CN105545242B - 一种高温潜油电泵井口穿越器结构 - Google Patents

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Abstract

一种高温潜油电泵井口穿越器结构，在密封体内分别设置有一级密封腔和二级密封腔，在一级密封腔内设置有一级密封组件，在二级密封腔内设置有二级密封组件，电缆依次通过一级密封组件、二级密封组件进行双级密封；一级密封组件包括密封块及压紧块，密封块及压紧块均通过穿线孔且由上至下套装在电缆上，两者之间具有环空加压间隙，压紧块与密封体之间加装有第一压紧弹簧；二级密封组件包括波形密封套，波形密封套套装在电缆上，波形密封套与密封块之间留有压力油加压腔，波形密封套与密封体之间加装有第二压紧弹簧；本发明的第二级密封能力高于第一级密封能力，并表现为密封能力的逐级递增，有效保证了井喷发生时井口穿越器的密封可靠性。

Description

一种高温潜油电泵井口穿越器结构
技术领域
本发明属于高温潜油电泵技术领域，特别是涉及一种高温潜油电泵井口穿越器结构。
背景技术
对于潜油电泵来说，其工作电源需要通过电缆与潜油电泵相连，但是工作电源位于地面上，而潜油电泵位于井下，导致电缆必须从地面穿过井口到井下，此时就需要用到井口穿越器。
油井工作时，井口之上为大气压，温度为环境温度，而井口之下的环空压力约为1MPa，而温度可达180℃左右，此时井口穿越器必须在高温高压下工作。但是，现有结构的井口穿越器在耐温耐压性上并不理想，特别是在井喷发生时，面对瞬间高压往往会使井口穿越器密封失效，对于高温油井来说至今并没有更好的解决办法。
因此，有必要对井口穿越器结构进行优化设计，提高井口穿越器的耐温耐压性，保证井喷发生时井口穿越器的密封可靠性。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种高温潜油电泵井口穿越器结构，能够提高井口穿越器的耐温耐压性，保证井喷发生时井口穿越器的密封可靠性。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种高温潜油电泵井口穿越器结构，包括密封体和穿越体，所述穿越体固定安装在井口法兰盘上，所述密封体位于井口法兰盘上方并与穿越体固定连接；其特点是：在所述密封体内分别设置有一级密封腔和二级密封腔，一级密封腔位于二级密封腔下侧，且穿越体上端位于一级密封腔内；在所述一级密封腔内设置有一级密封组件，在所述二级密封腔内设置有二级密封组件，电缆依次通过一级密封组件、二级密封组件进行双级密封。
所述一级密封组件包括密封块及压紧块，且密封块与及压紧块紧密接触；在所述密封块及压紧块上均开设有穿线孔，密封块及压紧块均通过穿线孔且由上至下套装在电缆上，且电缆外部的塑料护层与穿线孔孔壁过盈配合；在所述密封块中部设置有异型凹槽，在所述压紧块中部设置有异型凸台，且异型凸台位于异型凹槽内，异型凸台顶面与异型凹槽底面之间留有环空加压间隙；在所述压紧块中心开设有通气孔，通气孔一端与井下空间相通，通气孔另一端与环空加压间隙相通；在所述压紧块与密封体之间加装有第一压紧弹簧。
所述二级密封组件包括波形密封套，所述波形密封套套装在电缆上，且电缆外部的塑料护层与波形密封套过盈配合；所述波形密封套与密封块之间留有压力油加压腔，压力油加压腔的腔壁上开设有注油口，压力油通过注油口注入压力油加压腔内；在所述波形密封套与密封体之间加装有第二压紧弹簧。
所述第二压紧弹簧一端通过垫片与波形密封套相接触，在第二压紧弹簧另一端与压力油加压腔之间设置有滑套，滑套套装在电缆上，滑套一侧与第二压紧弹簧相接触，滑套另一侧与压力油加压腔相对应。
所述密封块的密封力＝第一压紧弹簧的弹簧力+井下环空压力，所述压力油加压腔的油压＝密封块的密封力，所述波形密封套的密封力＝压力油加压腔的油压+第二压紧弹簧的弹簧力。
所述密封块、压紧块及波形密封套的材质均为耐温橡胶，耐温温度为300℃。
本发明的有益效果：
本发明的井口穿越器采用了全新的双级密封设计方案，且第二级密封能力高于第一级密封能力，并表现为密封能力的逐级递增，提高井口穿越器耐温耐压性的同时，还能够保证井喷发生时井口穿越器的密封可靠性。
附图说明
图1为本发明的一种高温潜油电泵井口穿越器结构的示意图；
图2为本发明的密封体结构示意图；
图3为本发明的密封块结构示意图；
