CN109736741B - 一种悬重激发芯轴悬挂器套管头 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种悬重激发芯轴悬挂器套管头，涉及井口装置技术领域，该套管头包括套管头壳体和芯轴悬挂器，芯轴悬挂器的芯轴本体坐置于套管头壳体的第一支撑锥孔部，芯轴悬挂器还包括由下至上依次套设于芯轴本体上的支撑垫环、金属密封圈和压盘，金属密封圈的上部具有内密封环和外密封环，内密封环和外密封环同心设置，且内密封环和外密封环之间形成环形槽；压盘的下端设有激发凸台,压盘通过载荷调整结构与芯轴本体连接。本发明的悬重激发芯轴悬挂器套管头既可以避免芯轴悬挂器通过钻井防喷器下入套管头的过程中磕碰金属密封圈，又可以合理利用悬重激发软金属密封。
Description
技术领域
本发明涉及井口装置技术领域，具体涉及一种悬重激发芯轴悬挂器套管头。
背景技术
现有的金属密封圈被设置在悬挂器本体下侧轴肩与套管头之间，其原理是利用悬重挤压金属密封圈实现密封，但在悬挂器通过防喷器下入套管头的过程中，金属密封圈经常受到磕碰而损坏失效。如果简单的将金属密封圈移动至悬挂器的上部，那么难以将悬重施加于金属密封圈上。
发明内容
本发明针对现有技术中所存在的上述技术问题提供了一种悬重激发芯轴悬挂器套管头，其要解决的技术问题在于可以合理利用悬重激发位于悬挂器上部软金属密封。
为实现上述技术目的，本发明实施例提供了一种悬重激发芯轴悬挂器套管头，包括套管头壳体和芯轴悬挂器，所述套管头壳体设有竖向的中孔，所述中孔内设有第一支撑锥孔部和第二支撑锥孔部，所述第二支撑锥孔部位于所述第一支撑锥孔部的上侧；所述芯轴悬挂器的芯轴本体坐置于所述套管头壳体的第一支撑锥孔部，所述芯轴悬挂器还包括由下至上依次套设于所述芯轴本体上的支撑垫环、金属密封圈和压盘；所述支撑垫环的上端与所述金属密封圈连接，所述支撑垫环的下端与芯轴本体相抵，所述支撑垫环的下端外侧与所述第二支撑锥孔部连接；所述金属密封圈的上部具有内密封环和外密封环，所述内密封环和所述外密封环同心设置，且所述内密封环和所述外密封环之间形成环形槽，所述外密封环上设有外锥面，所述内密封环上设有内锥面，所述外锥面和所述内锥面分别与所述环形槽的两侧壁连接；所述压盘的下端设有激发凸台，所述激发凸台上设有与所述外锥面相匹配的外激发锥面，所述激发凸台上还设有与所述内锥面相匹配的内激发锥面；所述压盘通过载荷调整结构与芯轴本体连接，所述载荷调整结构用于调节悬重力作用于金属密封圈上分力的大小。
优选地，所述载荷调整结构包括调整盘和调整螺柱，所述调整盘与所述芯轴本体连接，所述调整螺柱为多个，多个所述调整螺柱围绕所述调整盘的中心轴均匀布设，所述调整螺柱与所述调整盘螺纹连接，所述调整螺柱的下端与所述压盘的上端面相抵。
优选地，所述调整盘与所述芯轴本体螺纹连接。
优选地，所述压盘上设有排出孔，所述排出孔的一端与所述环形槽连接、另一端延伸至所述压盘的上侧表面。
优选地，所述外密封环的外侧上端设有外密封接触部，所述内密封环的内侧上端设有内密封接触部，所述外密封接触部与所述套管头壳体的内孔表面相抵形成密封连接，所述内密封接触部与芯轴本体的外表面相抵形成密封连接。
优选地，所述外密封接触部具有径向向外的弧形凸起结构；所述内密封接触部具有径向向内的弧形凸起结构。
优选地，所述支撑垫环的硬度大于所述金属密封圈的硬度。
优选地，所述套管头壳体上设有多个径向的顶丝孔，顶丝与所述顶丝孔螺纹连接，所述顶丝的前端设有前锥部，所述前锥部与所述压盘上端外侧的外压锥部接触。
优选地，所述芯轴本体的外轮廓设有至少一个环形的密封槽，所述环形密封槽内设有密封圈。
优选地，所述第一支撑锥孔部和所述第二支撑锥孔部之间设有辅助密封面，所述环形密封槽与所述辅助密封面相对应。
