CN216950301U - 一种多级阶梯式气囊自补偿多功能光杆密封器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多级阶梯式气囊自补偿多功能光杆密封器，包括一级盘根、气囊、二级盘根、三级闸板盘根、四级盘根，其特征在于：密封器上端设置有气囊外壳8，所述气囊外壳8内部设置有气囊3，气囊外壳8上端与气囊压帽2螺纹连接，气囊外壳8外部设置有气压表5，所述气压表5通过导气管与气囊外壳8内部的气囊3连通，气囊外壳8下部设置有上部缸筒13，上部缸筒13上端内侧设置有上部戈蓝10，上部戈蓝10顶面与气囊外壳8下端面抵接。该型光杆密封器具有多级阶梯密封、气囊自补偿密封、自主动态调偏、光杆垂直扶正、气压显示等功能。

Description

一种多级阶梯式气囊自补偿多功能光杆密封器

一、所属技术领域

本实用新型涉及采油机械，特别涉及光杆密封器。

二、背景技术

目前一般油田所采用的游梁式有杆抽油系统是常规原油现阶段主要的生产方式。根据陆地油藏的存储量及地质情况同时结合陆地开采工艺，所以有杆式抽油系统是目前最佳也是最经济的抽油方式。

在整个井口抽油系统当中又以光杆密封器最为重要，因为油井井口光杆密封器是井口与抽油光杆之间唯一的密封装置，它的存在是井口密封部分的重要组成部分，而且也是最容易出现问题的部分因为在长时间的生产过程中由于光杆的腐蚀、偏磨、干磨及光杆不间断的上下往复运动等原因，致使光杆密封器中的密封盘根非常容易因磨损而失去密封作用或者由于人工挤压密封盘根不及时等原因产生、跑、冒、滴、漏等现象，如果控制不及时可能会造成井喷及环境污染。

与此同时光杆密封器的日常维护也是目前采油队重要的工作之一，但是随着油田开发的不断深入伴随着多种采油工艺的实施高含水井，注聚井、稠油井、热采井等频繁出现井口光杆密封器密封不严造成井口油气渗漏影响正常生产。特别是采取热采注气的油井，由于在注汽过后会产生长时间的高温高压，部分注汽井还会产生剧毒气体硫化氢由于这种气体对普通钢材及普通橡胶材料的腐蚀性极高，从而加速了井口光杆密封器密封盘根的失效严重影响了光杆密封器的正常使用寿命。

光杆密封器渗漏不但对采油工人的安全带来的隐患同时也大幅增加了采油工人的劳动强度，为此他们不得不频繁清理井口泄漏油污及增加压紧或更换光杆密封器密封盘根的频率。

由于以上的种种原因及现象，至使在整个原油的生产过程中有大量的光杆密封器因为密封问题频繁出现井口油气渗漏现象、甚至出现严重的环境污染，与绿色生产、安全生产等要求相距甚远。同时由于井口光杆密封器频繁出现渗漏现象，采油工人只有不断的加强巡井次数以及增加压紧盘根及更换密封盘根的次数来提高光杆密封器的密封性，这样的操作不但增加了抽油机的载合提高了耗电量，同时由于频繁的停井更换密封盘根也使生产运行成本不断的升高，同时由于停井造成躺井更是得不偿失。

三、实用新型内容

本实用新型多功能光杆密封器的研发就是要解决目前所出现的一系列问题，根据技术和安全生产的要求在现有光杆密封器的基础上实现所急需的长效生产、安全可靠、降低生产成本及减轻劳动强度等效果。

