CN206617124U - 一种变径组件和变径密封设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种变径组件和包括变径组件的变径密封设备。提供的变径组件包括滑动套、第一限位套、第二限位套、密封套和内固定套；第一限位套和第二限位套分别设置于内固定套的两端；滑动套至少由两个滑动支瓣拼成，滑动支瓣两端分别安装在第一限位套和第二限位套中，且滑动支瓣的两端分别与第一限位套和第二限位套的径向滑动配合；密封套的外壁与滑动套的内壁面形成密封配合，且密封套至少由两个密封支瓣拼成，且滑动支瓣的每个拼合间隙与一个密封支瓣相对应。该变径组件在变径组件外径发生变化时，同时保证变径组件的密封性能。

Description

一种变径组件和变径密封设备

技术领域

本实用新型涉及油气田及煤层气开采领域的积液排出技术，尤其涉及一种变径组件，本实用新型还涉及一种具有上述变径组件的变径密封设备。

背景技术

在低压油气田及煤层气的开采过程中，井筒积液是制约油气井稳产与高产的主要问题之一。为了保证油、气井正常生产，就需要将井筒中的积液及时排出。

利用变径密封设备是常用的排液方法之一，其工作原理为：变径密封设备处于井下设定位置，变径密封设备的变径组件实施气、液隔离。开井时，井筒自身气体压缩储备能量或油气井能量推动变径密封设备上行，将变径密封设备上部积液排出井筒；关井时，变径密封设备移动到井下设定位置；再次开井，重复上述循环，实现连续排液生产。对于本领域技术人员来说，需要解决变径组件与井筒内壁之间及变径组件内部的良好密封，以满足油气井正常排液生产的需求。

由于井下工况复杂及井筒内壁会有一定的不规则，因此，变径密封设备在井筒中上行和下行时，需要保证其顺畅的通过性能。现有变径密封设备的变径组件的变径幅度较小和变径时密封性能差，降低了通过性能和密封性能。

另一种方面，为保证密封效果，已知的密封方式通过非金属或金属与非金属的配合的方式来保证密封，这种方式降低了变径组件的使用寿命。

因此，如何提高变径组件的密封性能和通过性能，提高排液效果，成为本领域技术人员亟待解决的技术难题。

实用新型内容

本实用新型的第一个目的是提供一种变径组件，利用该变径组件可以提高密封设备的密封效果和通过性能。

本实用新型的第二个目的是提供一种包括上述变径组件的变径密封设备。

本实用新型提供的变径组件包括滑动套、第一限位套、第二限位套、密封套和内固定套；所述第一限位套和第二限位套分别设置于内固定套的两端；

所述滑动套至少由两个滑动支瓣拼成，所述滑动支瓣两端分别安装在所述第一限位套和第二限位套中，且至少一个所述滑动支瓣的两端分别与第一限位套和第二限位套的径向滑动配合；

所述密封套的外壁与所述滑动套的内壁面密封配合，所述密封套至少由两个密封支瓣拼成，且所述滑动支瓣的每个拼合间隙与一个密封支瓣相对应密封。

可选的，所述内固定套外壁和所述密封套的内壁之间设置有弹性装置。

可选的，所述滑动套为金属结构件。

可选的，所述密封套内壁设置有径向导向槽；所述内固定套外壁设置有径向导向凸起，所述径向导向凸起与所述径向导向槽径向滑动配合；或者；

所述密封套内壁设置有径向导向凸起；所述内固定套外壁设置有径向导向槽；所述径向导向凸起与所述径向导向槽径向滑动配合。

可选的，至少部分所述滑动支瓣之间的拼缝包括由横向延伸部分形成端面滑动密封缝隙。

可选的，所述内固定套外壁设置向外伸出的外凸台；所述滑动套内壁设置有向内伸出的内凸台；所述外凸台第一端面与所述内凸台的第一端面形成端面密封配合；

所述密封套的第一端设有台阶，所述台阶的外圆柱面与所述内凸台的内圆柱面形成圆柱面密封配合；所述台阶的台阶底端面与所述内凸台的第二端面之间形成端面密封配合；所述台阶的台阶顶端面与所述外凸台的第一端面形成端面密封配合。

可选的，所述密封套的第二端端面与所述第一限位套内端面或第二限位套内端面之间具有间距。

本实用新型提供的一种变径密封设备包括连接杆件和变径组件，变径组件为上述任一种变径组件；所述内固定套内壁与所述连接杆件的外壁配合或为一体件。

本实用新型提供的另一种变径密封设备包括连接杆件和变径组件，变径组件不同于上述变径密封设备的变径组件，即上下方向倒装的变径组件；所述内固定套内壁安装在所述连接杆件上，所述内凸台位于所述外凸台上方。

