CN203420664U - 膨胀管用动密封装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种膨胀管用动密封装置，包括筒形的连接外套（1），连接外套（1）内固定连接有筒形的密封胶芯（2），密封胶芯（2）的外侧壁与连接外套（1）的内侧壁密封连接，密封胶芯（2）内设有用于充气的空腔（21）。该膨胀管用动密封装置可以阻止井内异物进入膨胀施工工具，使施工过程中膨胀管和打压油管环空保持清洁，从而确保膨胀施工的顺利进行。

Description

膨胀管用动密封装置

技术领域

本实用新型涉及石油开采设备领域，特别是一种在石油工业中的膨胀管施工时用的动密封装置。

背景技术

膨胀管技术是近年来蓬勃兴起的一项新技术，它可应用于钻井、完井及采油、修井等作业过程。膨胀管膨胀过程是管体冷作硬化的过程，膨胀方式有机械式，液压式等，目前使用的常规膨胀管工具，在严重出砂井或稠油井等井下工况较为恶劣时，尤其是长段膨胀管施工作业过程中很难保证胀锥工作区的表面清洁，易发生卡阻，阻碍膨胀的顺利进行，甚至导致施工失败。

实用新型内容

为了解决现有技术中的异物对膨胀施工的影响，本实用新型提供了一种膨胀管用动密封装置，该膨胀管用动密封装置可以阻止井内异物进入膨胀施工工具，使施工过程中膨胀管和打压油管环空保持清洁，从而确保膨胀施工的顺利进行。

本实用新型为解决其技术问题采用的技术方案是：一种膨胀管用动密封装置，包括筒形的连接外套，连接外套内固定连接有筒形的密封胶芯，密封胶芯的外侧壁与连接外套的内侧壁密封连接，密封胶芯内设有用于充气的空腔。

密封胶芯的内侧壁表面设有多个环形突起，相邻的两个环形突起之间形成环形凹槽。

密封胶芯的内侧壁表面设有三个环形突起，密封胶芯的内侧壁表面形成两个环形凹槽。

环形突起在穿过连接外套轴线的纵截面的投影为圆弧形，该圆弧形所对应的圆心角小于180°，三个环形突起的大小和形状均相同，两个环形凹槽的大小和形状均相同。

在空腔内，环形凹槽部位设有多个连接片，密封胶芯的内侧壁通过连接片与密封胶芯的外侧壁连接，相邻的两个连接片之间设有空隙。

在环形凹槽处，密封胶芯内侧壁的内表面固定连接有金属环，金属环在连接外套轴向上的长度等于环形凹槽在连接外套轴向上的长度；或者，在环形凹槽处，密封胶芯内侧壁的外表面固定连接有金属环，金属环在连接外套轴向上的长度等于环形凹槽在连接外套轴向上的长度。

