CN107842334A - 井口密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种井口密封装置包括：能套设于抽油杆外的壳体；所述壳体具有第一密封空间和第二密封空间；所述第一密封空间位于第二密封空间的上方；所述第一密封空间和所述第二密封空间之一的横截面积从上至下逐渐增大，另一的横截面积从上至下逐渐减小；位于所述第一密封空间和所述第二密封空间的多个密封环；多个所述密封环上下依次层叠排布以套设于所述抽油杆外；所述密封环沿周向具有相分离的至少两个部分；至少两个部分之间沿周向具有分离间隙；至少两个所述密封环的分离间隙沿周向相错开；设置于所述密封环上的弹性件；所述弹性件对所述密封环施加沿周向缩小所述分离间隙的作用力。该井口密封装置能够对于油井的井口能够起到很好的密封作用。

Description

井口密封装置

技术领域

本发明涉及油田采油技术领域，尤其涉及一种井口密封装置。

背景技术

目前，采油井上主要采用加盘根的方式对抽油杆密封，所使用的密封填料主要是石棉盘根和橡胶盘根，其中，石棉盘根和橡胶盘根的耐磨性差、易漏失，使用周期短，并且，目前还没有可以在周期内不加盘根能使油井连续运行的方式方法。

另外，现有的盘根密封方式的密封效果不严，容易产生井口漏失，是影响安全、环保、生产的一个主要问题。而且，盘根损坏时不仅污染井口，增加工作量，停抽加盘根，还耽误生产，特别是出砂井，停抽后极易造成油井砂卡、停产。严重时需要上作业解卡，增加作业费用，影响油井产量。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种井口密封装置，以能够至少解决以上技术问题之一。

为达到上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种井口密封装置，包括：

能套设于抽油杆外的壳体；所述壳体具有第一密封空间和第二密封空间；所述第一密封空间位于第二密封空间的上方；所述第一密封空间和所述第二密封空间之一的横截面积从上至下逐渐增大，另一的横截面积从上至下逐渐减小；

位于所述第一密封空间和所述第二密封空间的多个密封环；多个所述密封环上下依次层叠排布以套设于所述抽油杆外；所述密封环沿周向具有相分离的至少两个部分；至少两个部分之间沿周向具有分离间隙；至少两个所述密封环的分离间隙沿周向相错开；

设置于所述密封环上的弹性件；所述弹性件对所述密封环施加沿周向缩小所述分离间隙的作用力。

作为一种优选的实施方式，所述第一密封空间在竖直方向的长度大于所述第二密封空间在竖直方向的长度；所述第一密封空间的横截面积从上至下逐渐增大，所述第二密封空间的横截面积从上至下逐渐减小。

作为一种优选的实施方式，每相邻两个所述密封环的分离间隙沿周向相错开。

作为一种优选的实施方式，所述密封环的硬度大于抽油杆的硬度。

作为一种优选的实施方式，所述密封环为圆台结构，并且为陶瓷材料。

作为一种优选的实施方式，所述密封环沿周向具有相同的三个部分；三个部分沿周向均匀分布，相邻两部分之间的分离间隙相等。

作为一种优选的实施方式，所述密封环的外周面上设有容纳凹槽；所述弹性件为嵌入在所述容纳凹槽中的圈簧。

作为一种优选的实施方式，所述壳体包括上密封壳、套设于上密封壳内的锁紧压套、压盖、间隔连接体、下密封壳；所述锁紧压套的内径从上至下逐渐增大以形成所述第一密封空间；所述压盖盖合在所述上密封壳上端；所述下密封壳的内径从上至下逐渐减小以形成所述第二密封空间；所述间隔连接体连接下密封壳的下端和所述下密封壳的上端，并将所述第一密封空间和所述第二密封空间相间隔开。

作为一种优选的实施方式，所述锁紧压套的上端与所述压盖之间设有密封垫；所述锁紧压套的下端和所述间隔连接体之间设有密封垫。

作为一种优选的实施方式，所述压盖与所述上密封壳的上端相螺纹连接；所述压盖通过调节与所述上密封壳的螺纹旋合长度以调节所述锁紧压套的压紧力。

作为一种优选的实施方式，所述锁紧压套的内部上端固定有阻挡环；该阻挡环位于所述密封环的上方以将所述密封环限位；所述下密封壳的下端设有将所述密封环限位的限位台。

有益效果：

可以看出，本发明提供的井口密封装置能够起到刮除附着在抽油杆上的蜡、砂、稠油、以及密封井口的作用，井口内密封环可以与抽油杆无间隙密封，并在弹性件的作用下时时补偿保持密封，对于油井的井口能够起到很好的密封作用，无漏失，而且，该井口密封装置在周期内不用更换任何物件，只需检泵周期更换一次即可，实现井口无漏油现象发生，保证油井连续正常安全生产。

