CN114109292A - 多功能井口阻泄密封装置 - Google Patents
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Abstract
多功能井口阻泄密封装置涉及石油机械，包括设于套在抽油光杆（1）上的防喷壳体（2）上的防喷组件，防喷组件包括防喷球室（3）、防喷球盖（4）、防喷球（5）、弹簧（6）和翻板（7），防喷球室（3）由一段管体构成，防喷球室（3）斜向固定在防喷壳体（2）上，其下端口与防喷壳体（2）连通，防喷球盖（4）固定在其上端口，防喷球（5）置于防喷球室（3）内，防喷球（5）通过弹簧（6）与防喷球盖（4）相抵，翻板（7）铰接在防喷球室（3）下端口处，将防喷球（5）和抽油光杆（1）隔开。具有结构设计合理、使用效果好、防喷功能可靠、维护方便、使用寿命长及密封效果好等优点。
Description
技术领域
本发明涉及石油机械，具体涉及一种用于密封上下运动状态的抽油机光杆的具有井口阻泄功能的密封装置。
背景技术
目前国内各油田大多数采用有杆泵抽油机方式开采原油，在抽油井井口必须使用密封装置以机械动密封方式实现对光杆的密封。在实际使用中，抽油机光杆中心不能保证对准油井井口中心，油井也不能保证竖直。在抽油机运行和光杆磨损过程中，光杆密封盘根处漏油问题严重，浪费油气资源、增加更换盘根的维护成本、造成生产区域大面积原油污染、增加了员工恢复环境的工作强度。光杆密封装置泄漏的主要原因是光杆偏磨，其次为光杆腐蚀/表皮脱落/表面龟裂、光杆断脱等。因此，光杆密封装置需要具有调整中心位置和倾斜角度的能力。
偏磨、腐蚀等问题在抽油机正常生产过程中，大大增加了光杆与盘根之间的摩擦力，产生的能耗也因此增大，加速了盘根的磨损，增加更换盘根的频率。更换盘根时需要用工具将旧盘根从又窄又深的空腔中抠出来，中间还有光杆碍事，非常困难和耗时，经常半小时取不出来。而更换盘根时会引起停机，极大地影响了油田的生产效率。同时，还会造成井口油气泄露，污染环境，存在重大安全风险。
为改善光杆与盘根之间的摩擦条件，各油田单位使用了涂抹润滑脂/机油等润滑物、在光杆密封装置上部增加储油盒，加注润滑脂或机油润滑等方法，但在实际使用中，添加物为润滑脂时，光杆只能带入靠近光杆周围的润滑脂进入摩擦面，其周边其他区域的润滑脂并未起到实质作用，润滑效果不是很理想，且当添加物为机油时，粘度较低造成注入速度过快，只能维持润滑1-2天，造成成本较高，维护周期过短。
现有同类产品的防喷结构较为简单，采用防喷球室直接容纳防喷球的结构。在抽油作业过程中，防喷球直接与上下运动的抽油机光杆接触摩擦，在长期的作业过程中，防喷球被不断摩损消耗，很难保证其最终的防喷效果。
在采油生产过程中，围绕光杆密封装置的密封、调偏、防喷、盘根的更换等问题，全国各地研究人员提出了：二级密封、锥形密封、手动注油、平移式滑动、万向节调偏等装置，在不同程度上取得了一定效果，但不同生产区块采油树光杆密封装置的实际使用千差万别，形式多种多样，需要的功能完全不同，没有一种解决方案能够全面适应各种不同工况。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对上述问题，提供一种多功能组合式井口密封装置。
本发明的技术解决方案是：多功能井口阻泄密封装置，包括设于套在抽油光杆上的防喷壳体上的防喷组件，所述防喷组件包括防喷球室、防喷球盖、防喷球、弹簧和翻板，防喷球室由一段管体构成，防喷球室斜向固定在防喷壳体上，其下端口与防喷壳体连通，防喷球盖固定在其上端口，防喷球置于防喷球室内，防喷球通过弹簧与防喷球盖相抵，翻板铰接在防喷球室下端口处，将防喷球和抽油光杆隔开，当抽油光杆抽出时，翻板翻落，防喷球进入抽油光杆腾出的管腔起到防喷作用。
本发明的技术效果是：它具有结构设计合理、使用效果好、防喷功能可靠、维护方便、使用寿命长及密封效果好等优点，具有调整中心位置和倾斜角度的能力。可有效防止油气泄露，避免污染环境和出现重大安全风险。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，多功能井口阻泄密封装置，包括设于套在抽油光杆1上的防喷壳体2上的防喷组件，所述防喷组件包括防喷球室3、防喷球盖4、防喷球5、弹簧6和翻板7，防喷球室3由一段管体构成，防喷球室3斜向固定在防喷壳体2上，其下端口与防喷壳体2连通，防喷球盖4固定在其上端口，防喷球5置于防喷球室3内，防喷球5通过弹簧6与防喷球盖4相抵，翻板7铰接在防喷球室3下端口处，将防喷球5和抽油光杆1隔开，当抽油光杆1抽出时，翻板7翻落，防喷球5进入抽油光杆1腾出的管腔起到防喷作用。