可选的，所述连接杆件设置上限位面和下限位面；所述内固定套内壁与所述连接杆件的外壁旋转配合，所述变径组件位于所述上限位面和下限位面之间。

可选的，所述第一限位套的外端面与所述下限位面密封配合；所述上限位面和下限位面之间的距离大于所述变径组件轴向长度，所述内固定套内壁与所述连接杆件的外壁轴向滑动配合；所述连接杆件的外壁面上设置有通流沟槽；所述变径组件上端与所述上限位面抵触时具有连通所述通流沟槽的通流间隙。

可选的，所述内固定套设有内外沟通的排砂孔，且所述排砂孔与所述通流沟槽相互沟通。

本实用新型提供的变径组件包括滑动套、第一限位套、第二限位套、密封套和内固定套；所述第一限位套和第二限位套分别设置于内固定套的两端；所述滑动套至少由两个滑动支瓣拼成，所述滑动支瓣两端分别安装在所述第一限位套和第二限位套中，且至少一个所述滑动支瓣的两端分别与第一限位套和第二限位套的径向滑动配合，相对于内固定套可以径向移动；变径密封设备在上行或下行过程中，遇到工况不同或井筒内径发生变化时，滑动支瓣产生径向移动，即单瓣或多瓣或整体变径，适应井筒内径变化，进而提高变径组件的通过性能。所述密封套的外壁与所述滑动套的内壁面密封配合，所述密封套至少由两个密封支瓣拼成，且所述滑动支瓣的每个拼合间隙与一个密封支瓣相对应；在变径组件外径发生变化的同时，变径组件的内部始终保持密封。

进一步的技术方案中，所述内固定套外壁和所述密封套的内壁之间设置有弹性装置，弹性装置使密封套外壁和所述滑动套内壁保持贴合，进而保证变径组件的密封可靠性。

进一步的技术方案中，所述密封套内壁设置有径向导向槽；所述内固定套外壁设置有径向导向凸起，所述径向导向槽与所述径向导向凸起径向滑动配合；或者，所述密封套内壁设置有径向导向凸起，所述内固定套外壁设置有径向导向槽，所述径向导向凸起与所述径向导向槽径向滑动配合。密封套随滑动套径向移动时，由于滑动套、密封套、内固定套、第一限位套与第二限位套五者间的连接关系不变，保证了密封套与滑动套支瓣拼合间隙相对应密封，保证了变径组件内部在变径的过程中始终保持密封。

进一步的技术方案中，所述滑动套为金属结构件，提升了滑动套的耐磨性能，延长变径组件的使用寿命。

进一步技术方案中，所述滑动套最大外径不小于或接近井筒内壁内径，保证了变径组件外壁与井筒内壁之间配合的密封性能，保证排液效果。

进一步技术方案中，至少部分所述滑动支瓣之间的拼缝包括由横向延伸部分形成端面滑动密封缝隙。在外力作用下滑动支瓣之间的拼缝可以变化，即扩大或缩小，所述横向间隙端面相应滑动来实现滑动套的变径，同时所述横向间隙保持滑动支瓣之间的拼缝的密封。

进一步的技术方案中，所述内固定套外壁设置向外伸出的外凸台；所述滑动套内壁设置有向内伸出的内凸台；所述外凸台第一端面与所述内凸台的第一端面之间形成端面密封配合。在外力(气相、液相、混合相或者外部驱动力)作用下，在轴向上保持密封，提高变径组件的密封效果。

进一步的技术方案中，所述密封套的第一端设有台阶，且所述台阶的外圆柱面与所述滑动套内凸台的内圆柱面形成圆柱面密封配合。在压力的作用下，所述台阶的外圆柱面与所述内凸台的内圆柱面保持贴合密封，避免或减少了滑动套拼合支瓣间的间隙泄漏，提高变径组件的密封效果。

进一步的技术方案中，所述台阶的台阶底端面与所述滑动套内凸台的第二端面之间形成端面密封配合；所述台阶的台阶顶端面与所述内固定套外凸台的第一端面之间形成端面密封配合，提高了密封套与滑动套之间，密封套与内固定套之间的密封性能，避免或减少了压力损失，提高变径组件的密封效果。

