CN204457568U - 一种采用金属密封的采气井口装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种采用金属密封的采气井口装置，包括油管四通、套管四通，油管四通的下端与套管四通的上端通过螺栓固定连接，油管四通的上端通过异径法兰与采气树连接，油管四通左右两侧的通口由中部向两侧分别连接有两个油管闸阀和一个丝扣法兰；套管四通的内腔中设有套管悬挂器，油管四通的内腔中设有油管悬挂器，油管悬挂器的上端伸入异径法兰的内腔，油管四通的内腔下端设有套管金属密封组件，油管悬挂器的上端侧壁与异径法兰的内腔下端侧壁之间设有油管金属密封组件。本实用新型具有结构简单、实施容易、操作简便、密封性能好的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种应用于油气田的井口设备，尤其是涉及一种采用金属密封的采气井口装置。
背景技术
在油气开采领域，传统的井口装置中通常采用橡胶密封圈作为密封件，由于橡胶密封件抗腐蚀能力底，易老化，易磨损，很容易损坏，且在高低温条件下密封件易变形致使密封性能下降，影响可靠性，不能满足耐H2S腐蚀、耐高低温、耐高压的要求，尤其是不适合高压、高含硫油气田使用。为此，本领域技术人员研究开发了金属密封技术，其主要是采用适当的金属材料代替弹性材料以形成密封结构，通过施加外部载荷使金属密封件发生塑性变形以填充密封面之间的空隙，从而形成密封。
在金属密封技术中只有当发生塑性变形的金属密封件和与其相接触的金属面之间产生一定的密封比压，才能够形成可靠的密封。若金属密封件的塑性变形不足，达不到足够的密封比压时就无法形成有效密封；当金属密封件的塑性变形过大时则会超过许用密封比压，致使金属密封件损坏，同样会导致密封失效。因此，控制好外部载荷和金属密封件的塑性变形量之间的关系是金属密封装置能否发挥有效密封作用的关键。
但现有技术中很难通过精确计算获得外部载荷和金属密封件的塑性变形量之间的定量关系，而且不同大小、形式的金属密封装置其结构也千差万别，更增强了控制好外部载荷和金属密封件的塑性变形量之间关系的难度。本领域目前通常采取的办法是通过反复测试以最后确定正确的外部载荷，并使金属密封装置产生可靠的密封性能。具体地就是，当采气井口装置中的法兰连接螺栓拧紧后，油管挂颈部密封和套管二次密封的外部载荷就相当于固定了，但此时外部载荷引起的金属密封件的塑性变形量并不一定能产生有效密封，采气井口装置在安装过程中需要进行试压，当油管挂颈部密封或套管二次密封没有形成有效密封出现泄漏情况时，需要把金属密封件上部的零部件全部拆下，然后更换金属密封件并安装零部件后再进行重新试压，如此反复直至使金属密封装置产生可靠的密封性能。这种方式不仅加大了工作量，降低了生产效率，而且这种反复拆装井口装置也会影响设备的使用寿命，造成成本升高，甚至会引起安全隐患。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种采用金属密封的采气井口装置，其具有结构简单、实施容易、操作简便、密封性能好的优点。
为解决现有技术中采气井口装置工作量大、生产效率低、操作不便的技术问题，本实用新型一种采用金属密封的采气井口装置，包括油管四通、套管四通，油管四通的下端与套管四通的上端通过螺栓固定连接，油管四通的上端通过异径法兰与采气树连接，油管四通左右两侧的通口由中部向两侧分别连接有两个油管闸阀和一个丝扣法兰；采气树包括由下至上依次设置的主阀、安全阀、采气四通、顶阀、丝堵，采气四通左右两侧的通口由中部向两侧分别连接有冀阀和可调式节流阀，套管四通的内腔中设有套管悬挂器，油管四通的内腔中设有油管悬挂器，油管悬挂器的上端伸入异径法兰的内腔中，油管四通的内腔下端设有套管金属密封组件，油管悬挂器的上端侧壁与异径法兰的内腔下端侧壁之间设有油管金属密封组件。