当密封胶芯内侧壁的外表面固定连接有金属环时，金属环的外侧圆周与密封胶芯固定连接，金属环的内侧圆周的表面设有橡胶层。

密封胶芯的两端分别通过定位螺钉与连接外套的两端固定连接，连接外套的一端还设有环形的连接端盖。

密封胶芯的外侧壁设有用于充气的气嘴，连接外套的侧壁设有与气嘴相对应的充气口，密封胶芯的侧壁包括从外向内依次连接的橡胶层、帘线层和橡胶层。

在空腔内,环形凹槽部位设有环形的连接片，密封胶芯的内侧壁通过连接片与密封胶芯的外侧壁密封连接，连接片设有能够连通相邻的两个环形突起内的空腔的通孔。

本实用新型的有益效果是：

1、该膨胀管用动密封装置跟随最后一根膨胀管下入井筒，能够从施工伊始就对膨胀管内环空密封。

2、该膨胀管用动密封装置在膨胀启动后，油管被顶出井口的过程中，可以很轻易地对过油管接箍实现动密封，保持膨胀管内环空清洁。

3、其中的密封胶芯为储气囊结构，三个环形凸起的内部联通，在过油管接箍时提供实时压力分布，保证动密封有效。

4、该膨胀管用动密封装置在膨胀结束后，可由膨胀锥等外径较大的工具带出，实现重复利用。

5、该膨胀管用动密封装置不但为膨胀施工中动密封提供了一种解决方案，还为膨胀管施工适应多工况或复杂工况的井提供了新思路和新技术。

附图说明

下面结合附图对本实用新型所述的膨胀管用动密封装置作进一步详细的描述。

图1是膨胀管用动密封装置的装配图。

图2是图1中沿A-A线实施例1的剖视图。

图3是膨胀管用动密封装置的立体剖视图。

图4是膨胀管用动密封装置在使用时工序二的示意图。

图5是膨胀管用动密封装置在使用时工序三的示意图。

图6是膨胀管用动密封装置在使用时工序四的示意图。

图7是膨胀管用动密封装置在使用时工序五的示意图。

图8是在实施例2时图1中沿A-A线的剖视图。

图9是在实施例3时图1中沿A-A线的剖视图。

图10是在实施例4时图1中沿A-A线的剖视图。

其中1.连接外套，2.密封胶芯，21.空腔，22.环形突起，23.环形凹槽，24.连接片，241.通孔，25.空隙，26.气嘴，3.连接端盖，4.定位螺钉，5.金属环，51.橡胶层，61.膨胀管用动密封装置，62.上油管，63.油管接箍，64.下油管，65.膨胀管。

具体实施方式

实施例1

下面结合附图对本实用新型所述的膨胀管用动密封装置进行详细说明。一种膨胀管用动密封装置，包括筒形的连接外套1，连接外套1内固定连接有筒形的密封胶芯2，密封胶芯2的外侧壁与连接外套1的内侧壁密封连接，密封胶芯2内设有用于充气的空腔21，如图1、图2、图3所示。

该膨胀管用动密封装置中筒形的密封胶芯在充气后能够将紧紧的抱住打压油管，并实现与打压油管的动密封，这样该膨胀管用动密封装置61可以阻止井内异物进入膨胀管65，使施工过程中膨胀管65和打压油管之间的环空保持清洁，从而确保膨胀施工的顺利进行。

一般在膨胀施工时油管包括上油管62和下油管64，打压油管的上油管62和下油管64之间的油管接箍63会正好穿过密封胶芯2，突出于上油管62和下油管64表面的油管接箍63在动密封的过程中将与密封胶芯2的内壁发生摩擦。为了确保此过程中的动密封效果，密封胶芯2的内侧壁表面设有多个环形突起22，相邻的两个环形突起22之间形成环形凹槽23。优选密封胶芯2的内侧壁表面设有三个环形突起22，密封胶芯2的内侧壁表面形成两个环形凹槽23。这种环形突起22与环形凹槽23间隔设置的结构正好与突出于上油管62和下油管64表面的油管接箍63相配合，在油管接箍63经过时，实时调整密封胶芯2表面的压力分布，便于密封胶芯2表面与油管接箍63及油管的贴合，从而确保密封胶芯2与油管的动密封效果。另外，环形凹槽23处存放有润滑剂，便于对油管接箍63进行润滑。

为了使油管接箍6与密封胶芯2接触时受力均匀，保持稳定的密封效果，优选环形突起22在穿过连接外套1轴线的纵截面的投影为圆弧形，该圆弧形所对应的圆心角小于180°，三个环形突起22的大小和形状均相同，两个环形凹槽23的大小和形状均相同，如图1和图3所示。

密封胶芯2在充气后，在气体压力的作用下，环形凹槽22部位有向连接外套1轴线方向的运动趋势，即如果不对环形凹槽22部位加限制，密封胶芯2在充气后，环形凹槽22与连接外套1轴线之间的距离会小于环形突起22与连接外套1轴线之间的距离，也就是环形凹槽22看起来会更像环形突起。所以为了避免充气后环形凹槽22部位向连接外套1轴线方向的移动，在空腔21内，环形凹槽22部位设有多个连接片24，密封胶芯2的内侧壁通过连接片24与密封胶芯2的外侧壁连接，相邻的两个连接片24之间设有空隙25。这样既可以保证充气后的环形凹槽22部位不会向连接外套1的轴线方向移动，又可以使多个环形突起22内的空腔21保持连通。

