CN106593430A - 井下取样器控制机构重叠式密封装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种井下取样器控制机构重叠式密封装置，包括接头主体、一级密封机构和二级密封机构，所述接头主体上沿轴心线设有通孔和一级密封腔，所述一级密封机构固定在一级密封腔内，所述二级密封机构与一级密封机构固定连接，所述一级密封机构和二级密封机构上均开设有中心孔，且二级密封机构上的中心孔通过一级密封机构的中心孔与通孔相通。本发明克服了井内高压流体的对盘根的径向挤压力，使盘根只承受芯杆与压盖通孔之间的高压流体的纵向挤压力，最终达到提高密封效果和延长使用寿命的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种油田油、气、水井井下取样仪器控制机构密封装置。是一种具有密封功能的石油试井辅助装置，适用于包括大斜度井、水平井、复杂工况井在内的各种试井作业，属于石油天然气勘探开发领域。
背景技术
油气田勘探、开发领域广泛使用井下取样器来获取地层高压物性样品，通过对储层高压物性取样,进行化验分析,得到储层第一手的资料，为储层的进一步生产开发提供理论依据。取样测试作业离不开取样器，而目前广泛应用的SQ3型取样器控制机构心杆密封是靠两个橡胶O型密封圈重叠放置在凹孔内，用两颗螺杆对称调节上压盖的压紧程度来密封井内介质，结构单一，自身的密封性能较差，尤其存在耐腐蚀、高温、高压程度差等现场问题。经常无法使取样器执行取样动作，成功率低，一直是困扰现场操作人员的难题。
由此可见，取样器控制机构的密封装置是否能很好的保护取样器使其正常工作直接决定了施工作业的成败。随着油气田勘探开发速度加快和油气勘探及油气田工作的不断细化，高压物性分析工作越来越频繁。对取样测试工艺提出了更高的要求，在井下取样施工作业中必须将控制机构的芯杆进行可靠密封，才能保证施工的正常进行。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中存在的上述问题，提供一种井下取样器控制机构重叠式密封装置，本发明克服了井内高压流体的对盘根的径向挤压力，使盘根只承受芯杆与压盖通孔之间的高压流体的纵向挤压力，最终达到提高密封效果和延长使用寿命的目的。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种井下取样器控制机构重叠式密封装置，其特征在于：包括接头主体、一级密封机构和二级密封机构，所述接头主体上沿轴心线设有通孔和一级密封腔，所述一级密封机构固定在一级密封腔内，所述二级密封机构与一级密封机构固定连接，所述一级密封机构和二级密封机构上均开设有中心孔，且二级密封机构上的中心孔通过一级密封机构的中心孔与通孔相通。
所述一级密封机构包括一级压盖、一级压盖密封圈、一级压盖调节螺钉和一级密封盘根，所述一级压盖上开设有中心孔和二级密封腔，所述一级压盖通过一级压盖调节螺钉固定在一级密封腔内，所述一级密封盘根固定在一级压盖与通孔之间，所述一级压盖密封圈安装在一级压盖的外表面上，所述二级密封机构固定在二级密封腔内。
所述一级密封腔包括内径依次递增的一级台阶孔、二级台阶孔和三级台阶孔，所述一级压盖由一大圆柱体和一小圆柱体组成，所述小圆柱体的端部设有外径小于一级台阶孔内径的台阶，所述一级密封盘根通过小圆柱体固定在一级台阶孔内，所述大圆柱体通过一级压盖螺钉固定在三级台阶孔内，所述二级密封腔设置在大圆柱体内。
所述一级密封盘根由至少两个氟素橡胶O型圈组成，所述一级压盖密封圈的数量至少为两个。
