一种带防喷的井口光杆密封装置

申请号 CN201610118425.1 申请日 2016-03-02 公开(公告)号 CN105781468A 公开(公告)日 2016-07-20
申请人 中国石油天然气股份有限公司; 发明人 董亮; 陈鹏; 高春阳; 赵旭亮; 徐晶; 田野; 黄小钊; 刘佳; 喻波; 李楚;
摘要 本 发明 提供一种带防喷 阀 的井口光杆密封装置,其包括依次上下相接的防喷段和密封段,防喷段和密封段相连通形成贯穿的光杆通道,密封段包括中空的主体、一级密封结构和二级密封结构,一级密封结构包括密封壳体、填料 块 和驱动部件,垂直于主体的轴向凸设的密封壳体与主体的内腔连通,密封壳体内的填料块通过驱动部件移动与光杆密封;二级密封结构包括盘根主体、压帽和一个以上密封包裹于光杆外侧的填料球,压帽、盘根主体和主体依次上下相接,主体与压帽之间的内表面设有与填料球配合的球形凹槽。本发明提供的带防喷阀的井口光杆密封装置采用两级密封结构,能够防止填料块和填料球被光杆带出,从而延长密封结构寿命,减少更换作业次数。
权利要求

1.一种带防喷的井口光杆密封装置,至少包括从上至下依次相接的防喷段和密封段,所述防喷段和所述密封段相连通形成有上下贯通的能够容纳光杆贯穿的光杆通道,其特征在于,所述密封段包括:
中空的主体;
一级密封结构,至少包括密封壳体、填料和驱动部件,所述密封壳体沿垂直于所述主体的轴向凸设并与所述主体的内腔相连通,所述填料块设于所述密封壳体内且能沿垂直于所述主体的轴向移动,所述填料块的一侧朝向所述光杆通道,其另一侧与所述驱动部件相接,所述填料块能通过所述驱动部件移动至所述光杆通道内并与所述光杆密封结合;
二级密封结构,至少包括盘根主体、压帽和一个以上密封包裹于所述光杆的外侧的填料球,所述压帽与所述盘根主体依次上下相接,所述盘根主体设于所述主体的上方,所述主体的上部与所述压帽的下部之间的内表面设有一个以上的球形凹槽,所述填料球设于所述球形凹槽的内部并与所述球形凹槽相配合。
2.如权利要求1所述的带防喷阀的井口光杆密封装置,其特征在于,在所述密封壳体内设有填料座,所述填料座的一侧与所述驱动部件的一侧相接,所述填料座的另一侧与所述填料块相接,所述填料座的外侧与所述密封壳体的内壁形成螺纹连接。
3.如权利要求2所述的带防喷阀的井口光杆密封装置,其特征在于,所述填料块与所述光杆密封结合之后,通过紧定螺钉将所述填料座与所述密封壳体连接在一起。
4.如权利要求1至3中任一项所述的带防喷阀的井口光杆密封装置,其特征在于,所述二级密封结构包括一个所述填料球,所述填料球设于所述主体的内表面上部与所述盘根主体的内表面下部配合形成的所述球形凹槽的内部。
5.如权利要求1至3中任一项所述的带防喷阀的井口光杆密封装置,其特征在于,所述二级密封结构包括两个所述填料球,一个所述填料球位于所述主体的内表面上部与所述盘根主体的内表面下部配合形成的所述球形凹槽的内部,另一个所述填料球位于所述盘根主体的内表面上部与所述压帽的内表面下部配合形成的所述球形凹槽的内部。
6.如权利要求1至3中任一项所述的带防喷阀的井口光杆密封装置,其特征在于,所述填料球包括第一半填料球和第二半填料球,所述第一半填料球的扣合面与所述第二半填料球的扣合面相接,所述第一半填料球的扣合面设有至少一个凹槽和至少一个凸起,所述第二半填料球的扣合面设有与所述第一半填料球的扣合面的凹槽相配合的凸起和与所述第一半填料球的扣合面的凸起相配合的凹槽,所述第一半填料球与所述第二半填料球扣合的连接在一起。
7.如权利要求1至3中任一项所述的带防喷阀的井口光杆密封装置,其特征在于,所述填料球的内壁设有多个环槽,多个所述环槽沿所述光杆的轴向间隔设置。
8.如权利要求1至3中任一项所述的带防喷阀的井口光杆密封装置,其特征在于,所述带防喷阀的井口光杆密封装置还包括球型接头和下接头,所述球型接头连接于所述主体的下部,所述球型接头的球状端头与所述下接头的上端开设的球形内凹槽旋转配合连接。
9.如权利要求1至3中任一项所述的带防喷阀的井口光杆密封装置,其特征在于,所述防喷段包括:
防喷阀主体,所述防喷阀主体的上端开有凹形槽,所述防喷阀主体设于所述压帽的上方;
导流套,所述导流套为四周均匀布置有导流孔的管状结构,所述导流套的外壁与所述防喷阀主体的内壁上段形成螺纹连接
防喷阀上盖,所述防喷阀上盖的中心开有通孔,所述防喷阀上盖的上段的中心孔从下到上为渐缩段,所述防喷阀上盖的下段的中心孔为等径段,所述防喷阀主体的上段与所述防喷阀上盖的下段相接,且所述防喷阀主体延伸至所述防喷阀上盖的下段的中心孔的内部并与所述防喷阀上盖构成能够容纳密封球的腔室,所述密封球与所述防喷阀主体的上端的凹形槽相配合,所述密封球在流体作用下能够上移并封死所述防喷阀上盖的上段的中心孔。
10.如权利要求9所述的带防喷阀的井口光杆密封装置,其特征在于,所述密封球为聚四氟乙烯的密封球。