另外，密封胶芯2的外侧壁与连接外套1的内侧壁相接触，密封胶芯2的两端分别通过定位螺钉4与连接外套1的两端固定连接，连接外套1的一端还设有环形的连接端盖3。密封胶芯2的外侧壁设有用于充气的气嘴26，连接外套1的侧壁设有与气嘴26相对应的充气口。密封胶芯2的侧壁包括从外向内依次连接的橡胶层、帘线层和橡胶层。帘线层提供密封胶芯2的骨架支撑，内层的橡胶层用于密封空腔21中的压力气体，外层的橡胶层实现对油管管柱的抱死密封，所以需有一定的弹性和耐磨性能。

该膨胀管用动密封装置的工作过程如下：

工序1：当膨胀管65与油管组装即将完成时，将该膨胀管用动密封装置61穿过油管，安装在最后连接的那根膨胀管65的管口上，使用螺纹密封；

工序2：连接油管下入该膨胀管用动密封装置61和管柱，直至管柱到位，如图4所示；

工序3：地面打高压，液压力通过打压管柱推动膨胀锥上行，于是与膨胀锥相连的油管也开始上行，第一个油管接箍63逐渐进入密封胶芯2的范围，如图5、图6所示；

工序4：继续打压，上油管62和下油管64继续上行，第一个油管接箍63通过密封胶芯，如图7所示；

工序5：反复执行工序3和工序4，直至膨胀结束，膨胀锥等外径较大工具将该膨胀管用动密封装置61与膨胀管脱开，随着膨胀锥等工具一起起出井口，膨胀管作业完成。

在安装密封胶芯2时，有两种做法：1、如果井内压差小，可以先充气到工作压力，再将其放入连接到外套1；2、如果井内压差大，那么需要先将密封胶芯2放入连接外套1，与膨胀管5连接后，充气到工作压力。因为这个压力很大，在大气压力环境下，充气后的密封胶芯2会将油管抱死，安装困难。

该膨胀管用动密封装置不但为膨胀施工中动密封提供了一种解决方案，还为膨胀管施工适应多工况或复杂工况的井提供了新思路和新技术。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于：在环形凹槽23处，密封胶芯2内侧壁的内表面固定连接有金属环5。

在实施例1中，为了防止密封胶芯2在充气后，环形凹槽22部位向连接外套1轴线方向运动，同时保证多个环形突起22内的空腔21保持连通，在环形凹槽22部位设置了多个连接片24，并且相邻的两个连接片24之间设有空隙25。这样设置虽然可以在一定程度上组织环形凹槽22部位向连接外套1轴线方向运动，但是在空隙25的部位，即没有连接片24的部位，环形凹槽22还是会向连接外套1轴线方向运动，所以在密封胶芯2内侧壁的内表面固定连接有金属环5，密封胶芯2内侧壁与金属环5的内圆周牢固粘接，这样环形凹槽22就不会有部位向连接外套1的轴线方向运动了，如图8所示。

优选金属环5在连接外套1轴向上的长度等于环形凹槽23在连接外套1轴向上的长度。其余的技术特征与实施例1相同，不再复述。

实施例3

在实施例2中，为了防止环形凹槽22的周向所有部位都不会向连接外套1的轴线方向运动，密封胶芯2内侧壁的内表面固定连接有金属环5。但是，在使用过程中，如果密封胶芯2内的气体压力过大，环形凹槽22处的侧壁会有与金属环5分离的趋势，即金属环5容易脱离，使用寿命会有影响。为了解决该问题，密封胶芯2内侧壁的外表面固定连接有金属环5，如图9所示。这样环形凹槽22处会对金属环5产生压应力，金属环5不容易与环形凹槽22处的侧壁分离。优选金属环5在连接外套1轴向上的长度等于环形凹槽23在连接外套1轴向上的长度。

当密封胶芯2内侧壁的外表面固定连接有金属环5时，为了减少金属环5与油管接箍63的摩擦，金属环5的外侧圆周与密封胶芯2固定连接，金属环5的内侧圆周的表面设有橡胶层51，用橡胶层51与油管接箍63摩擦。

