CN114320211A - 一种热采定位插入密封装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种热采定位插入密封装置，包括金属密封总成、V组密封总成、泛塞密封总成、模块密封总成和引鞋，金属密封总成、V组密封总成、泛塞密封总成、模块密封总成和引鞋由上至下依次首尾相连。在高温高压环境下，具有稳定的密封性能，同时，当温度回落后，密封性能仍保持良好，不受温度交替的影响，从而实现回接管柱与尾管管柱的连接，确保注采过程中蒸汽无泄漏。
Description
技术领域
本发明涉及稠油热采钻完井技术领域，更具体地说涉及一种热采定位插入密封装置。
背景技术
国内称粘度高、相对密度大的原油为稠油，国外称为重油。由于稠油与常规原油的性质存在很大差别，使其采油工艺也有很大区别。稠油与常规轻质原油相比主要有以下特点：(1)粘度高、密度大、流动性差，这不仅增加了开采难度和成本，而且使油田的最终采收率非常低；(2)稠油中轻质组分含量低，而胶质，沥青含量高；(3)稠油粘度对温度敏感。
稠油开采的关键是提高其在油层、井筒及集输管线中的流动能力。随着稠油的粘度随其温度的升高显著降低，因此热采技术成为目前较为有效的稠油开采方法，被广泛应用。
但是，由于热采技术涉及高温高压的工况，常规的插入密封在该工况下稳定性较差，甚至失效，造成作业事故。因此，需要一种适用于稠油热采高温高压工况的定位插入密封装置。
发明内容
本发明克服了现有技术中的不足，现有的插入密封存在稳定性差、甚至失效、造成作业事故，提供了一种热采定位插入密封装置，在高温高压环境下，具有稳定的密封性能，同时，当温度回落后，密封性能仍保持良好，不受温度交替的影响，从而实现回接管柱与尾管管柱的连接，确保注采过程中蒸汽无泄漏。
本发明的目的通过下述技术方案予以实现。
一种热采定位插入密封装置，包括金属密封总成、V组密封总成、泛塞密封总成、模块密封总成和引鞋，
所述金属密封总成包括密封芯轴、金属密封环、限位环、推环、第一弹性挡圈和第一锁环，所述密封芯轴的首端与上游套管串连接，且在所述密封芯轴的首端设置有定位台阶，所述密封芯轴的尾端外表面设置有金属密封凹槽，所述金属密封环套装在所述金属密封凹槽中，且相邻的所述金属密封环之间设置所述限位环和所述推环，所述推环的首端内壁上开设有限位凹槽，所述限位环与所述限位凹槽配合，位于最尾端的所述金属密封环的末端后方设置有所述第一弹性挡圈和所述第一锁环，所述第一弹性挡圈的外表面设置有防转凸起，所述第一锁环的内表面设置有防转凹槽，所述防转凸起与所述防转凹槽相配合，限位环与推环和第一弹性挡圈与第一锁环配合用于将金属密封环锁定在密封芯轴的金属密封凹槽内；
所述V组密封总成包括V组接头、V组密封环和第一压环，所述V组接头的首端与所述密封芯轴的尾端螺纹连接，在所述V组接头的尾端外壁上开设有V组密封凹槽，所述V组密封环和所述第一压环套装在所述V组密封凹槽内，所述第一压环与所述泛塞密封总成相配合，以将V组密封环锁定在V组密封凹槽内；
所述泛塞密封总成包括泛塞接头、第二弹性挡圈、第二锁环、第三锁环和泛塞密封圈，所述泛塞接头的首端与所述V组接头的尾端螺纹连接，所述泛塞接头的首端与所述第一压环的尾端接触且将第一压环压紧，在所述泛塞接头的中部外壁上开设有泛塞密封凹槽，所述泛塞密封圈套装在泛塞密封凹槽内，且相邻所述泛塞密封圈之间设置所述第二锁环和所述第二弹性挡圈，在所述第二锁环的中部内壁上开设有第二锁环凹槽，在所述第二弹性挡圈的尾端外壁上设置有第二弹性挡圈凸起，第二锁环凹槽与第二弹性挡圈凸起相配合，位于最尾端的所述泛塞密封圈的末端后方设置所述第三锁环和所述第二弹性挡圈，所述第三锁环的内表面设置有与第二弹性挡圈凸起相配合的第三锁环凹槽，且所述第三锁环的末端外表面设置有倒角，用于防止所述热采定位插入密封装置在插入过程中遇卡，第二锁环与第二弹性挡圈和第三锁环与第二弹性挡圈相配合，以将泛塞密封圈锁定在泛塞密封凹槽内；