进一步的技术方案中，所述密封套的第二端为非台阶端，所述密封套的第二端与所述第一限位套内端面或第二限位套内端面之间具有间距缝隙。气相或液相可以通过所述间距缝隙和滑动支瓣之间的拼合间隙进入密封套内侧，作用于密封套内壁，使密封套外壁与滑动套内壁、密封套台阶顶端面与内固定套外凸台第一端面、滑动套内凸台第一端面与内固定套外凸台第一端面紧密贴合，保证变径组件的密封效果。

本实用新型提供的变径密封设备包括上述变径组件和连接杆件，由于具有上述变径组件，变径密封设备也具有相应的技术效果。

进一步的技术方案提供的变径密封设备中，不排除所述内固定套与所述连接杆为固连或一体件，以适应其他类型井况。

进一步的技术方案提供的变径密封设备中，所述连接杆为空心的，所述连接杆下端连接有下接头，以适应其他类型井况。

可选的技术方案提供的变径密封设备中，所述内固定套内壁安装在所述连接杆件上，所述滑动套的内凸台位于内固定套的外凸台上方，即所述变径组件上下方向上整体倒装；变径密封设备在外力牵引驱动作用下上行时，变径密封设备上部积液的反作用力对密封套施加向外的径向作用力和向下的轴向作用力，使变径组件发挥内密封、外密封的作用，保证在外力牵引驱动下上行工况排液的需要。

进一步的技术方案提供的变径密封设备中，所述连接杆件设置上限位面和下限位面；所述变径组件位于所述上限位面和下限位面之间。所述内固定套内壁与所述连接杆件的外壁旋转配合，提高了变径密封设备的适应性。不排除，所述内固定套内壁与所述连接杆件的外壁固连或为一体件，使变径密封设备的适应其他井况。

进一步的技术方案提供的变径密封设备中，所述第一限位套的外端面与所述下限位面密封配合，所述上限位面和下限位面距离大于所述轴向长度，所述内固定套内壁与所述连接杆件的外壁轴向滑动配合；所述连接杆件的外壁面上设置有通流沟槽；所述变径组件上端与所述上限位面抵触时具有连通所述通流沟槽的通流间隙。变径密封设备在外力牵引驱动作用下上行时，所述第一限位套的外端面与所述下限位面之间的密封配合，降低压力损失，提高排液效率；在变径密封设备下行时，变径组件与上限位面接触，气相、液相、固相或混相可以通过通流沟槽及所述变径组件上端与所述上限位面之间通流间隙到达变径密封设备上方，进而使变径密封设备顺畅下行。

进一步的可选技术方案中，内固定套设有内外沟通的排砂孔，且所述排砂孔与所述通流沟槽相互沟通。下行的变径组件为非密封过流状态，在变径组件下行时，在内固定套外侧的积砂可以通过排砂孔，利用通流沟槽排出变径密封设备之外，进而使变径密封设备具有一定的排砂自净功能，减少卡死现象，提高变径密封设备的可靠性。在变径组件上行时，变径组件与下限位面之间形成密封配合，排砂孔和通流沟槽无漏失通道，保持变径组件的密封，进而可以实现排液操作。

附图说明

包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书示出了本实用新型的示例性、特征和方面，并且用于解释本实用新型的原理。

图1是本实用新型实施例一提供的一种变径密封设备的结构示意图；

图2是图1中A部分放大结构示意图；

图3为一种井下卡定器结构简图(局部)；

图4为图3井下卡定器与实施例一提供的变径密封设备结合原理示意图(局部)；

图5是一种井口撞击杆结构简图；

图6是图5中所示井口撞击杆撞击变径密封设备开启旁通孔原理示意图。

图7是本实用新型实施例二提供的一种变径密封设备的结构示意图；

图8是本实用新型实施例三提供的变径密封设备的上行状态结构示意图；

图9是本实用新型实施例三提供的变径密封设备的下行状态结构示意图。

其中，图中：

旁通阀杆1、定位钢球2、下接头3、下限位套4(第二限位套)、密封套5、弹性装置6、滑动套7、内固定套8、上限位套9(第一限位套)、连接管10、气液进口11、固定螺丝12、弹簧13、连接杆14、丝堵下接头15、固定环16、连接螺母17、连接螺杆18、上限位面S1、下限位面S2、通流沟槽91、下卡瓦20、胶筒21、上卡瓦22、卡定器主体23、卡定器撞击头24、井口撞击杆25、井口撞击杆主体26、台阶51、排砂孔81、密封配合M1、端面密封配合M2、圆柱面密封配合M3、端面密封配合M4、端面密封配合M5、滑动密封缝隙M6。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本实用新型的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或者相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或者说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或者好于其他实施例。

