CN114165183B - 一种抽油井光杆密封总成 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种抽油井光杆密封总成，属于抽油井光杆密封技术领域。为解决现有光杆密封装置密封效果不佳，更换费时费力，纠偏效果差，影响寿命，机采系统效率底，劳动强度高的问题。包括依次套接在光杆上的偏心法兰盘、调偏腔主体、封井器密封、填料腔、分体式锥形密封和分体式锥形密封帽，填料腔下端与调偏腔主体内壁通过螺纹连接，分体式锥形密封包括相互卡接的分体式锥形密封凸和分体式锥形密封凹，内壁设置有若干个沟槽，分体式锥形密封帽与填料腔外壁连接，可沿填料腔轴向运动。填料腔与分体式锥形密封帽通过轴向压紧或松开，压紧时起到提高密封效果的作用，松开时可更换部件，简单快捷，有效降低劳动强度，具有良好的经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及抽油井光杆密封装置技术领域，具体而言，涉及一种抽油井光杆密封总成。
背景技术
随着石油资源的发现，石油能源逐渐扩大开采范围，同时石油开采技术也在不断更新迭代，现有石油开采设备形式各异，主要利用石油井进行开采，根据资料统计显示，油杆油井开采油田占据机械采油的较大比例，在油杆油井采油设备中井口光杆密封装置的使用比例更高。
抽油机是抽油机－深井泵抽油系统中的主要地面设备。游梁式抽油机主要由游梁、连杆、曲柄机构、减速箱、动力设备、辅助设备等四大部分组成。工作时，动力机将高速旋转通过皮带和减速箱传给曲柄轴，带动曲柄轴做低速旋转运动，曲柄通过连杆经横梁带动游梁作上下往摆动，挂在驴头上的悬绳器带动抽油杆作上下往复运动。
但抽油机井系统仍存有一定的问题。以大庆近4万口抽油机井为例，系统效率低，低产井系统效率不到10％，平均为20-25％，游梁式抽油机年耗电达30-40亿千瓦时，系统设备重量大，在用钢铁约60万吨，费用高(仅一次投资达50亿元)。存在的主要问题是能量传递环节多、功能单一、能耗大、性能价格比低等，常规柱塞泵存在摩阻大、漏失大、寿命短、效率低等问题；常规盘根盒主要存在易发生井口漏失，密封摩擦能耗较大，维护频繁等，且存在一定的污染。国内外能源企业在生产能源的同时，也在消耗大量的能源，产生污染，不符合国家能源要求。因此，研制小型化、多功能、节能降耗、环保、安全、高效采油设备符合社会发展的潮流，同时会为能源工业作出巨大的贡献。
其中，抽油井井口光杆密封器是保证油井正常生产的同时，防止井内油气水泄漏造成产量损失与环境污染的重要密封配件，光杆密封器的密封性能好坏是油井正常生产的重要保障之一，由于抽油机主要带动光杆上下往复运动，使密封盘根磨损严重失去密封性，使用寿命短，造成现场施工时需要频繁停井更换。
光杆在上下运行过程中会对密封器内密封填料单侧磨损严重，进而影响生产，现有光杆密封器的盘根更换既费时又费力，且纠偏效果不明显，加剧光杆和填料的磨损程度，缩短使用寿命，影响油井的正常生产，降低了机采系统效率，并且增加了现场操作人员的劳动强度，直接影响生产效率和经济效益。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：
为了解决现有的光杆密封装置密封效果不佳，更换既费时又费力，纠偏效果不明显，加剧光杆和填料的磨损程度，易缩短使用寿命，影响油井的正常生产，降低了机采系统效率，增加现场操作人员的劳动强度，直接影响生产效率和经济效益的问题。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案：
本发明提供了一种抽油井光杆密封总成，其特征在于，包括：