所述模块密封总成包括模块接头、模块密封组和第二压环，所述模块接头的首端与所述泛塞接头的尾端螺纹连接，所述模块接头的外壁上开设有模块密封凹槽，所述模块密封组和所述第二压环依次套装在模块密封凹槽内，所述第二压环与所述引鞋相配合，以将模块密封组锁定在模块密封凹槽内；
所述引鞋的首端与所述模块接头的尾端螺纹连接，所述引鞋的首端与所述第二压环的尾端接触且将第二压环压紧，所述引鞋的尾端外壁上形成一导引面，用于使热采定位插入密封装置便于向下探入。
所述金属密封总成包括3个金属密封环。
所述金属密封环的材质为铜，铜的硬度较小，过盈配合时不会对密封面造成划痕。
所述金属密封环的尾端外壁上形成一锥面，以减小热采定位插入密封装置在插入过程中的摩阻。
所述V组密封环采用横截面为“V”形环装结构，用于在受到轴向外力时，“V”形截面容易产生弯曲变形，从而使得密封紧实、可靠。
所述泛塞密封总成包括4个泛塞密封圈，且前两个泛塞密封圈与后两个泛塞密封圈的安装方向相反，用于实现对管柱的双向密封。
所述泛塞密封总成中的泛塞密封圈的材质为改性PTFE材料，用于满足高温高压条件下的密封性。
所述模块密封组包括O型密封圈和位于O型密封圈两侧的挡圈。
所述模块密封总成包括2个模块密封组。
所述密封芯轴的尾端为外螺纹；所述V组接头、所述泛塞接头和所述模块接头的首端均为内螺纹，所述V组接头、所述泛塞接头和所述模块接头的尾端均为外螺纹。
本发明的热采定位插入密封装置通过密封芯轴的前端与上游套管串连接后，利用引鞋末端的导引面引导所述热采定位插入密封装置插入到尾管管柱上端的密封面内；同时，利用密封芯轴上的定位台阶确定是否插入到位，从而实现套管串与尾管管柱的连接，确保注采过程中蒸汽无泄漏。
本发明的有益效果为：与现有技术相比，本发明选用了金属密封总成、V组密封总成、泛塞密封总成、模块密封总成四类密封形式，其中金属密封总成适用于高温环境，V组密封总成适用于高压环境，泛塞密封总成在低压环境中表现较好，而模块密封总成在于常温环境中的密封性表现优异，四种密封方式协同配合，发挥各自的优势，从而使得本发明的热采定位插入密封装置在热采注气过程中的高温高压环境下具有稳定的密封性能，并且不受温度交替变化的影响，当温度回落后仍能保持良好的密封性能，解决了常规插入密封在高温高压环境中密封性不稳定，甚至失效的问题，消除注气作业风险，安全可靠。
附图说明
图1是本发明热采定位插入密封装置的结构示意图；
图2是图1中的A部即金属密封总成的局部放大图；
图3是图1中的B部即V组密封总成的局部放大图；
图4是图1中的C部即泛塞密封总成的局部放大图；
图5是图1中的D部即模块密封总成的局部放大图；
图中：1为密封芯轴，2为金属密封环，3为限位环，4为推环，5为第一弹性挡圈，6为第一锁环，7为V组接头，8为V组密封环，9为第一压环，10为泛塞接头，11为第二弹性挡圈，12为第二锁环，13为第三锁环，14为泛塞密封圈，15为模块接头，16为模块密封组(含O型密封圈和两侧挡圈)，17为第二压环，18为引鞋；
对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。
具体实施方式
下面通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
实施例一
一种热采定位插入密封装置，包括金属密封总成、V组密封总成、泛塞密封总成、模块密封总成和引鞋18，
