CN111911626B - 一种石油开采设备用自膨胀防渗密封件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种石油开采设备用自膨胀防渗密封件，属于石油开采设备领域，可以实现针对石油特点进行针对性设置，一方面对材料进行加强，提高对石油的耐油性，另一方面主动设置吸油部件，一旦出现渗漏现象，可以及时感知到并触发指定性的双向膨胀动作，周向膨胀以挤压蓄水材料释放出事先储存的乳化剂，对石油进行乳化分解，避免石油对密封材料造成侵蚀，上下膨胀以促使内膨胀线囊出现蠕动动作，进而迫使密封材料从内部开始膨胀来提高密封性，阻止石油渗漏现象的进一步发生，同时双向膨胀动作具有永久性的特点，因此可以始终保持高效的密封性，不会随着时间推移导致密封性能的下降，从而提高石油开采设备的工作安全性。

Description

一种石油开采设备用自膨胀防渗密封件

技术领域

本发明涉及石油开采设备领域，更具体地说，涉及一种石油开采设备用自膨胀防渗密封件。

背景技术

石油钻采专用设备，在开采设备出现的故障问题中，主要存在着损害类及老化松脱类故障与失调类和堵塞渗漏造成的性能失效四种故障，其表现分别为零件方面的裂蚀问题及拉伤变形与龟裂和压痕等问题，而老化类问题主要体现在材料方面的变质老化与磨损剥落等现象，其次为松脱方面的故障，则主要体现在零部件方面的脱落松动等。

由于石油具有一定的腐蚀效果，会加速石油钻采专用设备内密封件的老化，容易出现堵塞渗漏造成的性能失效，一旦出现此类故障，轻则设备故障停运，重则出现生命财产安全，因此高压密封件的安全问题值得重视，现有技术中对密封件的材料进行加强，例如增强橡胶件的耐油性，但是随着使用时间的推移，密封件的性能不可避免的会呈现不同程度的下降，技术人员一般通过缩短检修周期，定期维护和更换才能有效避免这一问题，然而此类加强手段过于被动，且成本较为高昂，需要耗费巨大的人力物力。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种石油开采设备用自膨胀防渗密封件，它可以实现针对石油特点进行针对性设置，一方面对材料进行加强，提高对石油的耐油性，另一方面主动设置吸油部件，一旦出现渗漏现象，可以及时感知到并触发指定性的双向膨胀动作，周向膨胀以挤压蓄水材料释放出事先储存的乳化剂，对石油进行乳化分解，避免石油对密封材料造成侵蚀，上下膨胀以促使内膨胀线囊出现蠕动动作，进而迫使密封材料从内部开始膨胀来提高密封性，阻止石油渗漏现象的进一步发生，同时双向膨胀动作具有永久性的特点，因此可以始终保持高效的密封性，不会随着时间推移导致密封性能的下降，从而提高石油开采设备的工作安全性。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种石油开采设备用自膨胀防渗密封件，包括一对边缘密封圈和嵌中密封圈，所述嵌中密封圈镶嵌于一对边缘密封圈之间，且一对边缘密封圈与嵌中密封圈一体成型，所述嵌中密封圈外表面固定连接有多个环形阵列分布的感渗吸油球，所述嵌中密封圈内表面固定连接有形定环，所述形定环靠近嵌中密封圈一端固定连接有多个与感渗吸油球相对应的油胀触发半球，且油胀触发半球镶嵌于嵌中密封圈内，所述油胀触发半球与感渗吸油球之间连接有导油纤维杆，相邻的所述感渗吸油球之间连接有成网导水纤维杆，相邻的所述油胀触发半球之间连接有侧压解油块，所述侧压解油块与成网导水纤维杆之间连接有移液纤维杆。

进一步的，所述油胀触发半球远离形定环一端覆盖有膨胀限定片，所述膨胀限定片上开设有与导油纤维杆相匹配的渗流孔，所述膨胀限定片与形定环之间固定连接有限流拉杆，所述限流拉杆开设有与渗流孔连通的限流孔，且导油纤维杆插设于限流孔内，膨胀限定片起到对油胀触发半球的膨胀限定作用，将油胀触发半球吸油后的膨胀方向导向至指定区域。

进一步的，所述导油纤维杆外表面延伸有多根分油纤维丝，且分油纤维丝贯穿限流拉杆并分散于油胀触发半球内，分油纤维丝可以将导油纤维杆传递来的石油均匀分散至油胀触发半球内，从而迫使油胀触发半球均匀膨胀。