偏心法兰盘，所述偏心法兰盘下端用于与抽油井口连接，所述偏心法兰盘套接在光杆上；
套接在光杆上的调偏腔主体，所述偏心法兰盘和调偏腔主体之间通过依次设置的调偏腔下体和调偏腔上体连接；
套接在光杆上的封井器密封，所述封井器密封位于调偏腔主体内；
套接在光杆上的填料腔，所述填料腔下端与调偏腔主体内壁通过螺纹连接，所述填料腔可沿调偏腔主体轴向运动，所述填料腔内依次设置有扶正套和分体式锥形密封，所述分体式锥形密封包括相互卡接的分体式锥形密封凸和分体式锥形密封凹，所述分体式锥形密封内壁设置有若干个沟槽；
套接在光杆上的分体式锥形密封帽，所述分体式锥形密封帽与填料腔外壁连接，用于与填料腔对分体式锥形密封固定；
所述调偏腔主体、调偏腔下体、调偏腔上体、封井器密封、填料腔、扶正套、分体式锥形密封和分体式锥形密封帽与光杆同轴设置。
进一步地，还包括套管，所述套管套接在光杆上，所述偏心法兰盘、调偏腔主体、调偏腔下体、调偏腔上体、封井器密封、填料腔、扶正套、分体式锥形密封和分体式锥形密封帽依次套接在套管上。
进一步地，所述套管外壁设置有0.03-0.08mm厚度的工业硬铬层。
进一步地，所述偏心法兰盘与调偏腔下体之间设置有垫圈，所述偏心法兰盘上端两侧连接固定件，所述调偏腔下体与调偏腔主体焊接，所述调偏腔上体卡接在调偏腔下体上，所述调偏腔上体与固定件通过若干个螺栓连接。
进一步地，还包括锁紧帽，所述锁紧帽位于调偏腔主体上，且与填料腔外壁通过螺纹连接。
进一步地，所述分体式锥形密封凸固定斜面上设置有若干个固定柱，所述分体式锥形密封凹相对应固定斜面上设置有若干个与固定柱相匹配的固定槽，所述分体式锥形密封凸和分体式锥形密封凹通过固定柱和固定槽卡接。
进一步地，所述分体式锥形密封帽内部与分体式锥形密封之间设置有锥形密封卡件，所述分体式锥形密封下侧外壁与填料腔上部分内壁通过螺纹连接，所述分体式锥形密封上侧外壁与锥形密封卡件通过螺纹连接，所述锥形密封卡件上端与分体式锥形密封帽上端内壁之间设置垫片。
进一步地，还包括套接在光杆和套管上的双连卡总成，所述双连卡总成包括左吊卡体和右吊卡体，所述左吊卡体和右吊卡体一端通过销轴同轴连接，另一端通过吊卡螺栓连接。
进一步地，所述相互连接的左吊卡体和右吊卡体内设置依次套接的锥形内孔接头、锥形密封圈、套管接头帽和卡瓦片，所述套管接头帽与套管通过锥形内孔接头连接，所述锥形内孔接头和套管接头帽之间设置有锥形密封圈，用于对光杆和套管之间密封，所述套管接头帽上端设置卡瓦片，所述卡瓦片内壁设置有多个平行设置的卡齿，用于将双连卡总成固定在光杆上。
进一步地，所述分体式锥形密封帽与锥形密封卡件之间设置有O形垫圈，所述分体式锥形密封帽与分体式锥形密封之间设置有O形垫圈，所述调偏腔主体与填料腔之间设置有O形垫圈。
相较于现有技术，本发明的有益效果是：
本发明一种抽油井光杆密封总成，套接在光杆上依次设置有偏心法兰盘、调偏腔下体、调偏腔上体、封井器密封、填料腔、扶正套、分体式锥形密封和分体式锥形密封帽，调偏腔主体与调偏腔上体连接，且可360°转动，主要起光杆调偏对中作用，用于减少光杆和填料的磨损程度，延长其使用寿命；
调偏腔主体内依次设置有封井器密封和填料腔，填料腔可沿调偏腔主体轴向运动，当需要封井时，通过旋进填料腔推动调偏腔主体压紧封井器密封，根据试验数据表明，本方案起到的密封封井作用远高于现有的密封装置；通过旋出填料腔调偏腔主体松开封井器密封，开始正常工作；
填料腔内及上端依次设置有扶正套和分体式锥形密封，分体式锥形密封帽与填料腔外壁连接，当分体式锥形密封帽沿分体式锥形密封方向轴向移动，压紧分体式锥形密封，起到进一步密封作用，提高机采系统效率；沿分体式锥形密封相反方向移动，松开紧固的分体式锥形密封，可对分体式锥形密封进行更换，更换方式较为简单快捷，可缩短20％-30％的工作时间，有效降低现场操作人员的劳动强度，具有良好的经济效益。