本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：本发明的金属密封圈位于芯轴本体的上侧，可以避免芯轴悬挂器通过钻井防喷器下入套管头的过程中磕碰金属密封圈；并且能够利用悬重激发位于悬挂器上部软金属密封。进一步地，压盘通过载荷调整结构与芯轴本体连接，载荷调整结构能够调节悬重力作用于金属密封圈上分力的大小，从而本发明能够合理地利用部分悬重力激发金属密封圈。
附图说明
图1为本发明一种实施例的悬重激发芯轴悬挂器套管头的结构示意图；
图2为本发明一种实施例的悬重激发芯轴悬挂器套管头中套管头壳体的结构示意图；
图3为图1中的局部放大图E；
图4为本发明一种实施例的悬重激发芯轴悬挂器套管头中金属密封圈的结构示意图；
图5为本发明一种实施例的悬重激发芯轴悬挂器套管头中压盘的结构示意图；
图6为本发明一种实施例的悬重激发芯轴悬挂器套管头的结构示意图；
图7为图6的局部放大图F，其中，芯轴悬挂器未对金属密封圈加载悬重；
图8为图6的局部放大图F，其中，芯轴悬挂器已对金属密封圈加载悬重。
图中，
10-套管头壳体，11-中孔，111-第一支撑锥孔部，112-第二支撑锥孔部，113-辅助密封面，12-顶丝孔，20-芯轴悬挂器，201-芯轴本体，21-金属密封圈，211-密封本体部，212-外密封环，2121-外锥面，2122-外密封接触部，213-内密封环，2131-内锥面，2132-内密封接触部，214-环形槽，22-压盘，221-激发凸台，2211-外激发锥面，2212-内激发锥面，222-排出孔，223-外压锥部，23-载荷调整结构，231-调整盘，232-调整螺柱，24-支撑垫环，25-密封槽，30-顶丝，31-前锥部。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明进行详细的解释和说明。
实施例1
参考图1，一种悬重激发芯轴悬挂器套管头，包括套管头壳体10和芯轴悬挂器20，所述芯轴悬挂器20坐封于所述套管头壳体10内。
参考图2，所述套管头壳体10设有竖向的中孔11，所述中孔11内设有第一支撑锥孔部111和第二支撑锥孔部112，所述第二支撑锥孔部112位于所述第一支撑锥孔部111的上侧。其中，第一支撑锥孔部111和第二支撑锥孔部112的大端均位于上侧，小端位于下侧。第二支撑锥孔部112的小端直径大于等于第一支撑锥孔部111的大端直径。本实施例中，进一步优选地，第二支撑锥孔部112的小端直径与第一支撑锥孔部111的大端直径相同。
参考图1和图3，所述芯轴悬挂器20的芯轴本体201坐置于所述套管头壳体10的第一支撑锥孔部111，也就是说，部分套管悬重由芯轴本体201施加于第一支撑锥孔部111上。
参考图3，本实施例中，所述芯轴悬挂器20还包括由下至上依次套设于所述芯轴本体201上的支撑垫环24、金属密封圈21和压盘22。所述支撑垫环24套设于所述芯轴本体201上，且所述支撑垫环24的上端与所述金属密封圈21连接，所述支撑垫环24的下端与芯轴本体201相抵，所述支撑垫环24的下端外侧与所述第二支撑锥孔部112连接。本实施例中，所述支撑垫环24的硬度大于所述金属密封圈21的硬度，支撑垫环24在金属密封圈21的下侧对金属密封圈21起到支撑作用。支撑垫环24与压盘22共同作用激发金属密封圈21。
参考图3和图4，所述金属密封圈21的下部为密封本体部211、上部具有内密封环213和外密封环212。内密封环213和外密封环212的下端均与密封本体部211固定连接，且所述内密封环213和所述外密封环212同心设置。所述内密封环213和所述外密封环212之间形成环形槽214。所述外密封环212上设有外锥面2121，所述内密封环213上设有内锥面2131，其中，外锥面2121和内锥面2131分别与环形槽214的两个侧壁连接。
