CN115434652A - 一种井口装置用自带锁紧机构的芯轴式悬挂器 - Google Patents
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Abstract
一种井口装置用自带锁紧机构的芯轴式悬挂器，由悬挂器主体、锁紧机构和两种密封件组合而成。悬挂器主体是一根带伸长颈的芯轴式悬挂器的主体结构零件，在悬挂器主体中上部位的螺柱和凹槽处，装有驱动螺帽、环形楔块和弹簧圈组成的锁紧机构，与油管头或套管头四通中心台阶孔中的凹槽配合锁紧；在悬挂器主体中下部位的圆柱体和螺柱体上，装有三层内外密封线的金属密封组件；在悬挂器主体中部的凹槽中装有一根耐超高压的大弹性密封圈，在悬挂器主体上部的两道凹槽中分别装有一根耐超高压的弹性密封圈。因此，避免了使用锁紧螺钉固定悬挂器带来的一系列笨重、泄漏和高价等问题，并且还具有装配轻松快捷、密封先进可靠等优点。
Description
技术领域
本发明涉及石油机械、钻采设备中的井口装置部件。
背景技术
目前，国内外现有的各种井口装置(包括套管头)中所用的油管或套管悬挂器部件，均安装于井口装置中油管头四通或套管头四通的中心孔内上方的部位，用油管头或套管头四通上法兰周边均布的带密封组件的锁紧螺钉压紧固定。尽管现有油管或套管悬挂器的基本结构和固定方式有着悠久的使用历史，但是还是存在着许多不尽人意的问题：一是加工均布在油管头或套管头四通上法兰周边上的十多个带螺纹的高精度径向台阶孔、同等数量结构复杂的锁紧螺钉和配套的耐高压密封组件，决非易事；需要耗费大量的人力物力，增加了生产成本和产品价格。二是油管头或套管头四通上法兰周边上均布的带密封组件的锁紧螺钉孔，削弱了油管头或套管头四通的结构强度，为了保证该零件在超高压工况下工作的安全性，不得不人为的加大其上法兰的厚度，造成了产品的硕大笨重和金属材料的浪费。三是众多均布的锁紧螺钉所带的密封组件，有一个发生泄漏就急需抢修，以防产生安全事故；对高压或超高压采油或采气设备进行抢修，耗费人力物力在所难免，如果发生安全事故，则损失更大。所以，研究一种新的悬挂器固定方法，很有必要。
发明内容
本发明的目的在于设计一种井口装置用自带锁紧机构的芯轴式悬挂器，使其避免使用锁紧螺钉固定悬挂器的诸多问题，进而提高井口装置的质量和可靠性。
本发明由悬挂器主体、锁紧机构和两种密封件组合而成；其特色之处是：悬挂器主体是一根带伸长颈的芯轴式悬挂器的主体结构零件，在悬挂器主体中上部位的螺柱和凹槽处，装有驱动螺帽、环形楔块和弹簧圈组成的锁紧机构；在悬挂器主体中下部位的圆柱体和螺柱体上，装有三层内外密封线的金属密封组件；在悬挂器主体中部的凹槽中装有一根耐超高压的大弹性密封圈，在悬挂器主体上部的两道凹槽中分别装有一根耐超高压的弹性密封圈。
进一步，所述的三层内外密封线的金属密封组件，自上而下由三层叠加的“八”字形截面的金属密封圈、上方为梯形截面的支撑圈、圆螺母和紧定螺钉组合而成。
进一步，所述的耐超高压的大弹性密封圈和弹性密封圈，其截面上下为平行的直线边，内边有一个圆弧形凹槽，外边有一个圆弧形凸起；其主体材料为“FKM氟橡胶”或“HNBR高饱和氢化丁腈橡胶”，在其凸起端的两肩处，各镶有一道不锈钢丝制做的弹簧圈。
由于本发明自带由驱动螺帽、环形楔块和弹簧圈组成的锁紧机构进行固定，从而避免了加工分布在油管头或套管头四通上法兰的周边上、众多带螺纹的高精度径向台阶孔，结构复杂的锁紧螺钉和配套的耐高压密封组件，所产生的成本和价格问题；避免了因众多锁紧螺钉孔削弱油管头或套管头四通结构强度，而加大其上法兰厚度和笨重的问题；避免了众多锁紧螺钉处密封组件发生的油气泄漏事故等问题。还有，本发明采用三层内外密封线的金属密封组件替代常用的一道或二道密封线的金属密封组件，使金属密封的可靠性进一步提高；采用新结构复合材料的弹性密封圈替代常用的O型密封圈，可以显著提高其耐超高压的性能，从而使井口装置的整体质量和性能再次攀升。
附图说明
图1为本发明总体结构全剖视示意图；
图2为本发明安装在井口装置中油管头或套管头四通内的结构剖视示意图；
图3为图1中，大弹性密封圈和弹性密封圈的剖面放大示意图；
图4为图1中，驱动螺帽的立体结构示意图；
图5为图1中，环形楔块和弹簧圈的立体结构示意图。
图中标号所示的零部件名称如下：
1、悬挂器主体，2、驱动螺帽，3、环形楔块，4、弹簧圈，5、金属密封圈，6、支撑圈，7、圆螺母，8、紧定螺钉，9、大弹性密封圈，10、弹性密封圈，11、油管头或套管头四通。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