一种多级阶梯式气囊自补偿多功能光杆密封器，包括一级盘根、气囊、二级盘根、三级闸板盘根、四级盘根，密封器上端设置有气囊外壳，所述气囊外壳内部设置有气囊，气囊外壳上端与气囊压帽螺纹连接，气囊外壳外部设置有气压表，所述气压表通过导气管与气囊外壳内部的气囊连通，气囊外壳下部设置有上部缸筒，上部缸筒上端内侧设置有上部戈蓝，上部戈蓝顶面与气囊外壳下端面抵接，上部戈蓝下端设置有环槽，环槽内设置有套设在光杆外部的上扶正环，上扶正环与上部戈蓝的下端面均与二级盘根抵接，所述二级盘根套设在光杆外侧，所述上部缸筒下端设置有通孔，所述通孔的内径大于光杆的外径，所述通孔内设置有中扶正环，所述中扶正环套设在光杆外侧，所述上部缸筒底面内侧还设置有弹簧，弹簧一端与上部缸筒的筒底抵接，另一端与密封锥体抵接，密封锥体的锥面抵接二级盘根的下端部，上部缸筒的下端还设置有中部缸筒，所述中部缸筒外侧与固定压帽螺纹连接，中部缸筒的下侧设置有球头压帽，球头压帽套设在光杆外侧，球头压帽内腔设置有下部戈蓝和球头，球头压帽下方设置有大压帽，大压帽下方设置有调偏体。

进一步地，其中，所述中部缸筒内设置有调节螺栓，调节螺栓穿过固定压帽与三级闸板盘根连接，调节螺栓靠近固定压帽一侧设置有弹簧座，弹簧一套设在调节螺栓外侧，弹簧一的一端抵接在弹簧座上，另一端抵接在导向套上，所述导向套截面为横置的H形，靠近光杆一侧为外大内小的内锥坡面，导向套的内锥坡面内设置有三级闸板盘根，三级闸板盘根套设在光杆外侧；

进一步地，中部缸筒上端设置有导向螺丝，导向螺丝穿过中部缸筒的筒壁与导向套抵接，导向套靠近固定压帽的一侧设置有多个密封环槽，密封环槽内嵌设密封环。

进一步地，其中，球头压帽上端开孔，套设在光杆外侧，球头压帽顶壁下侧设置有下部戈蓝，下部戈蓝、四级盘根、下扶正环从上到下依次套设在光杆外侧，下部戈蓝、四级盘根、下扶正环的外侧套设有球头，球头上端深入球头压帽内，与球头压帽的顶壁具有间隙。

进一步地，其中，球头外侧套设有球头固定环，球头固定环与球头压帽下端抵接。

进一步地，其中，密封器下部设置有调偏体，调偏体上部设置有调节环，调节环上设置有球座，球头抵接在球座上。

进一步地，其中，球头外侧套设置有球头大压帽，球头大压帽外径上固定有握杆。

进一步地，其中，上部戈蓝的上端设置有密封垫环。

该光杆密封器具有多级阶梯密封、气囊自补偿密封、自主动态调偏、光杆垂直扶正、气压显示等功能。

四、附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图形及部件说明：1.光杆2.气囊压帽3.气囊4.一级盘根5. 压力表6.充气阀7.泄压阀8.气囊外壳9.密封垫环10.上部戈蓝11.上扶正环12.二级盘根13.上部缸筒14.密封锥体 15.弹簧大16中扶正环17.导向螺丝18.中部缸筒19.固定压帽20.调节螺栓21.三级闸板盘根22.弹簧套23.弹簧一 24.球头压帽25.下部戈蓝26.球头27.球头固定环28.四级盘根29.下扶正环30.球头压环31.球座32.球头大压帽33. 调偏体