参考图3、图4和图5，所述压盘22的下端设有激发凸台221，所述激发凸台221上设有与所述外锥面2121相匹配的外激发锥面2211，所述激发凸台221上还设有与所述内锥面2131相匹配的内激发锥面2212。当压盘22朝向靠近于金属密封圈21的方向移动时，外激发锥面2211推动外密封环212径向向外变形，内激发锥面2212推动内密封环213径向向内变形。本实施例中，优选地，所述外密封环212的外侧上端设有外密封接触部2122，所述内密封环213的内侧上端设有内密封接触部2132，所述外密封接触部2122与所述套管头壳体10的内孔表面相抵形成密封连接，所述内密封接触部2132与芯轴本体201的外表面相抵形成密封连接。优选地，所述外密封接触部2122具有径向向外的弧形凸起结构；所述内密封接触部2132具有径向向内的弧形凸起结构。
参考图3，所述压盘22通过载荷调整结构23芯轴本体201连接，所述载荷调整结构23用于调节悬重力作用于金属密封圈21上分力的大小。本实施例中，优选地，所述载荷调整结构23包括调整盘231和调整螺柱232，所述调整盘231与所述芯轴本体201连接，优选地，所述调整盘231与所述芯轴本体201螺纹连接。所述调整螺柱232为多个。多个所述调整螺柱232围绕所述调整盘231的中心轴均匀布设。所述调整螺柱232与所述调整盘231螺纹连接，且调整螺柱232的下端裸露于调整盘231的外侧。所述调整螺柱232的下端与所述压盘22的上端面相抵，通过旋转调整螺柱232能够调节调整螺柱232伸出调整盘231的长度，进而调整压盘22的激发凸台221压入环形槽214的距离和悬重施加于金属密封圈21的分力大小。
参考图3、图4和图5，所述压盘22上设有排出孔222，所述排出孔222的一端与所述环形槽214连接、另一端延伸至所述压盘22的上侧表面。激发凸台221压入环形槽214时，排出孔222用于排出环形槽214内存留的液体或者气体。
参考图1和图2，所述套管头壳体10上设有多个径向的顶丝孔12，顶丝30与所述顶丝孔12螺纹连接，所述顶丝30的前端设有前锥部31，所述前锥部31与所述压盘22上端外侧的外压锥部223接触，顶丝30用于辅助压盘22激发金属密封圈。
参考图3，所述芯轴本体201的外轮廓设有至少一个环形的密封槽25，所述环形密封槽25内设有密封圈。优选地，所述密封槽25位于所述第一支撑锥孔部111和所述第二支撑锥孔部112之间。密封槽25内的密封圈与套管头壳体10的辅助密封面113形成密封连接，进一步提高了芯轴悬挂器20密封的可靠性。
实施例2
参考图6至图8，本实施例的悬重激发芯轴悬挂器套管头在实施例1的基础上进行了改进。本实施例中，压盘22直接与芯轴本体201螺纹连接，载荷调整结构为连接压盘22与芯轴本体201的螺纹连接结构。优选的，该螺纹连接结构为梯形螺纹。
图7示出了芯轴悬挂器未对金属密封圈21加载悬重的状态，其中，芯轴本体201与第一支撑锥孔部111之间尚有间隙。图8示出了芯轴悬挂器已对金属密封圈21加载悬重的状态，其中，芯轴本体101与第一支撑锥孔部111接触连接，通过载荷调整结构能够调整施加在金属密封圈21上的悬重的分力大小。
综上所述，本发明的悬重激发芯轴悬挂器套管头既可以避免芯轴悬挂器通过钻井防喷器下入套管头的过程中磕碰金属密封圈，又可以合理利用悬重激发软金属密封。
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，凡在本发明实质内容上所作的任何修改、等同替换和简单改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种悬重激发芯轴悬挂器套管头，其特征在于，包括套管头壳体(10)和芯轴悬挂器(20)，所述套管头壳体(10)设有竖向的中孔(11)，所述中孔(11)内设有第一支撑锥孔部(111)和第二支撑锥孔部(112)，所述第二支撑锥孔部(112)位于所述第一支撑锥孔部(111)的上侧；所述芯轴悬挂器(20)的芯轴本体(201)坐