所述二级密封机构包括二级压盖、二级压盖密封圈、二级压盖调节螺钉和二级密封盘根，所述二级压盖上开设有中心孔，所述二级压盖通过二级压盖调节螺钉固定在二级密封腔内，所述二级密封盘根固定在一级压盖的中心孔与二级压盖之间，所述二级压盖密封圈安装在二级压盖的外表面上。
所述二级密封腔包括内径依次递增的第一台阶孔和第二台阶孔，所述二级压盖由固定柱和连接片固定连接而成，所述二级密封盘根通过固定柱固定在第一台阶孔内，所述连接片通过二级压盖调节螺钉固定在一级压盖上。
所述二级密封盘根由至少两个氟素橡胶O型圈组成，所述二级压盖密封圈的数量至少为两个。
所述接头主体两端的外表面上均设有公扣和O形密封圈，所述接头主体的中部设置有扁方。
采用本发明的优点在于：
一、本发明设计了重叠式两级密封结构，在几何尺寸上要求较高，确保了更好的密封效果。且由于密封盘根的松紧程度可通过压盖调节螺钉自由调节，因此不影响取样器的组装。使用中当二级密封盘根损坏失效后，还可及时启动一级密封盘根进行密封，工作安全，各功能区拆卸连接方便，既可组合运用，也可单一使用。
二、本发明在一级压盖和二级压盖的外表面上至少设两道密封圈的结构，克服了井内高压流体的对盘根的径向挤压力，使盘根只承受芯杆与压盖通孔之间的高压流体的纵向挤压力，降低了密封难度。
三、本发明采用两个密封腔和两级密封盘根的结构，分解了单个密封盘根所承受的芯杆与压盖通孔之间的井内高压流体的纵向挤压力，延长密封寿命，密封效果最好。
四、本发明在高压物性取样工作中，具备了更高的密封性能，能够长时间稳定密封。能够完全满足现场不同井况井底取样的要求，解决了在高含硫、高二氧化碳、高矿化度、高温、高压条件下井底取样技术难题，为油气田勘探开发提供了可靠的技术保证，具有很高的使用和推广价值。
五、本发明选用抗热性、耐化学性、抗油性、密水性、耐寒性、耐磨性、抗变形性、抗酸性等较好氟素橡胶材料制做密封盘根，提高密封可靠性，盘根使用寿命长。
六、本发明克服了井内高压流体的对盘根的径向挤压力，进行压紧程度调节后，分解了单个密封腔盘根所承受的芯杆与压盖通孔之间的井内高压流体的纵向挤压力，延长密封寿命，密封效果最好。
附图说明
图1为本发明的主视结构示意图；
图2为本发明的俯视结构示意图；
图3为图2的A—A向立体结构示意图；
图4为本发明的立体结构示意图；
图中标号为：1、接头主体，2、一级密封盘根，3、一级密封腔，4、一级压盖密封圈，5、一级压盖，6、二级密封盘根，7、二级密封腔，8、二级压盖密封圈，9、二级压盖，10、一级压盖调节螺钉，11、二级压盖调节螺钉。
具体实施方式
一种井下取样器控制机构重叠式密封装置，包括接头主体1、一级密封机构和二级密封机构，所述接头主体1上沿轴心线设有通孔和一级密封腔3，所述一级密封机构固定安装在一级密封腔3内，所述二级密封机构与一级密封机构固定连接，所述一级密封机构和二级密封机构上均开设有与通孔内径相同的中心孔，且二级密封机构上的中心孔通过一级密封机构的中心孔与通孔相通。
本发明中，所述接头主体1为圆柱体结构，中部设有台阶和扁方，台阶两端分别设置有两个O型密封槽，O形密封槽内安装有O形密封圈。其中，所述接头主体1上安装有密封机构的一端为下端，另一端为上端。上端公扣与钟机外套的下端连接，下端公扣与控制机构上短接的上端连接。
本发明中，所述接头主体1上沿轴心线设有通孔和与通孔相通的一级密封腔3，所述通孔的内径略大于芯杆外径；所述一级密封腔3包括内径依次递增的一级台阶孔、二级台阶孔和三级台阶孔，所述一级密封机构固定安装在一级密封腔3内。
本发明中，所述一级密封机构包括一级压盖5、一级压盖密封圈4、一级压盖调节螺钉10和一级密封盘根2，各部分的具体结构及连接关系如下：
所述一级压盖5由一大圆柱体和一小圆柱体一体化成型制成，所述一级压盖5上开设有中心孔和二级密封腔7，所述中心孔贯穿大圆柱体和小圆柱体，所述二级密封腔7设置在大圆柱体内。