五、具体实施方式

一种多级阶梯式气囊自补偿多功能光杆密封器，包括一级盘根、气囊、二级盘根、三级闸板盘根、四级盘根，密封器上端设置有气囊外壳8，所述气囊外壳8内部设置有气囊3，气囊外壳8上端与气囊压帽2螺纹连接，气囊外壳 8外部设置有气压表5，所述气压表5通过导气管与气囊外壳8内部的气囊3连通，气囊外壳8下部设置有上部缸筒 13，上部缸筒13上端内侧设置有上部戈蓝10，上部戈蓝 10顶面与气囊外壳8下端面抵接，上部戈蓝10下端设置有环槽，环槽内设置有套设在光杆外部的上扶正环11，上扶正环11与上部戈蓝10的下端面均与二级盘根12抵接，所述二级盘根12套设在光杆外侧，所述上部缸筒13下端设置有通孔，所述通孔的内径大于光杆的外径，所述通孔内设置有中扶正环16，所述中扶正环16套设在光杆外侧，所述上部缸筒13底面内侧还设置有弹簧15，弹簧15一端与上部缸筒的筒底抵接，另一端与密封锥体14抵接，密封锥体14的锥面抵接二级盘根12的下端部，上部缸筒13的下端还设置有中部缸筒18，所述中部缸筒18外侧与固定压帽 19螺纹连接，中部缸筒18的下侧设置有球头压帽24，球头压帽24套设在光杆外侧，球头压帽24内腔设置有下部戈蓝25和球头26，球头压帽24下方设置有大压帽32，大压帽32下方设置有调偏体33。其中，所述中部缸筒18内设置有调节螺栓20，调节螺栓20穿过固定压帽19与三级闸板盘根21连接，调节螺栓20靠近固定压帽19一侧设置有弹簧座，弹簧一23套设在调节螺栓20外侧，弹簧一23 一端抵接在弹簧座上，另一端抵接在导向套上，所述导向套截面为横置的H形，靠近光杆一侧为外大内小的内锥坡面，导向套的内锥坡面内设置有三级闸板盘根21，三级闸板盘根21套设在光杆外侧；中部缸筒18上端设置有导向螺丝17，导向螺丝17穿过中部缸筒18的筒壁与导向套抵接，导向套靠近固定压帽19的一侧设置有多个密封环槽，密封环槽内嵌设密封环。其中，球头压帽24上端开孔，套设在光杆外侧，球头压帽24顶壁下侧设置有下部戈蓝25，下部戈蓝25、四级盘根28、下扶正环29从上到下依次套设在光杆外侧，下部戈蓝25、四级盘根28、下扶正环29 的外侧套设有球头26，球头26上端深入球头压帽24内，与球头压帽24的顶壁具有间隙。其中，球头26外侧套设有球头固定环27，球头固定环27与球头压帽24下端抵接。其中，密封器下部设置有调偏体33，调偏体33上部设置有调节环，调节环上设置有球座31，球头26抵接在球座31 上。其中，球头26外侧套设置有球头大压帽32，球头大压帽32外径上固定有握杆。其中，上部戈蓝10的上端设置有密封垫环9。

该型光杆密封器设计有自上而下四级阶梯式密封结构，其中第一级密封设计为气囊压力作为蓄能动力的自补偿螺旋缠绕式密封结构、第二级设计是弹簧压缩回弹作为蓄能动力的机械式锥形密封结构、第三级设计为横向闸板手动加弹簧作为蓄能组合动力的密封结构、第四级密封为戈蓝压缩填料式密封结构。

第三、四级密封可以将其中任何一级密封选为安全密封不作为生产密封使用，但是一、二级是不可以作为安全密封使用的，三、四级安全密封的选择可以根据油井不同的井况选择，这样一来可更好的提高安全性及生产密封的长效性，一般情况下稠油井、出聚合物井可以选择第三级横向闸板式密封作为安全密封，因为横向密封对稠油井、注聚井的动态密封效果一般反之填料式效果会更好一些，如果是高含水井及稀油井就可以选择第四级密封作为安全密封，因为第三级密封具有小范围弹簧压缩回弹作为蓄能动力的自补偿密封，这样一来可以延长密封有周期降低预紧盘根的次数。

