CN110725662B - 一种石油工业用装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提到的一种石油工业用装置，其技术方案是：下部密封刮油结构与上部扶正结构之间通过限位支撑板和连接螺栓连接，限位支撑板的内腔为密封缸，在密封缸内腔添加密封基套、密封橡胶芯和易换橡胶垫，密封橡胶芯安设在密封基套内腔，进而打开或关闭限位支撑板，并对密封缸内腔的密封基套、密封橡胶芯或易换橡胶垫进行更换。有益效果是：通过增加多组定位扶正钢球，对连续油管起到扶正和减少摩擦的作用；通过在密封缸内安装可以分体更换的密封基套、密封橡胶芯和易换橡胶垫，不仅可以实现连续油管的动密封，而且方便更换相应的密封件，而且增加了刮油装置，提高了动密封的效果，延长了连续油管的使用寿命，避免井口出现泄漏事故。
Description
技术领域
本发明涉及一种石油工业用装置，特别涉及一种连续油管动密封装置。
背景技术
连续油管是用低碳合金钢制作的管材，有很好的挠性，又称挠性油管，它缠绕在滚筒上，采用专用的注入设备，可连续下入井中或者从油井起出的一整根无螺纹连接的长油管，可以解决常规作业方式无法解决的问题，连续油管可以应用在修井、完井、测井、管道集输等领域，连续油管的主要优点是：
1、 提高作业效率，由于连续油管设备少，起下速度快，缩短修井时间2/3以上；
2、 降低作业成本，应用连续油管进行钻修井作业，工作量小，使用人员大幅度降低，其成本比传统作业方式降低费用30%以上；
3、 提高安全作业，连续油管可安全作业，可带压连续进行作业，避免因压井而伤害地层。
4、 实现环保作业，连续油管作业场地占用面积小，保护油气层，可以不防喷带压作业，防止地层污染，保护环境。
5、 劳动强度降低，设备操作集中、方便、自动化程度高，可使作业工人从繁重的体力劳动中解脱出来。
另外，连续油管主要由注入器、液压站、盘管装置、控制室、井口防喷器组等构成，其中，井口防喷器组包括四闸板封井器和连续油管动密封器，四闸板封井器由上向下依次是全封、剪管器、半封和悬挂器，连续油管动密封器安装在四闸板封井器的上部。如中国专利文献公开号为105064934A，专利名称为《一种可遥控起下的连续油管装置及操作方法》，是由连续油管四闸板防喷器、连续油管动密封防喷器悬挂于注入器支架之下，安装于注入井口之上，连续油管驱动机构和连续油管夹持机构通过称重传感器连接在注入器支架上连续油管被缠绕在连续油管滚筒上，经过注入器鹅颈，穿过注入器和防喷器下入井内。该发明在连续油管作业时，连续油管四闸板防喷器此时仅起连接作用，不起密封和防喷作用，而是通过连续油管动密封器来实现连续油管的动密封，当作业完成后，连续油管动密封器及注入器支架、盘管装置等都取走，保留连续油管四闸板防喷器对油井进行密封，起到防喷作用，该连续油管四闸板防喷器属于静止状态时的防喷装置。
中国专利文献公开号为201915888U，《连续油管井口悬挂密封装置》，应用于油田采油井口。上法兰与下法兰相对通过螺母和螺栓连接在一起,在下法兰的下端面焊接有管接头,管接头的下端有外螺纹;在上法兰上端面上焊接有圆柱形壳体,壳体中心孔通过内台阶分为圆柱体下腔和圆柱体上腔,圆柱体下腔和圆柱体上腔之间有中心孔联通;在壳体的下腔内固定有卡瓦悬挂器,在壳体的上腔内固定有上垫片、密封环和下垫片,上垫片、密封环和下垫片为圆环形;在壳体的上腔端部有内螺纹,压紧螺帽通过螺纹固定在壳体的上端。