CN208310730U - 一种新型深水用环空密封总成装置 - Google Patents

一种新型深水用环空密封总成装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及石油钻井密封装置技术领域,特别涉及一种新型深水用环空密封总成装置用于锁定在套管挂与高压井口头之间,实现高压井口头与套管挂的环形空间密封与锁定,新型深水用环空密封总成装置包括密封下本体、主本体、压环、外锁环和内锁环,密封下本体的外侧下部设有下指型密封和上指型密封,上指型密封的上方设有第二弹性体,下指型密封的下方设有第一弹性体,外锁环上有外锁环内侧面和外锁环台阶面,压环外轮廓面与外锁环内侧面相卡合,外锁环台阶面与压环台阶面相接触挤压。本实用新型提供了一种环空密封效果更佳、较易实现高压、金属对金属密封,且使用寿命较长的新型深水用环空密封总成装置来满足深水钻完井市场需求。

Description

一种新型深水用环空密封总成装置
技术领域
本实用新型涉及石油钻井密封装置技术领域,特别涉及一种新型深水用环空密封总成装置。
背景技术
随着海洋向深水开发,海上石油钻井作业已走向深水。在我国深水钻井平台的不断跨入市场,我国的深水石油开发也进行的如火如荼,但纵观深水石油钻完井装备市场几乎清一色进口设备,也就是这些设备市场全被国外厂商占领,在这些设备中环空密封又是至关重要的设备,环空密封用来密封每一层套管挂与高压井口头之间环形空间,由于是用于深水作业,环境条件较为复杂,这种密封装置直接关系到整个钻井作业的安全与钻井平台的安全。它可以说是整套井口设备的核心部件,现在国内外市场使用的都是国外厂家生产,对我们国内深水石油开发受到严重制约,包括他们的技术垄断,对我们的技术支持不能及时有效而且价格昂贵,交货周期长。
故急需要针对其中的钻完井井口设备进行国产化研发,我国国内虽然也有个别厂家进行环空密封装置的模仿,从市场上使用这些产品的结构来看,各家产品各有不同,但是他们的产品仍然不能被市场接受,他们都采用的是通过重力挤压弹性体从而促使金属唇边实现金属与金属的密封。这种密封的密封效果较容易实现,但是随着石油开发的周期加长,弹性体容易老化失效,从而导致金属对金属密封的失效。实用新型人针对此种情况设计了一种环空密封效果更佳、较易实现高压、金属对金属密封,且使用寿命较长的新型深水用环空密封总成装置来满足深水钻完井市场需求。
实用新型内容
鉴于以上问题,本实用新型提供了一种环空密封效果更佳、较易实现高压、金属对金属密封,且使用寿命较长的新型深水用环空密封总成装置。
为了实现上述实用新型目的,本实用新型提供以下技术方案:
本实用新型中一种新型深水用环空密封总成装置,新型深水用环空密封总成装置锁定在套管挂与高压井口头之间,实现高压井口头与套管挂的环形空间密封与锁定,所述新型深水用环空密封总成装置包括密封下本体、主本体、压环、外锁环和内锁环,所述压环卡在主本体与密封下本体之间,所述密封下本体与主本体通过螺纹和外轮廓转角处连接,
所述压环与主本体之间设有固定销,所述固定销可通过外力剪断,所述压环上有压环外轮廓面、压环台阶面、压环下端面、压环内表面,所述内锁环上设有内锁环上斜面,所述压环下端面与内锁环上斜面相接触挤压,所述外锁环上有外锁环内侧面和外锁环台阶面,所述压环外轮廓面与外锁环内侧面相卡合,所述外锁环台阶面与压环台阶面相接触挤压,所述主本体的中部设有内侧台阶,所述高压井口头的内侧壁上设有凹槽,所述套管挂的内侧顶部有外侧端面,所述套管挂的上端还设有卡槽,
所述密封下本体的下内侧端上设有倾斜面,所述倾斜面可与套管挂相配合,所述密封下本体的内侧设有下内侧凸点,所述下内侧凸点的上方依次设有第一主密封凸点和第二主密封凸点,所述第一主密封凸点的下方设有第一主密封凸点弹性体,所述第二主密封凸点的上方设有第二主密封凸点弹性体,所述密封下本体的外侧下部设有下指型密封和上指型密封,所述上指型密封的上方设有第二弹性体,所述下指型密封的下方设有第一弹性体,所述上指型密封的顶部为上密封点,所述上密封点与高压井口头的井口头内侧配合实现压紧密封,所述下指型密封的顶部为下密封点,所述下密封点与高压井口头的井口头下部配合实现压紧密封。
进一步的,所述下指型密封和上指型密封联接呈“V”字型。
进一步的,所述螺纹为方型螺纹。
进一步的,所述第一主密封凸点弹性体、第二主密封凸点弹性体、第一弹性体和第二弹性体可选橡胶填充物。
进一步的,所述凹槽为锁环槽,用于卡住外锁环,实现环空密封总成装置与套管挂的锁定。
进一步的,所述密封下本体、主本体、压环、外锁环和内锁环的材质均选用耐腐蚀合金钢。