附图说明
图1为本发明一种抽油井光杆密封总成的剖视图一；
图2为本发明一种抽油井光杆密封总成的剖视图二；
图3为本发明分体式锥形密封凸的立体结构示意图；
图4为本发明分体式锥形密封凹的立体结构示意图；
图5为本发明双连卡总成的剖视图一；
图6为本发明双连卡总成的剖视图二；
图7为本发明双连卡总成的俯视图。
附图标记说明：
1-偏心法兰盘，2-垫圈，3-调偏腔主体，4-封井器密封，5-填料腔，6-锁紧帽，7-扶正套，8-分体式锥形密封帽，9-锥形密封卡件，10-垫片，11-固定件，14-分体式锥形密封，15-O形垫圈，16-螺栓，17-调偏腔上体，18-调偏腔下体，19-吊卡螺栓，20-光杆，21-螺母，22-卡瓦片，23-吊卡体，24-套管接头帽，25-锥形密封圈，26-套管，27-销轴，28-锥形内孔接头，29-弹簧垫圈，30-平垫圈，14-1-分体式锥形密封凸，14-2-分体式锥形密封凹，23-1-左吊卡体，23-2-右吊卡体，14-11-固定柱，14-12沟槽，14-21-固定槽。
具体实施方式
在本发明的描述中，应当说明的是，各实施例中的术语名词例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示方位的词语，只是为了简化描述基于说明书附图的位置关系，并不代表所指的元件和装置等必须按照说明书中特定的方位和限定的操作及方法、构造进行操作，该类方位名词不构成对本发明的限制。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
具体实施方案一：结合图1至图4所示，本发明提供一种抽油井光杆密封总成，其特征在于，包括：
偏心法兰盘1，所述偏心法兰盘1下端用于与抽油井口连接，所述偏心法兰盘1套接在光杆20上，所述偏心法兰盘1与光杆20不同轴设置；
套接在光杆20上的调偏腔主体3，所述偏心法兰盘1和调偏腔主体3之间通过依次设置的调偏腔下体18和调偏腔上体17连接；
套接在光杆20上的封井器密封4，所述封井器密封4位于调偏腔主体3内；
套接在光杆20上的填料腔5，所述填料腔5下端与调偏腔主体3内壁通过螺纹连接，所述填料腔5可沿调偏腔主体3轴向运动，所述填料腔5内依次设置有扶正套7和分体式锥形密封14，所述分体式锥形密封14包括相互卡接的分体式锥形密封凸14-1和分体式锥形密封凹14-2，所述分体式锥形密封14内壁设置有若干个沟槽，分体式锥形密封14设置的沟槽起到密封作用，和双连卡总成内的卡瓦片22设置的齿状卡尺作用相同，用于将光杆20固定；
套接在光杆20上的分体式锥形密封帽8，所述分体式锥形密封帽8与填料腔5外壁连接，所述分体式锥形密封帽8可沿填料腔5轴向运动，用于与填料腔5对分体式锥形密封14固定；
所述调偏腔主体3、调偏腔下体18、调偏腔上体17、封井器密封4、填料腔5、扶正套7、分体式锥形密封14和分体式锥形密封帽8与光杆20同轴设置。
调偏腔主体3与调偏腔上体17连接，且可360°转动，主要起光杆20调偏对中作用，用于减少光杆20和填料腔5的磨损程度，延长其使用寿命；
调偏腔主体3内依次设置有封井器密封4和填料腔5，填料腔5可沿调偏腔主体3轴向运动，当需要封井时，通过旋进填料腔5推动调偏腔主体3压紧封井器密封4，起到密封封井的作用；通过旋出填料腔5使调偏腔主体3松开封井器密封4，开始正常工作；