效果是:安装在井口,连续油管下入井内,通过井口悬挂密封装置能悬挂在井口,并且能起到密封连续油管作用;结构紧凑,悬挂可靠,密封可靠。该实用新型专利也是应用于连续油管作业完成后，属于静止状态时的防喷装置。因此，该技术也没有公开一种连续油管注入或上提的动密封装置及方法。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种石油工业用装置，不仅可以实现连续油管的动密封，而且方便更换相应的密封件，不用每次更换整个密封件，而且增加了扶正机构和刮油装置，提高了动密封的效果，延长了连续油管的使用寿命，避免井口出现泄漏事故。
本发明提到的一种连续油管动密封装置，其技术方案是：包括下接头（1）、座封活塞（2）、开口环刮油器（3）、遇油膨胀橡胶（4）、座封液压缸（5）、橡胶压环（6）、扶正钢球（7）、易换橡胶垫（8）、密封基套（9）、密封橡胶芯（10）、定位扶正钢球（11）、连接螺栓（12）、橡胶更换液缸（13）、密封缸（14）、橡胶座封基环（15）、空心芯轴（16）和限位支撑板（18），开口环刮油器（3）安装在下接头（1）的内腔凸台处，下接头（1）的上部活动连接座封液压缸（5），在座封液压缸（5）的内腔安装座封活塞（2），在座封活塞（2）的内腔安装遇油膨胀橡胶（4），在座封活塞（2）的顶部安装橡胶压环（6），形成下部密封刮油结构；
橡胶更换液缸（13）与密封缸（14）连接在一起，将空心芯轴（16）安装在密封缸（14）的上端，橡胶座封基环（15）沿着空心芯轴（16）底部向上穿入空心芯轴（16）的内腔，空心芯轴（16）的上部外壁与橡胶更换液缸（13）的上端内壁活动连接，在所述橡胶座封基环（15）内壁安装有多组定位扶正钢球（11），形成上部扶正结构；
所述下部密封刮油结构与上部扶正结构之间通过限位支撑板（18）和连接螺栓（12）连接，限位支撑板（18）用于限制座封液压缸（5）与橡胶更换液缸（13）之间的距离，并通过连接螺栓（12）固定连接；限位支撑板（18）的内腔为密封缸（14），在密封缸（14）内腔添加密封基套（9）、密封橡胶芯（10）和易换橡胶垫（8），密封橡胶芯（10）安设在密封基套（9）内腔，且在密封橡胶芯（10）的上下两端分别安装易换橡胶垫（8）；通过控制密封缸（14）的上下移动，进而打开或关闭限位支撑板（18），并对密封缸（14）内腔的密封基套（9）、密封橡胶芯（10）或易换橡胶垫（8）进行更换。
优选的，上述限位支撑板（18）为弧形结构，限位支撑板（18）罩在密封缸（14）的外侧。
优选的，上述橡胶更换液缸（13）内壁设有第一通孔（13.1）和第二通孔（13.2），且橡胶更换液缸（13）的内壁与空心芯轴（16）的外壁之间形成的空腔用于密封缸（14）上下移动，橡胶更换液缸（13）内壁的第一通孔（13.1）将伸缩空腔与外部连通，从外部注入压力时，密封缸（14）向下移动；所述第二通孔（13.2）将密封缸（14）的顶部凸起下边缘与外部连通，当从外部注入压力时，压力由下往上推动密封缸（14）的顶部凸起下边缘，推动密封缸（14）向上移动。
优选的，上述开口环刮油器（3）为喇叭口形状，下接头（1）的外壁设有注油排污孔（17），注油排污孔（17）设置在开口环刮油器（3）下侧位置。
