CN218716664U - 一种抽油光杆用多级防喷密封盒 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种抽油光杆用多级防喷密封盒，涉及油田采油井口配套工具技术领域，包括密封盒体，所述密封盒体内部设置有从上到下依次排列的迷宫补偿密封腔、注剂补偿密封腔和盘根密封腔，所述注剂补偿密封腔的上方和/或下方设置有滚珠导向套，所述盘根密封腔下方设置有防喷结构。本实用新型采用滚珠导向套代替普通压块，使光杆的滑动摩擦转变为滚动摩擦，改善光杆偏磨，减少光杆断脱风险，且将三级密封和防喷功能结合为一体，既可自动补偿填料，密封周期长，又可防止光杆断脱发生井喷事故，保护油田作业安全，减少环境污染。

Description

一种抽油光杆用多级防喷密封盒

技术领域

本实用新型涉及油田采油井口配套工具技术领域，特别是涉及一种抽油光杆用多级防喷密封盒。

背景技术

抽油机光杆是为实现抽油杆与抽油机悬绳器之间的连接而特制的“抽油杆”，由于处于抽油杆的最上部，直径比抽油杆直径要大，承载着全部的杆串载荷，受力最大，因此对它的强度、材质、直线度、表面硬度及光洁度都有严格要求，其主要作用之一是与盘根盒中的盘根组合，密封井口，防止油、气、水泄漏。在油田有杆采油生产过程中，通常利用井口密封盒配合光杆密封井下压力。然而，在实际油田采油中，抽油机光杆经常会因为以下原因而发生断脱： (1)抽吸参数过大，冲速过快；(2)抽油机负荷过大，或抽油机井发生砂卡、蜡卡现象而使光杆的负荷瞬间增大；(3)抽油井安装过程中人为产生的误差使光杆与井口不对中；(4)抽油机采油树安装不正而使光杆与井口不对中；(5)地层原因：原油粘度大，抽油机负荷增大，下行光杆发生滞后现象；(6)光杆的质量差，达不到设计强度。抽油机光杆断脱后掉落井筒内，井口压力迅速下降，井筒中的液体和集油管线中的液体会从井口盘根盒的密封处喷出，不但对采油工作人员生命安全产生威胁，还造成了极度的资源浪费，且对周边环境造成严重污染。

针对上述情况，本领域技术人员研发出了多种技术方案以解决这些问题，如发明名称为“一种有杆采油井口光杆的密封结构”、申请号为“201510263601.6”的发明专利，设计了三级密封腔，两端的一、三级密封腔内添加盘根，中间的二级密封腔内添加特制注剂，把盘根的密封对象从井下状况复杂的油液改变为特制的注剂，选择合适的盘根材料，实现对注剂的有效密封，保证剂成分、压力、温度、性能等等方面的稳定，来避免井下油液成分、温度、含水率、液量、压力、含气量变化每一时刻都不相同导致的密封不牢靠的问题。又如发明名称为“一种防喷式抽油机盘根盒压帽”、申请号为“201620839718.4”的实用新型专利，在盘根盒压帽主体中设置了互相连通的润滑腔和防喷装置腔，防喷装置腔内部的防喷球在抽油机光杆断脱掉落井筒内，润滑腔与外部连通压力降低时，被设置在防喷球外部的弹簧向压力低的润滑腔快速弹出，使防喷球快速运动至润滑腔内，同时由于井口压力迅速下降，井筒中的液体和集油管线中的液体也向压力低的盘根压帽的盒密口处喷出，推动防喷球快速向上运动至盘根盒压帽的密封口并将其密封，从而有效地避免了液体从密封口喷出。然而现有的技术方案功能都比较单一，密封和防喷不能同时兼顾，亟需一种在增强密封功能的同时又能提供断脱保险的装置。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种抽油光杆用多级防喷密封盒，以解决上述现有技术功能单一，密封和防喷不能同时兼顾的问题，并改善光杆工作条件，避免光杆偏磨导致的密封失效。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

一种抽油光杆用多级防喷密封盒，包括密封盒体，所述密封盒体内部设置有从上到下依次排列的迷宫补偿密封腔、注剂补偿密封腔和盘根密封腔，所述注剂补偿密封腔的上方和/或下方设置有滚珠导向套，所述盘根密封腔下方设置有防喷结构。

