CN110566152A - 一种金属密封高压管缆悬挂器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种金属密封高压管缆悬挂器，包括悬挂器本体，所述悬挂器本体内开设有中空腔体，中空腔体内安装有用于悬挂管缆的悬挂芯轴组件，中空腔体下端安装有用于密封管缆的金属密封环；悬挂器本体中部沿周向安装有若干顶丝组件，顶丝组件穿过悬挂器本体与悬挂芯轴组件相卡合，旋紧所述顶丝组件，推动悬挂芯轴组件下行,使其底端与金属密封环、悬挂器本体各锥面相互紧密配合，在芯轴挤压力作用下金属密封环上端锥面向内弹性变形收缩，其内孔口压紧加热管缆外壁相密封配合，可将高压油气有效的封闭在悬挂器以下，达到在高压、高腐蚀和高温环境下加热管缆与悬挂器之间的长期可靠密封；通过悬挂芯轴的卡瓦组件夹持和咬合力把加热管缆长期悬挂于井口，实现了油气井加热清蜡生产方式。
Description
技术领域
本发明涉及石油钻采设备领域，尤其涉及一种金属密封高压管缆悬挂器。
背景技术
目前，油气井的结蜡问题均存在于各大油田，清蜡解堵成为了一种常规修井作业方式，低压、中压井均可采用钢丝清蜡作业，但是高压，高含CO2和H2S的井在清蜡作业中难度大，风险大，效率低、作业成本高，且多次作业多次安装拆卸、结腊严重的井需要多次下入不同规格大小的机械清蜡工具、劳动强度大。因此，采用通过井口悬挂加热管缆给油气井结蜡点加热的方式一劳永逸地解决清蜡问题是一种安全、高效、风险小、成本低、难度小、劳动强度小、多次作业一次安装、长期重复加热清蜡的全新解决方案。但是面对在高压、高腐蚀和高温环境下，解决管缆与悬挂器之间的长期密封和悬挂问题，目前成为了技术瓶颈。
发明内容
针对上述缺陷或不足，本发明的目的在于提供一种金属密封高压管缆悬挂器,通过金属密封型式，实现在高压、高腐蚀和高温环境下将加热管缆长期悬挂于井口，并达到加热管缆与悬挂器之间的有效密封，实现管缆内部加热的清蜡作业方式。
为达到以上目的，本发明的技术方案为：
一种金属密封高压管缆悬挂器，包括悬挂器本体，所述悬挂器本体内开设有中空腔体，所述中空腔体内安装有用于悬挂管缆的悬挂芯轴组件，所述中空腔体下端安装有用于密封中空腔体和加热管缆的金属密封环；所述悬挂器本体中部沿周向安装有若干顶丝组件，所述顶丝组件穿过悬挂器本体与悬挂芯轴组件相卡合；旋紧所述顶丝组件时，其前端的锥面推动所述悬挂芯轴组件下行,挤压悬挂芯轴组件的底端内锥面与金属密封环上端外锥面、金属密封环下端外锥面与悬挂器本体底端内锥面、金属密封环上端外锥面内孔口与管缆各点相互紧密配合密封。
所述悬挂芯轴组件包括安装于中空腔体中的芯轴，所述芯轴为中空结构，芯轴顶部安装有用于悬挂管缆的卡瓦组件；所述芯轴中部外圆设置有台阶，台阶处安装有与顶丝组件前端锥面相配合的大推力环。
所述芯轴底端内壁安装有第一密封圈,芯轴底端外壁安装有第二密封圈和第三密封圈。
所述卡瓦组件包括通过压紧螺母依次压紧安装于芯轴顶部的推力轴承、上推卡瓦座、上推卡瓦、卡瓦压环、悬挂卡瓦以及悬挂卡瓦座。
所述压紧螺母内开设有内孔，所述内孔处设置有用于定位的台阶，所述推力轴承、上推卡瓦座以及上推卡瓦安装于压紧螺母内孔位置，悬挂卡瓦以及悬挂卡瓦座安装于芯轴顶端内孔位置，卡瓦压环安装于上推卡瓦与悬挂卡瓦之间；所述压紧螺母上端设置有打捞径，下端设置有内螺纹；所述芯轴上端设置有外螺纹，与压紧螺母内螺纹旋紧可压紧内部安装的推力轴承、上推卡瓦座、上推卡瓦、卡瓦压环、悬挂卡瓦以及悬挂卡瓦座，可靠悬挂加热管缆；所述上推卡瓦座和悬挂卡瓦座内孔设置为内锥面，上推卡瓦和悬挂卡瓦外壁设置为外锥面，且其内孔设置有齿状卡瓦牙。
所述悬挂器本体下端设置有用于检测悬挂器本体与密封环密封性的测压口组件，悬挂器本体上端设置有用于排泄压力的泄压组件，所述测压口组件和泄压组件均与中空腔体相连通，均可进行相关密封部位的试压检测。
