CN115162997A - 一种油田抽油光杆密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及油田机械采油井口密封设备技术领域，特别涉及一种油田抽油光杆密封装置。其技术方案是：球头盘根壳体的内腔的密封盘根的顶部与压紧套接触，压紧套的上端与气缸活塞接触，压紧套的外柱面设有锯齿形螺纹，锯齿形螺纹与接头上的锁块配合；接头的外壁通过气缸下端盖安装气缸壳体，在气缸壳体的中心设有气缸中心管和气缸活塞，在气缸壳体的顶部设有气缸端盖，在气缸壳体的上侧设有充气嘴总成，通过充气嘴总成向气压腔打压。有益效果是：本发明可以实现以持续、均匀的气压向气缸活塞加压，气缸活塞再带动压紧套向盘根加压，保证了密封盘根与光杆的密封间隙，减少密封盘根的磨损，提高密封盘根的使用时间，同时降低了工作人员维护强度。

Description

一种油田抽油光杆密封装置

技术领域

本发明涉及油田机械采油井口密封设备技术领域，特别涉及一种油田抽油光杆密封装置。

背景技术

光杆密封是机械采油井口的关键部件之一，在光杆密封器与光杆之间，加入盘根，起密封作用，防止油气泄漏。抽油机每天处于往复运动状态、光杆行程长，光杆表面被井液腐蚀，造成光杆表面粗糙度下降，另外，游梁式抽油机的抽油光杆与井口不同心，产生偏磨现象。由于光杆不间断上下往复运动与盘根产生摩擦，导致盘根损耗速度加剧，造成井口漏失，污染环境，在日常生产过程中，需要维护人员频繁到现场维护，需要人工调整紧固盘根的松紧度，其劳动强度大，工作效率低，而且也无法实现远程监控的功能。

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，提供一种油田抽油光杆密封装置，通过气缸加压来对光杆进行长效密封，改变了现有技术中现场需要人工调整紧固盘根的松紧度，而且通过设置的压力监测接口和压力变送器，可以实现远程监控压力的功能。

本发明提到的一种油田抽油光杆密封装置，其技术方案是：包括球头盘根壳体、密封盘根、调偏压盖、卡箍四通接头和防喷端盖，所述卡箍四通接头的上端通过调偏压盖安装球头盘根壳体，在球头盘根壳体内安装有密封盘根，卡箍四通接头的外端设有防喷端盖，其中，所述球头盘根壳体的内腔的密封盘根的顶部设有抗磨环二，抗磨环二的上方与压紧套接触，所述压紧套的上端与气缸活塞接触，所述压紧套的外柱面设有锯齿形螺纹，所述球头盘根壳体的上端外侧连接接头，接头的上部设有锁块，锯齿形螺纹与接头上的锁块配合连接锁紧；所述接头的外壁安装气缸下端盖，气缸下端盖的外壁安装气缸壳体，在气缸壳体的中心设有气缸中心管，气缸活塞位于气缸中心管与气缸壳体之间形成的气压腔，在气缸壳体的顶部设有气缸端盖，在气缸壳体的上侧设有充气嘴总成，充气嘴总成的外侧设有保护短节和保护压盖，通过充气嘴总成向气压腔打压，推动气缸活塞向下推动压紧套，进而挤压密封盘根，且所述压紧套的外柱面的锯齿形螺纹与锁块配合锁紧，使密封盘根与中心的光杆保持密封状态。

优选的，上述接头上部设有横向设置的方形孔，锁块安装在方形孔内，且在锁块外侧安装弹簧箍二，所述锁块沿着方形孔实现径向移动，并且锁块的内端设有防倒齿牙与压紧套的锯齿形螺纹配合，使压紧套锁紧位置。