所述小圆柱体的端部设有外径略小于一级台阶孔内径的台阶，所述小圆柱体的外径略小于二级台阶孔的内径，所述大圆柱体的外径略小于三级台阶孔的内径。
所述一级压盖5通过一级压盖调节螺钉10固定在一级密封腔3内，具体结构为，所述三级台阶孔的台阶面上设有与一级压盖5螺钉相适配的螺孔，所述一级压盖5螺钉穿过一级压盖5的大圆柱体后固定在螺孔内。
所述一级密封盘根2固定在一级压盖5与通孔之间，具体结构为，所述一级密封盘根2安装在一级台阶孔内，所述小圆柱体的端部略微伸入一级台阶孔内，用于抵住并固定一级密封盘根2且该台阶的台阶面在压紧一级密封盘根2后与二级台阶孔的台阶面有一定间距，。其中，所述一级密封盘根2由至少两个氟素橡胶O型圈组成。
所述一级压盖密封圈4安装在一级压盖5的外表面上，且一级压盖密封圈4的数量至少为两个。
本发明中，所述二级密封机构包括二级压盖9、二级压盖密封圈8、二级压盖调节螺钉11和二级密封盘根6，各部分的具体结构及连接关系如下：
所述二级压盖9上开设有中心孔，所述二级压盖9通过二级压盖调节螺钉11固定在二级密封腔7内，所述二级密封盘根6固定在一级压盖5的中心孔与二级压盖9之间，所述二级压盖密封圈8安装在二级压盖9的外表面上。其中，所述二级密封盘根6由至少两个氟素橡胶O型圈组成，所述二级压盖密封圈8的数量至少为两个
所述二级密封腔7包括内径依次递增的第一台阶孔和第二台阶孔，所述二级压盖9由固定柱和连接片固定连接而成，所述二级压盖9上的中心孔贯穿固定柱和连接片。所述二级密封盘根6通过固定柱固定在第一台阶孔内，所述固定柱位于第二台阶孔内，所述连接片通过二级压盖调节螺钉11固定在一级压盖5上。
进一步的，所述固定柱的端部同样设置有与小圆柱体相同的台阶，该台阶的端部略微伸入第一台阶孔内，用于抵住并固定二级密封盘根6，且该台阶的台阶面在压紧二级密封盘根6后与第二台阶孔的台阶面有一定间距。
所述二级压盖密封圈8的数量为两个。
本发明为一种井下取样器控制机构重叠式密封装置，其中，接头主体1为INConEL718不锈钢制成，设计新颖，结构紧凑，加工容易，有较大的载荷能力和抗冲击能力，并具有抗井下流体腐蚀、耐磨损、的特点，操作简单、灵活性强、减轻了劳动强度，缩短了施工周期，提高试井时率，提高工作效率、安全可靠，适合于高含硫、高矿化度、高压、高温等井的试井工艺特殊工况，值得推广应用。
本发明的组装过程为：
将一级密封盘根2放入接头主体1一级密封腔3里，然后将一级压盖密封圈4安装在一级压盖5上端小圆柱体的两个O型密封槽上，将一级压盖5的小圆柱体从接头主体1的下端嵌入，并用一级压盖调节螺钉10分别穿过一级压盖5大圆柱上的两个通孔拧入三级台阶孔的台阶面的两个螺孔中，将其连接在一起，不拧紧。
将二级密封盘根6放入一级压盖5的二级密封腔7里，然后将二级压盖密封圈8安装在二级压盖9的固定柱的两个O型密封槽上，将二级压盖9的固定柱从一级压盖5的下端嵌入，并用二级压盖调节螺钉11分别穿过二级压盖9的两个通孔后拧入一级压盖5的两个螺孔中，将其连接在一起，不拧紧。
将芯杆依次穿过二级压盖9、二级密封盘根6、一级压盖5、一级密封盘根2、接头主体1的通孔，再将接头主体1下端的公扣与控制机构的上短接上紧，接头主体1上端的公扣与钟机外壳的下端母扣连接上紧，调节一级压盖调节螺钉10和二级压盖调节螺钉11，对一级密封盘根2、二级密封盘根6压紧程度，顶开下凡尔，用起子插入控制机构下短接的L形槽中，下压下导块，使上凡尔开启并锁住下凡尔，用手柄将计时器装入钟机外壳，完成组装。然后进行试运行，检验取样器整体的配合情况至良好，方可下井取样作业。