所述芯轴底部内壁为第一锥面结构，所述金属密封环顶部外壁为第二锥面结构，所述第一锥面结构第二锥面结构相密封卡合。
所述悬挂器本体底部内壁为第一倒锥面结构，所述金属密封环底部外壁为第二倒锥面结构，所述第一倒锥面结构第二倒锥面结构相密封卡合。
所述顶丝组件包括顶丝、顶丝盘根压环、顶丝盘根、以及顶丝压帽；所述悬挂器本体中部沿周向开设有若干通孔，通孔前端为内螺纹，向内有密封面和台阶，顶丝压帽安装于通孔入口内螺纹处，顶丝后端螺纹与顶丝压帽36内螺纹配合，其中部外圆套设有顶丝盘根和顶丝盘根压环；旋转顶丝压帽，挤压顶丝盘根压环、顶丝盘根、第四密封圈、第五密封圈，密封顶丝；旋转顶丝向悬挂器本体中心位置移动，其前端锥面压紧芯轴中部安装的大推力环锥面，推动芯轴下行挤压金属密封环。
与现有技术比较，本发明的有益效果为：
本发明提供了一种金属密封高压管缆悬挂器，由悬挂器本体、悬挂芯轴组件、顶丝组件、金属密封环、测压组件和泄压组件等部件组成。其中，悬挂芯轴组件通过上推卡瓦和悬挂卡瓦的联合作用将管缆长期可靠的悬挂在井口，同时防止管缆受井压作用上窜；通过旋紧顶丝，推动芯轴下行与金属密封环、悬挂器本体各锥面紧密配合实现密封，同时金属密封环上端外锥面受挤压弹性变形，其内孔口压紧管缆外壁，实现在高压下对管缆的长期可靠密封。另外通过测压口和泄压口可随时监测和检测各个密封点的密封状况。通过应用这种金属密封高压管缆悬挂器，实现了在高压、高腐蚀和高温环境下加热管缆与悬挂器之间的长期可靠密封并将加热管缆长期安全悬挂于井口，实现了利用加热管缆给油管内部加热的清蜡作业方式。
附图说明
图1是本发明金属密封高压管缆悬挂器结构示意图；
图2是本发明金属密封高压管缆悬挂器悬挂芯轴组件结构示意图；
图3是本发明金属密封高压管缆悬挂器金属密封环结构示意图；
图4是本发明金属密封高压管缆悬挂器顶丝组件结构示意图。
图中，1—悬挂器本体；2—悬挂芯轴组件；3—顶丝组件；4—金属密封环；5—测压口组件；6—泄压组件；7—管缆；21—芯轴；22—压紧螺母；23—推力轴承；24—上推卡瓦座；25—上推卡瓦；26—卡瓦压环；27—悬挂卡瓦；28—悬挂卡瓦座；29—大推力环；210—螺钉；211—第一密封圈；212—第二密封圈；213—第三密封圈；31—顶丝；32—顶丝盘根压环；33—顶丝盘根；34—第四密封圈；35—第五密封圈；36—顶丝压帽。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明做详细描述，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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
如图1所示，本发明提供了一种金属密封高压管缆悬挂器，包括悬挂器本体1，所述悬挂器本体1内开设有中空腔体，所述中空腔体内安装有用于悬挂管缆7的悬挂芯轴组件2，所述中空腔体下端安装有用于密封中空腔体和加热管缆的金属密封环4；所述悬挂器本体1中部沿周向安装有若干顶丝组件3，所述顶丝组件3穿过悬挂器本体1与悬挂芯轴组件2相卡合。旋紧所述顶丝组件3，其前端的锥面推动所述悬挂芯轴组件2下行,挤压悬挂芯轴组件2的底端内锥面与金属密封环4上端外锥面、金属密封环4下端外锥面与悬挂器本体1底端内锥面、金属密封环4上端外锥面内孔口与管缆7各点相互紧密配合密封。
具体的，如图2所示，所述悬挂芯轴组件2包括安装于中空腔体中的芯轴21，所述芯轴21为中空结构，芯轴21顶部安装有用于悬挂管缆7的卡瓦组件；所述芯轴21中部外圆设置有台阶，台阶处安装有与顶丝组件3前端锥面相配合的大推力环29。所述卡瓦组件包括通过压紧螺母22依次压紧安装于芯轴21顶部的推力轴承23、上推卡瓦座24、上推卡瓦25、卡瓦压环26、悬挂卡瓦27以及悬挂卡瓦座28。