参照后文的说明和附图，详细公开了本发明的特定实施方式，指明了本发明的原理可以被采用的方式。应该理解，本发明的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本发明的实施方式包括许多改变、修改和等同。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一种实施方式提供的一种井口密封装置结构示意图；

图2是图1的A-A处的部分剖面图；

图3是图1中密封环的纵剖面示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1至图3，为本发明一种实施方式提供的一种井口密封装置结构示意图，该井口密封装置包括：能套设于抽油杆20外的壳体；所述壳体具有第一密封空间和第二密封空间；所述第一密封空间位于第二密封空间的上方；所述第一密封空间和所述第二密封空间之一的横截面积从上至下逐渐增大，另一的横截面积从上至下逐渐减小；位于所述第一密封空间和所述第二密封空间的多个密封环4、8；多个所述密封环4、8上下依次层叠排布以套设于所述抽油杆20外；所述密封环4、8沿周向具有相分离的至少两个部分；至少两个部分之间沿周向具有分离间隙12；至少两个所述密封环4的分离间隙12沿周向相错开；设置于所述密封环4、8上的弹性件5；所述弹性件5对所述密封环4、8施加沿周向缩小所述分离间隙12的作用力。

在使用该井口密封装置时，将该井口密封装置套设于抽油杆20(也可以称为光杆)外，其中，壳体的位置固定，第一密封空间和第二密封空间内的密封环4、8套设于抽油杆20外。当抽油杆20向上运动时，这时抽油杆20会给套设于其上的密封环4、8一向上的带动力，相应的，第一密封空间和第二密封空间中横截面积从上至下逐渐增大(即从下至上逐渐减小)的密封空间中，密封环4的横截面积(外径)从上至下同样逐渐增大，在抽油杆20对密封环4施加向上的带动力的作用下，密封环4具有向上运动的趋势，并向上压紧，随之密封环4在弹性件5的收紧作用下外径收缩，紧紧抱住抽油杆20，自动产生更加紧密的密封，使得井口不渗不漏。

相应的，在抽油杆20向下运动时，这时抽油杆20会给套设于其上的密封环4、8一向下的带动力，相应的，第一密封空间和第二密封空间中横截面积从上至下逐渐减小(即从下至上逐渐增大)的密封空间中，密封环8的横截面积(外径)从上至下同样逐渐减小，在抽油杆20对密封环8施加向下的带动力的作用下，密封环8具有向下运动的趋势，并向下压紧，随之密封环8在弹性件5的收紧作用下外径收缩，紧紧抱住抽油杆20，自动产生更加紧密的密封，使得井口不渗不漏。

可以看出，本实施方式提供的井口密封装置能够起到刮除附着在抽油杆20上的蜡、砂、稠油、以及密封井口的作用，井口内密封环4、8可以与抽油杆20无间隙密封，并在弹性件5的作用下时时补偿保持密封，对于油井的井口能够起到很好的密封作用，无漏失，而且，该井口密封装置在周期内不用更换任何物件，只需检泵周期更换一次即可，实现井口无漏油现象发生，保证油井连续正常安全生产。

在本实施方式中，所述第一密封空间和所述第二密封空间之一的横截面积从上至下逐渐增大，相应的，该密封空间内的密封环4的横截面积(或外径)从上至下逐渐增大；另一(密封空间)的横截面积从上至下逐渐减小，相应的，该密封空间内的密封环8的横截面积(或外径)从上至下逐渐减小。

其中，第一密封空间和第二密封空间均可以为圆台形状的空间，以便更好地安装密封环4、8。多个密封环4、8位于第一密封空间和第二密封空间中，密封环4、8在所处位置抱紧抽油杆20，并大致与所处密封空间的内壁贴合。

具体的，如图1所示，所述第一密封空间在竖直方向的长度大于所述第二密封空间在竖直方向的长度；所述第一密封空间的横截面积从上至下逐渐增大，所述第二密封空间的横截面积从上至下逐渐减小。其中，在第一密封空间的多个密封环4的外径从上至下依次增大，在第二密封空间的多个密封环8的外径从上至下依次减小。