另外，为了更好的说明本实用新型，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本实用新型同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件未作详细描述，以便于凸显本实用新型的主旨。

本文件中，除非结合上下文有其他表示或有特别说明，所述“内”、“外”、“端”、“横向”、“纵向”、“上”、“下”等方位词，是以示例性变径组件中心轴线为基础确定的。另外，本文件中所述的密封配合，并不是表示二者之间不存在间隙，根据实际需要，可以使配合面之间保持预定的间隙，以在保持相应密封同时，为滑动、装配或其他实际需要提供方便。

本部分中，为了节省篇幅，也为了便于本领域技术人员理解，在对本实用新型提供的变径密封设备实施例进行描述的同时，由于变径密封设备实施例的描述包括对变径组件实施例的描述，所以对本实用新型提供的变径组件实施例不再进行单独描述。

请参考图1，图1为本实用新型实施例一提供的一种变径密封设备的结构示意图。该实施例提供的变径密封设备包括连接杆件和安装在连接杆件上的变径组件。本实施例中，连接杆件为连接管10和下接头3；连接管10的外径圆柱面套装有变径组件。

连接管10的下端设有下接头3，连接管10与下接头3之间安装有旁通阀。本实施例中，连接管10与下接头3之间通过丝扣连接，并通过固定螺丝12使二者保持固定连接；当然，连接管10和下接头3之间也可以通过现有的其他方式保持相连接。

本实施例中，变径组件包括滑动套7、上限位套9(第一限位套)、下限位套4(第二限位套)、内固定套8、密封套5及弹性装置6。上限位套9和下限位套4分别安装在内固定套8的两端；内固定套8可转动地套装于连接管10小外径长圆柱面上，因此，变径组件可以相对于连接管10转动，以提高变径组件适用性。可以理解，内固定套8可以与连接管10保持固定；在二者保持固定的情形下，也可以将二者设置为一体件，以适应其他井况。

本实施例中，上限位套9、下限位套4内侧有径向齿槽；内固定套8上下端有插接齿筋。内固定套8上下两端的插接齿筋插接上限位套9、下限位套4的径向齿槽，进而保持相对固定。

本实施例中，滑动套7为由多个滑动支瓣拼成的套形结构，且每个滑动支瓣上下两端具有径向移动脚；径向移动脚与上限位套9、下限位套4内侧径向齿槽插入并保持径向移动连接。每个滑动支瓣可以独立相对于上限位套9、下限位套4及内固定套8径向移动；这样，变径密封设备在上行或下行过程中，在由于井况不同或井筒内径发生变化时，滑动支瓣可以径向移动，适应井筒内径变化，保证变径组件及变径密封设备的通过适应性。

本实施例中，滑动套7为由多瓣T形滑动支瓣拼成，每个滑动支瓣为T形，多个T形滑动支瓣互扣形成滑动套7。相邻T形滑动支瓣之间有纵向变径间隙和横向滑动间隙，且横向滑动间隙形成端面滑动密封缝隙M6；这样可以保证单片或多片滑动支瓣变径的需要；相邻T形滑动支瓣之间端面滑动密封缝隙M6同时保证密封。横向延伸的端面滑动密封缝隙M6可以在滑动支瓣之间的拼缝在上下方向保持缝隙密封，避免或减少了由于拼缝造成的压力损失；保证变径组件的密封效果。可以理解，滑动套7也可以由其他形状的滑动支瓣拼成，在至少部分滑动支瓣之间的拼缝包括由横向延伸部分形成端面滑动密封缝隙M6时，也可以达到相似的效果。

可以理解，滑动套7可以至少有4个滑动支瓣拼成，滑动支瓣两端分别安装在第一限位套9和第二限位套4中，单个独立的滑动支瓣两端分别与第一限位套9和第二限位套4的径向移动配合。当然，在滑动套7为其他具体结构时，滑动支瓣不限于为4个。

请参考图2，密封套5位于滑动套7与内固定套8之间，密封套5的外壁与滑动套7的内壁面形成密封配合M1。本实施例中，密封套5由多个密封支瓣拼成，且每个密封支瓣与滑动支瓣的拼合间隙相对应。保证变径组件在外径发生变化时的密封性能。可以理解，密封支瓣的数量可以与滑动支瓣的数量相对应，每个密封支瓣与滑动支瓣的拼合间隙相对应。即：密封套5可以至少由两个密封支瓣拼成，且滑动支瓣的形成的每个拼合间隙与一个密封支瓣相对应。

