CN105863554A - 一种内嵌式密封单元 - Google Patents
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- E21B33/12—Packers; Plugs
- E21B33/129—Packers; Plugs with mechanical slips for hooking into the casing
Abstract
本发明提供了一种内嵌式密封单元，属于固井设备领域，包括密封组件和胀封组件，所述密封组件设在待密封套管内，所述胀封组件包括中心管，所述中心管的一端通过内螺纹与套管附件连接，另一端设有定位缺口槽，胀封组件固定在水平面上，可驱动密封组件实现密封。本发明克服现有技术的不足，降低特殊螺纹套管固井时，因加工特殊螺纹的套管附件而产生的高额成本，同时为了套管附件能够在套管内部可靠固定，该内嵌式密封单元与套管附件配合使用，不仅能够提供常规套管附件所具有的功能，而且能实现在作业现场安装内嵌式套管附件，结构合理、价格便宜、操作方便、功能可靠，能够应用于各种螺纹的套管。
Description
技术领域
本发明属于固井工程设备领域，尤其涉及一种内嵌式密封单元。
背景技术
固井是钻井工程的最后一个环节，套管附件(浮箍、浮鞋、球座等)对钻井工程质量及经济效益有直接的影响。目前深井、超深井、储气库井、海上油田等使用的套管含有越来越多的特殊螺纹，套管之间的连接密封性要求越来越高，由于与之配套的套管附件需要加工相应的套管螺纹，因加工厂家少、加工难度大，由此产生的费用很高并且螺纹加工质量也不易保证，增加了套管管串的失封风险。
为了解决上述问题，目前发展出了内嵌式套管附件，由密封单元和功能单元组成，密封单元有卡瓦和密封圈，可以直接坐封在套管中，密封单元可以和不同的功能单元连接，组成内嵌式浮箍、内嵌式浮鞋、内嵌式球座等。
贝克休斯公司的内嵌式密封工具(Baker Oil Tools part#H079721601)、(专利号：US2008019142)和一种随位浮箍(公开号：CN201851075)都是依靠液压推动一组卡瓦将套管附件固定在套管内壁上，但需要配套的液压泵。如果额定泵压较高，则势必要增大液压泵的体积等，出现携带、操作不便等问题；如果额定泵压低，则会出现密封单元坐封不稳等问题。
一种油气井用摩擦式内置浮箍(授权公开号：CN201738874)，该浮箍依靠旋紧球篮螺纹将卡瓦撑开固定在套管内壁上，然而该浮箍只能承受反向压力，不能承受正向胶塞碰压压力，因此限制了其使用范围有限。还有一种内置式套管浮箍(授权公开号：202176310)，具有四组卡瓦，但卡瓦外圆面加工的矩形齿不利于密封单元的坐封。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种坐封更加稳定可靠的内嵌式密封单元。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种内嵌式密封单元，包括密封组件和胀封组件，所述密封组件设在待密封套管内，所述胀封组件包括中心管，所述中心管的一端通过内螺纹与套管附件连接，另一端设有定位缺口槽；
所述中心管的外圈设有台阶面，所述台阶面的靠近中心的部分同轴设置有挡圈、卡瓦、锥形体、挡环、密封圈和隔环，所述隔环的两侧依次对称设置所述密封圈、挡环、锥形体、卡瓦和挡圈，所述挡圈靠近所述内螺纹的一端与所述台阶面的竖直连接面接触设置，所述挡圈靠近所述定位缺口槽的一侧设有压环，所述压环远离所述挡圈的一侧设有锁紧套，所述锁紧套远离所述压环的一端设有旋转缺口槽；