进一步的，所述边缘密封圈内镶嵌连接有多个环形阵列分布的内膨胀线囊，且内膨胀线囊一端封闭一端开放，所述内膨胀线囊的开放端与油胀触发半球上下两侧接触，内膨胀线囊的开放端可以将油胀触发半球的膨胀动作转化为蠕动的驱动力，从而迫使边缘密封圈从内部开始膨胀，实现提高密封性的目的。

进一步的，所述内膨胀线囊包括涡流式蠕动管和填充于涡流式蠕动管内的多个蠕动珠，所述涡流式蠕动管采用硬质材料制成且保持弧形，位于涡流式蠕动管开放端的所述蠕动珠镶嵌于油胀触发半球外表面上，可以充分利用油胀触发半球的膨胀，推动蠕动珠在涡流式蠕动管内进行迁移，从而整体上实现内膨胀线囊在边缘密封圈内的蠕动，迫使边缘密封圈的侧壁出现鼓起现象来提高密封性。

进一步的，所述涡流式蠕动管自封闭端至开放端直径逐渐减小，所述蠕动珠的直径随涡流式蠕动管同步变化，可以有效利用油胀触发半球的膨胀力促使蠕动珠移动，进而实现内膨胀线囊的蠕动，若全部采用大直径的蠕动珠，难以与油胀触发半球进行配合，且由于质量较大的关系，仅仅依靠油胀触发半球的膨胀作用难以推动多个蠕动珠，若全部采用小直径的蠕动珠，则容易导致推动力在蠕动珠之间的传递中出现分散现象，进而导致推动失败。

进一步的，所述油胀触发半球上下两端均镶嵌连接有推力片，且推力片与位于涡流式蠕动管开放端的蠕动珠相匹配，推力片可以更好的集中油胀触发半球的膨胀作用力，然后利用与蠕动珠贴合的特性，方便将作用力很好的传递至蠕动珠。

进一步的，所述推力片位于膨胀限定片未覆盖到的油胀触发半球区域内，且与膨胀限定片和油胀触发半球的端部相邻，可以有效利用膨胀限定片的膨胀限定作用，将膨胀作用集中到推力片处，起到扩大推力片处膨胀作用的效果。

进一步的，所述感渗吸油球和导油纤维杆均采用吸油材料制成，且导油纤维杆的吸油性优于感渗吸油球，所述油胀触发半球采用遇油膨胀材料制成，在出现石油渗漏现象时，感渗吸油球可以及时感知到并通过导油纤维杆传递至油胀触发半球，利用油胀触发半球遇油膨胀的特性，触发自膨胀动作进行保护和密封。

进一步的，所述侧压解油块采用蓄水材料制成，且蓄水材料内储存有油污乳化剂，所述移液纤维杆和成网导水纤维杆均采用吸水材料制成，且成网导水纤维杆的吸水性优于移液纤维杆，在油胀触发半球吸油膨胀后侧压解油块受到挤压，然后释放出储存的油污乳化剂，并通过移液纤维杆和成网导水纤维杆进行传递，将渗漏的油污进行乳化分解，避免对边缘密封圈和嵌中密封圈造成侵蚀。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)本方案可以实现针对石油特点进行针对性设置，一方面对材料进行加强，提高对石油的耐油性，另一方面主动设置吸油部件，一旦出现渗漏现象，可以及时感知到并触发指定性的双向膨胀动作，周向膨胀以挤压蓄水材料释放出事先储存的乳化剂，对石油进行乳化分解，避免石油对密封材料造成侵蚀，上下膨胀以促使内膨胀线囊出现蠕动动作，进而迫使密封材料从内部开始膨胀来提高密封性，阻止石油渗漏现象的进一步发生，同时双向膨胀动作具有永久性的特点，因此可以始终保持高效的密封性，不会随着时间推移导致密封性能的下降，从而提高石油开采设备的工作安全性。

嵌中密封圈(2)回水系统包括去杂模块和油水分离模块，去杂模块包括安装于油水分离模块之前的提纯管，提纯管内安装有提纯滤板，利用去杂模块中的提纯滤板对油剂中的废丝和单体杂质等污染物进行高效去除，从而实现对油剂提纯回用的目的。

感渗吸油球(3)提纯滤板上开设有多个均匀分布的半圆离心孔，半圆离心孔下半段设有多个均匀分布的支点嵌球，且支点嵌球镶嵌于半圆离心孔内壁上，支点嵌球外表面沿圆弧方向上连接有多个自转引流鳞片，且自转引流鳞片呈环形阵列分布并依次搭接，利用半圆离心孔的加速作用，迫使油剂中的废丝等污染物因为离心力的作用定向与支点嵌球上的自转引流鳞片进行接触，从而实现对废丝等污染物的高效捕捉作用。

