CN104832121A - 一种新型环空金属密封钢圈 - Google Patents

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张鹏举
齐效文
施佳
黄河
李博
汪伟俊
涂再君
许淑峰
梁斌
汤有兵
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    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B33/00—Sealing or packing boreholes or wells
    • E21B33/02—Surface sealing or packing
    • E21B33/03—Well heads; Setting-up thereof

Abstract

本发明提供了一种新型环空金属密封钢圈，其包括：密封环，所述密封环呈环状，其截面呈双U型，开口向上的U型叠加在开口向下的Ｕ型上方，所述密封环包括基环和位于所述基环同一侧的且分别向斜上方、斜下方延伸的第一延伸圈和第二延伸圈；所述基环的顶部和底部设有第一凸起，所述第一延伸圈和所述第二延伸圈靠近所述基环的一侧设有第二凸起；两个楔形环，两个所述楔形环对称设置在所述密封环上，且分别由相对的第一凸起和第二凸起限定在所述第一延伸圈、所述第二延伸圈与所述基环形成的间隙内。新型环空金属密封钢圈能够承受较高的压强，且在环空内的液压压强增加时，油管悬挂器外壁和采油树本体内壁之间的环空密封更为紧密，密封性能更优越。

Description

一种新型环空金属密封钢圈
技术领域
 本发明涉及水下石油开采设备使用的密封件，具体地说，涉及一种用于采油树油管悬挂器和采油树本体之间密封的新型环空金属密封钢圈。
背景技术
采油树是自喷井或机采井等用来开采石油的井口装置，采油树通常包括油管头、油管悬挂器、法兰和若干阀门等。油管悬挂器和采油树本体之间的环空密封通常采用全金属密封或者非金属密封。
全金属密封通常为面接触密封，其结构密封无塑性变形，密封使用寿命长，但其密封性能在一定环境中不如非金属密封，而是更适用于较高的压力等级；非金属密封通常为金属的塑性变形密封，其结构通常为一边弧形凸起的块状截面的环形结构，其凸起部位与接触面挤压密封，非金属密封结构一次安装密封成功率高，对与之接触的金属密封面要求相对较小，但是，非金属密封结构的耐高压、耐高低温性能相对较差，而且易老化，使用寿命短。
因此，需要一种新型的环空密封结构，为采油树环空或管体内部空间提供良好的密封，并提高密封结构的密封性能，推广其使用范围。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种新型环空金属密封钢圈，具有封压低、耐腐蚀、耐高温、耐低温和耐高压的优点，使用寿命长；具有自封的功能，能够承受较高的压强，且在环空内的液压压强增加时，油管悬挂器外壁和采油树本体内壁之间的环空密封更为紧密，密封性能更优越。
为实现上述目的，本发明提供一种新型环空金属密封钢圈，其包括：密封环，所述密封环呈环状，其截面呈双U型，开口向上的U型叠加在开口向下的Ｕ型上方，所述密封环包括基环和位于所述基环同一侧的且分别向斜上方、斜下方延伸的第一延伸圈和第二延伸圈；所述基环的顶部和底部设有第一凸起，所述第一延伸圈和所述第二延伸圈靠近所述基环的一侧设有第二凸起；两个楔形环，两个所述楔形环对称设置在所述密封环上，且分别由相对的第一凸起和第二凸起限定在所述第一延伸圈、所述第二延伸圈与所述基环形成的间隙内。
优选地，所述密封环为金属密封环。
另外，优选地，所述楔形环为金属楔形环。
从上述的描述和实践可知，本发明提供的新型环空金属密封钢圈，其有益效果包括：其一，安装于采油树本体内油管悬挂器的生产通道的上、下两端，且位于油管悬挂器与采油树本体内壁之间；可以密封采油树内部的环形空间，能够承受较高的压强，且在环空内的液压压强增加时，油管挂外壁和采油树本体内壁之间的环空密封更为紧密，密封性能更优越；其二，密封环由耐腐蚀和耐高压的的金属材料制成，具有封压低、耐腐蚀性、耐高温、耐低温、耐高压性的优点，密封性能好，也不容易破损，使用寿命长，而且具有自封的功能，在环空内的液压压强增加时，油管悬挂器外壁和采油树本体内壁之间的环空密封更为紧密；其三，两个楔形环对称设置在密封环内，当密封环的第一延伸圈、第二延伸圈的变形量过大时，楔形环可以对第一延伸圈、第二延伸圈起到保护作用，防止被挤毁；新型环空金属密封钢圈的密封性能优越于全金属密封，使用寿命长于非金属密封。
附图说明
通过下面结合附图对实施例的描述，本发明的上述特征和技术优点将会变得更加清楚和容易理解。在附图中，
图1是本发明一个实施例所述的新型环空金属密封钢圈示意图；
图2是图1所示的新型环空金属密封钢圈局部放大示意图。
附图标记：
8：新型环空金属密封钢圈；81：密封环；811：基环；812：第一延伸圈；
813：第二延伸圈；814：第一凸起；815：第二凸起；82：楔形环。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明一个实施例所述的新型环空金属密封钢圈示意图。图2是图1所示的新型环空金属密封钢圈局部放大示意图。如图1和图2所示，新型环空金属密封钢圈8包括密封环81和两个楔形环82。
密封环81呈环状，其截面呈双U型，开口向上的U型叠加在开口向下的Ｕ型上方，两个U型具有同一条侧壁，即基环811。密封环81包括基环811和第一延伸圈812和第二延伸圈813，其中，基环811上部分与第一延伸圈812构成开口向上的U型，基环811下部分与第二延伸圈813构成开口向下的U型。