所述胀封组件一端固定在水平面上，所述胀封组件包括锁紧套销和中心管销，所述锁紧套销通过所述旋转缺口槽驱动所述锁紧套沿中心管的轴向方向移动并围绕所述中心管的中心旋转，所述中心管销通过定位缺口槽对所述中心管进行固定，所述锁紧套销与所述中心管销同轴设置且二者通过螺纹连接，所述中心管销设在所述锁紧套销的内部。
进一步的，所述胀封组件还包括螺栓、支架和螺母，所述中心管销通过所述螺栓和与所述螺栓匹配的螺母固定在所述支架上，所述支架上通过上方设置的通孔固定在水平面上，所述中心管销与所述支架垂直设置。
进一步的，所述锁紧套销的外圈靠近所述中心管销的一端的断面为正六边形。
进一步的，所述密封圈为“V”形密封圈。
进一步的，所述挡圈与所述卡瓦的接触面与竖直面的夹角为α。
进一步的，所述卡瓦的外圈设有防滑齿。
进一步的，所述卡瓦的内圈为圆锥面，所述锥形体的外圈为圆锥面，所述卡瓦的内圈与所述锥形体的外圈匹配设置。
进一步的，所述螺栓靠近螺帽的一端为多边形结构，靠近螺母的一端为外螺纹。
进一步的，所述中心管销的外圈远离所述螺栓的一端设有限位凸起，所述限位凸起的外圈与所述锁紧套销的内圈重合设置。
与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果是：1、本发明在隔环的两端对称设置卡瓦和密封圈，可通过两组卡瓦将套管附件固定在待密封套管内壁，并可承受双向载荷，可通过两组密封圈起到密封作用，避免了使用套管附件短节，降低了固井成本，而且能实现在作业现场安装内嵌式套管附件，结构合理，操作简便，功能可靠，坐封牢固；2、在锁紧套销的外圈设置六边形状，以利于管钳夹持；3、卡瓦与挡圈采用斜面接触设置，有利于卡瓦的滑动；4、螺栓靠近螺帽的一端采用多边形结构，可以防止中心管销转动，提升定位的可靠度；5、中心管销上设置限位凸起，防止锁紧套销锁紧过度和连接滑脱。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明密封组件的结构示意图。
图2是本发明胀封组件的结构示意图。
图3是本发明密封组件的局部示意图。
附图标记说明：
1-中心管；2-挡圈；3-卡瓦；4-锥形体；5-挡环；6-密封圈；7-隔环；8-压环；9-锁紧套；10-待密封套管；11-锁紧套销；12-中心管销；121-限位凸起；13-螺栓；14-支架；15-螺母；16-通孔。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图对本发明的具体实施例做详细说明。
如图1、图2和图3所示，本发明为一种内嵌式密封单元，包括密封组件和胀封组件，密封组件设在待密封套管10内，胀封组件包括中心管1，中心管1的一端通过内螺纹与套管附件连接，另一端设有定位缺口槽；
中心管1的外圈设有台阶面，台阶面的靠近中心的部分同轴设置有挡圈2、卡瓦3、锥形体4、挡环5、密封圈6和隔环7，隔环7的两侧依次对称设置密封圈6、挡环5、锥形体4、卡瓦3和挡圈2，挡圈2靠近内螺纹的一端与台阶面的竖直连接面接触设置，挡圈2靠近定位缺口槽的一侧设有压环8，压环8远离挡圈2的一侧设有锁紧套9，锁紧套9远离压环8的一端设有旋转缺口槽；
胀封组件一端固定在水平面，胀封组件包括锁紧套销11和中心管销12，锁紧套销11通过旋转缺口槽驱动锁紧套9沿中心管1的轴向方向移动并围绕中心管1的中心旋转，中心管销12通过定位缺口槽对中心管1进行固定，锁紧套销11与中心管销12同轴设置且二者通过螺纹连接，中心管销12设在锁紧套销11的内部。
优选地，胀封组件还包括螺栓13、支架14和螺母15，中心管销12通过螺栓13和与螺栓13匹配的螺母15固定在支架14上，支架14上通过上方设置的通孔16固定在水平面上，中心管销12与支架14垂直设置。