其余的技术特征与实施例1相同，不再复述。

实施例4

虽然实施例2和实施例3一定的积极效果，但是实施例2存在不利于加工制造，金属环5不易放入设想的位置的缺点，实施例3增加了生产成本。

在本实施例中，为了防止环形凹槽22的所有部位都不会向连接外套1的轴线方向运动，在空腔21内,环形凹槽22部位设有环形的连接片24，密封胶芯2的内侧壁通过连接片24与密封胶芯2的外侧壁密封连接，连接片24设有能够连通相邻的两个环形突起22内的空腔21的多个通孔241，多个通孔241在连接片24的周向均匀分布，如图10所示。

这样既可以解决防止环形凹槽22的所有部位都不会向连接外套1的轴线方向运动的技术问题，又可以克服实施例2和实施例3的缺陷。

其余的技术特征与实施例1相同，不再复述。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施例，不能以其限定实用新型实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本实用新型专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。

Claims (10)

1.一种膨胀管用动密封装置，其特征在于，所述膨胀管用动密封装置包括筒形的连接外套（1），连接外套（1）内固定连接有筒形的密封胶芯（2），密封胶芯（2）的外侧壁与连接外套（1）的内侧壁密封连接，密封胶芯（2）内设有用于充气的空腔（21）。

2.根据权利要求1所述的膨胀管用动密封装置，其特征在于：密封胶芯（2）的内侧壁表面设有多个环形突起（22），相邻的两个环形突起（22）之间形成环形凹槽（23）。

3.根据权利要求2所述的膨胀管用动密封装置，其特征在于：密封胶芯（2）的内侧壁表面设有三个环形突起（22），密封胶芯（2）的内侧壁表面形成两个环形凹槽（23）。

4.根据权利要求3所述的膨胀管用动密封装置，其特征在于：环形突起（22）在穿过连接外套（1）轴线的纵截面的投影为圆弧形，该圆弧形所对应的圆心角小于180°，三个环形突起（22）的大小和形状均相同，两个环形凹槽（23）的大小和形状均相同。

5.根据权利要求2所述的膨胀管用动密封装置，其特征在于：在空腔（21）内，环形凹槽（22）部位设有多个连接片（24），密封胶芯（2）的内侧壁通过连接片（24）与密封胶芯（2）的外侧壁连接，相邻的两个连接片（24）之间设有空隙（25）。

6.根据权利要求2所述的膨胀管用动密封装置，其特征在于：在环形凹槽（23）处，密封胶芯（2）内侧壁的内表面固定连接有金属环（5），金属环（5）在连接外套（1）轴向上的长度等于环形凹槽（23）在连接外套（1）轴向上的长度；

或者，在环形凹槽（23）处，密封胶芯（2）内侧壁的外表面固定连接有金属环（5），金属环（5）在连接外套（1）轴向上的长度等于环形凹槽（23）在连接外套（1）轴向上的长度。

7.根据权利要求6所述的膨胀管用动密封装置，其特征在于：当密封胶芯（2）内侧壁的外表面固定连接有金属环（5）时，金属环（5）的外侧圆周与密封胶芯（2）固定连接，金属环（5）的内侧圆周的表面设有橡胶层（51）。

8.根据权利要求2所述的膨胀管用动密封装置，其特征在于：密封胶芯（2）的两端分别通过定位螺钉（4）与连接外套（1）的两端固定连接，连接外套（1）的一端还设有环形的连接端盖（3）。

9.根据权利要求8所述的膨胀管用动密封装置，其特征在于：密封胶芯（2）的外侧壁设有用于充气的气嘴（26），连接外套（1）的侧壁设有与气嘴（26）相对应的充气口，密封胶芯（2）的侧壁包括从外向内依次连接的橡胶层、帘线层和橡胶层。

10.根据权利要求2所述的膨胀管用动密封装置，其特征在于：在空腔（21）内,环形凹槽（22）部位设有环形的连接片（24），密封胶芯（2）的内侧壁通过连接片（24）与密封胶芯（2）的外侧壁密封连接，连接片（24）设有能够连通相邻的两个环形突起（22）内的空腔（21）的通孔（241）。

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