优选的，上述气缸中心管的上端中部设有凹槽，在凹槽内安设石墨润滑块，在石墨润滑块的上部安设开合端盖；所述气缸中心管的内腔为润滑脂腔，在润滑脂腔的下端设有抗磨环一。

优选的，上述气缸壳体的上端外侧还设有压力监测接口，压力监测接口的外端连接压力变送器，在压力监测接口和压力变送器的外部设有保护短节和保护压盖。

优选的，上述球头盘根壳体的内腔为锥形体结构的空腔，在光杆与球头盘根壳体内壁形成的空腔中安装密封盘根和抗磨环三，所述密封盘根的底部设有抗磨环三，密封盘根采用锥形密封盘根。

优选的，上述球头盘根壳体的下端设有球状体部分，球状体部分坐在卡箍四通接头的上端凹槽内，并且在凹槽内设有球体密封圈二，在卡箍四通接头的上端安装调偏压盖，调偏压盖内设有球体密封圈一，用于与球头的上侧接触形成密封；所述球体密封圈一和球体密封圈二的内表面为球形面。

优选的，上述卡箍四通接头的两端设有筒体，筒体内由外到内依次设有防喷活塞、防喷密封圈、防喷胶芯，所述防喷活塞的外端设有防喷螺杆，防喷活塞的内端通过防喷密封圈连接防喷胶芯，通过防喷胶芯的内端面与光杆外壁接触形成密封；所述筒体的外端设有防喷端盖，防喷端盖与防喷螺杆之间由外到内设有防喷螺母和定位环，所述防喷螺杆的外端设有外螺母。

优选的，上述防喷活塞的上端设有限位槽，在卡箍四通接头两端的筒体上安装防旋转销轴，通过防旋转销轴插入限位槽起到防喷活塞的防旋转功能。

优选的，上述防喷胶芯的内腔设有多个加强筋，防喷胶芯的内端面为半圆形结构，且设有凹凸交错密封面。

与现有技术相比，本发明的有益效果具体如下：

本发明光杆在运动的过程中，气缸壳体内的气缸中心管、气缸活塞和压紧套实现了气缸储压功能，改变了单独采用人工机械的加压方式，可以实现一种以持续、均匀的气压向气缸活塞加压，气缸活塞再带动压紧套向盘根加压，保证了密封盘根与光杆的密封间隙，减少密封盘根的磨损，提高密封盘根的使用时间，同时降低了工作人员维护强度；另外，通过球座密封圈、球头盘根壳体、调偏压盖等组成的调偏装置能够减少偏磨，使其尽量保持对中状态运行，保护了光杆和盘根的磨损；再者，通过在气缸壳体上设置压力监测接口和压力变送器，可以实时监控气缸壳体内的气压腔的气压，从而监控对气缸活塞和压紧套的压力，实现远程监控的功能。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是气缸储压部分的结构示意图；

图3是气缸中心管上部的石墨润滑块的结构示意图；

图4是球头盘根壳体和密封盘根部分的结构示意图；

图5是压紧套的结构示意图；

图6是图4的A-A截面示意图；

图7是锁块的结构示意图；

图8是接头的结构示意图；

图9是图8的B-B截面示意图；

图10是防喷活塞和防喷胶芯的结构示意图；

图11是图10的俯视方向的外形示意图；

上图中：保护压盖1、保护短节2、充气嘴总成3、气缸壳体4、气缸端盖5、气缸中心管6、开合端盖7、石墨润滑块8、弹簧箍一9、压力监测接口10、压力变送器11、润滑脂腔12、气压腔13、气缸活塞14、活塞密封圈15、活塞杆密封圈16、抗磨环一17、压紧套18、弹簧箍二19、锁块20、接头21、气缸下端盖22、抗磨环二23、球头盘根壳体24、密封盘根25、调偏压盖26、球体密封圈一27、抗磨环三28、球体密封圈二29、卡箍四通接头30、防旋转销轴31、防喷密封圈32、防喷端盖33、外螺母34、定位环35、密封圈36、光杆37、防喷螺母38、防喷活塞39、防喷胶芯40、加强筋41、防喷螺杆42、锯齿形螺纹18.1、防倒齿牙20.1、方形孔21.1、筒体30.1、限位槽39.1。