所述翻板7上设有滚轮8与抽油光杆1滚动摩擦。
所述防喷球盖4上设有注油孔。
还包括套在抽油光杆1上的光杆密封组件，光杆密封组件包括盘根壳体9、盘根挤出体10和盘根压帽11，盘根壳体9为用于放置盘根12的筒状体，盘根壳体9下端设有内螺纹段，盘根挤出体10上端设有密封段，下端设有外螺纹段，盘根挤出体10螺接在盘根壳体9下端，其上端的密封段与盘根壳体9内壁密封配合，盘根压帽11螺接在盘根壳体9上端，与盘根挤出体10从两端对置于盘根壳体9内的盘根12形成挤压，通过不断旋转可以用盘根挤出体10将盘根12由盘根壳体9上端挤出。
所述盘根壳体9内设有压紧套13套在抽油光杆1上，压紧套13一端与盘根12抵接，另一端与盘根压帽11抵接。
所述压紧套13通过含油铜套14与抽油光杆1滑动连接。
所述盘根壳体9上设有用于旋转旋力的手柄15。
所述盘根压帽11上设有用于旋转旋力的手柄15。
还包括套在抽油光杆1上的调斜组件，调斜组件包括平动盘座16、万向球座17、平动盘压帽18、调斜球头19和球头压帽20，平动盘座16螺接在井口管柱上，其上端面设有密封平面并置有平面密封件，万向球座17上端设有球头密封凹面，下端设有向外展的法兰盘21，法兰盘21底面与平动盘座16上端面密封配合，万向球座17置于平动盘座16上，平动盘压帽18螺接在平动盘座16上并通过万向球座17下端外展的法兰盘21将其固定在平动盘座16上，调斜球头19下端为球头连接面，上端用于与套在抽油光杆1上的其它管件连接，球头压帽20将调斜球头19压紧在万向球座17的球头密封凹面内。
所述调斜球头19上端与防喷壳体2螺接。
本产品属于一种石油开采领域的专用机械，安装于抽油机井+有杆泵开采方式的油井井口上；主要功能是密封上下运动状态的抽油机光杆，还可以在光杆断裂脱出时迅速封闭内腔，防止井内液体喷出。
装置最下端为平动盘座，平动盘座内径加工有石油行业标准油管螺纹或卡箍头，与不同结构的油井井口连接。平动盘座的上平面加工有密封圈槽，槽内安装有两种不同尺寸的密封圈。平动盘座通过外径面的螺纹与平动盘压帽连接固定，并将万向球座的下部法兰压紧固定于两者之间，压紧后密封圈可保证平动盘座和万向球座之间的密封。万向球座的颈部和下部法兰直径，与平动盘压帽的对应部位之间存在空间，这个空间可以容许压紧前的万向球座在平动盘压帽的内腔中平面移动，这个移动范围即为装置的平面调偏范围。万向球座的上部内径面为球面，球面上带有密封圈槽，槽内安装有两种不同尺寸的密封圈。万向球座通过上段的外螺纹与球头压帽连接固定，并将调斜球头的球头部分压紧在两者之间；压紧前调斜球头可在两者形成的球形空腔中自由摆动，形成一个锥形调整范围，此调整范围即为装置的倾斜调整范围；压紧后密封圈可保证万向球座和调斜球头之间的密封。万向球座的下部内径面为锥形空间，用以容纳倾斜状态的运动光杆。调斜球头内孔中安装有粉末冶金含油铜套和聚四氟乙烯减磨套，两者用于被密封光杆在装置中的定心和减磨作用；除此两者和圆环盘根之外，光杆不与装置的任何其它零件接触，降低光杆的磨损。
调斜球头上端通过螺纹与防喷壳体连接固定，并用两只密封圈密封。防喷壳体侧面焊接有防喷球室；防喷球室内部安装有防喷球、弹簧；防喷球室外端安装有防喷球盖，两者之间用密封圈密封。防喷壳体内腔下端固定安装有翻板安装座；翻板通过翻板轴安装于翻板安装座上端，并可围绕翻板轴旋转；滚轮通过滚轮轴安装于翻板上。防喷组件安装完成后，防喷球盖通过弹簧推动防喷球，防喷球压在翻板的背面，将滚轮压紧在被密封光杆表面；滚轮采用软质耐磨材料制造，与光杆之间为滚动摩擦，不损伤光杆，且自身磨损也极小。工作中一旦发生光杆断裂脱出密封装置的情况，弹簧推动防喷球和翻板滚轮组件一同向前运动，翻板围绕翻板轴向下旋转让出通道；防喷球进入装置主通道内腔，在井内介质的压力推动下，被压紧于盘根挤出体下端内腔的锥面，实现断杆自动防喷功能。翻板和滚轮的存在，将防喷球与被密封光杆之间隔开，使两者都不磨损，确保了防喷功能的可靠性。防喷球盖外端可设置润滑油/润滑脂加注口，使防喷球室和防喷壳体的内腔成为一个润滑油/润滑脂的储存空间，被密封光杆的上下运动可将润滑油/润滑脂带入上部的盘根组件内，实现降低摩擦减少磨损的功能。下部聚四氟乙烯减磨套可起到一定的密封作用，避免润滑油/润滑脂快速消耗。