优选的，上述座封活塞（2）为圆筒形结构，在外壁的中部设有活塞凸起，通过活塞凸起与下接头（1）的顶部接触，活塞凸起的外壁与座封液压缸（5）的内壁活动连接。
优选的，上述橡胶压环（6）采用黄铜制成，橡胶压环（6）的下部压在座封活塞（2）上，上部与易换橡胶垫（8）接触；所述橡胶压环（6）的径向设有多个扶正钢球（7），每个扶正钢球（7）通过弹簧钢球支撑（19）安设在橡胶压环（6）内。
本发明的有益效果是：通过增加多组定位扶正钢球，可以使连续油管在移动时在定位扶正钢球的作用下，对连续油管起到扶正和减少摩擦的作用，通过滚动摩擦代替了滑动摩擦；并且在橡胶座封基环的下部和橡胶压环的上部分别设有扶正钢球和弹簧钢球支撑，可以使连续油管在移动时一直处于被扶正状态；
通过在下部密封刮油结构与上部扶正结构之间通过限位支撑板和连接螺栓连接，且密封缸内安装密封基套、密封橡胶芯和易换橡胶垫，这样在出现轻微的密封不牢时，仅仅更换易换橡胶垫即可完成密封；当出现进一步的密封不牢时，可以更换密封橡胶芯即可完成密封；若还是不能密封时，则可以更换密封基套和密封橡胶芯和易换橡胶垫，总之，可以分别更换密封件，与现有技术相比，节省了更换密封件的时间，也减少了密封件的浪费情况，提高了工作效率；
另外，通过设有遇油膨胀橡胶，可以使上提连续油管时提高原油的挂除效果，而且底部设有喇叭口形状的开口环刮油器，可以提高原油的挂除效果，本发明提高了动密封的效果，延长了连续油管的使用寿命，避免井口出现泄漏事故。
附图说明
附图1是本发明的结构示意图；
附图2是密封基套的结构示意图；
附图3是开口环刮油器的结构示意图；
附图4是橡胶座封基环的局部结构示意图；
附图5是本发明的实施例3的结构示意图；
上图中：下接头1、座封活塞2、开口环刮油器3、遇油膨胀橡胶4、座封液压缸5、橡胶压环6、扶正钢球7、易换橡胶垫8、密封基套9、密封橡胶芯10、定位扶正钢球11、连接螺栓12、橡胶更换液缸13、密封缸14、橡胶座封基环15、空心芯轴16、注油排污孔17、限位支撑板18、弹簧钢球支撑19、护丝20，第一通孔13.1和第二通孔13.2，楔形空腔9.1，圆筒形孔15.1。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1，本发明提到的一种连续油管动密封装置，其技术方案是：包括下接头1、座封活塞2、开口环刮油器3、遇油膨胀橡胶4、座封液压缸5、橡胶压环6、扶正钢球7、易换橡胶垫8、密封基套9、密封橡胶芯10、定位扶正钢球11、连接螺栓12、橡胶更换液缸13、密封缸14、橡胶座封基环15、空心芯轴16、限位支撑板18，开口环刮油器3安装在下接头1的内腔凸台处，下接头1的上部活动连接座封液压缸5，在座封液压缸5的内腔安装座封活塞2，在座封活塞2的内腔安装遇油膨胀橡胶4，在座封活塞2的顶部安装橡胶压环6，形成下部密封刮油结构；
橡胶更换液缸13与密封缸14连接在一起，将空心芯轴16安装在密封缸14的上端，橡胶座封基环15沿着空心芯轴16底部穿入空心芯轴16的内腔，空心芯轴16的上部外壁与橡胶更换液缸13的上端内壁活动连接，在所述橡胶座封基环15内壁安装有多组定位扶正钢球11，形成上部扶正结构；