本实施例一中，密封套5与内固定套8之间设有弹性装置6，弹性装置6可以由多个柱形弹簧形成，也可以是其他形状的弹性件。弹性装置6支撑密封套5，使密封套5外壁和滑动套7内壁保持贴合，进而保证变径组件的密封可靠性。可以理解，在特定工况下，也可以利用气/液相压力或其他方式或作用使密封套5外壁和滑动套7内壁保持贴合。

如图1所示，本实施例中，连接管10上端的圆周上有长腰孔，下端有外丝扣，中间有贯通孔，下端面内侧有密封倒角；连接管10下端与下接头3上端有丝扣固连，可以理解：也可以通过其他方式连接。下接头3下端有导入角，外圆有过液槽和过液孔。

连接管10与下接头3之间安装有旁通阀。旁通阀包括旁通阀杆1，旁通阀杆1的上端为密封面，下端为导流锥体，该导流锥体穿于下接头3轴向的通孔内，旁通阀杆1的外圆柱面设有圆球定位槽及限位凸台，下接头3的相应位置设有安装孔，安装孔内安装有圆球2及弹性复位装置，弹性复位装置可以为弹簧13；圆球2抵靠弹簧13上；下接头3的侧面设有旁通孔。

如图1所示，旁通阀杆1上端的密封面可以为密封球面、平面或锥面；该密封面可以与连接管10下端面配合形成密封配合。

请参考图3和图4，图3为一种井下卡定器结构简图(局部)；图4为图3井下卡定器与实施例一提供的变径密封设备结合原理示意图(局部)。井下卡定器包括下卡瓦20、胶筒21、上卡瓦22、卡定器主体23和卡定器撞击头24。

同时请参考图5和图6，图5是一种井口撞击杆结构简图；图6是图5中所示井口撞击杆撞击变径密封设备开启旁通孔原理示意图。井口撞击杆包括井口撞击杆25和井口撞击杆主体26。

与井下卡定器和井口撞击杆结合，利用实施例一提供的该变径密封设备的工作过程如下：

井口关井，变径密封设备下落，连接管10中间贯通孔及旁通孔打开，气液可通过下接头3的侧面设有旁通孔、连接管的贯通孔和长腰孔从变径组件下方向上方流动，进而减少变径密封设备阻力，变径密封设备下行速度较快，一定程度上减少关井时间。在变径密封设备下落撞击卡定器撞击头24后，旁通阀杆1上移，旁通阀杆1上端的密封面与连接管10下端面配合，旁通孔关闭。地面井口开井时，在地层及其他能量的作用下，气液由变径组件下方，即滑动套7与下限位套4或滑动套7拼合间隙11，进入变径组件内腔，使密封套5外壁与滑动套7内壁保持密封，滑动套7外移与油管或管道内壁配合保持密封及端面滑动密封缝隙M6共同实现变径组件的内部密封和外部密封。变径密封设备的变径组件紧贴管道壁密封油管或管道，地层能量或储集能量推动变径密封设备及其上端的积液上行，实施排液。

变径密封设备到达井口，与井口撞击杆25接触，井口撞击杆25推动旁通阀杆1相对于变径密封设备下移，进而打开旁通阀，钢球2锁定旁通阀杆1，旁通孔开启，井口关井，变径密封设备下行。通过上述方式，变径密封设备往复上下运动实现连续排液。

可以理解，本实用新型提供的变径密封设备中，设置有变径组件的数量不局限于1个，可以设置2个或多个变径组件的数量。

本实施例中，为了提高变径组件寿命，保证变径组件可靠性，滑动套7由金属材料制成，形成金属结构件。

为了保证变径组件密封性能，本实用新型实施例包括多重密封结构。请结合图1并参考图2，图2为图1中A部分放大图。

本实用新型实施例一中，滑动套7的内圆槽中设有向内伸出的内凸台，内凸台将内圆槽分为长内圆槽和短内圆槽；内固定套8外壁设置向外伸出的外凸台。短内圆槽卡装在内固定套8的外凸台上。内凸台第一端面(上端面)与外凸台的第一端面(下端面)之间形成端面密封配合M2。在变径密封设备上行过程中，在气液压力作用下，滑动套7在径向外移的同时有轴向上移或有上移趋势，进而使内凸台第一端面与外凸台的第一端面保持贴合，保证密封配合M2的密封效果，避免或减少滑动套7与内固定套8配合面之间的压力损失，提高变径组件的密封效果。