填料腔5上端依次设置有扶正套7和分体式锥形密封14，分体式锥形密封帽8与填料腔5外壁连接，当分体式锥形密封帽8沿分体式锥形密封14方向轴向移动，用于压紧分体式锥形密封14，起到进一步密封作用，提高机采系统效率；沿分体式锥形密封14相反方向移动，松开紧固的分体式锥形密封14，可对分体式锥形密封14进行更换，更换方式较为简单快捷，可有效降低现场操作人员的劳动强度，具有良好的经济效益。
具体实施方案二：结合图1所示，还包括套管26，所述套管26套接在光杆20上，所述偏心法兰盘1、调偏腔主体3、调偏腔下体18、调偏腔上体17、封井器密封4、填料腔5、扶正套7、分体式锥形密封14和分体式锥形密封帽8依次套接在套管26上。套管26用于保护光杆20，外表面光洁度高，硬度大，耐腐蚀性强，摩擦阻力小，起到提高产量，节省资金，具有环保作用，可延长光杆20的使用寿命，避免频繁更换密封总成，有效降低了工作人员的劳动强度。本实施方案的其他组合和连接关系与具体实施方案一相同。
具体实施方案三：结合图1所示，所述套管26外壁设置有0.03-0.08mm厚度的工业硬铬层，起到耐腐蚀和减小摩擦阻力的作用，可有效保护光杆20。本实施方案的其他组合和连接关系与具体实施方案二相同。
具体实施方案四：结合图1所示，所述光杆20与套管26之间的缝隙为1-3mm，所述套管26管壁厚2-3mm，可根据实际应用情况调整光杆20与套管26之间的缝隙以及套管26管壁的厚度，可根据抽油井的行程长度与光杆20的直径调整套管26的长度和直径。本实施方案的其他组合和连接关系与具体实施方案三相同。
优选的，所述光杆20与套管26之间的缝隙为2mm，所述套管26管壁厚2.5mm。
具体实施方案五：结合图1和图2所示，所述偏心法兰盘1与调偏腔下体18之间设置有垫圈2，所述垫圈2为钢圈，所述偏心法兰盘1上端两侧连接固定件11，所述固定件11又叫轴用钢丝挡圈，所述调偏腔下体18与调偏腔主体3焊接，所述调偏腔上体17卡接在调偏腔下体18上，所述调偏腔上体17与固定件11通过若干个螺栓16连接，起到调偏光杆20和对中作用，防止对中后的位置发生改变，所述封井器密封4为丁氰橡胶或复合材料的封井器密封。本实施方案的其他组合和连接关系与具体实施方案一、二、三、四或五相同。
具体实施方案六：结合图1和图2所示，所述螺栓16为六角螺栓，所述六角螺栓与调偏腔上体17之间设置有弹簧垫圈29和平垫圈30。本实施方案的其他组合和连接关系与具体实施方案五相同。
具体实施方案七：结合图1和图2所示，还包括锁紧帽6，所述锁紧帽6位于调偏腔主体3上端，且与填料腔5外壁通过螺纹连接。当需要封井工作时，转动锁紧帽6降低填料腔5对封井器密封4的压力；作业完成后，反向转动，加大填料腔5对封井器密封4的压力，使调偏腔主体3和填料腔5进行密封。本实施方案的其他组合和连接关系与具体实施方案五相同。
具体实施方案八：结合图3和图4所示，所述分体式锥形密封凸14-1固定斜面上设置有若干个固定柱14-11，所述分体式锥形密封凹14-2相对应固定斜面上设置有若干个与固定柱14-11相匹配的固定槽14-21，所述分体式锥形密封凸14-1和分体式锥形密封凹14-2通过固定柱14-11和固定槽14-21卡接，所述分体式锥形密封凸14-1和分体式锥形密封凹14-2均为丁氰橡胶或复合材料制成。本实施方案的其他组合和连接关系与具体实施方案七相同。
优选地，所述固定柱14-11和固定槽14-21的数量均为3个，所述沟槽的数量为5个。
具体实施方案九：结合图3和图4所示，所述分体式锥形密封帽8内部与分体式锥形密封14之间设置有锥形密封卡件9，所述分体式锥形密封14下侧外壁与填料腔5上部分内壁通过螺纹连接，所述分体式锥形密封14上侧外壁与锥形密封卡件9通过螺纹连接，所述锥形密封卡件9上端与分体式锥形密封帽8上端内壁之间设置垫片10。通过分体式锥形密封帽8内壁设置的螺纹可沿填料腔5轴向运动，用于压紧或松开分体式锥形密封14，起到二次密封的作用，还可快速更换分体式锥形密封14，降低作业人员的工作强度。本实施方案的其他组合和连接关系与具体实施方案八相同。