成网导水纤维杆(4)自转引流鳞片外表面连接有多根均匀的类纤维捕捉棒，自转引流鳞片上还开设有多个漏油孔，且漏油孔与类纤维捕捉棒交错分布，类纤维捕捉棒主要起到对废丝等污染物的高效捕捉作用，漏油孔与类纤维捕捉棒交错分布是防止在自转引流鳞片翻转后，通过的油剂仍然会对类纤维捕捉棒造成冲击。

油胀触发半球(5)支点嵌球与自转引流鳞片之间连接有油吸助转块，油吸助转块采用遇油膨胀材料制成，且内部镶嵌连接有多根弹力复形丝，油吸助转块具有遇油膨胀的特性，其与类纤维捕捉棒的吸附捕捉作用同步，随着类纤维捕捉棒对污染物的吸附饱和进程，油吸助转块也同步膨胀迫使自转引流鳞片进行翻转，在自转引流鳞片完全翻转后对其背面的类纤维捕捉棒形成保护，避免流经的油剂对类纤维捕捉棒造成冲击，进而导致类纤维捕捉棒上吸附的污染物再次脱附重新进入到油剂中，造成提纯效果不佳，弹力复形丝起到辅助油吸助转块在脱油后复形的作用。

导油纤维杆(6)自转引流鳞片远离支点嵌球一端连接有阻油条，且其搭接的自转引流鳞片外表面开设有与阻油条相匹配的阻油槽，且阻油条与阻油槽之间过盈配合，阻油条与阻油槽配合可以形成相邻自转引流鳞片之间的搭接密封作用，避免油剂从搭接缝隙中直接进入，从而加快油吸助转块的膨胀进程，导致类纤维捕捉棒在未完全吸附饱和的时候自转引流鳞片就已进行翻转保护。

移液纤维杆(7)类纤维捕捉棒包括吸附表层和镶嵌连接于吸附表层内的定形芯丝，吸附表层外表面上连接有多个类犄角捉丝柱，吸附表层起到高效吸附杂质的作用，定形芯丝起到内部支撑作用，而类犄角捉丝柱主要是扩大吸附表层与油剂的接触面积，同时针对性捕捉油剂内的废丝。

侧压解油块(8)吸附表层采用多孔吸附材料制成，定形芯丝采用弹性材料制成，吸附表层具有优异的吸附性，同时方便脱附杂质重复利用，定形芯丝采用弹性材料，可以使得类纤维捕捉棒在吸附饱和后由于重力拉扯的作用由弯曲状拉伸为直线状，可以更好的避免漏油孔中流出的油剂与其接触冲击。

形定环(9)类犄角捉丝柱包括呈弯折状的糙面弹性基体，糙面弹性基体外表面上开设有多个捉丝条孔，捉丝条孔内侧壁上连接有多根定丝尖刺，捉丝条孔起到容纳废丝的作用，在废丝进入到捉丝条孔中并对其进行挤压时，捉丝条孔会向中心处收缩变形，迫使定丝尖刺对废丝进行固定避免其从捉丝条孔中脱落，从而实现对废丝的捕捉作用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的俯视剖视图；

图3为本发明油胀触发半球的内部结构示意图；

图4为本发明的正视剖视图；

图5为图4中A处的结构示意图。

图中标号说明：

1边缘密封圈、2嵌中密封圈、3感渗吸油球、4成网导水纤维杆、5油胀触发半球、6导油纤维杆、7移液纤维杆、8侧压解油块、9形定环、10膨胀限定片、11限流拉杆、12分油纤维丝、13涡流式蠕动管、14推力片、15蠕动珠。

具体实施方式

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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

请参阅图1-2，一种石油开采设备用自膨胀防渗密封件，包括一对边缘密封圈1和嵌中密封圈2，边缘密封圈1和嵌中密封圈2均采用耐油性橡胶制成，嵌中密封圈2镶嵌于一对边缘密封圈1之间，且一对边缘密封圈1与嵌中密封圈2一体成型，嵌中密封圈2外表面固定连接有多个环形阵列分布的感渗吸油球3，嵌中密封圈2内表面固定连接有形定环9，形定环9采用硬质材料制成，起到对嵌中密封圈2和膨胀限定片10的支撑和定形作用，形定环9靠近嵌中密封圈2一端固定连接有多个与感渗吸油球3相对应的油胀触发半球5，且油胀触发半球5镶嵌于嵌中密封圈2内，油胀触发半球5与感渗吸油球3之间连接有导油纤维杆6，相邻的感渗吸油球3之间连接有成网导水纤维杆4，相邻的油胀触发半球5之间连接有侧压解油块8，侧压解油块8与成网导水纤维杆4之间连接有移液纤维杆7。