无论是选择第四级填料式缩密封还是第三级闸板式横向密封为安全密封，那么剩余的三级密封就可以作为阶梯式生产密封，其中每一级密封都可以作为独立自主的密封，这样以来就可以实现三次阶梯式密封其生产周期将会大大延长，通过现场试验普通井基本都可以实现一年以上的生产周期，特殊井也可实现6---9个月的有效期。井况复杂的油井也可以选择其中任意两级配合使用，在配合使用当中可以选择一级为主力密封另外一级作为辅助密封，通过这样组合密封也可实现三次阶梯式密封。

该型光杆密封器分别在底部球头、密封筒及上部戈蓝内都装有高温聚四氟乙烯，可以使整套光杆密封器在上、中、下扶正器的作用下随着光杆的方向而偏移实现自主状态下的动态调偏，同时可以始终保持光杆与光杆密封器的居中垂直避免偏磨造成密封盘根过早失效。该型光杆密封器整体具有轴向水平移动与轴向万向调节的功能，其最大轴向水平移动距离可达18mm，万向调节可达正负13度。

通过上、中、下三点的扶正及水平与万向的调节可以始终使光杆处于光杆密封器的垂直居中状态，避免因偏磨造成光杆与光杆密封器钢体接触从而对光杆形成不可挽回的损伤，这样一来可以保证盘根密封件的最佳密封状态，避免了因偏磨使密封盘根过早的失效。同时对于一些特稠油井光杆带有的问题、球头内的扶正筒还具有刮油的功效可以减轻密封盘根的压力。

传统的气囊式补偿密封是无法实现实时气囊压力显示，只有在出现密封不严井口开始渗漏是才会携带便携式压力机进行充气，同时对气囊放压也非常的危险没有专门的泄压设计，新型多级阶梯式气囊自补偿多功能光杆密封器在气囊的注气通道上安装有小型压力表可以实时显示气囊的气囊压力，一线员工在日常的巡井过程中如果一旦发现气压过低时可随时通过小型打气泵对气囊进行充气的，当压力表达到一定数值时就可以停止打气即可，同时在注气管道下部安装有专门的泄压阀可以在需要时气囊泄压。

该型光杆密封器设计有四种不同结构形式的密封方式，并且每一种密封方式都配有不同的装置作为自补偿蓄能动力，其中气囊压力自补偿功能作为新型蓄能动力在机械性、密封力、有效期等多方面都要优于机械式自补偿蓄能动力。通过四种不同的密封式可以实现阶梯式密封使光杆密封器的密封周期极大延长，于此同时通过两种不同安全密封方式的选择可以针对不同的井况做出更加合理的密封选择，使该型光杆密封器的使用范围更广更有效。

该型光杆密封器通过选用多种蓄能自补偿装置及多级阶梯式密封或组合式多级阶梯式密封，可以使该型光杆密封器在适应程度、密封效果、长效生产、安全可靠、降低成本及减轻劳动强度等多方面都有非常强的表现。

安装前首先确定新型光杆密封器内部无异物，然后将上部气囊压帽与上部缸筒间的丝扣、下部调节压帽与球头的丝扣都调到最松的状态但不能卸下，同时气囊内不能充入气压。然后将光杆密封器从底部穿入光杆，穿入前要先在光杆上涂抹一层润滑脂保证能够顺利穿入。

安装完成后要先用手或者使用工具将大压帽带紧但是不能太紧，如果底部调偏部分直接打紧有可能造成光杆偏磨从而缩短盘根使用寿命，这时可以进行气囊初步充气至0.5MPa先不要将压力充至太高，然后观察压力表压力是否出现变化如果5分钟后气囊压力没有变化这时就可开井，同时选择好合适的生产密封组合，其它的生产密封要调至规定的限位密封状态，开井后当光杆在四到五个冲程后这时就可以将大压帽再次打紧因为这时光杆密封器已基本处于最佳调偏状态，同时将气囊压力升至1MPa并然后观察15 分钟，在此期间如果压力没有变化或波动就可完成。