所述下部密封刮油结构与上部扶正结构之间通过限位支撑板18和连接螺栓12连接，限位支撑板18用于限制座封液压缸5与橡胶更换液缸13之间的距离，并通过连接螺栓12固定连接；限位支撑板18的内腔为密封缸14，在密封缸14内腔添加密封基套9、密封橡胶芯10和易换橡胶垫8，密封橡胶芯10安设在密封基套9内腔，且在密封橡胶芯10的上下两端分别安装易换橡胶垫8；通过控制密封缸14的上下移动，进而打开或关闭限位支撑板18，并对密封缸14内腔的密封基套9、密封橡胶芯10或易换橡胶垫8进行更换。
其中，限位支撑板18为弧形结构，限位支撑板18罩在密封缸14的外侧。
橡胶更换液缸13内壁设有第一通孔13.1和第二通孔13.2，且橡胶更换液缸13的内壁与空心芯轴16的外壁之间形成的空腔可以用于密封缸14上下移动，橡胶更换液缸13内壁的第一通孔13.1将伸缩空腔与外部连通，从外部注入压力时，密封缸14向下移动；所述第二通孔13.2将密封缸14的顶部凸起下边缘与外部连通，当从外部注入压力时，压力由下往上推动密封缸14的顶部凸起下边缘，推动密封缸14向上移动。
另外，关于橡胶更换液缸13，需要进一步说明的是：第一通孔13.1的进口13.3设置在橡胶更换液缸13的下侧外壁，出口13.4设置在橡胶更换液缸13的上侧内壁，橡胶更换液缸13的内壁与空心芯轴16的外壁形成的空腔，就是密封缸14上下活动的空腔，向空腔注入压力，则密封缸14向下移动；
另外，第二通孔13.2的第二进口13.5设置在橡胶更换液缸13的另一端的下侧外壁，第二出口13.6设置在密封缸14顶部的凸起下边缘，将密封缸14的顶部凸起下边缘与外部连通，这样，从第二进口13.5注入压力时，会带动密封缸14向上移动。
本发明的开口环刮油器3为喇叭口形状，下接头1的外壁设有注油排污孔17，注油排污孔17设置在开口环刮油器3下侧位置，开口环刮油器3安装在下接头1的内腔凸台处，较窄处向下，较宽处向上，上表面与遇油膨胀橡胶配合，通过下侧的较窄的喇叭口结构对连续油管外壁的原油进行挂除。
本发明的座封活塞2为圆筒形结构，在外壁的中部设有活塞凸起，通过活塞凸起与下接头1的顶部接触，活塞凸起的外壁与座封液压缸5的内壁活动连接。
本发明的橡胶压环6采用黄铜制成，橡胶压环6的下部压在座封活塞2上，上部与易换橡胶垫8接触；所述橡胶压环6的径向设有多个扶正钢球7，每个扶正钢球7通过弹簧钢球支撑19安设在橡胶压环6内。
本发明的橡胶座封基环15上设有多组定位扶正钢球11，在橡胶座封基环15的底部设有扶正钢球7和弹簧钢球支撑19，且所述橡胶座封基环15采用黄铜制成，具体可以采用黄铜H69，该材质较软，避免对橡胶和连续油管的伤害；另外，遇油膨胀橡胶的配方如下：丙烯酸橡胶微粒70-100份、二甲基丙烯酸四甘醇酯0.2-0.3份、二甲基丙烯酸（1,3）丁二醇酯0.3-0.5份和白炭黑9-10份。也可以采用现有技术配方，也可以根据不同的需要调整配方。
另外，本发明的橡胶座封基环15的内壁设有多组圆筒形孔15.1，且靠近内壁处的开口小于圆筒形孔的直径，在圆筒形孔塞入定位扶正钢球11，而且圆筒形孔的外端通过螺栓固定支撑定位扶正钢球11，在橡胶座封基环15的底部设有长圆筒形孔，在长圆筒形孔内装入扶正钢球7，并安装弹簧钢球支撑19；另外，橡胶压环6也设有长圆筒形孔，在长圆筒形孔内装入扶正钢球7，并安装弹簧钢球支撑19。
本发明提到的连续油管动密封装置的使用方法，其技术方案是包括以下步骤：