感渗吸油球3和导油纤维杆6均采用吸油材料制成，且导油纤维杆6的吸油性优于感渗吸油球3，油胀触发半球5采用遇油膨胀材料制成，在出现石油渗漏现象时，感渗吸油球3可以及时感知到并通过导油纤维杆6传递至油胀触发半球5，利用油胀触发半球5遇油膨胀的特性，触发自膨胀动作进行保护和密封，侧压解油块8采用蓄水材料制成，且蓄水材料内储存有油污乳化剂，移液纤维杆7和成网导水纤维杆4均采用吸水材料制成，且成网导水纤维杆4的吸水性优于移液纤维杆7，在油胀触发半球5吸油膨胀后侧压解油块8受到挤压，然后释放出储存的油污乳化剂，并通过移液纤维杆7和成网导水纤维杆4进行传递，将渗漏的油污进行乳化分解，避免对边缘密封圈1和嵌中密封圈2造成侵蚀。

请参阅图3，油胀触发半球5远离形定环9一端覆盖有膨胀限定片10，膨胀限定片10上开设有与导油纤维杆6相匹配的渗流孔，膨胀限定片10与形定环9之间固定连接有限流拉杆11，限流拉杆11开设有与渗流孔连通的限流孔，且导油纤维杆6插设于限流孔内，膨胀限定片10起到对油胀触发半球5的膨胀限定作用，将油胀触发半球5吸油后的膨胀方向导向至指定区域，导油纤维杆6外表面延伸有多根分油纤维丝12，且分油纤维丝12贯穿限流拉杆11并分散于油胀触发半球5内，分油纤维丝12可以将导油纤维杆6传递来的石油均匀分散至油胀触发半球5内，从而迫使油胀触发半球5均匀膨胀。

请参阅图4，边缘密封圈1内镶嵌连接有多个环形阵列分布的内膨胀线囊，且内膨胀线囊一端封闭一端开放，内膨胀线囊的开放端与油胀触发半球5上下两侧接触，内膨胀线囊的开放端可以将油胀触发半球5的膨胀动作转化为蠕动的驱动力，从而迫使边缘密封圈1从内部开始膨胀，实现提高密封性的目的。

请参阅图5，内膨胀线囊包括涡流式蠕动管13和填充于涡流式蠕动管13内的多个蠕动珠15，涡流式蠕动管13采用硬质材料制成且保持弧形，位于涡流式蠕动管13开放端的蠕动珠15镶嵌于油胀触发半球5外表面上，可以充分利用油胀触发半球5的膨胀，推动蠕动珠15在涡流式蠕动管13内进行迁移，从而整体上实现内膨胀线囊在边缘密封圈1内的蠕动，迫使边缘密封圈1的侧壁出现鼓起现象来提高密封性。

涡流式蠕动管13自封闭端至开放端直径逐渐减小，蠕动珠15的直径随涡流式蠕动管13同步变化，可以有效利用油胀触发半球5的膨胀力促使蠕动珠15移动，进而实现内膨胀线囊的蠕动，若全部采用大直径的蠕动珠15，难以与油胀触发半球5进行配合，且由于质量较大的关系，仅仅依靠油胀触发半球5的膨胀作用难以推动多个蠕动珠15，若全部采用小直径的蠕动珠15，则容易导致推动力在蠕动珠15之间的传递中出现分散现象，进而导致推动失败。

油胀触发半球5上下两端均镶嵌连接有推力片14，且推力片14与位于涡流式蠕动管13开放端的蠕动珠15相匹配，推力片14可以更好的集中油胀触发半球5的膨胀作用力，然后利用与蠕动珠15贴合的特性，方便将作用力很好的传递至蠕动珠15。

推力片14位于膨胀限定片10未覆盖到的油胀触发半球5区域内，且与膨胀限定片10和油胀触发半球5的端部相邻，可以有效利用膨胀限定片10的膨胀限定作用，将膨胀作用集中到推力片14处，起到扩大推力片14处膨胀作用的效果。