本实用新型的优点和有益效果在于:提供一种环空密封效果更佳、较易实现高压、金属对金属密封,且使用寿命较长的新型深水用环空密封总成装置来满足深水钻完井市场需求。具体的,本实用新型产品通过指型密封,使密封效果更佳,更容易实现高压,实现金属与金属的密封;通过弹性体的辅助挤压实现密封效果更佳;通过套管挂外侧轮廓面的不同角度变换,促使密封部位实现更紧密的金属对金属的密封,并且也可以改变密封部位的受力变形,减小应力集中的趋势;通过压环的一次性压入可以同时把环空密封锁定在高压井口头与套管挂之间,在锁定的过程中通过锁环与锁环槽的结构,提供一定的预紧载荷,确保密封效果更佳。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为新型深水用环空密封总成装置结构示意图。
附图标记说明
1.高压井口头 2.压环 3.锁环槽 4.外锁环 5.螺纹
6.压环外轮廓面 7.外锁环内侧面 8.压环台阶面 9.外锁环台阶面
10.外轮廓转角处 11.主本体 12.内侧台阶 13.外侧端面 14.压环下端面
15.内锁环上斜面 16.内锁环 17.压环内表面 18.套管挂
19.第一主密封凸点 20.第一主密封凸点弹性体
21.第二主密封凸点弹性体 22.第二主密封凸点 23.下内侧凸点
24.倾斜面 25.下内侧端 26.密封下本体 27.下密封点
28.井口头下部 29.上密封点 30.井口头内侧 31.第一弹性体
32.下指型密封 33.上指型密封 34.第二弹性体 35.固定销 36.卡槽
具体实施方式
下面结合附图和实施例,对本实用新型的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案,而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
一种新型深水用环空密封总成装置,新型深水用环空密封总成装置锁定在套管挂18与高压井口头1之间,实现高压井口头1与套管挂18的环形空间密封与锁定,新型深水用环空密封总成装置包括密封下本体26、主本体11、压环2、外锁环4和内锁环16,压环2卡在主本体11与密封下本体26之间,密封下本体26与主本体11通过螺纹5和外轮廓转角处10连接。
压环2与主本体11之间设有固定销35,固定销35可通过外力剪断,压环2上有压环外轮廓面6、压环台阶面8、压环下端面14、压环内表面17,内锁环16上设有内锁环上斜面15,压环下端面14与内锁环上斜面15相接触挤压,外锁环4上有外锁环内侧面7和外锁环台阶面9,压环外轮廓面6与外锁环内侧面7相卡合,外锁环台阶面9与压环台阶面8相接触挤压,主本体11的中部设有内侧台阶12,高压井口头1的内侧壁上设有凹槽,套管挂18的内侧顶部有外侧端面13,套管挂18的上端还设有卡槽36,密封下本体26的下内侧端25上设有倾斜面24,倾斜面24可与套管挂18相配合,密封下本体26的内侧设有下内侧凸点23,下内侧凸点23的上方依次设有第一主密封凸点19和第二主密封凸点22,第一主密封凸点19的下方设有第一主密封凸点弹性体20,第二主密封凸点22的上方设有第二主密封凸点弹性体21,密封下本体26的外侧下部设有下指型密封32和上指型密封33,上指型密封33的上方设有第二弹性体34,下指型密封32的下方设有第一弹性体31,上指型密封33的顶部为上密封点29,上密封点29与高压井口头1的井口头内侧30配合实现压紧密封,下指型密封32的顶部为下密封点27,下密封点27与高压井口头1的井口头下部28配合实现压紧密封。
下指型密封32和上指型密封33联接呈“V”字型。螺纹5为方型螺纹。第一主密封凸点弹性体20、第二主密封凸点弹性体21、第一弹性体31和第二弹性体34可选橡胶填充物。凹槽为锁环槽3,用于卡住外锁环4,实现环空密封总成装置与套管挂18的锁定。密封下本体26、主本体11、压环2、外锁环4和内锁环16的材质均选用耐腐蚀合金钢。
在实际操作中,如图1所示,送入工具通过对主本体11施加作用力F1,把新型环形密封压入到位,就是主本体11的内侧台阶12坐于套管挂18的上部外侧端面13上。在下压过程中密封下本体26沿着套管挂外侧面向下运行,同时密封下本体26也会径向朝着高压井口头方向变形,密封下本体26的下内侧凸点23会在下移过程中,对第一主密封凸点19和第二主密封凸点22起到保护作用。当下内侧凸点23下移到套管挂外轮廓转角处10时,第一主密封凸点19和第二主密封凸点22会与套管挂外轮廓面压紧,实现金属与金属的密封。同时在密封凸点处还装有第一主密封凸点弹性体20和第二主密封凸点弹性体21,他们在压缩过程中会对第一主密封凸点19和第二主密封凸点22产生一个进一步挤压的趋势,使得密封效果更佳。