再请参考图1并参考图2。本实用新型实施例一中，密封套5装配在滑动套7的长内圆槽内。密封套5的第一端(图1中为上端)设有台阶51，台阶51的外圆柱面与内凸台的内圆柱面形成圆柱面密封配合M3；台阶51的台阶底端面与内凸台的第二端面(内凸台的下端面)之间形成端面密封配合M4；台阶51的台阶顶端面与外凸台的第一端面之间形成端面密封配合M5。上述密封配合与密封套5的外壁与滑动套7的内壁面密封配合M1及内固定套8外凸台第一端面与滑动套7内凸台的第一端面密封配合M2共同实现变径组件的内部密封，减少通过滑动套7、密封套5、内固定套8三者间相互缝隙的压力损失。本领域技术人员可以理解，根据实际需要也可以选择其中一种或多种密封配合实现变径组件的密封。

可以理解为，密封套5可以为组合件，密封套本体可以为硬材料，密封套外表面、台阶底端面、台阶顶端面、台阶圆柱面等密封部位可以附着有软材料，如非金属或其他组合密封结构形式。

如图1所示，密封套5内壁设置有径向导向槽；内固定套8外壁设置有径向导向凸起，所述径向导向槽与径向导向凸起径向滑动配合。密封套5、滑动套7径向移动变径时，由于内固定套8、上限位套9、下限位套4、密封套5支瓣、滑动套7支瓣的径向位置连接关系相对固定，即：内固定套8与上限位套9、下限位套4的径向齿槽齿筋连接，相对固定；滑动套7的滑动支瓣上下两端径向移动脚与上限位套9、下限位套4内侧径向齿槽径向移动插入连接，相对固定；所述密封套5径向导向槽与内固定套8径向导向凸起径向滑动配合，密封套5的密封支瓣与滑动套7相应的拼合间隙始终相对应并保持密封关系相对固定。这样就能够保证变径组件内部的密封性能，良好的内部密封性能保证了变径组件外壁始终贴合井筒内壁，保证了变径组件的内部及外部密封效果。本实施例一中，内固定套8径向导向凸起中设有径向沉孔槽，弹性装置6的弹簧安装在径向沉孔槽中。

本领域技术人员可以理解，密封套5内壁设置有径向导向凸起，内固定套8外壁设置有径向导向槽，并使径向导向凸起和径向导向槽之间形成径向滑动配合，同样可以实现径向移动及周向定位的功能。

请参考图1，密封套5的第二端端面(下端)与第二限位套4内端面之间具有相应的间距；这样，在密封套5第二端之外，滑动支瓣之间的拼合间隙未被遮盖部分就形成气、液进口11。在变径密封设备上行过程中，气、液体就可以通过密封套5未遮盖的滑动支瓣之间的拼合间隙(气液进口11)进入密封套5内侧，作用于密封套5内壁，使密封套5外壁与滑动套7内壁、密封套5台阶顶端面与内固定套8外凸台、滑动套7内凸台与内固定套8外凸台紧密贴合，保证变径组件的密封效果。

请参考图7，图7为本实用新型实施例二提供的一种变径密封设备的结构示意图。与实施例一提供的变径密封设备相比，实施例二提供的变径密封设备中，变径组件安装在连接杆14上，且变径组件的内固定套8可转动地安装在连接杆14上；可以理解，内固定套8可以与连接杆14保持固定；在二者保持固定的情形下，也可以将二者设置为一体件，以适应其他井况。连接杆14下端连接丝堵下接头15。需要说明的是：由于该变径密封设备中丝堵下接头15没有旁通阀，在工作过程中，不同之处是没有旁通孔开启和关闭现象。

该变径密封设备上行时，在储备能量或地层能量的作用下，气液通过进液口11，进入变径组件内部，实现变径密封设备与油管壁之间密封、变径密封设备内部机构密封，实施排液；下行时，当下行速度较慢时，气液相作用压力较小，伴随有撞击形成的间隙及自身间隙，不足以形成密封，在气液中，在自身重力作用下自行下落。由于丝堵下接头15没有旁通孔，该变径密封设备结构简单，且在运行过程中减少了隐患点，提高了可靠性。

请参考图8和图9，图8是本实用新型实施例三提供的变径密封设备的上行状态结构示意图；图9是本实用新型实施例三提供的变径密封设备的下行状态结构示意图。

本实用新型实施例三提供的变径密封设备包括连接杆件和变径组件。连接杆件包括连接螺母17和连接螺杆18。连接螺母17与连接螺杆18上端螺纹固定连接，也可以为其他固定连接形式；连接螺母17的下端面形成的上限位面S1；连接螺杆18下部的螺杆头上端面形成环状的下限位面S2；变径组件安装在上限位面S1和下限位面S2之间。本实施例三中，第一限位套9(上限位套)的外端面与下限位面S2之间形成密封配合。

