，得益于外侧密封套管的弹性结构，能够自主调节变形，使得聚四氟乙烯密封头进一步压紧连接管，提高了密封效果；再一方面，聚四氟乙烯密封头在注气管拧入内管时，不断受到挤压而变形，紧贴在两者的接缝处，形成紧密的密封。注气结束后，通过自然或人为冷却密封隔热膨胀短节，内管遇冷收缩，外侧密封套管弹性回缩，又由于该接头是一体的，施工人员很容易将密封隔热膨胀短节取出，重复使用。
本发明密封隔热膨胀短节在实验井中的实验结果如下： 
编号 压力（兆帕） 温度（摄氏度） 时间（小时） 密封头状态 能否与注气管分离 能否与接箍分离
1 15 300 24 未碳化 能 能
2 17 300 24 未碳化 能 能
3 19 300 24 未碳化 能 能
4 21 320 24 未碳化 能 能
5 23 320 32 未碳化 能 能
6 25 320 32 轻微碳化 能 能
由表可见，本发明密封隔热膨胀短节具有良好的使用性能，该产品在经济效益上，例如一口井注入干蒸气3000方，用了该密封隔热接头可以全部注入地层，从而提高采油周期，也就大大提高采油的产量。在保温隔热方面不会对套管造成损伤，给以后的采油降低成本。以前的老产品，一口井注入干蒸气3000方，实际注入地层就2000方左右，中途损失1000方左右，每方按300元计算，就损失30万元，缩短采油周期，产量下降，老产品不保温不隔热，对套管损伤严重，加大了以后的采油成本，因此，本发明取得了优异的技术效果。
以上所述仅为本发明的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的内容可以对本发明实施例进行各种改动或变型而不脱离本发明的精神和范围。

Claims (3)

1.密封隔热膨胀短节，其由密封套，及套箍于密封套两端的密封头（1）组成，其特征在于：密封套为多层结构，由内到外依次为内管（4）、第一隔热套（6）、外管（3）、第二密封套（5）、隔热空腔（7）和外侧密封套管（2），其中，内管（4）为通长结构，在密封隔热膨胀短节轴线方向两端延伸，在距其端部适当距离位置处，通过车床车掉一定厚度的管壁，然后借助冲压设备将该部分内管的一半长度冲压至反扣于套在其外侧的密封头（1）上，并在剩余一半长度上形成螺纹，密封头（1）采用聚四氟乙烯材料制成，密封头（1）大致为斜置的片状结构，其外形为前端的圆台体和后端的圆柱体构成的组合体，圆台母线与密封隔热膨胀短节轴线的夹角为25.5度，第一隔热套（6）紧贴内管（4）设置，其采用材料35CRMO制成，长度略小于内管（4）长度，两端压合于密封头（1）内，外管（3）采用35CRMO材料制成，长度小于第一隔热套长度，外管（3）外侧设置有与外管等长的第二密封套，其采用35CRMO材料制成，外侧密封套管为三段式结构，首尾段以中间段中点法线为轴呈轴对称结构，中间段与轴线平行，首尾段与与密封隔热膨胀短节轴线的夹角为25.5度，外侧密封套管在轴线方向的投影长度与第二密封套相同，从而在密封头（1）与外管（3）、第二密封套（5）和外侧密封套管（2）之间形成一三角形空腔，外侧密封套管（2）的三段式结构形成一“弓”形弹性结构，其包围起隔热空腔（7）。
2.如权利要求1所述的密封隔热膨胀短节，密封头（1）与外管（3）、第二密封套（5）和外侧密封套管（2）之间形成的三角形空腔也可以通过调整外管、第二密封套和外侧密封套管长度而封闭。
3.如权利要求1 所述的密封隔热膨胀短节，上述“弓”形弹性结构所围隔热空腔（7）填充空气、真空或适量的石墨。
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