优选地，所述密封盒体包括密封上盖、密封中套和密封底座，所述密封中套上部外侧套接有所述密封上盖，所述密封中套上部内侧开设有第一台阶孔，所述密封上盖与所述第一台阶孔包围形成所述迷宫补偿密封腔；所述密封中套下部内侧开设有第二台阶孔，所述第一台阶孔与所述第二台阶孔之间的空腔区域为所述注剂补偿密封腔；所述密封底座上部内侧开设有安装所述滚珠导向套的第三台阶孔，安装有所述滚珠导向套的所述密封底座上部套接在所述第二台阶孔中，所述滚珠导向套上端面与所述第二台阶孔相抵接，所述滚珠导向套下端面与所述第三台阶孔包围形成所述盘根密封腔。

优选地，所述密封上盖包括外层和内层，所述外层与所述密封中套上部螺纹连接，所述内层套接于所述第二台阶孔中，所述内层的下端面与所述第二台阶孔包围形成所述迷宫补偿密封腔。

优选地，所述注剂补偿密封腔的腔壁设置有安装注剂接头的注剂通道。

优选地，所述注剂接头上设置有安装注剂开关的注剂阀孔。

优选地，所述第二台阶孔与所述密封底座上部外侧螺纹连接。

优选地，所述密封底座上部外侧设置有防松螺母。

优选地，所述防喷结构设置于所述密封底座中部，所述防喷结构包括防喷通道，所述防喷通道一侧设置有防喷腔，所述防喷腔内设置有防喷球和防喷盖，所述防喷通道顶端设置有圆锥面，所述圆锥面的大圆直径大于所述防喷球的直径，所述圆锥面的小圆直径小于所述防喷球的直径。

本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：

1、将滚珠导向套设置在注剂补偿密封腔上方或下方或同时设置，既可对注剂补偿密封腔进行有效密封，又可通过滚珠与光杆相对运动的剪切力打断密封注剂纤维，防止更多的密封注剂被抽油光杆带走，有效地减缓了密封注剂的流失，延长了密封周期。

2、采用滚珠导向套代替普通压块，使光杆上下运动的滑动摩擦转变为滚动摩擦，改善光杆受到的交变载荷和应力集中，改善光杆偏磨，减少光杆断脱风险。

3、通过由密封上盖、密封中套和密封底座包围形成的三级密封腔和密封底座中设置的防喷装置，将密封和防喷功能结合为一体，在作业过程中，既可实现自动补偿填料，延长密封周期，又可防止光杆断脱发生井喷事故，保护油田作业安全，减少环境污染。

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为抽油光杆用多级防喷密封盒的剖面结构示意图；

图2为图1中密封上盖5的剖面图；

图3为图1中密封中套6的剖面图；

图4为图1中密封底座7的剖面图；

其中，1、迷宫补偿密封腔；2、注剂补偿密封腔；3、盘根密封腔；4、滚珠导向套；5、密封上盖；6、密封中套；7、密封底座；8、第一台阶孔；9、外层；10、内层；11、第二台阶孔；12、注剂通道；13、注剂接头；14、注剂开关；15、第三台阶孔；16、锥形垫片；17、防松螺母；18、防喷通道；19、防喷腔；20、防喷球；21、防喷盖；22、圆锥密封面。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图和具体实施方式，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型提供一种抽油光杆用多级防喷密封盒，包括密封盒体，密封盒体内部设置有从上到下依次排列的迷宫补偿密封腔1、注剂补偿密封腔2和盘根密封腔3，注剂补偿密封腔2的上方和下方可分别或同时设置滚珠导向套4，盘根密封腔3的下方设置有防喷结构。

具体的，请参考图1-4，在本实用新型的一个实施例中，密封盒体由密封上盖5、密封中套6和密封底座7三部分构成，密封中套6上部外侧套接在密封上盖5内，密封中套6上部内侧加工有第一台阶孔8，密封上盖5的内端面与第一台阶孔8包围形成迷宫补偿密封腔1。使用时在第一台阶孔8中依次装入锥形垫片和盘根或V型带等密封件，盖上密封上盖5，密封上盖5的内端面可压紧迷宫补偿密封腔1中填入的密封件形成迷宫密封。加入的密封件可适量增多，使施加的压力超过达到最低密封效果的密封压力，当密封件磨损时，剩余压力作用实现填料自动补偿，并通过定期加压，保证长期密封。