本发明的工作原理为：本发明分为连接主体、一级密封机构和二级密封机构三部分，三者之间通过一级压盖调节螺钉10和二级压盖调节螺钉11组装在一起，密封了井内介质进入密封腔，克服了井内高压流体的对盘根的径向挤压力，再通过对压紧程度调节，分解了单密封腔盘根所承受的芯杆与压盖环空之间的井内高压流体的纵向挤压力，延长密封寿命，密封效果最好，使用中当第二级盘根损坏失效后，可及时启动第一级盘根进行密封，有效防止井内介质进入钟机室对钟机的损坏而造成的取样失败，提高了取样器的成功率，工作安全可靠，各功能区拆卸连接方便，既可组合运用，也可单一使用。当钟机运动到规定时间时，芯杆也能正常向上运动，取样筒的上、下流道正常关闭。
Claims (8)
1.一种井下取样器控制机构重叠式密封装置，其特征在于：包括接头主体（1）、一级密封机构和二级密封机构，所述接头主体（1）上沿轴心线设有通孔和一级密封腔（3），所述一级密封机构固定在一级密封腔（3）内，所述二级密封机构与一级密封机构固定连接，所述一级密封机构和二级密封机构上均开设有中心孔，且二级密封机构上的中心孔通过一级密封机构的中心孔与通孔相通。
2.如权利要求1所述的一种井下取样器控制机构重叠式密封装置，其特征在于：所述一级密封机构包括一级压盖（5）、一级压盖密封圈（4）、一级压盖调节螺钉（10）和一级密封盘根（2），所述一级压盖（5）上开设有中心孔和二级密封腔（7），所述一级压盖（5）通过一级压盖调节螺钉（10）固定在一级密封腔（3）内，所述一级密封盘根（2）固定在一级压盖（5）与通孔之间，所述一级压盖密封圈（4）安装在一级压盖（5）的外表面上，所述二级密封机构固定在二级密封腔（7）内。
3.如权利要求2所述的一种井下取样器控制机构重叠式密封装置，其特征在于：所述一级密封腔（3）包括内径依次递增的一级台阶孔、二级台阶孔和三级台阶孔，所述一级压盖（5）由一大圆柱体和一小圆柱体组成，所述小圆柱体的端部设有外径小于一级台阶孔内径的台阶，所述一级密封盘根（2）通过小圆柱体固定在一级台阶孔内，所述大圆柱体通过一级压盖（5）螺钉固定在三级台阶孔内，所述二级密封腔（7）设置在大圆柱体内。
4.如权利要求2所述的一种井下取样器控制机构重叠式密封装置，其特征在于：所述一级密封盘根（2）由至少两个氟素橡胶O型圈组成，所述一级压盖密封圈（4）的数量至少为两个。
5.如权利要求2—4中任一项所述的一种井下取样器控制机构重叠式密封装置，其特征在于：所述二级密封机构包括二级压盖（9）、二级压盖密封圈（8）、二级压盖调节螺钉（11）和二级密封盘根（6），所述二级压盖（9）上开设有中心孔，所述二级压盖（9）通过二级压盖调节螺钉（11）固定在二级密封腔（7）内，所述二级密封盘根（6）固定在一级压盖（5）的中心孔与二级压盖（9）之间，所述二级压盖密封圈（8）安装在二级压盖（9）的外表面上。
6.如权利要求5所述的一种井下取样器控制机构重叠式密封装置，其特征在于：所述二级密封腔（7）包括内径依次递增的第一台阶孔和第二台阶孔，所述二级压盖（9）由固定柱和连接片固定连接而成，所述二级密封盘根（6）通过固定柱固定在第一台阶孔内，所述连接片通过二级压盖调节螺钉（11）固定在一级压盖（5）上。
7.如权利要求5所述的一种井下取样器控制机构重叠式密封装置，其特征在于：所述二级密封盘根（6）由至少两个氟素橡胶O型圈组成，所述二级压盖密封圈（8）的数量至少为两个。
8.如权利要求1所述的一种井下取样器控制机构重叠式密封装置，其特征在于：所述接头主体（1）两端的外表面上均设有公扣和O形密封圈，所述接头主体（1）的中部设置有扁方。
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