石油井口环空密封装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种石油井口环空密封装置，用于井口密封本体与石油管间环空的密封，于密封本体的内壁面开有至少一道环槽，并在密封本体上开有连通到环槽离心端的注入孔；从而石油井口环空密封装置进一步包括：密封圈，嵌装于所述环槽，该密封圈通过与环槽壁面接合用于在径向密封环槽，并通过与石油管外壁接合而用于对环空密封；动力圈，装在所述环槽内，并介于环槽槽底与密封圈间；以及注入组件，装于注入孔的入口，用于注入给定压强的流体，以使动力圈推动密封圈压紧石油管。依据本实用新型专利技术密封件变形能力要求较低，但能够有效提高密封能力。

Oil wellhead ring air seal device

The utility model discloses an oil wellhead annular sealing device for wellhead sealing body and the oil pipe between the annular seal on the inner wall surface sealing body is provided with at least one ring slot, and is connected to the injection hole ring groove side of the sealing body in centrifugal; and stone well annulus the sealing device further includes a sealing ring embedded in the ring groove, the sealing ring and the ring groove wall joint for sealing ring groove in the radial direction, and through the wall of oil pipe for sealing engagement with the annulus; power ring is arranged in the ring groove, and a ring groove bottom with the sealing ring; and the injection component is installed in the injection hole entrance for fluid injection given pressure, in order to make the power circle push sealing ring clamp oil pipe. According to this utility model, the deformation ability of the seal is low, but it can effectively improve the sealing ability.