图1、图2中，本发明由悬挂器主体、锁紧机构和两种密封件组合而成。悬挂器主体1采用的是带伸长颈的芯轴式悬挂器的主体结构，是一个不同直径的空心柱状体零件；在悬挂器主体1中上部位的螺柱和凹槽处，装有驱动螺帽2、环形楔块3和弹簧圈4组成的锁紧机构；在悬挂器主体1中下部位的圆柱体和螺柱体上，装有三层内外密封线的金属密封组件；在悬挂器主体1中部的凹槽中装有一根耐超高压的大弹性密封圈9，在悬挂器主体1上部的两道凹槽中分别装有一根耐超高压的弹性密封圈10；在悬挂器主体1的中心，加工有一个两端是锥管螺纹孔、中间是圆柱孔的贯通孔，以便于吊装、联接油管或套管和形成中间通道。
本发明所用的三层内外密封线的金属密封组件，自上而下由三层叠加的“八”字形截面的金属密封圈5、上方为梯形截面的支撑圈6、圆螺母7和紧定螺钉8组合而成；金属密封圈5、支撑圈6和圆螺母7的外径逐级递减，装入油管头或套管头四通11的中心台阶孔内，依靠其下方悬挂的油管或套管的重量，座实并挤压支撑圈6和三层金属密封圈5，金属密封圈5的边缘分别与悬挂器主体1的圆柱体和油管头或套管头四通11的中心台阶孔壁接触，形成有三层内外金属密封线的密封。
图1、图2、图3中，本发明所用的耐超高压的大弹性密封圈9和弹性密封圈10，其截面上下为平行的直线边，内边有一个圆弧形凹槽，外边有一个圆弧形凸起；其主体材料为“FKM氟橡胶”或“HNBR高饱和氢化丁腈橡胶”，在其凸起端的两肩处，各镶有一道不锈钢丝制做的弹簧圈，可以有效的减少其在超高压工况下的变形和破损。
图1、图2、图4、图5中，本发明的锁紧机构，由驱动螺帽2、环形楔块3和弹簧圈4所组成。驱动螺帽2的外围是光洁的圆柱体，中间是螺纹通孔，用于联接悬挂器主体1；上端加工有4～6个对称的轴向凹槽，以便驱动螺帽2旋转；下端加工有一个大倒角，用于推动环形楔块3伸出锁紧。环形楔块3是合并后，外径小于等于悬挂器主体1最大直径的环形组合件；环形楔块3的上下是平面，边缘处均加工有小于或等于30°的倒角，在其外圆周的中部切有凹槽，其中心孔的大部分加工成开口向上、与驱动螺帽2下端楔合的大倒角；环形楔块3被对称的切成4～6块，用其外圆周中部凹槽内的弹簧圈4束缚在一起。在油管头或套管头四通11的中心台阶孔内，相对于环形楔块3的部位，切有一道大于或等于环形楔块3厚度的凹槽，以便与环形楔块3配合，锁定悬挂器部件。
本发明按图1组装后，旋转驱动螺帽2向上移动，环形楔块3会在弹簧圈4的作用下缩小到悬挂器主体1最大的直径之内；通过悬挂器主体1中心孔上下两端的锥管螺纹孔，分别联接吊杆和放入井中的油管或套管；在吊杆的帮助下，将本发明放入油管头或套管头四通11的中心台阶孔中，悬挂器主体1上的大弹性密封圈9和金属密封组件，在油管或套管的重力作用下进行密封；再旋转驱动螺帽2向下移动，推动环形楔块3楔入到油管头或套管头四通11对应的凹槽中锁紧，驱动螺帽2不动，则环形楔块3始终锁紧；然后拆去吊杆，便可进行其它零部件的安装工作。当需要拆卸悬挂器时，只需旋转驱动螺帽2向上移动，让环形楔块3缩回到悬挂器主体1最大的直径之内即可。
Claims (5)
1.一种井口装置用自带锁紧机构的芯轴式悬挂器，由悬挂器主体、锁紧机构和两种密封件组合而成；其特征是：悬挂器主体是一根带伸长颈的芯轴式悬挂器的主体结构零件，在悬挂器主体中上部位的螺柱和凹槽处，装有驱动螺帽、环形楔块和弹簧圈组成的锁紧机构；在悬挂器主体中下部位的圆柱体和螺柱体上，装有三层内外密封线的金属密封组件；在悬挂器主体中部的凹槽中装有一根耐超高压的大弹性密封圈，在悬挂器主体上部的两道凹槽中分别装有一根耐超高压的弹性密封圈。
2.根据权利要求1所述的井口装置用自带锁紧机构的芯轴式悬挂器，其特征是：三层内外密封线的金属密封组件，自上而下由三层叠加的“八”字形截面的金属密封圈、上方为梯形截面的支撑圈、圆螺母和紧定螺钉组合而成。
3.根据权利要求1所述的井口装置用自带锁紧机构的芯轴式悬挂器，其特征是：耐超高压的大弹性密封圈和弹性密封圈，其截面上下为平行的直线边，内边有一个圆弧形凹槽，外边有一个圆弧形凸起；其主体材料为“FKM氟橡胶”或“HNBR高饱和氢化丁腈橡胶”，在其凸起端的两肩处，各镶有一道不锈钢丝制做的弹簧圈。
4.根据权利要求1所述的井口装置用自带锁紧机构的芯轴式悬挂器，其特征是：驱动螺帽的外围是光洁的圆柱体，中间是螺纹通孔，上端加工有4～6个对称的轴向凹槽，下端加工有一个大倒角。
5.根据权利要求1所述的井口装置用自带锁紧机构的芯轴式悬挂器，其特征是：环形楔块是合并后，外径小于等于悬挂器主体最大直径的环形组合件；环形楔块的上下是平面，边缘处均加工有小于或等于30°的倒角，在其外圆周的中部切有凹槽，其中心孔的大部分加工成开口向上、与驱动螺帽下端楔合的大倒角；环形楔块被对称的切成4～6块，用其外圆周中部凹槽内的弹簧圈束缚在一起。
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2022
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