与此同时在密封下本体26的外侧,上指型密封33和下指型密封32的上密封点29和下密封点27会在挤压的作用下,与高压井口头内侧30和井口头下部28实现金属对金属的密封,同样我们在密封主本体的上指型密封33和下指型密封32内侧安装有第二弹性体34和第一弹性体31,他们在挤压过程中也会起到一个辅助的作用,促使上密封点29和下密封点27分别与井口头内侧30和井口头下部28实现进一步压紧,致使密封效果更佳。另外我们在密封下本体26的下内侧端25设计有套管挂18相配合的倾斜面24,这个配合会对密封下本体26形成一个下端向上外方向的运动趋势,这个趋势将促使密封下本体内外凸点与套管挂外轮廓及高压井口头内密封面的密封进一步加强。这里的内外弹性体只是在压入过程中起到加强金属对金属的密封作用,而不会直接产生密封的效果。
环空密封下本体26与主本体11通过螺纹5和外轮廓转角处10进行连接,压环2卡入在主本体11与密封下本体26之间。在确信F1的作用下环空密封下本体26压入到位后再通过送入工具对压环2进行施加F2的作用力,剪断固定销35,压环台阶面8与外锁环台阶面9作用下推动外锁环4径向向外运动,压环的外轮廓面6卡入外锁环内侧面7使外锁环4压入到高压井口头1的锁环槽3内,实现环空密封与高压井口头1的锁定。同时在压环下端面14推动内锁环上斜面15,使得内锁环16向内径向运动,内锁环16卡入套管挂的卡槽36内。这时压环内表面17与内锁环16的外轮廓面配合,把环空密封卡入套管挂18的卡槽36内,使得环空密封与套管挂锁定。
这样通过送入工具的两次作用把环空密封压入到位,并锁定在套管挂18与高压井口头1之间,实现高压井口头1与套管挂18的环形空间密封与锁定。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已,并不用以限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种新型深水用环空密封总成装置,其特征在于,新型深水用环空密封总成装置锁定在套管挂与高压井口头之间,实现高压井口头与套管挂的环形空间密封与锁定,所述新型深水用环空密封总成装置包括密封下本体、主本体、压环、外锁环和内锁环,所述压环卡在主本体与密封下本体之间,所述密封下本体与主本体通过螺纹和外轮廓转角处连接,
所述压环与主本体之间设有固定销,所述固定销可通过外力剪断,所述压环上有压环外轮廓面、压环台阶面、压环下端面、压环内表面,所述内锁环上设有内锁环上斜面,所述压环下端面与内锁环上斜面相接触挤压,所述外锁环上有外锁环内侧面和外锁环台阶面,所述压环外轮廓面与外锁环内侧面相卡合,所述外锁环台阶面与压环台阶面相接触挤压,所述主本体的中部设有内侧台阶,所述高压井口头的内侧壁上设有凹槽,所述套管挂的内侧顶部有外侧端面,所述套管挂的上端还设有卡槽,
所述密封下本体的下内侧端上设有倾斜面,所述倾斜面可与套管挂相配合,所述密封下本体的内侧设有下内侧凸点,所述下内侧凸点的上方依次设有第一主密封凸点和第二主密封凸点,所述第一主密封凸点的下方设有第一主密封凸点弹性体,所述第二主密封凸点的上方设有第二主密封凸点弹性体,所述密封下本体的外侧下部设有下指型密封和上指型密封,所述上指型密封的上方设有第二弹性体,所述下指型密封的下方设有第一弹性体,所述上指型密封的顶部为上密封点,所述上密封点与高压井口头的井口头内侧配合实现压紧密封,所述下指型密封的顶部为下密封点,所述下密封点与高压井口头的井口头下部配合实现压紧密封。
2.根据权利要求1所述的一种新型深水用环空密封总成装置,其特征在于,所述下指型密封和上指型密封联接呈“V”字型。
3.根据权利要求1所述的一种新型深水用环空密封总成装置,其特征在于,所述螺纹为方型螺纹。
4.根据权利要求1所述的一种新型深水用环空密封总成装置,其特征在于,所述第一主密封凸点弹性体、第二主密封凸点弹性体、第一弹性体和第二弹性体可选橡胶填充物。
5.根据权利要求1所述的一种新型深水用环空密封总成装置,其特征在于,所述凹槽为锁环槽,用于卡住外锁环,实现环空密封总成装置与套管挂的锁定。
6.根据权利要求1所述的一种新型深水用环空密封总成装置,其特征在于,所述密封下本体、主本体、压环、外锁环和内锁环的材质均选用耐腐蚀合金钢。
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