金属密封总成包括密封芯轴1、金属密封环2、限位环3、推环4、第一弹性挡圈5和第一锁环6，密封芯轴1的首端与上游套管串连接，且在密封芯轴1的首端设置有定位台阶，密封芯轴1的尾端外表面设置有金属密封凹槽，金属密封环2套装在金属密封凹槽中，且相邻的金属密封环2之间设置限位环3和推环4，推环4的首端内壁上开设有限位凹槽，限位环3与限位凹槽配合，位于最尾端的金属密封环2的末端后方设置有第一弹性挡圈5和第一锁环6，第一弹性挡圈5的外表面设置有防转凸起，第一锁环6的内表面设置有防转凹槽，防转凸起与防转凹槽相配合，限位环3与推环4和第一弹性挡圈5与第一锁环6配合用于将金属密封环2锁定在密封芯轴1的金属密封凹槽内；
V组密封总成包括V组接头7、V组密封环8和第一压环9，V组接头7的首端与密封芯轴1的尾端螺纹连接，在V组接头7的尾端外壁上开设有V组密封凹槽，V组密封环8和第一压环9套装在V组密封凹槽内，第一压环9与泛塞密封总成相配合，以将V组密封环8锁定在V组密封凹槽内；
泛塞密封总成包括泛塞接头10、第二弹性挡圈11、第二锁环12、第三锁环13和泛塞密封圈14，泛塞接头10的首端与V组接头7的尾端螺纹连接，泛塞接头10的首端与第一压环9的尾端接触且将第一压环9压紧，在泛塞接头10的中部外壁上开设有泛塞密封凹槽，泛塞密封圈14套装在泛塞密封凹槽内，且相邻泛塞密封圈14之间设置第二锁环12和第二弹性挡圈11，在第二锁环12的中部内壁上开设有第二锁环凹槽，在第二弹性挡圈11的尾端外壁上设置有第二弹性挡圈凸起，第二锁环凹槽与第二弹性挡圈凸起相配合，位于最尾端的泛塞密封圈14的末端后方设置第三锁环13和第二弹性挡圈11，第三锁环13的内表面设置有与第二弹性挡圈11凸起相配合的第三锁环凹槽，且第三锁环13的末端外表面设置有倒角，用于防止热采定位插入密封装置在插入过程中遇卡，第二锁环12与第二弹性挡圈11和第三锁环13与第二弹性挡圈11相配合，以将泛塞密封圈14锁定在泛塞密封凹槽内；
模块密封总成包括模块接头15、模块密封组16和第二压环17，模块接头15的首端与泛塞接头16的尾端螺纹连接，模块接头16的外壁上开设有模块密封凹槽，模块密封组16和第二压环17依次套装在模块密封凹槽内，第二压环17与引鞋18相配合，以将模块密封组16锁定在模块密封凹槽内；
引鞋18的首端与模块接头15的尾端螺纹连接，引鞋18的首端与第二压环17的尾端接触且将第二压环17压紧，引鞋18的尾端外壁上形成一导引面，用于使热采定位插入密封装置便于向下探入。
实施例二
在实施例一的基础上，金属密封总成包括3个金属密封环2。
金属密封环2的材质为铜，铜的硬度较小，过盈配合时不会对密封面造成划痕。
金属密封环2的尾端外壁上形成一锥面，以减小热采定位插入密封装置在插入过程中的摩阻。
实施例三
在实施例二的基础上，V组密封环8采用横截面为“V”形环装结构，用于在受到轴向外力时，“V”形截面容易产生弯曲变形，从而使得密封紧实、可靠。
泛塞密封总成包括4个泛塞密封圈14，且前两个泛塞密封圈14与后两个泛塞密封圈14的安装方向相反，用于实现对管柱的双向密封。
泛塞密封总成中的泛塞密封圈14的材质为改性聚四氟乙烯材料，用于满足高温高压条件下的密封性。
实施例四
在实施例三的基础上，模块密封组16包括O型密封圈和位于O型密封圈两侧的挡圈。
模块密封总成包括2个模块密封组16。
为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。
而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (8)
1.一种热采定位插入密封装置，其特征在于：包括金属密封总成、V组密封总成、泛塞密封总成、模块密封总成和引鞋，
