CN117823079B - 一种用于油田井口防泄漏的超高压套管头 - Google Patents
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Abstract
本发明属于石油钻采设备技术领域，提供了一种用于油田井口防泄漏的超高压套管头，包括套管接头，所述套管接头环形设置有滑槽，所述套管接头螺纹连接有芯轴式悬挂器，所述滑槽中滑动设置有上密封圈以及下密封圈，所述上密封圈背离下密封圈的一侧设置有金属密封环；所述芯轴式悬挂器的外部滑动密封连接有滑块，所述滑块固定连接有推座，所述推座的斜面与金属密封环的斜面抵接；所述滑块与套管接头之间设置有定位机构。一种用于油田井口防泄漏的超高压套管头，定位机构能够对滑块与套管接头之间施加夹持力，从而使得滑块与套管接头内壁之间紧密固定。
Description
技术领域
本发明属于石油钻采设备技术领域，尤其涉及一种用于油田井口防泄漏的超高压套管头。
背景技术
套管头是套管和井口装置之间的重要连接件，是用于各层套管之间、套管与防喷器之间的连接以及用于完井后与采油井口之间的支持与连接的装置。
现有一种公开号为CN116291291A的本发明涉及石油钻采设备技术领域，具体提供了一种175MPa三层超高压套管头，其包括套管四通以及芯轴悬挂器，芯轴悬挂器包含上层芯轴悬挂器、中层芯轴悬挂器以及下层芯轴悬挂器，所述芯轴悬挂器包括悬挂器本体以及设置在悬挂器本体顶部的顶部金属密封，设置在悬挂器本体外圆面上的中部金属密封以及下金属密封，中部金属密封受到径向的顶丝挤压力向下变形产生过盈进行密封，下金属密封受到轴向的挤压力向上变形产生过盈进行密封。上述方案中，各个四通本体上设置有匹配的顶丝，顶丝与锥形面一正对布置，通过拧紧四通本体上顶丝，顶丝推动压圈向下运动，进而压缩中部金属密封过盈，从而在径向形成可靠密封。
顶丝推动压圈向下运动压缩中部金属密封过盈，但中部金属由于刚度较大，中部金属之间是否存在缝隙无法保证，且密封完成后不方便迅速对中部金属之间的气密性进行检查。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于油田井口防泄漏的超高压套管头，旨在解决现有技术中中部金属由于刚度较大，中部金属之间是否存在缝隙无法保证，且密封完成后不方便迅速对中部金属之间的气密性进行检查的技术问题。
本发明是这样实现的，一种用于油田井口防泄漏的超高压套管头，包括套管接头，所述套管接头环形设置有滑槽，所述套管接头螺纹连接有芯轴式悬挂器，所述滑槽中滑动设置有上密封圈以及下密封圈，所述上密封圈以及下密封圈均为橡胶制品，所述上密封圈以及下密封圈的斜面相抵接，所述上密封圈背离下密封圈的一侧设置有金属密封环；
所述芯轴式悬挂器的外部滑动密封连接有滑块，所述滑块固定连接有推座，所述推座的斜面与金属密封环的斜面抵接；
所述滑块与套管接头之间设置有定位机构，所述定位机构能够对滑块与套管接头之间施加夹持力；
所述上密封圈的斜面设置有多个连通的橡胶圈，所述金属密封环设置有通孔，所述通孔正对橡胶圈上的单向进气口，所述定位机构内部设置有增压机构，所述增压机构能够通过通孔向橡胶圈中施加气压力。
进一步的技术方案：所述上密封圈设置有多个环形凸块，所述下密封圈上设置有多个环形凹槽。
进一步的技术方案：所述环形凸块的截面为弧形。
进一步的技术方案：所述橡胶圈设置在环形凸块表面。
进一步的技术方案：所述定位机构包括定位杆、卡扣以及限位板；所述定位杆的设置有多个卡扣，所述卡扣能够在定位杆上弹性伸缩，所述定位杆能够贯穿套管接头以及滑块，所述限位板与定位杆螺纹连接。
进一步的技术方案：所述增压机构包括推杆、活塞以及螺纹座；所述活塞沿定位杆的内腔滑动密封连接，所述推杆的一端与活塞转动连接，所述螺纹座与推杆固定连接，且所述螺纹座与定位杆的内壁螺纹连接，所述定位杆上设置有向橡胶圈导气的导气组件。
进一步的技术方案：所述导气组件包括套筒以及单向气阀，所述套筒与定位杆的侧壁固定连接，所述单向气阀与套筒的内壁滑动连接，且所述单向气阀与套筒之间弹性连接，所述单向气阀能够与通孔插接。
