CN207393945U - 一种井下工具试验装置的密封结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种井下工具试验装置的密封结构，涉及机械密封领域，包括一杆件、密封的容器本体、密封头和压盖，容器本体包括端盖，端盖上设有一阶梯状的卡口；密封头组设于卡口内，密封头和端盖之间设有至少一密封圈；压盖设于密封头上，压盖外侧和端盖内侧相连；杆件依次穿过压盖和密封头，且密封头和杆件之间设有一密封件和至少一导向滑环，导向滑环为刚性材质，在常温常压环境下，密封件和杆件之间形成线接触的初始密封，高温高压试验环境时，密封件由于自紧作用而抵持于杆件。本实用新型提供的井下工具试验装置的密封结构，可有效模拟出井下工具的实际作业环境，使得井下工具的性能测试安全可靠性好。

Description

一种井下工具试验装置的密封结构

技术领域

本实用新型涉及机械密封领域，具体涉及一种井下工具试验装置的密封结构。

背景技术

在油气资源勘探开发过程中，需要各种井下工具下入油气井作业，井下工具在井下工作的可靠性直接影响着井下作业的效率和成败，因此有必要在下井前对井下工具的各项关键性能指标进行检验。目前国内外普遍采用的方法是在地面建立高温超高压井下工具试验装置，在地面模拟油气井下高温、超高压的作业环境，井下工具在此环境下进行耐高温、耐高压、轴向加载、旋转加载等各项性能试验及动作试验，经检验合格后方可下井作业。

现有技术中，实现动密封的方法为在力加载杆周围设置密封件，然而密封件在高温高压环境下发生变形膨胀，大大地增加了密封件和力加载杆间的摩擦力，因此，无法在高温高压环境下同时进行轴向加载或旋转加载等试验。

通常，国内市场井下工具的高温超高压试验装置均采用分步载荷作用下的参数试验，即先进行轴向加载或旋转加载动作，动作完成后再进行高温超高压测试，测试完成泄压后再进行动作试验。然而，在实际使用中，井下工具作业需要在高温高压环境下进行力的加载，上述井下工具的试验方法无法真实有效的模拟井下工具的实际作业环境，使得井下工具的性能测试安全可靠性差。

实用新型内容

针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种井下工具试验装置的密封结构，可以在高温高压环境下同时进行力的加载试验，有效模拟出井下工具的实际作业环境，使得井下工具的性能测试安全可靠性好。

为达到以上目的，本实用新型采取的技术方案是：

一种井下工具试验装置的密封结构，包括：

一密封的容器本体，其包括端盖，所述端盖上设有一阶梯状的卡口；

一密封头，其组设于所述卡口内，所述密封头和端盖之间设有至少一密封圈；

一压盖，其设于所述密封头上，所述压盖外侧和所述端盖内侧相连；

一用于对井下工具施加作用力的杆件，所述杆件依次穿过所述压盖和密封头，且所述密封头和杆件之间设有一密封件和至少一导向滑环，所述导向滑环为刚性材质，当密封结构处于常温常压环境下，所述密封件和杆件线接触，当密封结构处于高温高压试验环境时，密封件由于热膨胀及自紧作用而抵持于所述杆件。

在上述技术方案的基础上，所述密封头包括沿轴向设置的第一密封部和第二密封部，所述第一密封部和第二密封部可拆卸式密封连接，所述密封件设于所述第一密封部和第二密封部连接处，且所述第二密封部包括一用于限制所述密封件轴向位置的凸起。

在上述技术方案的基础上，所述第一密封部的外径大于所述第二密封部的外径，所述压盖包括一可容纳所述第二密封部的空腔体，所述第二密封部位于所述空腔体内，且所述压盖压在所述第一密封部和第二密封部上。

在上述技术方案的基础上，所述压盖包括套接的第一盖体和第二盖体，所述第一盖体和第二盖体分别对应压在所述第二密封部和第一密封部上，且所述杆件、第一盖体、第二盖体和端盖由内到外依次排列，所述第二盖体与端盖相连。

在上述技术方案的基础上，所述密封件包括至少一组密封单元，所述密封单元包括一J型密封圈和一O型密封圈，所述J型密封圈包括矩形部和弯曲部，所述O型密封圈设于所述密封头和弯曲部之间。

在上述技术方案的基础上，所述密封件包括两组密封单元，两组所述密封单元之间设有一矩形密封圈。

在上述技术方案的基础上，所述密封头和杆件之间设有两个导向滑环，且所述密封件位于两个所述导向滑环之间。

在上述技术方案的基础上，所述密封头和杆件之间还设有两个防尘圈，两个所述防尘圈分别位于所述密封头的两端。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