本实施例三中，变径组件结构可以与实施例一中变径组件结构基本相似，且安装方式与实施例一中变径组件上下方向颠倒，即倒装变径组件；进而使滑动套7的内凸台位于内固定套8的外凸台上方。内固定套8内壁与所述连接螺杆18的外壁轴向滑动配合。该变径密封设备在外力牵引驱动作用下上行时，变径组件下端抵触下限位面S2，变径密封设备上部积液的反作用力，对密封套5施加向下和向外径向的作用力，使变径组件发挥内密封、外密封和下限位面S2端部密封的作用。这样，该变径组件在外力牵引下实施上行排液。该实施例中，气相、液相或固相从气液口11进入变径组件的内腔或有进入变径组件内腔的趋势时，变径组件为密封状态；该变径组件下行时为非密封过流状态。

变径密封设备在外力牵引作用下上行进行排液作业时，第一限位套9的外端面与下限位面S2之间的密封配合，即变径组件与下限位面S2之间形成密封配合，保证变径密封设备密封性能，提高排液效率。

本实施例三中，上限位面S1和下限位面S2距离大于变径组件轴向长度；套装内固定套8的连接螺杆18外壁面设置有通流沟槽91；变径组件上端与上限位面S1抵触时具有连通通流沟槽91的流通间隙。这样的目的在于：在该变径密封设备下行时，变径组件与上限位面S1接触后，气、液可以通过通流沟槽91及变径组件上端与上限位面S1之间流通间隙到达变径密封设备上方，变径密封设备下行顺畅。

本实施例三中，连接螺杆18的流通沟槽91为多头螺旋槽；可以理解，不排除其他形式的流通槽。内固定套8设有内外沟通的排砂孔81，且排砂孔81与所述通流沟槽91相互沟通。由于变径组件下行为非密封过流状态，在内固定套8外的积砂可以通过排砂孔81，利用通流沟槽91排出变径密封设备之外，进而使变径密封设备具有一定的排砂自净功能，减少卡死现象，提高变径密封设备的可靠性。在变径组件上行时，变径组件的下端面与下限位面S2之间形成密封配合，关闭了排砂孔和通流沟槽91的漏失通道，保持变径组件的密封，进而可以实现排液操作。

可以理解，内固定套8可以设置多个排砂孔81，以保证排砂功能，提高自净性能。根据实际需要，可以在容易积砂的部位设置排砂孔81，如排砂孔81可以设置在外凸台的上方和密封支瓣的对应位置，充分减少积砂对密封和运行的不利影响。

内固定套8上端插接齿筋上侧装有固定环16，内固定套8下端插接齿筋下侧装有固定环16，上限位套9和下限位套4内侧有径向齿槽，并设有内台阶，以方便安装与装配。

请参考图8和图9，连接螺杆18下部的下限位面S2的密封副组合可以为平面、球面、锥面或其他组合密封端面，均应在本实用新型的保护范围内。

该实施例三提供的变径密封设备的工作过程为：

该变径密封设备的连接螺母17在向上外力作用下，向上移动，变径组件下移至连接螺杆18的下限位面S2。在气压或液柱压力的作用下，气相、液相或固相从气液口11进入变径组件内腔，推动密封套5径向外移或有外移趋势，密封套5密封滑动套7；台阶51的外圆柱面与内凸台的内圆柱面形成圆柱面密封配合M3；密封套5径向外移的同时有下移或有下移趋势，台阶底端面与内凸台的第二端面之间形成端面密封配合M4；台阶51的台阶顶端面与内固定套8外凸台的第一端面之间形成端面密封配合M5，滑动套7内凸台第一端面与内固定套8外凸台第一端面形成端面密封配合M2，上述密封配合共同完成变径组件的内部密封；内部密封形成的作用力，使滑动套7外移或有外移趋势与油管或管道内壁配合，密封油管或管道内壁；滑动套7的互扣T型滑动支瓣的横向缝隙形成缝隙密封M6，共同完成变径组件的外部密封；此时，变径组件的下端面与连接螺杆18下部的下限位面S2形成端面密封。变径密封设备紧贴管道壁密封油管或管道，在向上外力作用下，变径密封设备及其上部气相、液相或固相上移，排出井筒积液，完成排液过程。