说明书全文

一种带防喷的井口光杆密封装置

技术领域

[0001] 本发明涉及石油开采技术领域,特别涉及一种带防喷阀的井口光杆密封装置。

背景技术

[0002] 目前,我国大部分油田已进入机械采油阶段。在机械采油中所采用的主要设备为有杆抽油设备,在有杆抽油设备中,井口光杆密封装置是不可或缺的关键设备。
[0003] 但随着油田的发展,井况的复杂及稠油、超稠油的开采,抽油井光杆承受负荷变大,在交变应、疲劳、气液腐蚀等因素下存在着光杆断裂的隐患。光杆断裂所造成的油井停产故障,有污染面积大、停井时间长、经济损失严重的特点。目前,常规的光杆密封装置难以满足光杆断裂防喷的要求,虽然中国专利中公开了一种具有防偏磨和防喷井功能的光杆密封装置,但其存在密封寿命短及防喷效果反应慢等缺点。

发明内容

[0004] 本发明的目的是提供一种结构简单、具有防喷功能且密封寿命长的带防喷阀的井口光杆密封装置。
[0005] 为达到上述目的,本发明提出一种带防喷阀的井口光杆密封装置,至少包括:
[0006] 从上至下依次相接的防喷段和密封段,沿所述防喷段和所述密封段轴向具有能够容纳光杆贯穿的光杆通道,其中,所述密封段包括:
[0007] 中空的主体;
[0008] 一级密封结构,至少包括密封壳体、填料和驱动部件,所述密封壳体沿垂直于所述主体的轴向凸设并与所述主体的内腔相连通,所述填料块设于所述密封壳体内且能沿垂直于所述主体的轴向移动,所述填料块的一侧朝向所述光杆通道,其另一侧与所述驱动部件相接,所述填料块能通过所述驱动部件移动至所述光杆通道内并与所述光杆密封结合;
[0009] 二级密封结构,至少包括盘根主体、压帽和一个以上密封包裹于所述光杆的外侧的填料球,所述压帽与所述盘根主体依次上下相接,所述盘根主体设于所述主体的上方,所述主体的上部与所述压帽的下部之间的内表面设有一个以上的球形凹槽,所述填料球设于所述球形凹槽的内部并与所述球形凹槽相配合。
[0010] 如上所述的带防喷阀的井口光杆密封装置,其中,在所述密封壳体内设有填料座,所述填料座的一侧与所述驱动部件的一侧相接,所述填料座的另一侧与所述填料块相接,所述填料座的外侧与所述密封壳体的内壁形成螺纹连接。
[0011] 如上所述的带防喷阀的井口光杆密封装置,其中,所述填料块与所述光杆密封结合之后,通过紧定螺钉将所述填料座与所述密封壳体连接在一起。
[0012] 如上所述的带防喷阀的井口光杆密封装置,其中,所述二级密封结构包括一个所述填料球,所述填料球设于所述主体的内表面上部与所述盘根主体的内表面下部配合形成的所述球形凹槽的内部。
[0013] 如上所述的带防喷阀的井口光杆密封装置,其中,所述二级密封结构包括两个所述填料球,一个所述填料球位于所述主体的内表面上部与所述盘根主体的内表面下部配合形成的所述球形凹槽的内部,另一个所述填料球位于所述盘根主体的内表面上部与所述压帽的内表面下部配合形成的所述球形凹槽的内部。
[0014] 如上所述的带防喷阀的井口光杆密封装置,其中,所述填料球包括第一半填料球和第二半填料球,所述第一半填料球的扣合面与所述第二半填料球的扣合面相接,所述第一半填料球的扣合面设有至少一个凹槽和至少一个凸起,所述第二半填料球的扣合面设有与所述第一半填料球的扣合面的凹槽相配合的所述凸起和与所述第一半填料球的扣合面的凸起相配合的所述凹槽,所述第一半填料球与所述第二半填料球扣合的连接在一起。
[0015] 如上所述的带防喷阀的井口光杆密封装置,其中,所述填料球的内壁设有多个环槽,多个所述环槽沿所述光杆的轴向间隔设置。
[0016] 如上所述的带防喷阀的井口光杆密封装置,其中,所述带防喷阀的井口光杆密封装置还包括球型接头和下接头,所述球型接头连接于所述主体的下部,所述球型接头的球状端头与所述下接头的上端开设的球形内凹槽旋转配合连接。