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1，参照图1，本发明提到的一种油田抽油光杆密封装置，包括球头盘根壳体24、密封盘根25、调偏压盖26、卡箍四通接头30和防喷端盖33，所述卡箍四通接头30的上端通过调偏压盖26安装球头盘根壳体24，在球头盘根壳体24内安装有密封盘根25，卡箍四通接头30的外端设有防喷端盖33，其中，所述球头盘根壳体24的内腔的密封盘根25的顶部设有抗磨环二23，抗磨环二23的上方与压紧套18接触，所述压紧套18的上端与气缸活塞14接触，所述压紧套18的外柱面设有锯齿形螺纹18.1，所述球头盘根壳体24的上端外侧连接接头21，接头21的上部设有锁块20，锯齿形螺纹18.1与接头21上的锁块20配合连接锁紧；所述接头21的外壁安装气缸下端盖22，气缸下端盖22的外壁安装气缸壳体4，在气缸壳体4的中心设有气缸中心管6，气缸活塞14位于气缸中心管6与气缸壳体4之间形成的气压腔13，气缸活塞14与气缸壳体4的接触面上设有活塞密封圈15，气缸活塞14与气缸中心管6的接触面上设有活塞杆密封圈16，在气缸壳体4的顶部设有气缸端盖5，在气缸壳体4的上侧设有充气嘴总成3，充气嘴总成3的外侧设有保护短节2和保护压盖1，通过充气嘴总成3向气压腔13打压，推动气缸活塞14向下推动压紧套18，进而挤压密封盘根25，且所述压紧套18的外柱面的锯齿形螺纹18.1与锁块20配合锁紧，使密封盘根25与中心的光杆37保持密封状态。

参照图8，本发明的接头21上部设有横向设置的方形孔21.1，锁块20安装在方形孔21.1内，且在锁块20外侧安装弹簧箍二19，所述锁块20沿着方形孔21.1实现径向移动，并且锁块20的内端设有防倒齿牙20.1与压紧套18的锯齿形螺纹18.1配合，使压紧套18锁紧位置。

参照图2和图3，本发明的气缸中心管6的上端中部设有凹槽，在凹槽内安设石墨润滑块8，在石墨润滑块8的上部安设开合端盖7；所述气缸中心管6的内腔为润滑脂腔12，在润滑脂腔12的下端设有抗磨环一17。

参照图2，本发明的气缸壳体4的上端外侧还设有压力监测接口10，压力监测接口10的外端连接压力变送器11，在压力监测接口10和压力变送器11的外部设有保护短节2和保护压盖1；通过设置了压力变送器11，可以实时监控气缸壳体4内的气压腔13的气压，从而监控对气缸活塞14和压紧套18的压力，实现远程监控的功能。

参照图4，本发明的球头盘根壳体24的内腔为锥形体结构的空腔，在光杆37与球头盘根壳体24内壁形成的空腔中安装密封盘根25和抗磨环三28，所述密封盘根25的底部设有抗磨环三28，密封盘根25采用锥形密封盘根。

另外，本发明的球头盘根壳体24的下端设有球状体部分，球状体部分坐在卡箍四通接头30的上端凹槽内，并且在凹槽内设有球体密封圈二29，在卡箍四通接头30的上端安装调偏压盖26，调偏压盖26内设有球体密封圈一27，用于与球头的上侧接触形成密封；所述球体密封圈一27和球体密封圈二29的内表面为球形面。

参照图1、图10和图11，本发明的卡箍四通接头30的两端设有筒体30.1，筒体30.1内由外到内依次设有防喷活塞39、防喷密封圈32、防喷胶芯40，所述防喷活塞39的外端设有防喷螺杆42，防喷活塞39与筒体30.1的接触面上设有密封圈36，防喷活塞39的内端通过防喷密封圈32连接防喷胶芯40，通过防喷胶芯40的内端面与光杆37外壁接触形成密封；所述筒体30.1的外端设有防喷端盖33，防喷端盖33与防喷螺杆42之间由外到内设有防喷螺母38和定位环35，所述防喷螺杆42的外端设有外螺母34。