当外力向下时，变径密封设备下移，变径组件上移，气相、液相或固相通过连接螺杆18的螺旋槽、内固定套8内壁的排砂孔81和变径组件非密封状态而产生的间隙进入变径密封设备的上部，变径密封设备下移阻力减少，节省动力消耗。通过往复改变作用力的大小和方向，该变径密封设备实现连续排液的目的。利用该变径密封设备，在没有或气相量较小的情况下，解决了在油气田或其他管道排液效率低和因积砂而卡死的问题。

根据上述描述，本领域技术人员可以理解，内固定套8不限于与连接杆件(连接螺杆18)形成旋转或/和滑动配合，内固定套8也可以与连接杆件固定相连或为一体件；在变径组件上行时，在气压或液柱压力的作用下，变径密封能够保证密封，实现排液；在变径密封设备下行时，变径组件处于非密封状态，变径密封设备顺利下行。

可以理解，本实用新型提供的变径密封设备，在使用中的数量不局限于1个，可以设置2个或多个变径密封设备的数量。

基于上述描述，本领域技术人员可以理解，上述变径组件可以和其他部件相结合，形成相应的变径密封设备，以实现相应的目的。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (12)

1.一种变径组件，其特征在于，包括滑动套、第一限位套、第二限位套、密封套和内固定套；所述第一限位套和第二限位套分别设置于内固定套的两端；

所述滑动套至少由两个滑动支瓣拼成，所述滑动支瓣两端分别安装在所述第一限位套和第二限位套中，且至少一个所述滑动支瓣的两端分别与第一限位套和第二限位套的径向滑动配合；

所述密封套的外壁与所述滑动套的内壁面密封配合，所述密封套至少由两个密封支瓣拼成，且所述滑动支瓣的每个拼合间隙与一个密封支瓣相对应密封。

2.根据权利要求1所述的变径组件，其特征在于，所述内固定套外壁和所述密封套的内壁之间设置有弹性装置。

3.根据权利要求1所述的变径组件，其特征在于，所述滑动套为金属结构件。

4.根据权利要求1所述的变径组件，其特征在于，所述密封套内壁设置有径向导向槽；所述内固定套外壁设置有径向导向凸起，所述径向导向凸起与所述径向导向槽径向滑动配合；或者；

所述密封套内壁设置有径向导向凸起；所述内固定套外壁设置有径向导向槽；所述径向导向凸起与所述径向导向槽径向滑动配合。

5.根据权利要求1所述的变径组件，其特征在于，至少部分所述滑动支瓣之间的拼缝包括由横向延伸部分形成端面滑动密封缝隙。

6.根据权利要求1-5任一项所述的变径组件，其特征在于，所述内固定套外壁设置向外伸出的外凸台；所述滑动套内壁设置有向内伸出的内凸台；所述外凸台第一端面与所述内凸台的第一端面形成端面密封配合；

所述密封套的第一端设有台阶，所述台阶的外圆柱面与所述内凸台的内圆柱面形成圆柱面密封配合；所述台阶的台阶底端面与所述内凸台的第二端面之间形成端面密封配合；所述台阶的台阶顶端面与所述外凸台的第一端面形成端面密封配合。

7.根据权利要求6所述的变径组件，其特征在于，所述密封套的第二端端面与所述第一限位套内端面或第二限位套内端面之间具有间距。

8.一种变径密封设备，包括连接杆件和变径组件，其特征在于，变径组件为权利要求1至7任一项所述的变径组件；所述内固定套内壁与所述连接杆件的外壁配合或为一体件。

9.一种变径密封设备，包括连接杆件和变径组件，其特征在于，变径组件为权利要求6或7所述的变径组件；所述内固定套内壁安装在所述连接杆件上，所述内凸台位于所述外凸台上方。

10.根据权利要求9所述的变径密封设备，其特征在于，所述连接杆件设置上限位面和下限位面；所述内固定套内壁与所述连接杆件的外壁旋转配合，所述变径组件位于所述上限位面和下限位面之间。

11.根据权利要求10所述的变径密封设备，其特征在于，所述第一限位套的外端面与所述下限位面密封配合；所述上限位面和下限位面之间的距离大于所述变径组件轴向长度，所述内固定套内壁与所述连接杆件的外壁轴向滑动配合；所述连接杆件的外壁面上设置有通流沟槽；所述变径组件上端与所述上限位面抵触时具有连通所述通流沟槽的通流间隙。

12.根据权利要求11所述的变径密封设备，其特征在于，所述内固定套设有内外沟通的排砂孔，且所述排砂孔与所述通流沟槽相互沟通。