本发明可以实现针对石油特点进行针对性设置，一方面对材料进行加强，提高对石油的耐油性，另一方面主动设置吸油部件，一旦出现渗漏现象，可以及时感知到并触发指定性的双向膨胀动作，周向膨胀以挤压蓄水材料释放出事先储存的乳化剂，对石油进行乳化分解，避免石油对密封材料造成侵蚀，上下膨胀以促使内膨胀线囊出现蠕动动作，进而迫使密封材料从内部开始膨胀来提高密封性，阻止石油渗漏现象的进一步发生，同时双向膨胀动作具有永久性的特点，因此可以始终保持高效的密封性，不会随着时间推移导致密封性能的下降，从而提高石油开采设备的工作安全性。

以上，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种石油开采设备用自膨胀防渗密封件，其特征在于：包括一对边缘密封圈(1)和嵌中密封圈(2)，所述嵌中密封圈(2)镶嵌于一对边缘密封圈(1)之间，且一对边缘密封圈(1)与嵌中密封圈(2)一体成型，所述嵌中密封圈(2)外表面固定连接有多个环形阵列分布的感渗吸油球(3)，所述嵌中密封圈(2)内表面固定连接有形定环(9)，所述形定环(9)靠近嵌中密封圈(2)一端固定连接有多个与感渗吸油球(3)相对应的油胀触发半球(5)，且油胀触发半球(5)镶嵌于嵌中密封圈(2)内，所述油胀触发半球(5)与感渗吸油球(3)之间连接有导油纤维杆(6)，相邻的所述感渗吸油球(3)之间连接有成网导水纤维杆(4)，相邻的所述油胀触发半球(5)之间连接有侧压解油块(8)，所述侧压解油块(8)与成网导水纤维杆(4)之间连接有移液纤维杆(7)。

2.根据权利要求1所述的一种石油开采设备用自膨胀防渗密封件，其特征在于：所述油胀触发半球(5)远离形定环(9)一端覆盖有膨胀限定片(10)，所述膨胀限定片(10)上开设有与导油纤维杆(6)相匹配的渗流孔，所述膨胀限定片(10)与形定环(9)之间固定连接有限流拉杆(11)，所述限流拉杆(11)开设有与渗流孔连通的限流孔，且导油纤维杆(6)插设于限流孔内。

3.根据权利要求2所述的一种石油开采设备用自膨胀防渗密封件，其特征在于：所述导油纤维杆(6)外表面延伸有多根分油纤维丝(12)，且分油纤维丝(12)贯穿限流拉杆(11)并分散于油胀触发半球(5)内。

4.根据权利要求1所述的一种石油开采设备用自膨胀防渗密封件，其特征在于：所述边缘密封圈(1)内镶嵌连接有多个环形阵列分布的内膨胀线囊，且内膨胀线囊一端封闭一端开放，所述内膨胀线囊的开放端与油胀触发半球(5)上下两侧接触。

5.根据权利要求4所述的一种石油开采设备用自膨胀防渗密封件，其特征在于：所述内膨胀线囊包括涡流式蠕动管(13)和填充于涡流式蠕动管(13)内的多个蠕动珠(15)，所述涡流式蠕动管(13)采用硬质材料制成且保持弧形，位于涡流式蠕动管(13)开放端的所述蠕动珠(15)镶嵌于油胀触发半球(5)外表面上。

6.根据权利要求5所述的一种石油开采设备用自膨胀防渗密封件，其特征在于：所述涡流式蠕动管(13)自封闭端至开放端直径逐渐减小，所述蠕动珠(15)的直径随涡流式蠕动管(13)同步变化。

7.根据权利要求5所述的一种石油开采设备用自膨胀防渗密封件，其特征在于：所述油胀触发半球(5)上下两端均镶嵌连接有推力片(14)，且推力片(14)与位于涡流式蠕动管(13)开放端的蠕动珠(15)相匹配。

8.根据权利要求7所述的一种石油开采设备用自膨胀防渗密封件，其特征在于：所述推力片(14)位于膨胀限定片(10)未覆盖到的油胀触发半球(5)区域内，且与膨胀限定片(10)和油胀触发半球(5)的端部相邻。

9.根据权利要求1所述的一种石油开采设备用自膨胀防渗密封件，其特征在于：所述感渗吸油球(3)和导油纤维杆(6)均采用吸油材料制成，且导油纤维杆(6)的吸油性优于感渗吸油球(3)，所述油胀触发半球(5)采用遇油膨胀材料制成。

10.根据权利要求1所述的一种石油开采设备用自膨胀防渗密封件，其特征在于：所述侧压解油块(8)采用蓄水材料制成，且蓄水材料内储存有油污乳化剂，所述移液纤维杆(7)和成网导水纤维杆(4)均采用吸水材料制成，且成网导水纤维杆(4)的吸水性优于移液纤维杆(7)。

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