所述金属密封总成包括密封芯轴、金属密封环、限位环、推环、第一弹性挡圈和第一锁环，所述密封芯轴的首端与上游套管串连接，且在所述密封芯轴的首端设置有定位台阶，所述密封芯轴的尾端外表面设置有金属密封凹槽，所述金属密封环套装在所述金属密封凹槽中，且相邻的所述金属密封环之间设置所述限位环和所述推环，所述推环的首端内壁上开设有限位凹槽，所述限位环与所述限位凹槽配合，位于最尾端的所述金属密封环的末端后方设置有所述第一弹性挡圈和所述第一锁环，所述第一弹性挡圈的外表面设置有防转凸起，所述第一锁环的内表面设置有防转凹槽，所述防转凸起与所述防转凹槽相配合，限位环与推环和第一弹性挡圈与第一锁环配合用于将金属密封环锁定在密封芯轴的金属密封凹槽内；
所述V组密封总成包括V组接头、V组密封环和第一压环，所述V组接头的首端与所述密封芯轴的尾端螺纹连接，在所述V组接头的尾端外壁上开设有V组密封凹槽，所述V组密封环和所述第一压环套装在所述V组密封凹槽内，所述第一压环与所述泛塞密封总成相配合，以将V组密封环锁定在V组密封凹槽内；
所述泛塞密封总成包括泛塞接头、第二弹性挡圈、第二锁环、第三锁环和泛塞密封圈，所述泛塞接头的首端与所述V组接头的尾端螺纹连接，所述泛塞接头的首端与所述第一压环的尾端接触且将第一压环压紧，在所述泛塞接头的中部外壁上开设有泛塞密封凹槽，所述泛塞密封圈套装在泛塞密封凹槽内，且相邻所述泛塞密封圈之间设置所述第二锁环和所述第二弹性挡圈，在所述第二锁环的中部内壁上开设有第二锁环凹槽，在所述第二弹性挡圈的尾端外壁上设置有第二弹性挡圈凸起，第二锁环凹槽与第二弹性挡圈凸起相配合，位于最尾端的所述泛塞密封圈的末端后方设置所述第三锁环和所述第二弹性挡圈，所述第三锁环的内表面设置有与第二弹性挡圈凸起相配合的第三锁环凹槽，且所述第三锁环的末端外表面设置有倒角，用于防止所述热采定位插入密封装置在插入过程中遇卡，第二锁环与第二弹性挡圈和第三锁环与第二弹性挡圈相配合，以将泛塞密封圈锁定在泛塞密封凹槽内；
所述模块密封总成包括模块接头、模块密封组和第二压环，所述模块接头的首端与所述泛塞接头的尾端螺纹连接，所述模块接头的外壁上开设有模块密封凹槽，所述模块密封组和所述第二压环依次套装在模块密封凹槽内，所述第二压环与所述引鞋相配合，以将模块密封组锁定在模块密封凹槽内；
所述引鞋的首端与所述模块接头的尾端螺纹连接，所述引鞋的首端与所述第二压环的尾端接触且将第二压环压紧，所述引鞋的尾端外壁上形成一导引面，用于使热采定位插入密封装置便于向下探入。
2.根据权利要求1所述的一种热采定位插入密封装置，其特征在于：所述金属密封总成包括3个金属密封环，所述金属密封环的材质为铜，铜的硬度较小，过盈配合时不会对密封面造成划痕。
3.根据权利要求2所述的一种热采定位插入密封装置，其特征在于：所述金属密封环的尾端外壁上形成一锥面，以减小热采定位插入密封装置在插入过程中的摩阻。
4.根据权利要求1所述的一种热采定位插入密封装置，其特征在于：所述V组密封环采用横截面为“V”形环装结构，用于在受到轴向外力时，“V”形截面容易产生弯曲变形，从而使得密封紧实、可靠。
5.根据权利要求4所述的一种热采定位插入密封装置，其特征在于：所述泛塞密封总成包括4个泛塞密封圈，且前两个泛塞密封圈与后两个泛塞密封圈的安装方向相反，用于实现对管柱的双向密封，所述泛塞密封总成中的泛塞密封圈的材质为改性PTFE材料，用于满足高温高压条件下的密封性。
6.根据权利要求1所述的一种热采定位插入密封装置，其特征在于：所述模块密封组包括O型密封圈和位于O型密封圈两侧的挡圈。
7.根据权利要求6所述的一种热采定位插入密封装置，其特征在于：所述模块密封总成包括2个模块密封组。
8.根据权利要求1所述的一种热采定位插入密封装置，其特征在于：所述密封芯轴的尾端为外螺纹；所述V组接头、所述泛塞接头和所述模块接头的首端均为内螺纹，所述V组接头、所述泛塞接头和所述模块接头的尾端均为外螺纹。
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