[0017] 如上所述的带防喷阀的井口光杆密封装置,其中,所述防喷段包括:
[0018] 防喷阀主体,所述防喷阀主体的上端开有凹形槽,所述防喷阀主体设于所述压帽的上方;
[0019] 导流套,所述导流套为四周均匀布置有导流孔的管状结构,所述导流套的外壁与所述防喷阀主体的内壁上段形成螺纹连接
[0020] 防喷阀上盖,所述防喷阀上盖的中心开有通孔,所述防喷阀上盖的上段的中心孔从下到上为渐缩段,所述防喷阀上盖的下段的中心孔为等径段,所述防喷阀主体的上段与所述防喷阀上盖的下段相接,且所述防喷阀主体延伸至所述防喷阀上盖的下段中心孔的内部并与所述防喷阀上盖构成能够容纳密封球的腔室,所述密封球与所述防喷阀主体的上端的凹形槽相配合,所述密封球在流体压力作用下能够上移并封死所述防喷阀上盖的上段的中心孔。
[0021] 如上所述的带防喷阀的井口光杆密封装置,其中,所述密封球为聚四氟乙烯的密封球。
[0022] 与现有技术相比,本发明具有以下优点:
[0023] 1、本发明的密封段为两级密封结构,一级密封结构中通过驱动部件的移动使填料块与光杆密封结合,保证一级密封结构的密封效果可以随时改善,同时,填料块与驱动部件相接,可以防止填料块被光杆上下往复运动而带出,延长一级密封结构的寿命,二级密封结构中的密封球设于球形凹槽的内部并与球形凹槽相配合,可以阻止填料球被光杆上下往复运动而带出,延长二级密封结构的寿命,实现延长密封结构的寿命,减少更换作业次数。
[0024] 2、本发明通过紧定螺钉将填料座与密封壳体连接,可避免因填料块转动造成的填料块与光杆偏磨,延长一级密封结构的寿命。
[0025] 3、本发明的球型接头通过下接头与井口连接,形成球型补偿连接,可全方位自由度的补偿井口或井斜所带来的偏斜角。
[0026] 4、本发明的填料球为第一半填料球和第一半填料球扣合的连接在一起,填料球无需从光杆套入,如需更换填料球时,可实现不停井更换。
[0027] 5、本发明的导流套为四周均匀布置有导流孔的管状结构,导流孔有压力放大的作用,一旦发生泄漏,经导流孔升压后的原油可将密封球顶起,密封球上移并封死防喷阀上盖上段的中心孔,实现防喷的效果;同时密封球采用聚四氟乙烯材质,具有高强度低密度,响应时间短,关闭动作快的优点。附图说明
[0028] 在此描述的附图仅用于解释目的,而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外,图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的,用于帮助对本发明的理解,并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下,可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。
[0029] 图1为本发明带防喷阀的井口光杆密封装置的结构示意图;
[0030] 图2为本发明填料球的结构示意图;
[0031] 图3为本发明填料球与光杆配合结构剖视图。
[0032] 附图标记说明:
[0033] 1-主体;2-一级密封结构;21-密封壳体;22-驱动部件;23-填料块;24-填料座;25-紧定螺钉;26-连接螺钉;27-丝堵;3-二级密封结构;31-盘根主体;32-压帽;33-填料球;331-第一半填料球;332-第二半填料球;4-球形凹槽;5-球型接头;6-下接头;7-螺母;8-防喷阀主体;9-导流套;10-防喷阀上盖;11-密封球;12-腔室;13-光杆;14-环槽。