基环811一侧固定在采油树本体内油管悬挂器的生产通道上，基环811的另一侧分别连接第一延伸圈812和第二延伸圈813，而且位于同一平面上，且第一延伸圈812向着斜上方方向延伸，第二延伸圈813向着斜下方方向延伸；在第一延伸圈812与基环811连接处上方留有渐扩的间隙；在第二延伸圈813与基环811连接处下方留有渐扩的间隙。
密封环81为对称结构，基环811的顶部和底部均设有第一凸起814，第一凸起814为圆滑的弧形凸起；第一延伸圈812顶部向着基环811的一侧设有第二凸起815，第二凸起815为折线凸起；第二延伸圈813顶部向着基环811的一侧也设有第二凸起815。第一凸起814和第二凸起815可以降低基环811与第一延伸圈812、第二延伸圈813之间的开口宽度。密封环81为金属密封环，密封环81由耐腐蚀、耐高温高压的金属材料制成，例如不锈钢等。
两个楔形环82对称设置在密封环81的上、下端面的间隙内，其中，一个楔形环82设置在第一延伸圈812与基环811之间留有的间隙内，楔形环82的最小端靠近第一延伸圈812与基环811的连接处，且由基环811顶部的第一凸起814和第一延伸圈812顶部的第二凸起815将楔形环82的最大端限定在该间隙内；另一个楔形环设置在第二延伸圈813与基环811之间留有的间隙内，楔形环82的最小端靠近第二延伸圈813与基环811的连接处，且由基环811底部的第一凸起814和第二延伸圈813底部的第二凸起815将楔形环82最大端限定在该间隙内。楔形环82为金属楔形环，楔形环82由金属材料制成，例如不锈钢等。
在将楔形环82装配到密封环81上、下端面内的间隙中时，主要依靠密封环81和楔形环82的金属微变形完成，当两个楔形环82装配到位时，两端的第一凸起814和第二凸起815可以将两个楔形环82限制在密封环81上、下端面的间隙内，以防止楔形环82的自然脱落；楔形环82在新型环空金属密封钢圈8受到的上、下压力加强时，可推动密封环81周向扩张，提高密封性能，同时也对密封环81的第一延伸环812、第二延伸环813具有保护作用，防止密封环81被挤毁。
新型环空金属密封钢圈8主要用于采油树油管悬挂器和采油树本体之间的环形空间密封，在本实施例中，分别安装于油管悬挂器生产通道的上下两处，用以隔绝生产通道和采油树环形空间。
下面介绍新型环空金属密封钢圈在油管悬挂器上的限定方式。
两个新型环空金属密封钢圈8位于油管悬挂器上，环空上卡块卡在油管悬挂器上，然后以环空上当环锁住，并依次安装新型环空金属密封钢圈8和环空套筒，定位螺钉将环空套筒固定在油管悬挂器上，环空套筒向下依次安装新型环空金属密封钢圈8和环空下卡块，环空下卡块同样锁在油管悬挂器的锁槽中，此后套上环空下当环，环空下当环套上之后往油管悬挂器上套密封件，最后将锁紧支撑块的螺纹与油管悬挂器上的螺纹旋转对接，并以锁紧支撑块上方的紧固销锁紧。待油管悬挂器装配完全后，将油管悬挂器安装到采油树本体内。
在采油树的生产及测试过程中，生产通道上、下两处各安装一个新型环空金属密封钢圈8，可对采油树环形空间起到密封作用；当安装新型环空金属密封钢圈8的上、下两端液压作用于安装新型环空金属密封钢圈8时，上、下两端液压可推动安装新型环空金属密封钢圈8的楔形环82，并作用于密封环81，使密封环81环向扩张，提高新型环空金属密封钢圈8的密封性能。此外，在采油树生产、测试及油管挂安装拆卸过程中，楔形环82还对密封环81具有保护作用，避免密封环81的第一延伸环812、第二延伸环813的损毁。
通过上述本发明提供的实施例提供的新型环空金属密封钢圈，其有益效果包括：其一，安装于采油树本体内油管悬挂器的生产通道的上、下两端，且位于油管悬挂器与采油树本体内壁之间；可以密封采油树内部的环形空间，能够承受较高的压强，且在环空内的液压压强增加时，油管挂外壁和采油树本体内壁之间的环空密封更为紧密，密封性能更优越；其二，密封环由耐腐蚀和耐高压的的金属材料制成，具有封压低、耐腐蚀性、耐高温、耐低温、耐高压性的优点，密封性能好，也不容易破损，使用寿命长，而且具有自封的功能，在环空内的液压压强增加时，油管悬挂器外壁和采油树本体内壁之间的环空密封更为紧密；其三，两个楔形环对称设置在密封环内，当密封环的第一延伸圈、第二延伸圈的变形量过大时，楔形环可以对第一延伸圈、第二延伸圈起到保护作用，防止被挤毁；新型环空金属密封钢圈的密封性能优越于全金属密封，使用寿命长于非金属密封。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种新型环空金属密封钢圈，其特征在于，其包括：
密封环，所述密封环呈环状，其截面呈双U型，开口向上的U型叠加在开口向下的Ｕ型上方，所述密封环包括基环和位于所述基环同一侧的且分别向斜上方、斜下方延伸的第一延伸圈和第二延伸圈；所述基环的顶部和底部设有第一凸起，所述第一延伸圈和所述第二延伸圈靠近所述基环的一侧设有第二凸起；
两个楔形环，两个所述楔形环对称设置在所述密封环上，且分别由相对的第一凸起和第二凸起限定在所述第一延伸圈、所述第二延伸圈与所述基环形成的间隙内。
2.如权利要求1所述的新型环空金属密封钢圈，其特征在于，所述密封环为金属密封环。
3.如权利要求1所述的新型环空金属密封钢圈，其特征在于，所述楔形环为金属楔形环。
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