进一步的技术方案：所述限位板为弧形，且所述限位板能够与套管接头外壁卡接。
相较于现有技术，本发明的有益效果如下：
1、一种用于油田井口防泄漏的超高压套管头，将定位机构插接在滑块与套管接头之间，定位机构能够对滑块与套管接头之间施加夹持力，从而使得滑块与套管接头内壁之间紧密固定，增加芯轴式悬挂器与套管接头之间固定稳定性；
2、一种用于油田井口防泄漏的超高压套管头，在金属密封环的挤压力下，上密封圈与下密封圈相对滑动，此过程中，在环形凸块的导向作用下，上密封圈与下密封圈分别向两侧的侧壁挤压，能够增加上密封圈与下密封圈与滑槽侧壁的挤压力；
3、一种用于油田井口防泄漏的超高压套管头，启动增压机构，所述增压机构能够通过通孔向橡胶圈中施加气压力，橡胶圈对上密封圈与下密封圈之间进一步密封，所述上密封圈以及下密封圈均为橡胶制品，能够增加上密封圈以及下密封圈之间密封性的同时，还能有效保护橡胶圈；
4、一种用于油田井口防泄漏的超高压套管头，当持续推动推杆，橡胶圈都并未充满时，说明金属密封环与上密封圈之间未紧密贴合，此时反向转动推杆，释放单向气阀受到的气压力，使得单向气阀与通孔之间的抵接力消失；继续转动定位杆，定位杆继续带动套管接头以及滑块收紧的同时，推座推动金属密封环、上密封圈以及下密封圈之间夹紧固定，从而增加芯轴式悬挂器与套管接头之间的密封性。
附图说明
图1为背景技术中现有技术的原理图；
图2为本发明的整体结构示意图；
图3为图2的剖视图；
图4为图3中A区域的放大示意图；
图5为芯轴式悬挂器与滑块的连接示意图；
图6为金属密封环的结构示意图；
图7为增压机构的结构示意图。
附图中：1、套管接头；2、滑槽；3、芯轴式悬挂器；4、上密封圈；5、下密封圈；6、金属密封环；7、滑块；8、定位机构；81、定位杆；82、卡扣；83、限位板；9、增压机构；91、推杆；92、活塞；93、螺纹座；94、导气组件；941、套筒；942、单向气阀；10、推座；11、环形凸块；12、通孔；13、环形凹槽；14、螺栓；15、上部法兰；16、套管四通；17、上层四通本体；18、二次密封。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。
如图2-图7所示，为本发明提供的一种用于油田井口防泄漏的超高压套管头，包括套管接头1，所述套管接头1环形设置有滑槽2，所述套管接头1螺纹连接有芯轴式悬挂器3，所述滑槽2中滑动设置有上密封圈4以及下密封圈5，所述上密封圈4以及下密封圈5均为橡胶制品，所述上密封圈4以及下密封圈5的斜面相抵接，所述上密封圈4背离下密封圈5的一侧设置有金属密封环6；
所述芯轴式悬挂器3的外部滑动密封连接有滑块7，所述滑块7固定连接有推座10，所述推座10的斜面与金属密封环6的斜面抵接；
所述滑块7与套管接头1之间设置有定位机构8，所述定位机构8能够对滑块7与套管接头1之间施加夹持力；
所述上密封圈4的斜面设置有多个连通的橡胶圈，所述金属密封环6设置有通孔12，所述通孔12正对橡胶圈上的单向进气口，所述定位机构8内部设置有增压机构9，所述增压机构9能够通过通孔12向橡胶圈中施加气压力。
图1为背景技术中现有技术的结构示意图，其中包括螺栓14、上部法兰15、套管四通16、上层四通本体17以及二次密封18；
在上述方案中，将下密封圈5、上密封圈4以及金属密封环6依次放入到滑槽2中，之后将芯轴式悬挂器3螺纹连接在套管接头1中，推座10的斜面与金属密封环6的斜面抵接；
之后将定位机构8插接在滑块7与套管接头1之间，定位机构8能够对滑块7与套管接头1之间施加夹持力，从而使得滑块7与套管接头1内壁之间紧密固定，增加芯轴式悬挂器3与套管接头1之间固定稳定性；
此过程中，滑块7上的推座10挤压金属密封环6，金属密封环6挤压上密封圈4，上密封圈4与下密封圈5相互挤压，从而对芯轴式悬挂器3与套管接头1之间的间隙进行密封，之后启动增压机构9，所述增压机构9能够通过通孔12向橡胶圈中施加气压力，橡胶圈对上密封圈4与下密封圈5之间进一步密封，所述上密封圈4以及下密封圈5均为橡胶制品，能够增加上密封圈4以及下密封圈5之间密封性的同时，还能有效保护橡胶圈，当增压机构9中气压减小时说明上密封圈4与金属密封环6之间未紧密压实，可通过调节定位机构8继续压紧金属密封环6，进一步增加芯轴式悬挂器3与套管接头1之间的密封性。
