CN108487874B - 一种环空密封总成装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及石油井密封装置技术领域，特别涉及一种环空密封总成装置。包括井口头、套管挂、锁环、密封本体、内锁环、外锁环和密封主本体，外锁环设于内锁环的外侧上方，密封本体与密封主本体配合连接，密封本体的下部有上部指型密封和下部指型密封，上部指型密封和下部指型密封之间还设有弹性体，密封本体的底部设有下凸点，密封本体上部增设有上凸点与套管挂外轮廓挤压。本发明提供了一种可降低装置生产成本和加工难度，延长密封装置使用寿命，有效提升密封效果的环空密封总成装置。
Description
技术领域
本发明涉及石油井密封装置技术领域，特别涉及一种环空密封总成装置。
背景技术
海上油气开发是指在内海、大陆架和深海海域开采石油和天然气的活动，包括地质研究、可行性分析、工程设计、钻井、采集、储输等作业。随着海洋战略逐渐向深海发展，海洋油气开发已越来越繁荣，但是海洋油气开发设备目前还处在国外技术垄断，环空密封是用在海洋油气开发设备中的一个部件，在市场上使用的这种设备都是依赖国外进口。对我们国内深水石油开发受到严重制约，包括他们的技术垄断，对我们的技术支持不能及时有效而且价格昂贵，交货周期长。而国内刚刚起步阶段，国内虽然也有厂家进行密封装置的模仿，但从市场上使用这些产品的结构来看，他们的产品仍然不能被市场接受，存在各种各样的设计缺陷。
现有的一些密封设备的特点是利用特殊金属在重力作用下挤压弹性体，从而促使金属唇边变形，实现密封，这种设计的缺点是特殊金属成本较高，加工难度较大，而且弹性体老化后，唇边无法支撑可能会引起密封失效。
基于上述行业发展状况，就急需一种可降低装置生产成本和加工难度，延长密封装置使用寿命，有效提升密封效果的环空密封总成装置。
发明内容
鉴于以上问题，本发明提供了一种可降低装置生产成本和加工难度，延长密封装置使用寿命，有效提升密封效果的环空密封总成装置。其主要原理就是利用密封面的倾斜角挤压密封本体变形，从而促使密封点的变形实现金属对金属的密封。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明中一种环空密封总成装置，包括井口头、套管挂、锁环、密封本体、内锁环、外锁环和密封主本体，所述外锁环设于内锁环的外侧上方，所述密封本体与密封主本体配合连接，所述井口头的下部设有井口头上部内密封面和井口头下部内密封面，所述井口头上部内密封面在井口头下部内密封面的正上方，所述井口头上还设有井口头内台阶，所述套管挂的外面有一定的倾斜度，所述套管挂的上部有上套管挂密封面和下套管挂密封面，所述套管挂的下部有套管挂下部小接触面，所述套管挂的中部设有套管挂台阶面，
所述密封本体上设有上密封点和下密封点，所述上密封点与上套管挂密封面相接触挤压，所述下密封点与下套管挂密封面相接触挤压，所述密封本体的底部设有下凸点，所述密封本体的下部有上部指型密封和下部指型密封，所述上部指型密封和下部指型密封之间还设有弹性体，所述上部指型密封的顶端为第一密封点，所述下部指型密封的顶端为第二密封点，所述锁环上有向斜下方倾斜的锁环台阶面，所述锁环台阶面与外锁环台阶面相接触挤压，所述锁环台阶面的下方为锁环外轮廓面，所述锁环外轮廓面与外锁环内轮廓面接触锁定，所述锁环上设有锁环中部接触点与密封主本体接触锁定，所述锁环的下部依次设有锁环内轮廓面和锁环下台阶面，所述外锁环上设有外锁环上台阶与井口头内台阶配合挤压，所述内锁环上设有内锁环第一台阶面、内锁环外轮廓面和内锁环第二台阶面，所述内锁环第一台阶面、内锁环外轮廓面和内锁环第二台阶面均为平滑接触面。
进一步的，所述密封本体上部增设有上凸点与套管挂外轮廓挤压，所述上凸点的存在使得密封本体下部有一个向内弯曲的趋势。所述密封本体上部的上凸点数量为一个。
进一步的，所述密封本体与密封主本体通过公螺纹和母螺纹拧紧固定而相配合连接。
进一步的，环空密封总成装置的底部还有底部保护结构，用来增加密封效果。