【技术实现步骤摘要】
石油井口环空密封装置
本技术涉及一种石油井口环空密封装置。
技术介绍
石油钻井与采油最常用工作温度的范围KU(-60℃至121℃)，工作温度范围比较大，并且石油管材的外圆公差按5.5英寸石油管计，其外圆公差是其直径尺寸+1％D到-0.5％D(石油管密封间隙远大于液压行业的密封间隙的原因是石油管的密封面即石油管外径公差很大)，其中D为5.5英寸的外径尺寸。由此所产生的石油管与套在石油管上的密封本体(即井口装置)间会形成一个环空，对环空部分的密封至少应有2.495毫米间隙的密封能力。如此大的间隙对任何橡胶密封件都是考验，并且工况极其恶劣，例如-60℃至121℃的工况，并且待密封介质介质含有硫化氢等腐蚀流体。井口装置与石油管间环空的现有密封方法主要有三种：BT密封、P型密封、FS密封。这三种密封装置均使用橡胶件作为主体密封件，橡胶件内加金属骨架，利用注入密封脂或内嵌弹簧提供密封动力来密封井口装置与石油管之间的环空。这几种密封方法是石油井口行业先行者们在上世纪六十年代至七十年代测绘并仿制美国进口密封圈经改进而成。其缺点是：1.橡胶的耐高温性能差，虽然名义上高等级橡胶可以耐受摄氏121度以上的高温，但如果在此高温下承受0至138MPa的压力并且是大间隙条件下的腐蚀性流体压力则密封失败率很高。进口或国内替代进口厂家因其加工工艺复杂，而导致废品率偏高，成本也比较高，例如5-1/2″规格的密封圈，其市场价格也近千元人民币。2.密封件的金属骨架进一步增加了橡胶密封件的加工难度，另外，基于金属骨架定位，国内大多采用二次硫化工艺，虽然解决了金属骨架固定的问题，但也使密封件的耐高温性能和强度大幅下降。中国专利文献CN101984214A公开了一种用于井口油管与套管间环空密封的补偿式环形防喷器，其密封件是环形防喷胶套，该防喷胶套外设密封缸，从而与密封缸间形成冲液空间，利用液体压力，使防喷胶套胀开，从而实现环空的密封。防喷胶套为获得比较大的径向胀开度，需要具有比较大的轴向长度，需要占据的空间较大，并且如前所述，其材质是橡胶，在不配置骨架(即金属骨架)的条件下，尽管降低了加工难度，但自身也容易失效。中国专利文献CN205823223U对于井口环空的密封有赖于压紧螺帽的下压，使封隔单元产生径向膨胀，从而填充井口环空的径向空间实现密封。然而，为实现基于径向膨胀实现密封，一方面需要封隔单元具有比较高的变形能力，另一方面，对其变形应有比较好的可控性。然而，如前所述，井口环空比较大，单纯的径向膨胀实现环空密封的难度比较大，另外封隔单元是弹性件，径向膨胀的可控性本身就比较差，要求封隔单元具有极高的各向同性，否则难以实现径向变形的可控性。同样地，例如中国专利文献CN204252908U也采用依靠丝堵挤压胶芯的方式实现对井口环空的封固。此外，里如中国专利文献CN202673223U，其与中国专利文献CN205823223U，以及CN204252908U都依赖于橡胶件的径向变形实现环空密封。用以实现密封的作动件是两个硬胶筒，需要通过轴向的液压力或者机械力压缩这两个硬胶筒，而轴向活动件较多，装配空间比较小，硬胶筒驱动装置装配难度相对较大。以上现有技术普遍采用变形量比较大的橡胶件，如前所述，橡胶件对环境温度的耐受度比较低，容易失效。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的目的在于提供一种对密封件变形能力要求较低，但能够有效提高密封能力的石油井口环空密封装置。依据本技术的实施例，提供一种石油井口环空密封装置，用于井口密封本体与石油管间环空的密封，于密封本体的内壁面开有至少一道环槽，并在密封本体上开有连通到环槽离心端的注入孔；从而石油井口环空密封装置进一步包括：密封圈，嵌装于所述环槽，该密封圈通过与环槽壁面接合用于在径向密封环槽，并通过与石油管外壁接合而用于对环空密封；动力圈，装在所述环槽内，并介于环槽槽底与密封圈间；以及注入组件，装于注入孔的入口，用于注入给定压强的流体，以使动力圈推动密封圈压紧石油管。上述石油井口环空密封装置，可选地，所述注入组件包括一单向阀。可选地，所述注入组件包括一管体，该管体的两端均具有连接螺纹；其中，一端连接螺纹用于管体与注入孔的固定连接，另一端连接螺纹则用于配装封帽，以通过封帽封堵管件。可选地，所述单向阀位于管体内。可选地，密封圈的密封体的断面为矩形。可选地，密封圈的密封体的断面为方形，动力圈的密封体的断面为圆形；其中，动力圈与环槽的壁面接合实现密封径向密封。可选地，所述密封圈为聚四氟乙烯密封圈或覆聚四氟乙烯密封圈；动力圈为O型橡胶密封圈、O型聚四氟乙烯密封圈或O型覆覆聚四氟乙烯密封圈。可选地，动力圈与密封圈为分立的两个部件或者为一体结构；若为分立的两个部件时，在环槽内的装配时，两部件固定连接，或者动力圈的内面与密封圈的外面接合。可选地，所述环槽有两道。可选地，注入孔为密封本体径向的径向孔；两道环槽配装密封圈后所约束的环空的轴向空间通过一径向孔连通一试压口。依据本技术的实施例，受环槽的约束，密封圈的变形的可控性比较好，此外，密封圈受环槽在径向的导引，其变形只需要考虑在密封主体径向的变形，对变形量的要求相对较小，从而可以选择变形能力相对不高但耐温性、耐腐蚀性更好的材质。动力圈与环槽槽底的空间刚度相对较大，并且空间也相对较小(比中国专利文献CN101984214A中防喷胶套与密封缸体间的空间要小很多)通过注入组件注入的给定压强的流体对动力圈的作动作用的方向性更强，变形的不确定性更小，从而易于实现更加可靠的密封。附图说明图1为一实施例中石油井口环空密封装置在井口设备上装配结构示意图。图2为图1的A部放大图。图3为一实施例中石油井口环控密封装置主剖结构示意图。图4为图3的Z部放大图。图中：1.注入组件，2.注入孔，3.动力圈，4.密封圈，5.石油管，6.密封本体，7.试压口，8.试压口，9.井口套管头。11.封帽，12.丝头，13.连接头。具体实施方式参照说明书附图1，是一套石油井口套管头，是一些实施例中井口环空密封装置在井口设备上的装配结构，其整体上是立式结构，或者说是竖直设置的，是石油钻井过程中悬挂套管头和密封套管环空的装置，其中的套管头即为图中所示的密封本体6，是石油井口的一部分(石油井口包括：套管头、油管头和采油树三部分)。如
技术介绍
部分所述，密封本体6与石油管5间因石油管5的公差带比较宽，而具有比较大的环空。可以理解的是，基于管件以及围绕管件所配装的其他部件，径向、轴向和周向通常以所围绕的管件为参考基准。那么如图3所示的石油井口环空密封装置即用于井口密封本体6与石油管5间环空的密封，图中所示的密封本体6与石油管5同轴线，且密封本体6套在石油管5上，由于石油管5存在比较宽的公差带，密封本体6与石油管5间存在一定宽度的环空。密封本体6具有用于石油管5穿过的中心孔，该中心孔内如图4所示设有内孔环槽，简称环槽，内孔环槽一般由内孔环槽切刀或者镗刀加工，环槽至少能够容置密封圈4和动力圈3，其中动力圈3的外侧，也就是径向方向的离心侧最好留有一定的空间，而不是紧贴环槽槽底，使动力圈3具备相对较大的承压面积，从而能够获得比较大的推动力。在一些实施例中，如果动力圈3的外侧或者说离心侧为柱面时，基于与环槽槽底的接合，仍然具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石油井口环空密封装置，用于井口密封本体与石油管间环空的密封，其特征在于，于密封本体的内壁面开有至少一道环槽，并在密封本体上开有连通到环槽离心端的注入孔；从而石油井口环空密封装置还包括：密封圈，嵌装于所述环槽，该密封圈通过与环槽壁面接合用于在径向密封环槽，并通过与石油管外壁接合而用于对环空密封；动力圈，装在所述环槽内，并介于环槽槽底与密封圈间；以及注入组件，装于注入孔的入口，用于注入给定压强的流体，以使动力圈推动密封圈压紧石油管。

【技术特征摘要】
1.一种石油井口环空密封装置，用于井口密封本体与石油管间环空的密封，其特征在于，于密封本体的内壁面开有至少一道环槽，并在密封本体上开有连通到环槽离心端的注入孔；从而石油井口环空密封装置还包括：密封圈，嵌装于所述环槽，该密封圈通过与环槽壁面接合用于在径向密封环槽，并通过与石油管外壁接合而用于对环空密封；动力圈，装在所述环槽内，并介于环槽槽底与密封圈间；以及注入组件，装于注入孔的入口，用于注入给定压强的流体，以使动力圈推动密封圈压紧石油管。2.根据权利要求1所述的石油井口环空密封装置，其特征在于，所述注入组件包括一单向阀。3.根据权利要求2所述的石油井口环空密封装置，其特征在于，所述注入组件包括一管体，该管体的两端均具有连接螺纹；其中，一端连接螺纹用于管体与注入孔的固定连接，另一端连接螺纹则用于配装封帽，以通过封帽封堵管件。4.根据权利要求3所述的石油井口环空密封装置，其特征在于，所述单向阀位于管体内。5.根据权利要求1～4任一所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李海庆，唐建平，薛庆华，程贵华，侯祖刚，
申请(专利权)人：德州联合石油机械有限公司，
类型：新型
国别省市：山东,37