图4为图3中A-A剖视图；
图5为本发明的压紧块结构示意图；
图6为图5中B-B剖视图；
图中，1—密封体，2—穿越体，3—井口法兰盘，4—一级密封腔，5—二级密封腔，6—电缆，7—密封块，8—压紧块，9—穿线孔，10—塑料护层，11—异型凹槽，12—异型凸台，13—通气孔，14—第一压紧弹簧，15—波形密封套，16—压力油加压腔，17—注油口，18—第二压紧弹簧，19—垫片，20—滑套。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
如图1～6所示，一种高温潜油电泵井口穿越器结构，包括密封体1和穿越体2，所述穿越体2固定安装在井口法兰盘3上，所述密封体1位于井口法兰盘3上方并与穿越体2固定连接；在所述密封体1内分别设置有一级密封腔4和二级密封腔5，一级密封腔4位于二级密封腔5下侧，且穿越体2上端位于一级密封腔4内；在所述一级密封腔4内设置有一级密封组件，在所述二级密封腔5内设置有二级密封组件，电缆6依次通过一级密封组件、二级密封组件进行双级密封。
所述一级密封组件包括密封块7及压紧块8，且密封块7与及压紧块8紧密接触；在所述密封块7及压紧块8上均开设有穿线孔9，密封块7及压紧块8均通过穿线孔9且由上至下套装在电缆6上，且电缆6外部的塑料护层10与穿线孔9孔壁过盈配合；在所述密封块7中部设置有异型凹槽11，在所述压紧块8中部设置有异型凸台12，且异型凸台12位于异型凹槽11内，异型凸台12顶面与异型凹槽11底面之间留有环空加压间隙；在所述压紧块8中心开设有通气孔13，通气孔13一端与井下空间相通，通气孔13另一端与环空加压间隙相通；在所述压紧块8与密封体1之间加装有第一压紧弹簧14。
所述二级密封组件包括波形密封套15，所述波形密封套15套装在电缆6上，且电缆6外部的塑料护层10与波形密封套15过盈配合；所述波形密封套15与密封块7之间留有压力油加压腔16，压力油加压腔16的腔壁上开设有注油口17，压力油通过注油口17注入压力油加压腔16内；在所述波形密封套15与密封体1之间加装有第二压紧弹簧18。
所述第二压紧弹簧18一端通过垫片19与波形密封套15相接触，在第二压紧弹簧18另一端与压力油加压腔16之间设置有滑套20，滑套20套装在电缆6上，滑套20一侧与第二压紧弹簧18相接触，滑套20另一侧与压力油加压腔16相对应。
所述密封块7的密封力＝第一压紧弹簧14的弹簧力+井下环空压力，所述压力油加压腔16的油压＝密封块7的密封力，所述波形密封套15的密封力＝压力油加压腔16的油压+第二压紧弹簧18的弹簧力。
所述密封块7、压紧块8及波形密封套15的材质均为耐温橡胶，耐温温度为300℃。
下面结合附图说明一下本发明的双级密封原理。
第一级密封：第一压紧弹簧14的弹簧力首先作用在压紧块8上，并通过压紧块8作用于密封块7上，密封块7在弹簧力作用下发生变形，使密封块7与电缆6外部塑料护层10紧密贴合；同时，井下空间的高压气体会通过通气孔13进入环空加压间隙内，并对密封块7施加环空压力，且环空压力会与第一压紧弹簧14的弹簧力形成合力，进一步使密封块7发生变形，保证密封块7变形量始终大于电缆6外部塑料护层10的变形量，且进一步加强了密封块7与电缆6外部塑料护层10紧密贴合程度。
第二级密封：第二压紧弹簧18的弹簧力通过垫片19作用在波形密封套15上，波形密封套15在弹簧力作用下发生变形，使波形密封套15与电缆6外部塑料护层10紧密贴合；同时，压力油加压腔16的油压依次通过滑套20、第二压紧弹簧18及垫片19作用在波形密封套15上，此时油压与第二压紧弹簧18的弹簧力形成合力，进一步使波形密封套15发生变形，保证波形密封套15的变形量始终大于电缆6外部塑料护层10的变形量，且进一步加强了波形密封套15与电缆6外部塑料护层10紧密贴合程度。
再有，由于密封块7的密封力＝第一压紧弹簧14的弹簧力+井下环空压力，压力油加压腔16的油压＝密封块7的密封力，波形密封套15的密封力＝压力油加压腔16的油压+第二压紧弹簧18的弹簧力，可以看出，波形密封套15的密封力＞密封块7的密封力＞井下环空压力，即第二级密封能力高于第一级密封能力，并表现为密封能力的逐级递增，进而最大程度的保证了密封可靠性。
实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。