进一步的，所述井口头、套管挂、锁环、内锁环、外锁环、密封本体和密封主本体的材质均选用耐腐蚀合金钢。
本发明的优点和有益效果在于：提供一种可降低装置生产成本和加工难度，延长密封装置使用寿命，有效提升密封效果的环空密封总成装置。
本专利中环空密封总成装置的密封本体变形是通过密封凸点挤压指形密封实现金属对金属的密封，密封本体安装有促进指形密封的密封效果，密封本体内侧上凸点有促使增强密封效果的功能，下凸点可以保护挤压过程中的密封面。
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，对于本领域普通技术人员来讲，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为一种环空密封总成装置结构示意图。
附图标记说明
1.井口头 2.套管挂 3.锁环 4.井口头内台阶 5.外锁环上台阶 6.外锁环台阶面7.锁环台阶面 8.锁环外轮廓面 9.外锁环内轮廓面 10.锁环中部接触点 11.公螺纹 12.母螺纹 13.锁环内轮廓面 14.锁环下台阶面 15.内锁环第一台阶面 16.内锁环外轮廓面17.内锁环 18.外锁环 19.上凸点 20.套管挂外轮廓 21.上密封点 22.上套管挂密封面23.下凸点 24.套管挂下部小接触面 25.密封本体下部 26.第一密封点 27.井口头上部内密封面 28.弹性体 29.上部指型密封 30.下部指型密封 31.井口头下部内密封面 32.第二密封点 33.底部保护结构 34.内锁环第二台阶面 35.套管挂台阶面 101.密封主本体103.下密封点 104.下套管挂密封面
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
一种环空密封总成装置，如图1所示，包括井口头1、套管挂2、锁环3、密封本体25、内锁环17、外锁环18和密封主本体101，外锁环18设于内锁环17的外侧上方，密封本体25与密封主本体101配合连接，井口头1的下部设有井口头上部内密封面27和井口头下部内密封面31，井口头上部内密封面27在井口头下部内密封面31的正上方，井口头1上还设有井口头内台阶4，套管挂2的外面有一定的倾斜度，套管挂2的上部有上套管挂密封面22和下套管挂密封面104，套管挂2的下部有套管挂下部小接触面24，套管挂2的中部设有套管挂台阶面35，密封本体25上设有上密封点21和下密封点103，上密封点21与上套管挂密封面22相接触挤压，下密封点103与下套管挂密封面104相接触挤压，密封本体25的底部设有下凸点23，密封本体25的下部有上部指型密封29和下部指型密封30，上部指型密封29和下部指型密封30之间还设有弹性体28，上部指型密封29的顶端为第一密封点26，下部指型密封30的顶端为第二密封点32，锁环3上有向斜下方倾斜的锁环台阶面7，锁环台阶面7与外锁环台阶面6相接触挤压，锁环台阶面7的下方为锁环外轮廓面8，锁环外轮廓面8与外锁环内轮廓面9接触锁定，锁环3上设有锁环中部接触点10与密封主本体101接触锁定，锁环3的下部依次设有锁环内轮廓面13和锁环下台阶面14，外锁环18上设有外锁环上台阶5与井口头内台阶4配合挤压，内锁环17上设有内锁环第一台阶面15、内锁环外轮廓面16和内锁环第二台阶面34，内锁环第一台阶面15、内锁环外轮廓面16和内锁环第二台阶面34均为平滑接触面。
密封本体25上部增设有上凸点19与套管挂外轮廓20挤压，上凸点19的存在使得密封本体25下部有一个向内弯曲的趋势。密封本体25上部的上凸点19数量为一个。密封本体25与密封主本体101通过公螺纹11和母螺纹12拧紧固定而相配合连接。环空密封总成装置的底部还有底部保护结构33，用来增加密封效果。井口头1、套管挂2、锁环3、内锁环17、外锁环18、密封本体25和密封主本体101的材质均选用耐腐蚀合金钢。