如图4所示，为本发明提供的一种用于油田井口防泄漏的超高压套管头，所述上密封圈4设置有多个环形凸块11，所述下密封圈5上设置有多个环形凹槽13，所述环形凸块11的截面为弧形；
在金属密封环6的挤压力下，上密封圈4与下密封圈5相对滑动，此过程中，在环形凸块11的导向作用下，上密封圈4与下密封圈5分别向两侧的侧壁挤压，能够增加上密封圈4与下密封圈5与滑槽2侧壁的挤压力，之后通过增压机构9向橡胶圈中增压，能够增加上密封圈4与下密封圈5之间的密封性，进而增加芯轴式悬挂器3与套管接头1之间的密封性。
如图1所示，为本发明提供的一种用于油田井口防泄漏的超高压套管头，所述橡胶圈设置在环形凸块11表面。
如图1和图2所示，为本发明提供的一种用于油田井口防泄漏的超高压套管头，所述定位机构8包括定位杆81、卡扣82以及限位板83；所述定位杆81的设置有多个卡扣82，所述卡扣82能够在定位杆81上弹性伸缩，所述定位杆81能够贯穿套管接头1以及滑块7，所述限位板83与定位杆81螺纹连接。
在定位机构8中，将定位杆81贯穿套管接头1以及滑块7，定位杆81上的卡扣82与滑块7卡接，同时限位板83与套管接头1外壁抵接，转动定位杆81，定位杆81对套管接头1以及滑块7夹紧固定。
如图7所示，为本发明提供的一种用于油田井口防泄漏的超高压套管头，所述增压机构9包括推杆91、活塞92以及螺纹座93；所述活塞92沿定位杆81的内腔滑动密封连接，所述推杆91的一端与活塞92转动连接，所述螺纹座93与推杆91固定连接，且所述螺纹座93与定位杆81的内壁螺纹连接，所述定位杆81上设置有向橡胶圈导气的导气组件94；所述导气组件94包括套筒941以及单向气阀942，所述套筒941与定位杆81的侧壁固定连接，所述单向气阀942与套筒941的内壁滑动连接，且所述单向气阀942与套筒941之间弹性连接，所述单向气阀942能够与通孔12插接。
转动定位杆81，定位杆81上的单向气阀942碰到金属密封环6后向内收缩，或者单向气阀942插接到通孔12后，随着定位杆81转动单向气阀942在挤压力的作用下向内收缩；
当定位杆81对套管接头1以及滑块7夹紧固定后，转动定位杆81，使定位杆81上的单向气阀942插接到通孔12中，转动推杆91，推杆91带动螺纹座93相对定位杆81的内壁螺纹传动，推杆91推动活塞92向定位杆81内部运动，定位杆81内部压力增加，此时单向气阀942在气压力的作用下与通孔12的侧壁抵紧固定，之后单向气阀942导通，定位杆81中的气体充入到橡胶圈中，当橡胶圈充满时，推杆91阻力增加，推杆91难以推动，推杆91固定在当前位置。
当持续推动推杆91，橡胶圈都并未充满时，说明金属密封环6与上密封圈4之间未紧密贴合，此时反向转动推杆91，释放单向气阀942受到的气压力，使得单向气阀942与通孔12之间的抵接力消失；继续转动定位杆81，定位杆81继续带动套管接头1以及滑块7收紧的同时，推座10推动金属密封环6、上密封圈4以及下密封圈5之间夹紧固定，从而增加芯轴式悬挂器3与套管接头1之间的密封性。
如图3所示，为本发明提供的一种用于油田井口防泄漏的超高压套管头，所述限位板83为弧形，且所述限位板83能够与套管接头1外壁卡接。
工作原理：
将定位机构8插接在滑块7与套管接头1之间，将定位杆81贯穿套管接头1以及滑块7，定位杆81上的卡扣82与滑块7卡接，同时限位板83与套管接头1外壁抵接，转动定位杆81，定位杆81对套管接头1以及滑块7夹紧固定，增加芯轴式悬挂器3与套管接头1之间固定稳定性；
在金属密封环6的挤压力下，上密封圈4与下密封圈5相对滑动，此过程中，在环形凸块11的导向作用下，上密封圈4与下密封圈5分别向两侧的侧壁挤压，能够增加上密封圈4与下密封圈5与滑槽2侧壁的挤压力；