在本实施方式中，所述壳体包括上密封壳2、套设于上密封壳2内的锁紧压套3、压盖1、间隔连接体7、下密封壳9。其中，上密封壳2为圆柱形管体。所述锁紧压套3的内径从上至下逐渐增大以形成所述第一密封空间；所述压盖1盖合在所述上密封壳2上端；所述下密封壳9的内径从上至下逐渐减小以形成所述第二密封空间；所述间隔连接体7连接下密封壳9的下端和所述下密封壳9的上端，并将所述第一密封空间和所述第二密封空间相间隔开。

所述间隔连接体7的上侧通过内螺纹连接上密封壳2的下端，其下侧通过内螺纹连接下密封壳9的上端。在安装时，可以通过旋合间隔连接体7与下密封壳9实现促使第二密封空间的密封环8压实收紧。

为防止产生横向漏失，所述锁紧压套3的上端与所述压盖1之间设有密封垫6；所述锁紧压套3的下端和所述间隔连接体7之间设有密封垫6。所述压盖1与所述上密封壳2的上端相螺纹连接；所述压盖1通过调节与所述上密封壳2的螺纹旋合长度以调节所述锁紧压套3的压紧力，如此可以向下压紧第一密封空间内的密封环4。所述锁紧压套3的内部上端固定有阻挡环10；该阻挡环10位于所述密封环4的上方以将所述密封环限位；所述下密封壳9的下端设有将所述密封环8限位的限位台11。

在本实施方式中，每相邻两个所述密封环4、8的分离间隙12沿周向相错开。如此，上一密封环4、8的分离间隙12被下一密封环4、8的环体封堵，从而可以起到相邻密封环4、8的密封作用。进一步的，相邻两个密封环4、8所接触的表面上均涂抹有机油，以降低相邻两个密封环4、8之间的摩擦力，降低各自收紧时所受到的相邻密封环4、8的影响。

如图2所示，密封环4、8为分瓣式结构，弹性件5对所述密封环施加沿周向缩小所述分离间隙12的作用力，在该弹性件5的作用下，密封环4、8可以时时抱紧抽油杆20，保持对抽油杆20的密封作用，防止产生泄露。密封环4、8的内径与抽油杆20的外径一致。

在本实施方式中，密封环4、8的硬度大于抽油杆20的硬度，如此，在抽油杆20上下往复过程中，密封环4、8不会磨损，在初始抽油杆20上下往复运动过程中密封环4、8与抽油杆20摩擦产生极少的细微金属粉磨(通常为铁质粉磨)，该金属粉磨会附着在密封环4、8的内壁上，在弹性件5的收紧作用力作用下，细微金属粉磨会填充在密封环4、8内壁上极细小的凹陷部位，并被压实，形成一种很薄且光滑的膜，该膜类似于镜片，使得密封环4、8内壁越来越光滑，减小了抽油杆20和密封环4、8之间的摩擦力，防止了抽油杆20磨损，从而起到既能密封又能保护抽油杆20的作用。如图3所示，具体的，所述密封环4、8可以为圆台结构，并且为陶瓷材料。

在本实施方式中，密封环4、8套设于抽油杆20时被抽油杆20撑开，形成分离的若干部分。具体的，所述密封环4、8沿周向具有相同的三个部分；三个部分沿周向均匀分布，相邻两部分之间的分离间隙12相等。

在本实施方式中，弹性件5将密封环4、8环抱，在弹性件5所提供沿周向的收缩作用力的作用下，密封环4、8可以实现无间隙密封抽油杆20并且可以时时补偿二者产生的间隙，如此实现时时密封抽油杆20。具体的，所述密封环4、8的外周面上设有容纳凹槽13；所述弹性件5为嵌入在所述容纳凹槽13中的圈簧。另外，弹性件5也可以为多个弹簧，该弹簧沿周向位于密封环4、8的两个部分之间，将两个部分相向拉动。

在将本实施方式中图1所示的井口密封装置安装至井口时，可以先将下密封壳9安装在井口上，然后将多个密封环8沿上下方向依次层叠安装在下密封壳9中。其中，密封环8的分离间隙12分布均匀，并且，每一层的密封环8的分离间隙12均要相互错开，相邻两个密封环8的接触表面均涂抹机油。再在下密封壳9的上端安装间隔连接体7以及密封垫6。