具体实施方案十：结合图1、图5至图7所示，还包括套接在光杆20和套管26上的双连卡总成，所述双连卡总成包括左吊卡体23-1和右吊卡体23-2，所述左吊卡体23-1和右吊卡体23-2一侧通过销轴27同轴连接，另一侧通过吊卡螺栓19和螺母21连接。用于将光杆20与套管26连接，通过套管26起到对光杆20的保护作用。本实施方案的其他组合和连接关系与具体实施方案九相同。
具体实施方案十一：结合图5至图7所示，所述相互连接的左吊卡体23-1和右吊卡体23-2内设置依次套接的锥形内孔接头28、锥形密封圈25、套管接头帽24和卡瓦片22，所述套管接头帽24与套管26通过锥形内孔接头28连接，所述锥形内孔接头28和套管接头帽24之间设置有锥形密封圈25，用于对光杆20和套管26之间密封，防止光杆20与管套26之间的液体溢出，所述套管接头帽24上端设置卡瓦片22，所述卡瓦片22内壁设置有多个平行设置的卡齿，用于将双连卡总成固定在光杆20上，使套管26固定在光杆20上，所述锥形密封圈25为聚氨酯锥形密封圈。本实施方案的其他组合和连接关系与具体实施方案十相同。
具体实施方案十二，结合图5至图7所示，所述锥形内孔接头28外壁设置有两道台肩，所述台肩与左吊卡体23-1、右吊卡体23-2内壁设置的台肩卡槽卡接，用于将套管26固定在光杆20上。本实施方案的其他组合和连接关系与具体实施方案十一相同。
具体实施方案十三：结合图1和图2所示，所述分体式锥形密封帽8与锥形密封卡件9之间设置有O形垫圈15，用于密封分体式锥形密封14与分体式锥形密封帽8之间的液体；所述分体式锥形密封帽8与分体式锥形密封14之间设置有O形垫圈15，同样用于密封分体式锥形密封14与分体式锥形密封帽8之间的液体；所述调偏腔主体3与填料腔5之间设置有至少一个O形垫圈15，用于密封填料腔5与调偏腔主体3之间的液体。本实施方案的其他组合和连接关系与具体实施方案十二相同。
优选地，所述调偏腔主体3与填料腔5之间设置有两个O形垫圈15。
具体实施方案十四：结合图1和图2所示，所述分体式锥形密封帽8、填料腔5和锁紧帽6外壁连接有扳手杆，用于通过扳手杆分别对锥形密封帽8、填料腔5和锁紧帽6转动。本实施方案的其他组合和连接关系与具体实施方案十三相同。
虽然本发明公开披露如上，但本发明公开的保护范围并非仅限于此。本发明领域技术人员在不脱离本发明公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种抽油井光杆密封总成，其特征在于，包括：
偏心法兰盘(1)，所述偏心法兰盘(1)下端用于与抽油井口连接，所述偏心法兰盘(1)套接在光杆(20)上；
套接在光杆(20)上的调偏腔主体(3)，所述偏心法兰盘(1)和调偏腔主体(3)之间通过依次设置的调偏腔下体(18)和调偏腔上体(17)连接；
套接在光杆(20)上的封井器密封(4)，所述封井器密封(4)位于调偏腔主体(3)内；
套接在光杆(20)上的填料腔(5)，所述填料腔(5)下端与调偏腔主体(3)内壁通过螺纹连接，所述填料腔(5)可沿调偏腔主体(3)轴向运动，所述填料腔(5)内依次设置有扶正套(7)和分体式锥形密封(14)，所述分体式锥形密封(14)包括相互卡接的分体式锥形密封凸(14-1)和分体式锥形密封凹(14-2)，所述分体式锥形密封(14)内壁设置有若干个沟槽(14-12)；