之后转动定位杆81，定位杆81上的单向气阀942碰到金属密封环6后向内收缩，或者单向气阀942插接到通孔12后，随着定位杆81转动单向气阀942在挤压力的作用下向内收缩；
当定位杆81对套管接头1以及滑块7夹紧固定后，转动定位杆81，使定位杆81上的单向气阀942插接到通孔12中，转动推杆91，推杆91带动螺纹座93相对定位杆81的内壁螺纹传动，推杆91推动活塞92向定位杆81内部运动，定位杆81内部压力增加，此时单向气阀942在气压力的作用下与通孔12的侧壁抵紧固定，之后单向气阀942导通，定位杆81中的气体充入到橡胶圈中，当橡胶圈充满时，推杆91阻力增加，推杆91难以推动，推杆91固定在当前位置。
当持续推动推杆91，橡胶圈都并未充满时，说明金属密封环6与上密封圈4之间未紧密贴合，此时反向转动推杆91，释放单向气阀942受到的气压力，使得单向气阀942与通孔12之间的抵接力消失；继续转动定位杆81，定位杆81继续带动套管接头1以及滑块7收紧的同时，推座10推动金属密封环6、上密封圈4以及下密封圈5之间夹紧固定，从而增加芯轴式悬挂器3与套管接头1之间的密封性。
此用于油田井口防泄漏的超高压套管头额定使用压力达到175Mpa。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (5)
1.一种用于油田井口防泄漏的超高压套管头，包括套管接头(1)，所述套管接头(1)环形设置有滑槽(2)，所述套管接头(1)螺纹连接有芯轴式悬挂器(3)，其特征在于，所述滑槽(2)中滑动设置有上密封圈(4)以及下密封圈(5)，所述上密封圈(4)以及下密封圈(5)均为橡胶制品，所述上密封圈(4)以及下密封圈(5)的斜面相抵接，所述上密封圈(4)背离下密封圈(5)的一侧设置有金属密封环(6)；
所述芯轴式悬挂器(3)的外部滑动密封连接有滑块(7)，所述滑块(7)固定连接有推座(10)，所述推座(10)的斜面与金属密封环(6)的斜面抵接；
所述滑块(7)与套管接头(1)之间设置有定位机构(8)，所述定位机构(8)能够对滑块(7)与套管接头(1)之间施加夹持力；
所述上密封圈(4)的斜面设置有多个连通的橡胶圈，所述金属密封环(6)设置有通孔(12)，所述通孔(12)正对橡胶圈上的单向进气口，所述定位机构(8)内部设置有增压机构(9)，所述增压机构(9)能够通过通孔(12)向橡胶圈中施加气压力；
所述增压机构(9)包括推杆(91)、活塞(92)以及螺纹座(93)；
所述活塞(92)沿定位杆(81)的内腔滑动密封连接，所述推杆(91)的一端与活塞(92)转动连接，所述螺纹座(93)与推杆(91)固定连接，且所述螺纹座(93)与定位杆(81)的内壁螺纹连接，所述定位杆(81)上设置有向橡胶圈导气的导气组件(94)；
所述定位机构(8)包括定位杆(81)、卡扣(82)以及限位板(83)；
所述定位杆(81)的设置有多个卡扣(82)，所述卡扣(82)能够在定位杆(81)上弹性伸缩，所述定位杆(81)能够贯穿套管接头(1)以及滑块(7)，所述限位板(83)与定位杆(81)螺纹连接；所述限位板(83)为弧形，且所述限位板(83)能够与套管接头(1)外壁卡接。
2.根据权利要求1所述的一种用于油田井口防泄漏的超高压套管头，其特征在于，所述上密封圈(4)设置有多个环形凸块(11)，所述下密封圈(5)上设置有多个环形凹槽(13)。
3.根据权利要求2所述的一种用于油田井口防泄漏的超高压套管头，其特征在于，所述环形凸块(11)的截面为弧形。
4.根据权利要求2所述的一种用于油田井口防泄漏的超高压套管头，其特征在于，所述橡胶圈设置在环形凸块(11)表面。
5.根据权利要求1所述的一种用于油田井口防泄漏的超高压套管头，其特征在于，所述导气组件(94)包括套筒(941)以及单向气阀(942)，所述套筒(941)与定位杆(81)的侧壁固定连接，所述单向气阀(942)与套筒(941)的内壁滑动连接，且所述单向气阀(942)与套筒(941)之间弹性连接，所述单向气阀(942)能够与通孔(12)插接。
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