作为本实施例的一种优选方案，请参考图2，密封上盖5包括外层9和内层10，中间留有密封中套6嵌套的间隙，外层9的内表面攻有内螺纹，密封中套6上部外圈攻有外螺纹，装入锥形垫片和密封件后闭合时向下旋进，内层 10嵌套入密封中套6内部，内层10下表面逐渐压紧密封件，达到密封效果。

密封中套6下部内侧加工有第二台阶孔11，第一台阶孔8和第二台阶孔 11之间的空腔区域为注剂补偿密封腔2，注剂补偿密封腔2周围的腔壁上钻有螺纹孔作为注剂通道12，与注剂接头13螺纹连接，注剂接头13上开有安装注剂开关14的注剂阀孔，通过拔出和插入注剂开关14控制注剂通道12的开闭，此处可以是螺纹孔，也可以是其他结构。使用时打开注剂开关14，从注剂接头13处注入密封注剂，注入压力也适当超过最低密封效果的密封压力，与迷宫补偿密封腔1同理，当密封注剂在光杆的上下运动中流失时，超过的压力作用便可实现填料自动补偿，通过定期加压，保证长期密封。

密封底座7的上部内侧加工有第三台阶孔15，第三台阶孔15内安装有滚珠导向套4，滚珠导向套4下端面与第三台阶孔15包围形成盘根密封腔3。使用时在台阶孔中依次装入锥形垫片16、盘根和滚珠导向套4，再套入密封中套 6，使滚珠导向套4上部与密封中套6的第二台阶孔11的台阶面相抵接，密封中套6与密封底座7通过内外螺纹套接实现螺旋压紧密封，可在密封底座7 外侧预先安装防松螺母17以防止密封失效。如此通过内外螺纹螺旋压紧，使滚珠导向套4的下端面压紧盘根密封腔3中的盘根，形成迷宫密封。这里密封中套6下部与密封底座7也可使用法兰连接等其他连接方式。

如上述这样设置，注剂补偿密封腔2的上方是迷宫补偿密封腔1里面的密封件，注剂补偿密封腔2的下方是滚珠导向套4的上端面，利用密封件和滚珠导向套4对注剂补偿密封腔2进行密封。相较于现有技术中导向块位于注剂补偿密封腔2中的设计，本实施例将滚珠导向套4设置于注剂补偿密封腔2的下方，让出了腔内空间，使密封注剂可以更充分地与抽油光杆全面接触，密封效果更佳。抽油光杆在上下运动的过程中会带走部分密封注剂，造成密封注剂流失，这是造成注剂密封失效的主要原因。而在本实施例中，滚珠导向套4中的滚珠缩小了密封注剂的流失通道，且当携带着注剂的光杆通过滚珠导向套4 时，滚珠与光杆的相对运动产生的多向剪切力可将注剂纤维打断，防止更多的密封注剂被抽油光杆带走，有效地减缓了密封注剂的流失，延长了密封周期。

需要注意的是，滚珠导向套4在此处的另一个重要作用是，当贯穿密封盒的光杆在上下运动中发生偏磨时，滚珠导向套4可将其扶正，相较于常规导向块与抽油光杆接触的光滑内表面，滚珠导向套4与抽油光杆接触的部分是突出内表面的多个滚珠，抽油光杆上下运动过程中与导向套发生的是滚动摩擦而非滑动摩擦，这样可以有效降低导向压块对光杆的机械作用，改善光杆受到的交变载荷和应力集中，从而避免光杆偏磨导致的磨损断脱。