然后，将多个密封环4放置于密封垫6上，多个密封环4从下至上的外径依次减小，其中，密封环4的分离间隙12分布均匀，并且，每一层的密封环4的分离间隙12均要相互错开，相邻两个密封环4的接触表面均涂抹机油。再在间隔连接体7上安装上密封壳2，并将锁紧压套3安装至上密封壳2内，最后安装压盖1，旋紧压盖1使锁紧压环将密封环4压实。

本文引用的任何数字值都包括从下限值到上限值之间以一个单位递增的下值和上值的所有值，在任何下值和任何更高值之间存在至少两个单位的间隔即可。举例来说，如果阐述了一个部件的数量或过程变量(例如温度、压力、时间等)的值是从1到90，优选从20到80，更优选从30到70，则目的是为了说明该说明书中也明确地列举了诸如15到85、22到68、43到51、30到32等值。对于小于1的值，适当地认为一个单位是0.0001、0.001、0.01、0.1。这些仅仅是想要明确表达的示例，可以认为在最低值和最高值之间列举的数值的所有可能组合都是以类似方式在该说明书明确地阐述了的。

除非另有说明，所有范围都包括端点以及端点之间的所有数字。与范围一起使用的“大约”或“近似”适合于该范围的两个端点。因而，“大约20到30”旨在覆盖“大约20到大约30”，至少包括指明的端点。

披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。

多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。

应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照所附权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为发明人没有将该主题考虑为所公开的发明主题的一部分。

Claims (11)

1.一种井口密封装置，其特征在于，包括：

能套设于抽油杆外的壳体；所述壳体具有第一密封空间和第二密封空间；所述第一密封空间位于第二密封空间的上方；所述第一密封空间和所述第二密封空间之一的横截面积从上至下逐渐增大，另一的横截面积从上至下逐渐减小；

位于所述第一密封空间和所述第二密封空间的多个密封环；多个所述密封环上下依次层叠排布以套设于所述抽油杆外；所述密封环沿周向具有相分离的至少两个部分；至少两个部分之间沿周向具有分离间隙；至少两个所述密封环的分离间隙沿周向相错开；

设置于所述密封环上的弹性件；所述弹性件对所述密封环施加沿周向缩小所述分离间隙的作用力。

2.如权利要求1所述的井口密封装置，其特征在于：所述第一密封空间在竖直方向的长度大于所述第二密封空间在竖直方向的长度；所述第一密封空间的横截面积从上至下逐渐增大，所述第二密封空间的横截面积从上至下逐渐减小。

3.如权利要求2所述的井口密封装置，其特征在于：每相邻两个所述密封环的分离间隙沿周向相错开。

4.如权利要求2所述的井口密封装置，其特征在于：所述密封环的硬度大于抽油杆的硬度。

5.如权利要求4所述的井口密封装置，其特征在于：所述密封环为圆台结构，并且为陶瓷材料。

6.如权利要求5所述的井口密封装置，其特征在于：所述密封环沿周向具有相同的三个部分；三个部分沿周向均匀分布，相邻两部分之间的分离间隙相等。

7.如权利要求2-6任一所述的井口密封装置，其特征在于：所述密封环的外周面上设有容纳凹槽；所述弹性件为嵌入在所述容纳凹槽中的圈簧。

8.如权利要求7所述的井口密封装置，其特征在于：所述壳体包括上密封壳、套设于上密封壳内的锁紧压套、压盖、间隔连接体、下密封壳；所述锁紧压套的内径从上至下逐渐增大以形成所述第一密封空间；所述压盖盖合在所述上密封壳上端；所述下密封壳的内径从上至下逐渐减小以形成所述第二密封空间；所述间隔连接体连接下密封壳的下端和所述下密封壳的上端，并将所述第一密封空间和所述第二密封空间相间隔开。

9.如权利要求8所述的井口密封装置，其特征在于：所述锁紧压套的上端与所述压盖之间设有密封垫；所述锁紧压套的下端和所述间隔连接体之间设有密封垫。

10.如权利要求8所述的井口密封装置，其特征在于：所述压盖与所述上密封壳的上端相螺纹连接；所述压盖通过调节与所述上密封壳的螺纹旋合长度以调节所述锁紧压套的压紧力。

11.如权利要求8所述的井口密封装置，其特征在于：所述锁紧压套的内部上端固定有阻挡环；该阻挡环位于所述密封环的上方以将所述密封环限位；所述下密封壳的下端设有将所述密封环限位的限位台。