具体实施方式

[0034] 结合附图和本发明具体实施方式的描述,能够更加清楚地了解本发明的细节。但是,在此描述的本发明的具体实施方式,仅用于解释本发明的目的,而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下,技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变形,这些都应被视为属于本发明的范围。
[0035] 图1至图3分别为本发明带防喷阀的井口光杆密封装置的结构示意图、本发明填料球的结构示意图和本发明填料球与光杆配合结构剖视图。
[0036] 如图1所示,本发明带防喷阀的井口光杆密封装置至少包括从上至下依次相接的防喷段和密封段,防喷段和密封段轴向具有能够容纳光杆13(图2所示)贯穿的光杆通道,密封段包括中空的主体1、一级密封结构2和二级密封结构3,一级密封结构2至少包括密封壳体21、驱动部件22和填料块23,密封壳体21沿垂直于主体1的轴向设置并与主体1的内腔相连通,填料块23设于密封壳体21的内部且能沿垂直于主体1的轴向移动,填料块23的一侧朝向光杆通道,填料块23的另一侧与驱动部件22相接,填料块23能通过驱动部件22移动至光杆通道内并于光杆13密封结合,从而实现随时调整一级密封结构2的密封效果;二级密封结构3至少包括盘根主体31、压帽32和一个以上密封包裹于光杆13的外侧的填料球33,压帽32与盘根主体31依次上下相接,盘根主体31设于主体1的上方,主体1的上部与压帽32的下部之间的内表面设有一个以上的球形凹槽4,填料球33设于球形凹槽4的内部并与球形凹槽4相配合,以实现防止填料球33球被光杆13上下往复运动而带出。本发明带防喷阀的井口光杆密封装置的密封段采用两级密封结构,一级密封结构2中的填料块23与驱动部件22相接,可以防止填料块23被光杆13上下往复运动而带出,有利于延长一级密封结构2的寿命,通过驱动部件22使填料块23移动至与光杆13密封结合,可以实现随时改善一级密封结构2的密封效果;同时,二级密封结构3的填料球33设于球形凹槽4的内部并与球形凹槽4相配合,可以实现防止填料球33被光杆13上下往复运动而带出,有利于延长二级密封结构3的寿命。
[0037] 进一步的,在密封壳体21内设有填料座24,填料座24的一侧与驱动部件22的一侧相接,通过连接螺钉26将填料座24的另一侧与填料块23连接在一起,填料座24的外壁与密封壳体21的内壁形成螺纹连接,以进一步保证防止填料块23被光杆13上下往复运动而带出。
[0038] 进一步的,填料块23与光杆13密封结合之后,通过紧定螺钉25将填料座24与密封壳体21连接在一起,可实现防止填料块23转动与光杆13之间摩擦造成的填料块23的磨损,在驱动部件22与密封壳体21之间的间隙设有丝堵27,以实现进一步的改善一级密封结构2的密封效果。
[0039] 进一步的,二级密封结构3包括一个填料球33,填料球33设于主体1的内表面上部与盘根主体31的内表面下部配合形成的球形凹槽4的内部,实现方便的更换填料球33。
[0040] 进一步的,二级密封结构3包括两个填料球33,一个填料球33设于主体1的内表面上部与盘根主体31的内表面下部配合形成的球形凹槽4的内部,另一个填料球33设于盘根主体31的内表面上部与压帽32的内表面下部配合形成的球形凹槽4的内部,以提高二级密封结构3的密封性能,同时实现快捷的更换填料球33。
[0041] 进一步的,如图2所示,填料球33包括第一半填料球331和第二半填料球332,第一半填料球331的扣合面与第二半填料球332的扣合面相接,第一半填料球331的扣合面设有至少一个凹槽和至少一个凸起,第二半填料球332的扣合面设有与第一半填料球331的扣合面的凹槽相配合的凸起和与第一半填料球331的扣合面的凸起相配合的凹槽,第一半填料球331与第二半填料球332扣合的连接在一起,使得可以实现填料球33不停井更换,填料球33的装配方式为扣合连接,无需从光杆13套入,需要更换填料球33时,只需要松开盘根主体