在本实用新型的另一个实施例中，滚珠导向套4也可以设置在注剂补偿密封腔2的上方，如将滚珠导向套4安装在第一台阶孔8内，再安装V型带或盘根等密封件，滚珠导向套4的上端面与密封上盖5的内层10下表面之间为迷宫补偿密封腔1，密封底座7的上端面与第二台阶孔11相抵接，第二台阶孔11与第三台阶孔15之间为盘根密封腔3，此时注剂补偿密封腔2的上方是滚珠导向套4，下方是盘根密封腔3中的盘根，同样可以达到上述效果。当然，还可以在注剂补偿密封腔2的上方和下方都安装滚珠导向套4，效果更佳，根据实际需要酌情选择。

然而，尽管在实际工作过程中会采取种种措施以避免抽油光杆发生断脱，也无法保证其完全不会发生，为了给光杆断脱再加一层保险，本实施例在密封底座7中部、盘根密封腔3的下方开设有一个防喷通道18，其侧壁上开设有防喷腔19，防喷腔19中安置有防喷球20，并通过防喷盖21密封限位，防喷通道18的顶部加工有圆锥密封面22，圆锥面下端的大圆直径大于防喷球20 的直径，圆锥面上端的小圆直径小于防喷球20的直径。使用过程中，当光杆断脱掉出多级防喷密封盒时，防喷腔19中的防喷球20在井下压力冲击作用下快速向上飞到防喷通道18顶部的圆锥密封面22处，由于圆锥密封面22上端的小圆直径小于防喷球20的直径，防喷球20会被圆锥密封面22拦住，如此防喷球20便对防喷通道18起到了封堵作用，将下方喷出的各种物质拦截在防喷通道18中，避免了井喷事故的发生，保护油田作业安全，减少环境污染。

根据实际需求而进行的适应性改变均在本实用新型的保护范围内。

需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。

Claims (8)

1.一种抽油光杆用多级防喷密封盒，其特征在于：包括密封盒体，所述密封盒体内部设置有从上到下依次排列的迷宫补偿密封腔、注剂补偿密封腔和盘根密封腔，所述注剂补偿密封腔的上方和/或下方设置有滚珠导向套，所述盘根密封腔下方设置有防喷结构。

2.根据权利要求1所述的一种抽油光杆用多级防喷密封盒，其特征在于：所述密封盒体包括密封上盖、密封中套和密封底座，所述密封中套上部外侧套接有所述密封上盖，所述密封中套上部内侧开设有第一台阶孔，所述密封上盖与所述第一台阶孔包围形成所述迷宫补偿密封腔；所述密封中套下部内侧开设有第二台阶孔，所述第一台阶孔与所述第二台阶孔之间的空腔区域为所述注剂补偿密封腔；所述密封底座上部内侧开设有安装所述滚珠导向套的第三台阶孔，安装有所述滚珠导向套的所述密封底座上部套接在所述第二台阶孔中，所述滚珠导向套上端面与所述第二台阶孔相抵接，所述滚珠导向套下端面与所述第三台阶孔包围形成所述盘根密封腔。

3.根据权利要求2所述的一种抽油光杆用多级防喷密封盒，其特征在于：所述密封上盖包括外层和内层，所述外层与所述密封中套上部螺纹连接，所述内层套接于所述第二台阶孔中，所述内层的下端面与所述第二台阶孔包围形成所述迷宫补偿密封腔。

4.根据权利要求3所述的一种抽油光杆用多级防喷密封盒，其特征在于：所述注剂补偿密封腔的腔壁设置有安装注剂接头的注剂通道。

5.根据权利要求4所述的一种抽油光杆用多级防喷密封盒，其特征在于：所述注剂接头上设置有安装注剂开关的注剂阀孔。

6.根据权利要求5所述的一种抽油光杆用多级防喷密封盒，其特征在于：所述第二台阶孔与所述密封底座上部外侧螺纹连接。

7.根据权利要求6所述的一种抽油光杆用多级防喷密封盒，其特征在于：所述密封底座上部外侧设置有防松螺母。

8.根据权利要求2-7任一项所述的一种抽油光杆用多级防喷密封盒，其特征在于：所述防喷结构设置于所述密封底座中部，所述防喷结构包括防喷通道，所述防喷通道一侧设置有防喷腔，所述防喷腔内设置有防喷球和防喷盖，所述防喷通道顶端设置有圆锥面，所述圆锥面的大圆直径大于所述防喷球的直径，所述圆锥面的小圆直径小于所述防喷球的直径。

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