首先，连续油管下入井下时，穿过空心芯轴16内的橡胶座封基环15，通过多组定位扶正钢球11起到扶正作用，通过滚动摩擦代替了滑动摩擦，顺利将连续油管下入密封基套9、密封橡胶芯10和易换橡胶垫8，此时密封橡胶芯10和易换橡胶垫8对连续油管起到动密封作用，连续油管继续下行，再通过橡胶压环6和遇油膨胀橡胶4，此时连续油管外壁没有原油，遇油膨胀橡胶4处于收缩状态，这样，连续油管顺利下入井下；
其次，在上提连续油管时，由于开口环刮油器3为喇叭口形状，可将连续油管外壁的原油挂落，挂落的原油通过注油排污孔17排出，遗漏下的原油经过遇油膨胀橡胶4会使遇油膨胀橡胶4膨胀，这样进一步使原油被擦除；连续油管继续经过密封缸14内腔的密封基套9、密封橡胶芯10和易换橡胶垫8，实现动密封，当密封橡胶芯10或易换橡胶垫8出现密封不牢的情况下，需要通过第二通孔注入高压，将密封缸14上推，松开连接螺栓12，打开限位支撑板18，从而更换易换橡胶垫8，换完后将限位支撑板18关闭，拧紧连接螺栓12，再通过第一通孔注入高压，将密封缸14向下推动，完成更换易换橡胶垫8的工作；此时，连续油管再继续经过空心芯轴16和定位扶正钢球11直至提出井口，通过井口外的盘管装置收好连续油管；
若多次更换易换橡胶垫8仍然密封不牢，则需要通过第二通孔注入高压，将密封缸14上推较大距离，松开连接螺栓12，打开限位支撑板18，从而将密封基套9取出，更换密封橡胶芯10，同时更换两端的易换橡胶垫8；然后，将限位支撑板18关闭，拧紧连接螺栓12，再通过第一通孔注入高压，将密封缸14向下推动，完成更换易换橡胶垫8的工作。
实施例2，本发明采用的易换橡胶垫8为圆环形结构，中间切割一个斜切口，方便通过斜切口将其套在工作中的连续油管上；另外，本发明的密封基套9为圆筒形结构，其外径不大于密封缸14的内径；密封橡胶芯10的外径不大于密封基套9的内径，使密封橡胶芯10安装在密封基套9内腔，在密封橡胶芯10的两端分别安装一组或一组以上的易换橡胶垫8；所述的密封基套9的硬度大于密封橡胶芯10的硬度。
本发明的密封基套9的中部与密封橡胶芯10接触，两端的内径大于中部的内径，且设有楔形空腔9.1，易换橡胶垫8的外径大于密封橡胶芯10的外径，这个结构可以使易换橡胶垫8与密封橡胶芯10起到更好的密封效果，特别是被挤压后，二者的密封效果比直接连接在一起效果更好。
而且，本发明设计的分体式的密封结构，避免了现有技术采用整个橡胶筒存在的问题，一是在运行中一处受伤或者破损，就需要整体更换，造成成本增加，而且增加了污染环境的几率；二是原有的整体式橡胶筒可能会出现密封失灵的情况，而且在连续油管移动过程中，由于来回摩擦，其动密封效果并不好。采用本发明的分体式结构，而且易换橡胶垫与密封橡胶芯的接触处还设有楔形空腔，可以解决上述问题，提高了动密封效果。
实施例3，参照附图5，本发明与实施例1不同之处是：第一通孔13.1的进口13.3不需要设置在橡胶更换液缸13的下侧外壁，且出口也不需要设置在顶部，不需要将第一通孔13.1设置在橡胶更换液缸13的外壁内部，减少制作成本；而是进口13.3设置在橡胶更换液缸13的外壁上部，与内壁的出口13.4连通，通过进口13.3注入压力，直接通过出口13.4进入空腔，使密封缸14向下移动。
以上所述，仅是本发明的部分较佳实施例，任何熟悉本领域的技术人员均可能利用上述阐述的技术方案加以修改或将其修改为等同的技术方案。因此，依据本发明的技术方案所进行的任何简单修改或等同置换，尽属于本发明要求保护的范围。
Claims (2)