具体的，所述压紧螺母22内开设有内孔，所述内孔处设置有用于定位的台阶，所述推力轴承23、上推卡瓦座24以及上推卡瓦25安装于压紧螺母22内孔位置，悬挂卡瓦27以及悬挂卡瓦座28安装于芯轴21顶端内孔位置，卡瓦压环26安装于上推卡瓦25与悬挂卡瓦27之间。芯轴21中部外圆处有一台阶，大推力环29安装于此处并且用若干个螺钉210锁紧。所述压紧螺母22上端设置有打捞径，下端设置有内螺纹；所述芯轴21上端设置有外螺纹，与压紧螺母21内螺纹旋紧可压紧内部安装的推力轴承23、上推卡瓦座24、上推卡瓦25、卡瓦压环26、悬挂卡瓦27以及悬挂卡瓦座28，用以可靠悬挂管缆7；所述上推卡瓦座24和悬挂卡瓦座28内孔设置为内锥面，上推卡瓦25和悬挂卡瓦27外壁设置为外锥面，且其内孔设置有齿状卡瓦牙。
优选的，芯轴21下端内孔设计有若干个密封槽，密封槽内安装有第一密封圈211,芯轴21下端外圆处设计有若干密封槽，密封槽内装有第二密封圈212和第三密封圈213。芯轴21下端开口处为大锥面，金属密封环4装于此处，通过挤压芯轴内锥面与金属密封环外锥面紧密配合，达到密封效果。
本发明中，所述悬挂芯轴组件2通过上推卡瓦和悬挂卡瓦的联合作用防止管缆上窜下坠，将管缆可靠的悬挂在井口后，通过旋紧顶丝组件3使得悬挂芯轴组件2下行后与金属密封环4和悬挂器本体1各锥面紧密配合，通过挤压作用，实现了如图1所示a、b、c三点金属密封，可将高压油气有效的封闭在悬挂器以下。
优选的，本发明中，所述悬挂器本体1下端设置有用于检测悬挂器本体1与密封环4密封性的测压口组件5，悬挂器本体1上端设置有用于排泄压力的泄压组件6，所述测压口组件5和泄压组件6均与中空腔体相连通。可以通过测压口组件来测试悬挂器金属密封的效果，最终管缆头部伸出悬挂器与电器柜连接。
如图3所示，金属密封环4为一种耐腐蚀和耐高温材料制得，所述芯轴21底部内壁为第一锥面结构，所述金属密封环4顶部外壁为第二锥面结构，所述第一锥面结构与第二锥面结构相密封卡合；所述悬挂器本体1底部内壁为第一倒锥面结构，所述金属密封环4底部外壁为第二倒锥面结构，所述第一倒锥面结构与第二倒锥面结构相密封卡合。悬挂芯轴组件2在顶丝组件3的推力作用下，下行后与金属密封环4和悬挂器本体1各锥面紧密配合，在挤压力的作用下实现了芯轴21与金属密封环4(密封部位a点)，管缆7与金属密封环4(密封部位b点)，悬挂器本体1与金属密封环4(密封部位c点)之间的密封，此3处密封将压力、气体有效的封闭在了悬挂器以下。第二、三密封圈212、213为c点的辅助密封，第一密封圈211为a、b点的辅助密封，当c点或a点和b点密封失效时测压口组件5可将其检测到；当c点和其辅助密封均失效时，泄压组件6可将其压力泄掉。测压口组件5和泄压组件6均可在安装完成或作业中途对相关密封部位进行试压检测。
如图4所示，所述顶丝组件3包括顶丝31、顶丝盘根压环32、顶丝盘根33、以及顶丝压帽36；所述悬挂器本体1中部沿周向开设有若干通孔，通孔前端为内螺纹，向内有密封面和台阶，顶丝压帽36安装于通孔入口内螺纹处，顶丝31后端螺纹与顶丝压帽36内螺纹配合，其中部外圆上套设有顶丝盘根33和顶丝盘根压环32；顶丝盘根33内孔和外圆处均设计有用于安装第四、第五密封圈34、35的沟槽；顶丝压帽36前端外螺纹安装于悬挂器本体1通孔入口内螺纹处，后端内螺纹安装顶丝31外螺纹用于旋转顶丝31向前移动，顶丝31前端为锥面用于推动芯轴21向下移动，后端为旋转顶丝31的外方。结合图4，通过旋转顶丝压帽36，挤压顶丝盘根压环32、顶丝盘根33、第四密封圈34、第五密封圈35，密封顶丝31；旋转顶丝31，顶丝31向悬挂器本体1中心位置移动，其前端锥面压紧芯轴21中部安装的大推力环29锥面，推动芯轴21下行挤压金属密封环4。