另外，上述防喷活塞39的上端设有限位槽39.1，在卡箍四通接头30两端的筒体30.1上安装防旋转销轴31，通过防旋转销轴31插入限位槽39.1起到防喷活塞39的防旋转功能。

参照图11，上述防喷胶芯40的内腔设有多个加强筋41，防喷胶芯40的内端面为半圆形结构，且设有凹凸交错密封面，便于与光杆37形成良好的密封面。

本发明提到的一种油田抽油光杆密封装置的使用方法，包括如下过程：

首先，通过充气嘴总成3向气压腔13里打进一定压力的气体，由于气压的作用，使气缸活塞14具有了向下的作用力，推动压紧套18、抗磨环二23向下移动，压缩锥形的密封盘根25，密封盘根25在轴向力作用下内孔缩小，补偿与光杆37运动磨损造成的间隙，保证了密封盘根25和光杆37之间的密封状态；

其次，由于压紧套18的外圆柱面上设有锯齿形螺纹18.1，向下运动时被锁块20上的防倒齿牙20.1锁定，压紧套18只能向下单方向移动，不能后退；锁块20安装在接头21上的方形孔21.1内，可以径向滑动；并且，在锁块20外圆弧上安装有弹簧箍二19，使锁块20可以实现快速复位锁定压紧套18的位置；

另外，由四组弧形的石墨润滑块8组成圆筒形结构，外壁上通过弹簧箍一9箍紧成型，在弹簧箍一9的作用力下及时补充内孔的磨损；

再者，球头盘根壳体24、调偏压盖26、球体密封圈一27、球体密封圈二29、卡箍四通接头30组成调整光杆37的轴向偏角的调偏装置，球头盘根壳体24下端的球状体部分置于卡箍四通接头30和调偏压盖26的两个球形密封圈之间，当抽油机上的光杆37与井口不在同一轴线时，需要转动球头盘根壳体24直至对中状态；

最后，在卡箍四通接头30的两端设有筒体30.1，筒体30.1内由外到内依次设有防喷活塞39、防喷密封圈32、防喷胶芯40，平时正常生产状态时，防喷胶芯40处于开启状态，当密封盘根25磨损到不能继续使用需要更换盘根时，旋转卡箍四通接头30两端的外螺母34，防喷螺杆42带动防喷活塞39、防喷密封圈32和防喷胶芯40向中心挤压，将光杆37抱死形成密封，起到封闭作用，避免油井里的气体和液体泄漏，再操作密封盘根25的更换工作。

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相应简单修改或等同变换，尽属于本发明要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种油田抽油光杆密封装置，包括球头盘根壳体（24）、密封盘根（25）、调偏压盖（26）、卡箍四通接头（30）和防喷端盖（33），所述卡箍四通接头（30）的上端通过调偏压盖（26）安装球头盘根壳体（24），在球头盘根壳体（24）内安装有密封盘根（25），卡箍四通接头（30）的外端设有防喷端盖（33），其特征是：所述球头盘根壳体（24）的内腔的密封盘根（25）的顶部设有抗磨环二（23），抗磨环二（23）的上方与压紧套（18）接触，所述压紧套（18）的上端与气缸活塞（14）接触，所述压紧套（18）的外柱面设有锯齿形螺纹（18.1），所述球头盘根壳体（24）的上端外侧连接接头（21），接头（21）的上部设有锁块（20），锯齿形螺纹（18.1）与接头（21）上的锁块（20）配合连接锁紧；所述接头（21）的外壁安装气缸下端盖（22），气缸下端盖（22）的外壁安装气缸壳体（4），在气缸壳体（4）的中心设有气缸中心管（6），气缸活塞（14）位于气缸中心管（6）与气缸壳体（4）之间形成的气压腔（13），在气缸壳体（4）的顶部设有气缸端盖（5），在气缸壳体（4）的上侧设有充气嘴总成（3），充气嘴总成（3）的外侧设有保护短节（2）和保护压盖（1），通过充气嘴总成（3）向气压腔（13）打压，推动气缸活塞（14）向下推动压紧套（18），进而挤压密封盘根（25），且所述压紧套（18）的外柱面的锯齿形螺纹（18.1）与锁块（20）配合锁紧，使密封盘根（25）与中心的光杆（37）保持密封状态。