盘根挤出体下端通过螺纹与防喷壳体连接固定，两者间有密封圈实现密封。盘根挤出体中段外径面为螺纹，与盘根壳体下端螺纹旋合；旋转盘根壳体，可以将盘根壳体内腔中的圆环盘根向上挤出，实现快速更换盘根功能。盘根挤出体上端外径面设有密封圈，可以保证盘根挤出体与盘根壳体之间的密封。盘根壳体上端通过螺纹与盘根压帽连接；盘根压帽通过盘根上压紧套，压紧圆环盘根，实现对光杆的密封；调整盘根压帽旋扣的扭矩，可以调整装置的密封压力，使之处于合适的范围：既保证不泄露，对光杆的摩擦阻力也尽量低。随着圆环盘根的磨损，可逐渐向下旋转盘根壳体，保持系统对圆环盘根的压紧力。盘根上压紧套内径面设置有粉末冶金含油铜套，可保证被密封光杆的定心，以及减少与光杆之间的摩擦，降低磨损。
Claims (10)
1.多功能井口阻泄密封装置，包括设于套在抽油光杆（1）上的防喷壳体（2）上的防喷组件，其特征在于，所述防喷组件包括防喷球室（3）、防喷球盖（4）、防喷球（5）、弹簧（6）和翻板（7），防喷球室（3）由一段管体构成，防喷球室（3）斜向固定在防喷壳体（2）上，其下端口与防喷壳体（2）连通，防喷球盖（4）固定在其上端口，防喷球（5）置于防喷球室（3）内，防喷球（5）通过弹簧（6）与防喷球盖（4）相抵，翻板（7）铰接在防喷球室（3）下端口处，将防喷球（5）和抽油光杆（1）隔开，当抽油光杆（1）抽出时，翻板（7）翻落，防喷球（5）进入抽油光杆（1）腾出的管腔起到防喷作用。
2.如权利要求1所述的多功能井口阻泄密封装置，其特征在于，所述翻板（7）上设有滚轮（8）与抽油光杆（1）滚动摩擦。
3.如权利要求1所述的多功能井口阻泄密封装置，其特征在于，所述防喷球盖（4）上设有注油孔。
4.如权利要求1所述的多功能井口阻泄密封装置，其特征在于，还包括套在抽油光杆（1）上的光杆密封组件，光杆密封组件包括盘根壳体（9）、盘根挤出体（10）和盘根压帽（11），盘根壳体（9）为用于放置盘根（12）的筒状体，盘根壳体（9）下端设有内螺纹段，盘根挤出体（10）上端设有密封段，下端设有外螺纹段，盘根挤出体（10）螺接在盘根壳体（9）下端，其上端的密封段与盘根壳体（9）内壁密封配合，盘根压帽（11）螺接在盘根壳体（9）上端，与盘根挤出体（10）从两端对置于盘根壳体（9）内的盘根（12）形成挤压，通过不断旋转可以用盘根挤出体（10）将盘根（12）由盘根壳体（9）上端挤出。
5.如权利要求4所述的多功能井口阻泄密封装置，其特征在于，所述盘根壳体（9）内设有压紧套（13）套在抽油光杆（1）上，压紧套（13）一端与盘根（12）抵接，另一端与盘根压帽（11）抵接。
6.如权利要求5所述的多功能井口阻泄密封装置，其特征在于，所述压紧套（13）通过含油铜套（14）与抽油光杆（1）滑动连接。
7.如权利要求4、5或6所述的多功能井口阻泄密封装置，其特征在于，所述盘根壳体（9）上设有用于旋转旋力的手柄（15）。
8.如权利要求4、5或6所述的多功能井口阻泄密封装置，其特征在于，所述盘根压帽（11）上设有用于旋转旋力的手柄（15）。
9.如权利要求1所述的多功能井口阻泄密封装置，其特征在于，还包括套在抽油光杆（1）上的调斜组件，调斜组件包括平动盘座（16）、万向球座（17）、平动盘压帽（18）、调斜球头（19）和球头压帽（20），平动盘座（16）螺接在井口管柱上，其上端面设有密封平面并置有平面密封件，万向球座（17）上端设有球头密封凹面，下端设有向外展的法兰盘（21），法兰盘（21）底面与平动盘座（16）上端面密封配合，万向球座（17）置于平动盘座（16）上，平动盘压帽（18）螺接在平动盘座（16）上并通过万向球座（17）下端外展的法兰盘（21）将其固定在平动盘座（16）上，调斜球头（19）下端为球头连接面，上端用于与套在抽油光杆（1）上的其它管件连接，球头压帽（20）将调斜球头（19）压紧在万向球座（17）的球头密封凹面内。
10.如权利要求9所述的多功能井口阻泄密封装置，其特征在于，所述调斜球头（19）上端与防喷壳体（2）螺接。
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