本发明工作原理及过程为：
安装悬挂器本体1和金属密封环4，通过旋紧卡瓦组件中的压紧螺母22，压紧压紧螺母22和芯轴21内安装的推力轴承23、上推卡瓦座24、上推卡瓦25、卡瓦压环26和悬挂卡瓦27、悬挂卡瓦座28，上推卡瓦座24和悬挂卡瓦座28的内锥面把上推卡瓦25和悬挂卡瓦27内孔的齿状卡瓦牙紧紧挤压在管缆7金属外壁，将管缆7可靠的悬挂在井口，由于悬挂卡瓦27外锥面和悬挂卡瓦座28内锥面的配合作用，管缆7重量越大悬挂越紧。上推卡瓦座24内锥面和上推卡瓦25外锥面的配合作用，可防止管缆7受井压作用上窜。通过旋紧顶丝组件3中的顶丝31，使其向悬挂器本体1中心位置移动，其前端锥面挤压芯轴21中部台阶上安装的大推力环29锥面，推动芯轴21下行，其下端内锥面挤压金属密封环4上端外锥面、金属密封环4下端外锥面挤压悬挂器本体1下端内锥面，使得各锥面紧密配合并实现密封，同时金属密封环4上端外锥面受挤压其内孔口弹性变形向内收缩，压紧加热管缆7金属外壁，实现图示a、b、c3点密封部位金属密封，将高压油气有效的封闭在悬挂器以下，并且可以通过测压口组件5来测试悬挂金属密封的效果，最终管缆头部伸出悬挂器，其内部加热电缆与电器柜连接。芯轴21内孔和外壁设置的非金属密封点作为各金属密封点的辅助备用密封。通过旋紧顶丝组件3中的顶丝压帽36，挤压顶丝盘根压环32、顶丝盘根33、第四密封圈34、第五密封圈35，密封顶丝31。测压口组件5和泄压口组件6均可在设备安装好后和作业中途对各密封点进行试压检测。若要起出管缆，旋松顶丝31，上提设备通过抓住压紧螺母22上端的打捞径可把管缆上提出井。
对于本领域技术人员而言，显然能了解到上述具体实施例只是本发明的优选方案，因此本领域的技术人员对本发明中的某些部分可能作出的改进、变动，体现的仍是本发明的原理，实现的仍是本发明的目的，均属于本发明所保护的范围。
Claims (9)
1.一种金属密封高压管缆悬挂器，其特征在于，包括悬挂器本体(1)，所述悬挂器本体(1)内开设有中空腔体，所述中空腔体内安装有用于悬挂管缆(7)的悬挂芯轴组件(2)，所述中空腔体下端安装有用于密封中空腔体和加热管缆的金属密封环(4)；所述悬挂器本体(1)中部沿周向安装有若干顶丝组件(3)，所述顶丝组件(3)穿过悬挂器本体(1)与悬挂芯轴组件(2)相卡合；旋紧所述顶丝组件(3)时，其前端的锥面推动所述悬挂芯轴组件(2)下行,挤压悬挂芯轴组件(2)的底端内锥面与金属密封环(4)上端外锥面、金属密封环(4)下端外锥面与悬挂器本体(1)底端内锥面、金属密封环(4)上端外锥面内孔口与管缆(7)各点相互紧密配合密封。
2.根据权利要求1所述的金属密封高压管缆悬挂器，其特征在于，所述悬挂芯轴组件(2)包括安装于中空腔体中的芯轴(21)，所述芯轴(21)为中空结构，芯轴(21)顶部安装有用于悬挂管缆(7)的卡瓦组件；所述芯轴(21)中部外圆设置有台阶，台阶处安装有与顶丝组件(3)前端锥面相配合的大推力环(29)。
3.根据权利要求2所述的金属密封高压管缆悬挂器，其特征在于，所述芯轴(21)底端内壁安装有第一密封圈(211),芯轴(21)底端外壁安装有第二密封圈(212)和第三密封圈(213)。
4.根据权利要求2或3所述的金属密封高压管缆悬挂器，其特征在于，所述卡瓦组件包括通过压紧螺母(22)依次压紧安装于芯轴(21)顶部的推力轴承(23)、上推卡瓦座(24)、上推卡瓦(25)、卡瓦压环(26)、悬挂卡瓦(27)以及悬挂卡瓦座(28)。