置于所述套管头壳体(10)的第一支撑锥孔部(111)，所述芯轴悬挂器(20)还包括由下至上依次套设于所述芯轴本体(201)上的支撑垫环(24)、金属密封圈(21)和压盘(22)；所述支撑垫环(24)的上端与所述金属密封圈(21)连接，所述支撑垫环(24)的下端与芯轴本体(201)相抵，所述支撑垫环(24)的下端外侧与所述第二支撑锥孔部(112)连接；所述金属密封圈(21)的上部具有内密封环(213)和外密封环(212)，所述内密封环(213)和所述外密封环(212)同心设置，且所述内密封环(213)和所述外密封环(212)之间形成环形槽(214)，所述外密封环(212)上设有外锥面(2121)，所述内密封环(213)上设有内锥面(2131)，所述外锥面(2121)和所述内锥面(2131)分别与所述环形槽(214)的两侧壁连接；所述压盘(22)的下端设有激发凸台(221)，所述激发凸台(221)上设有与所述外锥面(2121)相匹配的外激发锥面(2211)，所述激发凸台(221)上还设有与所述内锥面(2131)相匹配的内激发锥面(2212)；所述压盘(22)通过载荷调整结构与芯轴本体(201)连接，所述载荷调整结构用于调节悬重力作用于金属密封圈(21)上分力的大小；
所述载荷调整结构包括调整盘(231)和调整螺柱(232)，所述调整盘(231)与所述芯轴本体(201)连接，所述调整螺柱(232)为多个，多个所述调整螺柱(232)围绕所述调整盘(231)的中心轴均匀布设，所述调整螺柱(232)与所述调整盘(231)螺纹连接，所述调整螺柱(232)的下端与所述压盘(22)的上端面相抵；
所述压盘(22)上设有排出孔(222)，所述排出孔(222)的一端与所述环形槽(214)连接、另一端延伸至所述压盘(22)的上侧表面。
2.根据权利要求1所述的悬重激发芯轴悬挂器套管头，其特征在于，所述调整盘(231)与所述芯轴本体(201)螺纹连接。
3.根据权利要求1所述的悬重激发芯轴悬挂器套管头，其特征在于，所述外密封环(212)的外侧上端设有外密封接触部(2122)，所述内密封环(213)的内侧上端设有内密封接触部(2132)，所述外密封接触部(2122)与所述套管头壳体(10)的内孔表面相抵形成密封连接，所述内密封接触部(2132)与芯轴本体(201)的外表面相抵形成密封连接。
4.根据权利要求3所述的悬重激发芯轴悬挂器套管头，其特征在于，所述外密封接触部(2122)具有径向向外的弧形凸起结构；所述内密封接触部(2132)具有径向向内的弧形凸起结构。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的悬重激发芯轴悬挂器套管头，其特征在于，所述支撑垫环(24)的硬度大于所述金属密封圈(21)的硬度。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的悬重激发芯轴悬挂器套管头，其特征在于，所述套管头壳体(10)上设有多个径向的顶丝孔(12)，顶丝(30)与所述顶丝孔(12)螺纹连接，所述顶丝(30)的前端设有前锥部(31)，所述前锥部(31)与所述压盘(22)上端外侧的外压锥部(223)接触。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的悬重激发芯轴悬挂器套管头，其特征在于，所述芯轴本体(201)的外轮廓设有至少一个环形密封槽(25)，所述环形密封槽(25)内设有密封圈。
8.根据权利要求7所述的悬重激发芯轴悬挂器套管头，其特征在于，所述第一支撑锥孔部(111)和所述第二支撑锥孔部(112)之间设有辅助密封面(113)，所述环形密封槽(25)与所述辅助密封面(113)相对应。
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