31与压帽32间的连接螺纹,将压帽32及压帽32以上部分上移,将新的填料球33扣合在光杆
13上,然后将压帽32及压帽32以上部分下放,重新拧紧盘根主体31与压帽32间的连接螺纹,更换下方的填料球33时,只需要松开盘根主体31与主体1间的连接螺纹,将盘根主体31及盘根主体31以上部分上移,将新的填料球33扣合在光杆13上,然后将盘根主体31及盘根主体
31以上部分下放,重新拧紧盘根主体31与主体1间的连接螺纹。
[0042] 进一步的,如图3所示,在所述填料球33的内壁上设有多个环槽14,多个环槽14沿光杆13的轴向间隔设置,可以实现填料球33处微量泄露的油滴困在环槽14的内部,以防止微量泄露的油滴污染环境。
[0043] 进一步的,带防喷阀的井口光杆密封装置还包括球型接头5和下接头6,球型接头5连接于所述主体1的下部,球型接头5的球状端头与下接头6的上端开设的球形内凹槽旋转配合连接,球型接头5的外螺纹和下接头6的外螺纹套接有螺母7,井口通过下接头6与球型接头5可旋转的连接在一起,从而形成球形补偿连接,达到全方位自由角度的补偿井口或井斜所带来的偏斜角的目的。
[0044] 进一步的,防喷段包括防喷阀主体8、导流套9、防喷阀上盖10和密封球11,防喷阀主体8上端开有凹形槽,防喷阀主体8设于压帽32的上方;导流套9为四周均匀布置有导流孔的管状结构,导流套9的外壁与防喷阀主体8的内壁上段形成螺纹连接;防喷阀上盖10的中心开有通孔,防喷阀上盖10的上段中心孔从下到上为渐缩段,防喷阀上盖10的下段中心孔为等径段,防喷阀主体8的上段与所述防喷阀上盖10的下段相接,且防喷阀主体8延伸至防喷阀上盖10的下段中心孔的内部并与防喷阀上盖10构成能够容纳密封球11的腔室12,密封球11与防喷阀主体8的上端的凹形槽相配合,密封球11在流体压力作用下能够上移并封死防喷阀上盖10的上段中心孔,导流套9的导流孔与防喷阀主体8的内部流道形成密封球11的开启通道,导流套9的导流孔有压力放大的功能,一旦光杆13断裂引起的原油泄漏发生,经导流套9的导流孔升压后的原油可将密封球11顶起,密封球11堵死防喷阀上盖10的上段中心孔,从而实现防喷的功能。
[0045] 进一步的,密封球11为聚四氟乙烯的密封球,聚四氟乙烯的密封球具有高强度低密度的特点,当光杆13断裂时,聚四氟乙烯的密封球迅速封死防喷阀上盖10的上段的中心孔,以快速实现防喷的功能。
[0046] 在使用时,可以通过驱动部件22的移动使填料块23移动到光杆通道内并于光杆13密封结合,以提高一级密封结构2的密封性能,填料块23与光杆13密封结合之后,通过紧定螺钉25将填料座24与密封壳体21连接在一起,从而实现防止填料块23转动与光杆13之间摩擦造成的填料块23的磨损,密封包裹于光杆13的外侧的填料球33设于球形凹槽4的内部并与球形凹槽4相配合,以实现防止填料球33球被光杆13上下往复运动而带出,延长二级密封结构3的寿命,同时,井口通过下接头6与球型接头5可旋转的连接在一起,形成球形补偿连接,达到全方位自由角度的补偿井口或井斜所带来的偏斜角的目的。
[0047] 在使用过程中,如需要对填料球33进行更换,由于填料球33的装配方式为扣合连接,无需从光杆13套入,需要更换填料球33时可以实现不停井更换,一旦光杆13断裂引起的原油泄漏发生,经导流套9的导流孔升压后的原油可将密封球11顶起,密封球11堵死防喷阀上盖10的上段中心孔,从而实现防喷的功能。
[0048] 针对上述各实施方式的详细解释,其目的仅在于对本发明进行解释,以便于能够更好地理解本发明,但是,这些描述不能以任何理由解释成是对本发明的限制,特别是,在不同的实施方式中描述的各个特征也可以相互任意组合,从而组成其他实施方式,除了有明确相反的描述,这些特征应被理解为能够应用于任何一个实施方式中,而并不仅局限于所描述的实施方式。
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