1.一种连续油管动密封装置，其特征是：包括下接头（1）、座封活塞（2）、开口环刮油器（3）、遇油膨胀橡胶（4）、座封液压缸（5）、橡胶压环（6）、易换橡胶垫（8）、密封基套（9）、密封橡胶芯（10）、定位扶正钢球（11）、连接螺栓（12）、橡胶更换液缸（13）、密封缸（14）、橡胶座封基环（15）、空心芯轴（16）和限位支撑板（18），开口环刮油器（3）安装在下接头（1）的内腔凸台处，下接头（1）的上部活动连接座封液压缸（5），在座封液压缸（5）的内腔安装座封活塞（2），在座封活塞（2）的内腔安装遇油膨胀橡胶（4），在座封活塞（2）的顶部安装橡胶压环（6），形成下部密封刮油结构；
橡胶更换液缸（13）与密封缸（14）连接在一起，将空心芯轴（16）安装在密封缸（14）的上端，橡胶座封基环（15）沿着空心芯轴（16）底部向上穿入空心芯轴（16）的内腔，空心芯轴（16）的上部外壁与橡胶更换液缸（13）的上端内壁活动连接，在所述橡胶座封基环（15）内壁安装有多组定位扶正钢球（11），形成上部扶正结构；
所述下部密封刮油结构与上部扶正结构之间通过限位支撑板（18）和连接螺栓（12）连接，限位支撑板（18）用于限制座封液压缸（5）与橡胶更换液缸（13）之间的距离，并且座封液压缸（5）与橡胶更换液缸（13）通过连接螺栓（12）固定连接；限位支撑板（18）的内腔为密封缸（14），在密封缸（14）内腔添加密封基套（9）、密封橡胶芯（10）和易换橡胶垫（8），密封橡胶芯（10）安设在密封基套（9）内腔，且在密封橡胶芯（10）的上下两端分别安装易换橡胶垫（8）；通过控制密封缸（14）的上下移动，进而打开或关闭限位支撑板（18），并对密封缸（14）内腔的密封基套（9）、密封橡胶芯（10）或易换橡胶垫（8）进行更换；
所述限位支撑板（18）为弧形结构，限位支撑板（18）罩在密封缸（14）的外侧；
所述开口环刮油器（3）为喇叭口形状，下接头（1）的外壁设有注油排污孔（17），注油排污孔（17）设置在开口环刮油器（3）下侧位置；
所述座封活塞（2）为圆筒形结构，在所述座封活塞（2）的外壁的中部设有活塞凸起，通过活塞凸起与下接头（1）的顶部接触，活塞凸起的外壁与座封液压缸（5）的内壁活动连接；
所述橡胶座封基环（15）上设有多组定位扶正钢球（11），在橡胶座封基环（15）的底部设有扶正钢球（7）和弹簧钢球支撑（19），且所述橡胶座封基环（15）采用黄铜制成；
其中，所述橡胶更换液缸（13）内壁设有第一通孔（13.1）和第二通孔（13.2），且橡胶更换液缸（13）的内壁与空心芯轴（16）的外壁之间形成的空腔用于密封缸（14）上下移动，橡胶更换液缸（13）内壁的第一通孔（13.1）将所述空腔与外部连通，从第一通孔（13.1）的外部注入压力时，密封缸（14）向下移动；所述第二通孔（13.2）将密封缸（14）的顶部凸起下边缘与外部连通，当从第二通孔（13.2）的外部注入压力时，压力由下往上推动密封缸（14）的顶部凸起下边缘，推动密封缸（14）向上移动。
2.根据权利要求1所述的连续油管动密封装置，其特征是：所述橡胶压环（6）采用黄铜制成，橡胶压环（6）的下部压在座封活塞（2）上，上部与易换橡胶垫（8）接触；所述橡胶压环（6）的径向设有多个扶正钢球（7），每个扶正钢球（7）通过弹簧钢球支撑（19）安设在橡胶压环（6）内。
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