套接在光杆(20)上的分体式锥形密封帽(8)，所述分体式锥形密封帽(8)与填料腔(5)外壁连接，用于与填料腔(5)对分体式锥形密封(14)固定；
所述调偏腔主体(3)、调偏腔下体(18)、调偏腔上体(17)、封井器密封(4)、填料腔(5)、扶正套(7)、分体式锥形密封(14)和分体式锥形密封帽(8)与光杆(20)同轴设置；
所述分体式锥形密封凸(14-1)固定斜面上设置有若干个固定柱(14-11)，所述分体式锥形密封凹(14-2)相对应固定斜面上设置有若干个与固定柱(14-11)相匹配的固定槽(14-21)，所述分体式锥形密封凸(14-1)和分体式锥形密封凹(14-2)通过固定柱(14-11)和固定槽(14-21)卡接；
所述分体式锥形密封帽(8)内部与分体式锥形密封(14)之间设置有锥形密封卡件(9)，所述分体式锥形密封(14)下侧外壁与填料腔(5)上部分内壁通过螺纹连接，所述分体式锥形密封(14)上侧外壁与锥形密封卡件(9)通过螺纹连接，所述锥形密封卡件(9)上端与分体式锥形密封帽(8)上端内壁之间设置垫片(10)。
2.根据权利要求1所述的一种抽油井光杆密封总成，其特征在于：还包括套管(26)，所述套管(26)套接在光杆(20)上，所述偏心法兰盘(1)、调偏腔主体(3)、调偏腔下体(18)、调偏腔上体(17)、封井器密封(4)、填料腔(5)、扶正套(7)、分体式锥形密封(14)和分体式锥形密封帽(8)依次套接在套管（26）上。
3.根据权利要求2所述的一种抽油井光杆密封总成，其特征在于：所述套管(26)外壁设置有0.03-0.08mm厚度的工业硬铬层。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种抽油井光杆密封总成，其特征在于：所述偏心法兰盘(1)与调偏腔下体(18)之间设置有垫圈(2)，所述偏心法兰盘(1)上端两侧连接固定件(11)，所述调偏腔下体(18)与调偏腔主体(3)焊接，所述调偏腔上体(17)卡接在调偏腔下体(18)上，所述调偏腔上体(17)与固定件(11)通过若干个螺栓(16)连接。
5.根据权利要求4所述的一种抽油井光杆密封总成，其特征在于：还包括锁紧帽(6)，所述锁紧帽(6)位于调偏腔主体(3)上，且与填料腔(5)外壁通过螺纹连接。
6.根据权利要求5所述的一种抽油井光杆密封总成，其特征在于：还包括套接在光杆(20)和套管(26)上的双连卡总成，所述双连卡总成包括左吊卡体(23-1)和右吊卡体(23-2)，所述左吊卡体(23-1)和右吊卡体(23-2)一侧通过销轴(27)同轴连接，另一侧通过吊卡螺栓(19)连接。
7.根据权利要求6所述的一种抽油井光杆密封总成，其特征在于：所述相互连接的左吊卡体(23-1)和右吊卡体(23-2)内设置依次套接的锥形内孔接头(28)、锥形密封圈(25)、套管接头帽(24)和卡瓦片(22)，所述套管接头帽(24)与套管(26)通过锥形内孔接头(28)连接，所述锥形内孔接头(28)和套管接头帽(24)之间设置有锥形密封圈(25)，用于对光杆(20)和套管(26)之间密封，所述套管接头帽(24)上端设置卡瓦片(22)，所述卡瓦片(22)内壁设置有多个平行设置的卡齿，用于将双连卡总成固定在光杆(20)上。
8.根据权利要求7所述的一种抽油井光杆密封总成，其特征在于：所述分体式锥形密封帽(8)与锥形密封卡件(9)之间设置有O形垫圈(15)，所述分体式锥形密封帽(8)与分体式锥形密封(14)之间设置有O形垫圈(15)，所述调偏腔主体(3)与填料腔(5)之间设置有O形垫圈(15)。
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