优选地，本实用新型一种采用金属密封的采气井口装置，其中所述套管金属密封组件包括由上至下依次设置的第一压环、第一金属密封环、第一辅助密封环和支承环，第一金属密封环的上端面沿周向设有第一环形助封槽，第一压环的下端面沿周向设有与所述第一环形助封槽对应的第一环形助封凸台，第一环形助封凸台用于向两侧撑开第一环形助封槽，第一金属密封环的下端面外沿设有倒角；油管四通的下端侧壁上设有通过螺纹连接的至少两个且沿周向均匀分布的第一锁紧螺栓，第一锁紧螺栓垂直穿透油管四通的侧壁且指向油管四通的中轴线，第一锁紧螺栓的前端部为圆锥形且圆锥面正对第一金属密封环上的倒角面；油管四通的内腔侧壁上设有第一限位环台，第一限位环台用于限制第一压环向上移动。
优选地，本实用新型一种采用金属密封的采气井口装置，其中所述第一环形助封槽和第一环形助封凸台的横截面均为倒梯形，第一环形助封凸台的下端宽度大于第一形环助封槽的槽底宽度；所述第一辅助密封环的内侧壁和外侧壁上还分别设有O形密封圈。
优选地，本实用新型一种采用金属密封的采气井口装置，其中所述油管金属密封组件包括由上至下依次设置的第二压环、第二金属密封环和第二辅助密封环，第二金属密封环的上端面沿周向设有第二环形助封槽，第二压环的下端面沿周向设有与所述第二环形助封槽对应的第二环形助封凸台，第二环形助封凸台用于向两侧撑开第二环形助封槽，第二金属密封环的下端面外沿设有倒角；异径法兰的下端侧壁上设有通过螺纹连接的至少两个且沿周向均匀分布的第二锁紧螺栓，第二锁紧螺栓垂直穿透异径法兰的侧壁且指向异径法兰的中轴线，第二锁紧螺栓的前端部为圆锥形且圆锥面正对第二金属密封环上的倒角面；异径法兰的内腔侧壁上设有第二限位环台，第二限位环台用于限制第二压环向上移动。
优选地，本实用新型一种采用金属密封的采气井口装置，其中所述第二环形助封槽和第二环形助封凸台的横截面均为倒梯形，第二环形助封凸台的下端宽度大于第二环形助封槽的槽底宽度；所述第二辅助密封环的内侧壁和外侧壁上还分别设有O形密封圈。
与现有技术相比，本实用新型一种采用金属密封的采气井口装置具有以下优点：(1)本实用新型通过第一限位环台、第一压环、第一金属密封环、第一辅助密封环和支承环以及第一锁紧螺栓的结构设置，初始安装时通过法兰连接螺栓拧紧后，形成初始密封；井口装置进行试压时若密封效果不好出现泄漏时，只需向内旋进第一锁紧螺栓，通过第一锁紧螺栓前端头的圆锥面推动第一金属密封环向上移动，并在第一限位环台的作用下使第一压环下侧的第一环形助封凸台进一步向两侧撑开第一环形助封槽，使其逐步达到密封要求，试压调压操作极其简便快捷，不需要拆换金属密封环，效率得到大幅提高；同样的道理，本实用新型通第二限位环台、第二压环、第二金属密封环、第二辅助密封环以及第二锁紧螺栓的结构设置，也只需调节第二锁紧螺栓就能使其达到密封要求。(2)本实用新型可根据设计需求，让环形助封凸台和环形助封槽之间预留一定的伸缩量，即使经过一段时间的使用金属密封环出现环磨损现象进，也可通过进一步旋进锁紧螺栓方便快捷地使金属密封环重新达到密封要求，实现延长金属密封环的使用寿命，降低成本的目的。
下面结合附图所示具体实施方式对本实用新型一种采用金属密封的采气井口装置作进一步详细说明：
附图说明
图1为本实用新型一种采用金属密封的采气井口装置的总装结构示意图；
图2为本实用新型一种采用金属密封的采气井口装置中套管金属密封组件的局部放大示意图；
图3为本实用新型一种采用金属密封的采气井口装置中套管金属密封组件的第一压环的仰视图；
图4为本实用新型一种采用金属密封的采气井口装置中套管金属密封组件的第一金属密封环的俯视图；
图5为本实用新型一种采用金属密封的采气井口装置中油管金属密封组件的局部放大示意图；
图6为本实用新型一种采用金属密封的采气井口装置中油管金属密封组件的第二压环的仰视图；
图7为本实用新型一种采用金属密封的采气井口装置中油管金属密封组件的第二金属密封环的俯视图；。
具体实施方式
如图1至图7所示本实用新型一种采用金属密封的采气井口装置的具体实施方式，包括油管四通1、套管四通2，油管四通1的下端与套管四通2的上端通过螺栓固定连接，油管四通1的上端通过异径法兰3与采气树4连接，油管四通1左右两侧的通口由中部向两侧分别连接有两个油管闸阀11和一个丝扣法兰12；采气树4包括由下至上依次设置的主阀41、安全阀42、采气四通43、顶阀44、丝堵45，采气四通43左右两侧的通口由中部向两侧分别连接有冀阀46和可调式节流阀47，套管四通2的内腔中设有套管悬挂器5，油管四通1的内腔中设有油管悬挂器6，油管悬挂器6的上端伸入异径法兰3的内腔中，油管四通1的内腔下端设有套管金属密封组件13，油管悬挂器6的上端侧壁与异径法兰3的内腔下端侧壁之间设有油管金属密封组件14。