(1)本实用新型的密封结构包括密封件和导向滑环，导向滑环和杆件接触，对杆件起到导向作用，杆件在进行力的加载时，所有载荷(拉伸、压缩及扭转等载荷)只会传递给导向滑环，而不会施加给密封件，当密封结构处于常温常压环境下，密封件和杆件线接触，可以完成初始密封，密封件在试验的高温高压环境下逐渐变形膨胀，密封件抵持在杆件上，此时，导向滑环限制了杆件的运动方向，使杆件对密封件仅产生轴向力，减小密封件和杆件之间的摩擦力，使得可以在高温高压环境下，对杆件进行力的加载，有效模拟出井下工具的实际作业环境，使得井下工具的性能测试安全可靠性好。

(2)本实用新型的密封头包括第一密封部和第二密封部，第二密封部包括一用于限制密封件轴向位置的凸起，凸起也可防止第一密封部和第二密封部在径向上相对运动，且第一密封部和第二密封部沿轴向设置，且可拆卸式连接，可以防止第一密封部和第二密封部在轴向上相对运动，从而使得密封效果更好。

(3)本实用新型的密封结构中密封单元包括一J型密封圈和一O型密封圈，在高温高压环境并同时对杆件进行力的加载时，凸起对J型密封圈和O型密封圈产生轴向压力，使其压缩变形，此时，O型密封圈与J型密封圈的间隙由于压缩变形而减小，有效防止密封件被剪切而发生泄漏，密封性能更好，安全可靠。

附图说明

图1为本实用新型实施例中井下工具试验装置的密封结构的示意图；

图2为本实用新型实施例中密封头的结构示意图；

图3为本实用新型实施例中密封件的结构示意图。

图中：1-杆件，2-端盖，3-密封头，3a-第一密封部，3b-第二密封部，30-凸起，4-密封圈，5-压盖，51-第一盖体，52-第二盖体，6-密封件，60-J型密封圈，600-矩形部，601-弯曲部，61-O型密封圈，62-矩形密封圈，7-导向滑环，8-防尘圈。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步详细说明。

参见图1所示，本实用新型实施例提供一种井下工具试验装置的密封结构，包括：用于对井下工具施加作用力的杆件1、密封的容器本体、密封头3和压盖5。

容器本体包括端盖2，端盖2上设有一阶梯状的卡口。密封头3组设于卡口内，密封头3和端盖3之间设有至少一密封圈4。压盖5设于密封头3上，压盖5外侧和端盖2内侧相连。

杆件1依次穿过压盖5和密封头3，且密封头3和杆件1之间设有一密封件6和至少一导向滑环7

导向滑环7为刚性材质，且导向滑环7的直径略大于杆件1的直径，使杆件1可以刚好套设于导向滑环7内。在对杆件1进行力的加载时，导向滑环7限制杆件1的运动方向，起到很好的导向作用。优选地，导向滑环7的材质为铜合金，表面粗糙度不小于不仅耐高温性能好，而且带自润滑功能。

优选地，密封头3和杆件1之间设有两个导向滑环7，且密封件6位于两个导向滑环7之间，两个导向滑环7可以同时限制杆件1的运动方向，使密封件6不会受到杆件1的径向作用力，密封件6在常温常压环境下被架空，在高温高压环境下，仅受到杆件1的轴向作用力，从而减小杆件1和密封件6之间的摩擦力。

当密封结构处于常温常压环境下，密封件6和杆件1线接触，当密封结构处于高温高压试验环境时，密封件6由于热膨胀及自紧作用而抵持于杆件1。

本实施例中，试验温度通常为200℃、250℃、300℃等，可以根据密封件6在不同温度下膨胀变形的程度不同，选用合适的密封件6，使密封件6在相应的试验温度下，膨胀变形正好可以使间隙消失；在不同温度的试验温度下，也可使用相同的密封件6，当密封件6处于最低试验温度时，密封件6逐渐变形膨胀，该间隙越来越小，直至消失，此时，密封件6抵持于杆件1，当密封件6处于更高的试验温度时，密封件和杆件之间会有摩擦力，但该摩擦力也会相对较小，也可对杆件进行力的加载，有效模拟出井下工具的实际作业环境，使得井下工具的性能测试安全可靠性好。

参见图2所示，密封头3包括沿轴向设置的第一密封部3a和第二密封部3b，第一密封部3a和第二密封部3b可拆卸式密封连接，密封件6设于第一密封部3a和第二密封部3b连接处，且第二密封部3b包括一用于限制密封件6轴向位置的凸起30。第一密封部3a和第二密封部3b螺栓连接，便于组装和拆卸。

凸起30不仅可以限制密封件6轴向位置，也可防止第一密封部3a和第二密封部3b在径向上相对运动；同时，第一密封部3a和第二密封部3b沿轴向设置，且可拆卸式连接，可以防止第一密封部3a和第二密封部3b在轴向上相对运动，从而使得密封效果更好。

第一密封部3a的外径大于第二密封部3b的外径，压盖5包括一可容纳第二密封部3b的空腔体，第二密封部3b位于空腔体内，且压盖5压在第一密封部3a和第二密封部3b上。

其中，压盖5包括套接的第一盖体51和第二盖体52，第一盖体51和第二盖体52分别对应压在第二密封部3b和第一密封部3a上，且杆件1、第一盖体51、第二盖体52和端盖2由内到外依次排列，第二盖体52与端盖2相连。第一盖体71与第二盖体72、第二盖体72与端盖2均为螺纹连接。