5.根据权利要求4所述的金属密封高压管缆悬挂器，其特征在于，所述压紧螺母(22)内开设有内孔，所述内孔处设置有用于定位的台阶，所述推力轴承(23)、上推卡瓦座(24)以及上推卡瓦(25)安装于压紧螺母(22)内孔位置，悬挂卡瓦(27)以及悬挂卡瓦座(28)安装于芯轴(21)顶端内孔位置，卡瓦压环(26)安装于上推卡瓦(25)与悬挂卡瓦(27)之间；所述压紧螺母(22)上端设置有打捞径，下端设置有内螺纹；所述芯轴(21)上端设置有外螺纹，与压紧螺母(22)内螺纹旋紧可压紧内部安装的推力轴承(23)、上推卡瓦座(24)、上推卡瓦(25)、卡瓦压环(26)、悬挂卡瓦(27)以及悬挂卡瓦座(28)，可靠悬挂管缆(7)；所述上推卡瓦座(24)和悬挂卡瓦座(28)内孔设置为内锥面，上推卡瓦(25)和悬挂卡瓦(27)外壁设置为外锥面，且其内孔设置有齿状卡瓦牙。
6.根据权利要求1所述的金属密封高压管缆悬挂器，其特征在于，所述悬挂器本体(1)下端设置有用于检测悬挂器本体(1)与密封环(4)密封性的测压口组件(5)，悬挂器本体(1)上端设置有用于排泄压力的泄压组件(6)，所述测压口组件(5)和泄压组件(6)均与中空腔体相连通，进行密封部位的试压检测。
7.根据权利要求2所述的金属密封高压管缆悬挂器，其特征在于，所述芯轴(21)底部内壁为第一锥面结构，所述金属密封环(4)顶部外壁为第二锥面结构，所述第一锥面结构第二锥面结构相密封卡合。
8.根据权利要求2所述的金属密封高压管缆悬挂器，其特征在于，所述悬挂器本体(1)底部内壁为第一倒锥面结构，所述金属密封环(4)底部外壁为第二倒锥面结构，所述第一倒锥面结构与第二倒锥面结构相密封卡合。
9.根据权利要求1所述的金属密封高压管缆悬挂器，其特征在于，所述顶丝组件(3)包括顶丝(31)、顶丝盘根压环(32)、顶丝盘根(33)、以及顶丝压帽(36)；所述悬挂器本体(1)中部沿周向开设有若干通孔，通孔前端为内螺纹，向内有密封面和台阶，顶丝压帽(36)安装于通孔入口内螺纹处，顶丝(31)后端螺纹与顶丝压帽(36)内螺纹配合，其中部外圆上套设有顶丝盘根(33)和顶丝盘根压环(32)；旋转顶丝压帽(36)挤压顶丝盘根压环(32)、顶丝盘根(33)、第四密封圈(34)、第五密封圈(35)，密封顶丝(31)；旋转顶丝(31)向悬挂器本体(1)中心位置移动，其前端锥面压紧芯轴(21)中部安装的大推力环(29)锥面，推动芯轴(21)下行挤压金属密封环(4)。
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| CN112838554A (zh) * | 2021-01-15 | 2021-05-25 | 西南石油大学 | 一种电潜泵电缆作业井口装置 |
| CN114112235A (zh) * | 2020-08-31 | 2022-03-01 | 中国石油天然气股份有限公司 | 芯轴式套管悬挂器测试装置 |
| CN114909102A (zh) * | 2021-02-08 | 2022-08-16 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种石油钻井井口套管悬挂结构及套管的悬挂方法 |
| CN116291291A (zh) * | 2023-05-10 | 2023-06-23 | 建湖县鸿达阀门管件有限公司 | 一种175MPa三层超高压套管头 |
| CN117703300A (zh) * | 2024-02-05 | 2024-03-15 | 什邡慧丰采油机械有限责任公司 | 一种175MPa超高压悬挂器本体密封组件及密封方法 |
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2019
- 2019-10-22 CN CN201911010006.6A patent/CN110566152A/zh active Pending
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