2.根据权利要求1所述的油田抽油光杆密封装置，其特征是：所述接头（21）上部设有横向设置的方形孔（21.1），锁块（20）安装在方形孔（21.1）内，且在锁块（20）外侧安装弹簧箍二（19），所述锁块（20）沿着方形孔（21.1）实现径向移动，并且锁块（20）的内端设有防倒齿牙（20.1）与压紧套（18）的锯齿形螺纹（18.1）配合，使压紧套（18）锁紧位置。

3.根据权利要求2所述的油田抽油光杆密封装置，其特征是：所述气缸中心管（6）的上端中部设有凹槽，在凹槽内安设石墨润滑块（8），在石墨润滑块（8）的上部安设开合端盖（7）；所述气缸中心管（6）的内腔为润滑脂腔（12），在润滑脂腔（12）的下端设有抗磨环一（17）。

4.根据权利要求3所述的油田抽油光杆密封装置，其特征是：所述气缸壳体（4）的上端外侧还设有压力监测接口（10），压力监测接口（10）的外端连接压力变送器（11），在压力监测接口（10）和压力变送器（11）的外部设有保护短节（2）和保护压盖（1）。

5.根据权利要求4所述的油田抽油光杆密封装置，其特征是：所述球头盘根壳体（24）的内腔为锥形体结构的空腔，在光杆（37）与球头盘根壳体（24）内壁形成的空腔中安装密封盘根（25）和抗磨环三（28），所述密封盘根（25）的底部设有抗磨环三（28），密封盘根（25）采用锥形密封盘根。

6.根据权利要求5所述的油田抽油光杆密封装置，其特征是：所述球头盘根壳体（24）的下端设有球状体部分，球状体部分坐在卡箍四通接头（30）的上端凹槽内，并且在凹槽内设有球体密封圈二（29），在卡箍四通接头（30）的上端安装调偏压盖（26），调偏压盖（26）内设有球体密封圈一（27），用于与球头的上侧接触形成密封；所述球体密封圈一（27）和球体密封圈二（29）的内表面为球形面。

7.根据权利要求6所述的油田抽油光杆密封装置，其特征是：所述卡箍四通接头（30）的两端设有筒体（30.1），筒体（30.1）内由外到内依次设有防喷活塞（39）、防喷密封圈（32）、防喷胶芯（40），所述防喷活塞（39）的外端设有防喷螺杆（42），防喷活塞（39）的内端通过防喷密封圈（32）连接防喷胶芯（40），通过防喷胶芯（40）的内端面与光杆（37）外壁接触形成密封；所述筒体（30.1）的外端设有防喷端盖（33），防喷端盖（33）与防喷螺杆（42）之间由外到内设有防喷螺母（38）和定位环（35），所述防喷螺杆（42）的外端设有外螺母（34）。

8.根据权利要求7所述的油田抽油光杆密封装置，其特征是：所述防喷活塞（39）的上端设有限位槽（39.1），在卡箍四通接头（30）两端的筒体（30.1）上安装防旋转销轴（31），通过防旋转销轴（31）插入限位槽（39.1）起到防喷活塞（39）的防旋转功能。

9.根据权利要求8所述的油田抽油光杆密封装置，其特征是：所述防喷胶芯（40）的内腔设有多个加强筋（41），防喷胶芯（40）的内端面为半圆形结构，且设有凹凸交错密封面。

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