参见图3所示，密封件6包括至少一组密封单元，密封单元包括一J型密封圈60和一O型密封圈61，J型密封圈60包括矩形部600和弯曲部601，O型密封圈61设于密封头3和弯曲部601之间。在高温高压环境并同时对杆件1进行力的加载时，凸起30对J型密封圈60和O型密封圈61产生轴向压力，使其压缩变形，此时，O型密封圈61与J型密封圈60的间隙由于压缩变形而减小，有效防止密封件6被剪切而发生泄漏，密封性能更好，安全可靠。

根据不同的试验环境，可以选择多组密封单元进行组合使用。在本实施例中，密封件6包括两组密封单元，两组密封单元之间设有一矩形密封圈62。

J型密封圈60、O型密封圈61、矩形密封圈62的材质为氟橡胶，耐高温高压性能好。

密封头3和杆件1之间还设有两个防尘圈8，两个防尘圈8分别位于密封头3的两端，可以防止异物掉入至杆件1和密封头3的接触面，以免密封头3被划伤。

本实用新型实施例中井下工具试验装置的密封结构原理为：在常温常压环境下，密封件6和杆件1为线接触的初始密封，导向滑环7和杆件1接触，在高温高压试验环境下，密封件6逐渐变形膨胀，密封件6由于自紧作用抵持于杆件1上，实现杆件1和密封头3之间的动密封，此时，导向滑环7限制了杆件1的运动方向，使杆件1对密封件6仅产生轴向力，会减小相互摩擦力。

本实施例中的井下工具试验装置的密封结构不仅密封效果较好，且密封件和杆件之间的摩擦力较小，使得可以在高温高压环境下，对杆件进行力的加载，有效模拟出井下工具的实际作业环境，使得井下工具的性能测试安全可靠性好。

本实用新型不局限于上述实施方式，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，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (8)

1.一种井下工具试验装置的密封结构，其特征在于，包括：

一密封的容器本体，其包括端盖(2)，所述端盖(2)上设有一阶梯状的卡口；

一密封头(3)，其组设于所述卡口内，所述密封头(3)和端盖之间设有至少一密封圈(4)；

一压盖(5)，其设于所述密封头(3)上，所述压盖(5)外侧和所述端盖(2)内侧相连；

一用于对井下工具施加作用力的杆件(1)，所述杆件(1)依次穿过所述压盖(5)和密封头(3)，且所述密封头(3)和杆件(1)之间设有一密封件(6)和至少一导向滑环(7)，所述导向滑环(7)为刚性材质，当密封结构处于常温常压环境下，所述密封件(6)和杆件(1)线接触，当密封结构处于高温高压试验环境时，密封件(6)由于热膨胀及自紧作用而抵持于所述杆件(1)。

2.如权利要求1所述的密封结构，其特征在于：所述密封头(3)包括沿轴向设置的第一密封部(3a)和第二密封部(3b)，所述第一密封部(3a)和第二密封部(3b)可拆卸式密封连接，所述密封件(6)设于所述第一密封部(3a)和第二密封部(3b)连接处，且所述第二密封部(3b)包括一用于限制所述密封件(6)轴向位置的凸起(30)。

3.如权利要求2所述的密封结构，其特征在于：所述第一密封部(3a)的外径大于所述第二密封部(3b)的外径，所述压盖(5)包括一可容纳所述第二密封部(3b)的空腔体，所述第二密封部(3b)位于所述空腔体内，且所述压盖(5)压在所述第一密封部(3a)和第二密封部(3b)上。

4.如权利要求3所述的密封结构，其特征在于：所述压盖(5) 包括套接的第一盖体(51)和第二盖体(52)，所述第一盖体(51)和第二盖体(52)分别对应压在所述第二密封部(3b)和第一密封部(3a)上，且所述杆件(1)、第一盖体(51)、第二盖体(52)和端盖(2)由内到外依次排列，所述第二盖体(52)与端盖(2)相连。

5.如权利要求1所述的密封结构，其特征在于：所述密封件(6)包括至少一组密封单元，所述密封单元包括一J型密封圈(60)和一O型密封圈(61)，所述J型密封圈(60)包括矩形部(600)和弯曲部(601)，所述O型密封圈(61)设于所述密封头(3)和弯曲部(601)之间。

6.如权利要求5所述的密封结构，其特征在于：所述密封件(6)包括两组密封单元，两组所述密封单元之间设有一矩形密封圈(62)。

7.如权利要求1所述的密封结构，其特征在于：所述密封头(3)和杆件(1)之间设有两个导向滑环(7)，且所述密封件(6)位于两个所述导向滑环(7)之间。

8.如权利要求1所述的密封结构，其特征在于：所述密封头(3)和杆件(1)之间还设有两个防尘圈(8)，两个所述防尘圈(8)分别位于所述密封头(3)的两端。