本实用新型中的套管金属密封组件13包括由上至下依次设置的第一压环1301、第一金属密封环1302、第一辅助密封环1303和支承环1304，第一金属密封环1302的上端面沿周向设有第一环形助封槽，第一压环1301的下端面沿周向设有与所述第一环形助封槽对应的第一环形助封凸台，第一金属密封环1302的下端面外沿设有倒角；油管四通1的下端侧壁上设有通过螺纹连接的至少两个且沿周向均匀分布的第一锁紧螺栓15，第一锁紧螺栓15垂直穿透油管四通1的侧壁且指向油管四通1的中轴线，第一锁紧螺栓15的前端部为圆锥形且圆锥面正对第一金属密封环1302上的倒角面；油管四通1的内腔侧壁上设有第一限位环台，第一限位环台用于限制第一压环1301向上移动。实际使用中，通过旋转第一锁紧螺栓15，让其前端部的圆锥面推动第一金属密封环1302向上移动，使第一压环1301下侧的第一环形助封凸台进一步伸入第一环形助封槽中，可以使第一环形助封槽的开口向两侧张开的更广，使其与两侧的接触壁之间形成可靠的密封。
本实用新型中第一环形助封槽和第一环形助封凸台的横截面均设为倒梯形，并使第一环形助封凸台的下端宽度大于第一环形助封槽的槽底宽度，通过第一环形助封凸台和第一形环助封槽之间的相对移动，可以使第一环形助封凸台向两侧撑开第一环形助封槽，使第一环形助封槽和与其接触的面之间达到可靠密封；同时通过在第一辅助密封环1303的内侧壁和外侧壁上分别设置O形密封圈，可以作为辅助密封结构增强密封效果。需要说明的是，第一环形助封槽和第一环形助封凸台的横截面不限于倒梯形，也可以采用其他的结构形式，只要能使两者相对距离缩小后让第一环形助封槽的开口度更大就能实现本实用新型的目的。
本实用新型中的油管金属密封组件14包括由上至下依次设置的第二压环1401、第二金属密封环1402和第二辅助密封环1403，第二金属密封环1402的上端面沿周向设有第二环形助封槽，第二压环1401的下端面沿周向设有与所述第二环形助封槽对应的第二环形助封凸台，第二环形助封凸台用于向两侧撑开第二环形助封槽，第二金属密封环1402的下端面外沿设有倒角；异径法兰3的下端侧壁上设有通过螺纹连接的至少两个且沿周向均匀分布的第二锁紧螺栓16，第二锁紧螺栓16垂直穿透异径法兰3的侧壁且指向异径法兰3的中轴线，第二锁紧螺栓16的前端部为圆锥形且圆锥面正对第二金属密封环1402上的倒角面；异径法兰3的内腔侧壁上设有第二限位环台，第二限位环台用于限制第二压环1401向上移动。同样的原理，实际使用中，通过旋转第二锁紧螺栓16，让其前端部的圆锥面推动第二金属密封环1402向上移动，使第二压环1401下侧的第二环形助封凸台进一步伸入第二环形助封槽中，可以使第二环形助封槽的开口向两侧张开的更广，使其与两侧的接触壁之间形成可靠的密封。
本实用新型第二环形助封槽和第二环形助封凸台的横截面也采用倒梯形，使第二环形助封凸台的下端宽度大于第二形环助封槽的槽底宽度，并在第二辅助密封环1403的内侧壁和外侧壁上还分别设有O形密封圈同样可以增强密封效果。
本实用新型通过设置套管金属密封组件13、油管金属密封组件14以及与其配合设置的第一锁紧螺栓15和第二锁紧螺栓16，可以方便快捷地调整密封性能，使其达到最佳效果。初始安装时，通过法兰连接螺栓拧紧后，使套管金属密封组件13、油管金属密封组件14形成初始密封；井口装置进行试压时，若密封效果不好出现泄漏时，只需通过向内旋转第一锁紧螺栓15和第二锁紧螺栓16，通过第一锁紧螺栓15和第二锁紧螺栓16前端头的圆锥面分别推动第一金属密封环1302和第二金属密封环1402向上移动，并在第一限位环台和第二限位环台的配合作用下使第一压环1301下侧的第一环形助封凸台和第二压环1401下侧的第二环形助封凸台分别向两侧进一步撑开第一环形助封槽和第二环形助封槽，使其与两侧的接触壁之间达到密封要求，本实用新型在安装过程中进行试压时，不需拆换金属密封环，生产效率得到大幅提高。本实用新型可根据设计需求，让第一环形助封凸台和第一环形助封槽之间以及第二环形助封凸台和第二环形助封槽之间预留一定的伸缩量，即使经过一段时间的使用金属密封环出现磨损后，也可通过进一步旋进第一锁紧螺栓15和第二锁紧螺栓16方便快捷地使其重新达到密封要求，能有效延长金属密封环的使用寿命，降低成本。