Claims (5)

1.一种高温潜油电泵井口穿越器结构，包括密封体和穿越体，所述穿越体固定安装在井口法兰盘上，所述密封体位于井口法兰盘上方并与穿越体固定连接；其特征在于：在所述密封体内分别设置有一级密封腔和二级密封腔，一级密封腔位于二级密封腔下侧，且穿越体上端位于一级密封腔内；在所述一级密封腔内设置有一级密封组件，在所述二级密封腔内设置有二级密封组件，电缆依次通过一级密封组件、二级密封组件进行双级密封；
所述一级密封组件包括密封块及压紧块，且密封块与压紧块紧密接触；在所述密封块及压紧块上均开设有穿线孔，密封块及压紧块均通过穿线孔且由上至下套装在电缆上，且电缆外部的塑料护层与穿线孔孔壁过盈配合；在所述密封块中部设置有异型凹槽，在所述压紧块中部设置有异型凸台，且异型凸台位于异型凹槽内，异型凸台顶面与异型凹槽底面之间留有环空加压间隙；在所述压紧块中心开设有通气孔，通气孔一端与井下空间相通，通气孔另一端与环空加压间隙相通；在所述压紧块与密封体之间加装有第一压紧弹簧。
2.根据权利要求1所述的一种高温潜油电泵井口穿越器结构，其特征在于：所述二级密封组件包括波形密封套，所述波形密封套套装在电缆上，且电缆外部的塑料护层与波形密封套过盈配合；所述波形密封套与密封块之间留有压力油加压腔，压力油加压腔的腔壁上开设有注油口，压力油通过注油口注入压力油加压腔内；在所述波形密封套与密封体之间加装有第二压紧弹簧。
3.根据权利要求2所述的一种高温潜油电泵井口穿越器结构，其特征在于：所述第二压紧弹簧一端通过垫片与波形密封套相接触，在第二压紧弹簧另一端与压力油加压腔之间设置有滑套，滑套套装在电缆上，滑套一侧与第二压紧弹簧相接触，滑套另一侧与压力油加压腔相对应。
4.根据权利要求3所述的一种高温潜油电泵井口穿越器结构，其特征在于：所述密封块的密封力＝第一压紧弹簧的弹簧力+井下环空压力，所述压力油加压腔的油压＝密封块的密封力，所述波形密封套的密封力＝压力油加压腔的油压+第二压紧弹簧的弹簧力。
5.根据权利要求2所述的一种高温潜油电泵井口穿越器结构，其特征在于：所述密封块、压紧块及波形密封套的材质均为耐温橡胶，耐温温度为300℃。
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