在井口头1与套管挂2的环空，施工人员将运用送入工具推动密封主本体101向内运动从而把密封本体25压入此环空内，在密封本体25压入的过程中通过套管挂2外面的倾斜度促使密封本体25挤压变形。使得密封本体25的上密封点21与上套管挂密封面22以及下密封点103与下套管挂密封面104挤压变形实现金属密封。在下压的过程中，设置的下凸点23略高于下密封凸点103使得下密封凸点103在到位之前不接触密封面，当下压到位下凸点23会挤压进入套管挂下部小接触面24接触，这时下密封凸点103会与套管挂密封面104挤压并实现密封。同时密封本体25的上部指型密封29的第一密封点26与井口头1的井口头上部内密封面27以及下部指型密封30的第二密封点32与井口头下部内密封面31接触并挤压变形实现密封。同时在挤压过程中弹性体28会在挤压力作用下进一步挤压上部指型密封29和下部指型密封30，促使第一密封点26与第二密封点32和井口头上部内密封面27和井口头下部内密封面31的密封增强。在密封本体25上部增加了一个上凸点19与套管挂外轮廓20挤压使得密封本体25下部有一个向内弯曲的趋势，促使各密封点密封效果进一步增强。
然后利用送入工具把密封总成上的锁环3锁下，在锁下锁环3的过程中锁环台阶面7挤压外锁环台阶面6，促使外锁环18压入井口头1的锁环槽中，并锁环外轮廓面8与外锁环内轮廓面9接触并锁定。同时锁环3的下部有锁环下台阶面14挤压内锁环17的内锁环第一台阶面15，促使内锁环17与套管挂2锁紧。
继续向下压入锁环3，锁环内轮廓面13会与内锁环17的内锁环外轮廓面16接触并锁定。在锁紧过程中我们通过外锁环上台阶5与井口头内台阶4挤压，以及套管挂2的套管挂台阶面35与内锁环第二台阶面34挤压来实现密封总成锁紧后提供一个预载力，从而使密封效果更佳。在密封总成的底部还加工有底部保护结构33是防止泥沙从密封总成外密封面渗入起到保护密封总成的作用。密封总成的密封本体25与密封主本体101通过公螺纹11和母螺纹12配合连接。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种环空密封总成装置，其特征在于，包括井口头、套管挂、锁环、密封本体、内锁环、外锁环和密封主本体，所述外锁环设于内锁环的外侧上方，所述密封本体与密封主本体配合连接，所述井口头的下部设有井口头上部内密封面和井口头下部内密封面，所述井口头上部内密封面在井口头下部内密封面的正上方，所述井口头上还设有井口头内台阶，所述套管挂的外面有一定的倾斜度，所述套管挂的上部有上套管挂密封面和下套管挂密封面，所述套管挂的下部有套管挂下部小接触面，所述套管挂的中部设有套管挂台阶面，
所述密封本体上设有上密封点和下密封点，所述上密封点与上套管挂密封面相接触挤压，所述下密封点与下套管挂密封面相接触挤压，所述密封本体的底部设有下凸点，所述密封本体的下部有上部指型密封和下部指型密封，所述上部指型密封和下部指型密封之间还设有弹性体，所述上部指型密封的顶端为第一密封点，所述下部指型密封的顶端为第二密封点，
所述锁环上有向斜下方倾斜的锁环台阶面，所述锁环台阶面与外锁环台阶面相接触挤压，所述锁环台阶面的下方为锁环外轮廓面，所述锁环外轮廓面与外锁环内轮廓面接触锁定，所述锁环上设有锁环中部接触点与密封主本体接触锁定，所述锁环的下部依次设有锁环内轮廓面和锁环下台阶面，所述外锁环上设有外锁环上台阶与井口头内台阶配合挤压，所述内锁环上设有内锁环第一台阶面、内锁环外轮廓面和内锁环第二台阶面，所述内锁环第一台阶面、内锁环外轮廓面和内锁环第二台阶面均为平滑接触面，所述密封本体上部增设有上凸点与套管挂外轮廓挤压，所述上凸点的存在使得密封本体下部有一个向内弯曲的趋势，所述密封本体上部的上凸点数量为一个，所述密封本体与密封主本体通过公螺纹和母螺纹拧紧固定而相配合连接。
2.根据权利要求1所述的一种环空密封总成装置，其特征在于，环空密封总成装置的底部还有底部保护结构，用来增加密封效果。
3.根据权利要求1所述的一种环空密封总成装置，其特征在于，所述井口头、套管挂、锁环、内锁环、外锁环、密封本体和密封主本体的材质均选用耐腐蚀合金钢。
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