以上实施例仅是对本实用新型的优选实施方式进行的描述，并非对本实用新型请求保护范围的限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域工程技术人员依据本实用新型的技术方案做出的各种形式的变形，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。
Claims (5)
1.一种采用金属密封的采气井口装置，包括油管四通(1)、套管四通(2)，油管四通(1)的下端与套管四通(2)的上端通过螺栓固定连接，油管四通(1)的上端通过异径法兰(3)与采气树(4)连接，油管四通(1)左右两侧的通口由中部向两侧分别连接有两个油管闸阀(11)和一个丝扣法兰(12)；采气树(4)包括由下至上依次设置的主阀(41)、安全阀(42)、采气四通(43)、顶阀(44)、丝堵(45)，采气四通(43)左右两侧的通口由中部向两侧分别连接有冀阀(46)和可调式节流阀(47)，其特征在于：套管四通(2)的内腔中设有套管悬挂器(5)，油管四通(1)的内腔中设有油管悬挂器(6)，油管悬挂器(6)的上端伸入异径法兰(3)的内腔，油管四通(1)的内腔下端设有套管金属密封组件(13)，油管悬挂器(6)的上端侧壁与异径法兰(3)的内腔下端侧壁之间设有油管金属密封组件(14)。
2.按照权利要求1所述的一种采用金属密封的采气井口装置，其特征在于：所述套管金属密封组件(13)包括由上至下依次设置的第一压环(1301)、第一金属密封环(1302)、第一辅助密封环(1303)和支承环(1304)，第一金属密封环(1302)的上端面沿周向设有第一环形助封槽，第一压环(1301)的下端面沿周向设有与所述第一环形助封槽对应的第一环形助封凸台，第一环形助封凸台用于向两侧撑开第一环形助封槽，第一金属密封环(1302)的下端面外沿设有倒角；油管四通(1)的下端侧壁上设有通过螺纹连接的至少两个且沿周向均匀分布的第一锁紧螺栓(15)，第一锁紧螺栓(15)垂直穿透油管四通(1)的侧壁且指向油管四通(1)的中轴线，第一锁紧螺栓(15)的前端部为圆锥形且圆锥面正对第一金属密封环(1302)上的倒角面；油管四通(1)的内腔侧壁上设有第一限位环台，第一限位环台用于限制第一压环(1301)向上移动。
3.按照权利要求2所述的一种采用金属密封的采气井口装置，其特征在于：所述第一环形助封槽和第一环形助封凸台的横截面均为倒梯形，第一环形助封凸台的下端宽度大于第一形环助封槽的槽底宽度；所述第一辅助密封环(1303)的内侧壁和外侧壁上还分别设有O形密封圈。
4.按照权利要求3所述的一种采用金属密封的采气井口装置，其特征在于：所述油管金属密封组件(14)包括由上至下依次设置的第二压环(1401)、第二金属密封环(1402)和第二辅助密封环，第二金属密封环(1402)的上端面沿周向设有第二环形助封槽，第二压环(1401)的下端面沿周向设有与所述第二环形助封槽对应的第二环形助封凸台，第二环形助封凸台用于向两侧撑开第二环形助封槽，第二金属密封环(1402)的下端面外沿设有倒角；异径法兰(3)的下端侧壁上设有通过螺纹连接的至少两个且沿周向均匀分布的第二锁紧螺栓(16)，第二锁紧螺栓(16)垂直穿透异径法兰(3)的侧壁且指向异径法兰(3)的中轴线，第二锁紧螺栓(16)的前端部为圆锥形且圆锥面正对第二金属密封环(1402)上的倒角面；异径法兰(3)的内腔侧壁上设有第二限位环台，第二限位环台用于限制第二压环(1401)向上移动。
5.按照权利要求4所述的一种采用金属密封的采气井口装置，其特征在于：所述第二环形助封槽和第二环形助封凸台的横截面均为倒梯形，第二环形助封凸台的下端宽度大于第二形环助封槽的槽底宽度；所述第二辅助密封环(1403)的内侧壁和外侧壁上还分别设有O形密封圈。
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