Claims (8)

1.一种多级阶梯式气囊自补偿多功能光杆密封器，包括一级盘根、气囊、二级盘根、三级闸板盘根、四级盘根，其特征在于：密封器上端设置有气囊外壳(8)，所述气囊外壳(8)内部设置有气囊(3)，气囊外壳(8)上端与气囊压帽(2)螺纹连接，气囊外壳(8)外部设置有气压表(5)，所述气压表(5)通过导气管与气囊外壳(8)内部的气囊(3)连通，气囊外壳(8)下部设置有上部缸筒(13)，上部缸筒(13)上端内侧设置有上部戈蓝(10)，上部戈蓝(10)顶面与气囊外壳(8)下端面抵接，上部戈蓝(10)下端设置有环槽，环槽内设置有套设在光杆外部的上扶正环(11)，上扶正环(11)与上部戈蓝(10)的下端面均与二级盘根(12)抵接，所述二级盘根(12)套设在光杆外侧，所述上部缸筒(13)下端设置有通孔，所述通孔的内径大于光杆的外径，所述通孔内设置有中扶正环(16)，所述中扶正环(16)套设在光杆外侧，所述上部缸筒(13)底面内侧还设置有弹簧(15)，弹簧(15)一端与上部缸筒的筒底抵接，另一端与密封锥体(14)抵接，密封锥体(14)的锥面抵接二级盘根(12)的下端部，上部缸筒(13)的下端还设置有中部缸筒(18)，所述中部缸筒(18)外侧与固定压帽(19)螺纹连接，中部缸筒(18)的下侧设置有球头压帽(24)，球头压帽(24)套设在光杆外侧，球头压帽(24)内腔设置有下部戈蓝(25)和球头(26)，球头压帽(24)下方设置有大压帽(32)，大压帽(32)下方设置有调偏体(33)。

2.根据权利要求1所述的密封器，其中，所述中部缸筒(18)内设置有调节螺栓(20)，调节螺栓(20)穿过固定压帽(19)与三级闸板盘根(21)连接，调节螺栓(20)靠近固定压帽(19)一侧设置有弹簧座，弹簧一(23)套设在调节螺栓(20)外侧，弹簧一(23)一端抵接在弹簧座上，另一端抵接在导向套上，所述导向套截面为横置的H形，靠近光杆一侧为外大内小的内锥坡面，导向套的内锥坡面内设置有三级闸板盘根(21)，三级闸板盘根(21)套设在光杆外侧。

3.根据权利要求2所述的密封器，其中，中部缸筒(18)上端设置有导向螺丝(17)，导向螺丝(17)穿过中部缸筒(18)的筒壁与导向套抵接，导向套靠近固定压帽(19)的一侧设置有多个密封环槽，密封环槽内嵌设密封环。

4.根据权利要求3所述的密封器，其中，球头压帽(24)上端开孔，套设在光杆外侧，球头压帽(24)顶壁下侧设置有下部戈蓝(25)，下部戈蓝(25)、四级盘根(28)、下扶正环(29)从上到下依次套设在光杆外侧，下部戈蓝(25)、四级盘根(28)、下扶正环(29)的外侧套设有球头(26)，球头(26)上端深入球头压帽(24)内，与球头压帽(24)的顶壁具有间隙。

5.根据权利要求4所述的密封器，其中，球头(26)外侧套设有球头固定环(27)，球头固定环(27)与球头压帽(24)下端抵接。

6.根据权利要求5所述的密封器，其中，密封器下部设置有调偏体(33)，调偏体(33)上部设置有调节环，调节环上设置有球座(31)，球头(26)抵接在球座(31)上。

7.根据权利要求6所述的密封器，其中，球头(26)外侧套设置有球头大压帽(32)，球头大压帽(32)外径上固定有握杆。

8.根据权利要求7所述的密封器，其中，上部戈蓝(10)的上端设置有密封垫环(9)。

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