优选地，锁紧套销11的外圈靠近中心管销12的一端的断面为正六边形。
优选地，密封圈6为“V”形密封圈6。
优选地，挡圈2与卡瓦3的接触面与竖直面的夹角为α。
优选地，卡瓦3的外圈设有防滑齿。
优选地，卡瓦3的内圈为圆锥面，锥形体4的外圈为圆锥面，卡瓦3的内圈与锥形体4的外圈匹配设置。
优选地，螺栓13靠近螺帽的一端为多边形结构，靠近螺母15的一端为外螺纹，更优选地，多边形采用正方形。
优选地，中心管销12的外圈远离螺栓13的一端设有限位凸起121，限位凸起121的外圈与锁紧套销11的内圈重合设置。
在实际的使用过程中，中心管销12通过螺栓13和螺母15固定在支架14上，支架14固定在水平面上，中心管销12通过定位缺口槽将中心管1固定，然后锁紧套销11与锁紧套9配合，使用管钳夹持锁紧套销11并使其与中心管销12产生相对旋转，进而实现锁紧套9沿着中心管1的中心旋转并进行轴向移动，从而产生轴向受力，实现卡瓦3的滑动，锥形体4发生相对位移时可使卡瓦3外径增大；锥形体4的运动推动挡环5及密封圈6的运动，使密封圈6外径扩大，实现了待密封管件10的密封，整个结构克服现有技术的不足，降低特殊螺纹套管固井时，因加工特殊螺纹的套管附件而产生的高额成本，同时为了套管附件能够在套管内部可靠固定，该内嵌式密封单元与套管附件配合使用，不仅能够提供常规套管附件所具有的功能，而且能实现在作业现场安装内嵌式套管附件，结构合理、价格便宜、操作方便、功能可靠，能够应用于各种螺纹的套管。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (9)
1.一种内嵌式密封单元，其特征在于：包括密封组件和胀封组件，所述密封组件设在待密封套管(10)内，所述胀封组件包括中心管(1)，所述中心管(1)的一端通过内螺纹与套管附件连接，另一端设有定位缺口槽；
所述中心管(1)的外圈设有台阶面，所述台阶面的靠近中心的部分同轴设置有挡圈(2)、卡瓦(3)、锥形体(4)、挡环(5)、密封圈(6)和隔环(7)，所述隔环(7)的两侧依次对称设置所述密封圈(6)、挡环(5)、锥形体(4)、卡瓦(3)和挡圈(2)，所述挡圈(2)靠近所述内螺纹的一端与所述台阶面的竖直连接面接触设置，所述挡圈(2)靠近所述定位缺口槽的一侧设有压环(8)，所述压环(8)远离所述挡圈(2)的一侧设有锁紧套(9)，所述锁紧套(9)远离所述压环(8)的一端设有旋转缺口槽；
所述胀封组件一端固定在水平面，所述胀封组件包括锁紧套销(11)和中心管销(12)，所述锁紧套销(11)通过所述旋转缺口槽驱动所述锁紧套(9)沿中心管(1)的轴向方向移动并围绕所述中心管(1)的中心旋转，所述中心管销(12)通过定位缺口槽对所述中心管(1)进行固定，所述锁紧套销(11)与所述中心管销(12)同轴设置且二者通过螺纹连接，所述中心管销(12)设在所述锁紧套销(11)的内部。
2.根据权利要求1所述的一种内嵌式密封单元，其特征在于：所述胀封组件还包括螺栓(13)、支架(14)和螺母(15)，所述中心管销(12)通过所述螺栓(13)和与所述螺栓(13)匹配的螺母(15)固定在所述支架(14)上，所述支架(14)上通过上方设置的通孔(16)固定在水平面上，所述中心管销(12)与所述支架(14)垂直设置。
3.根据权利要求1或2任一项所述的一种内嵌式密封单元，其特征在于：所述锁紧套销(11)的外圈靠近所述中心管销(12)的一端的断面为正六边形。
4.根据权利要求1或2任一项所述的一种内嵌式密封单元，其特征在于：所述密封圈(6)为“V”形密封圈(6)。
5.根据权利要求1或2任一项所述的一种内嵌式密封单元，其特征在于：所述挡圈(2)与所述卡瓦(3)的接触面与竖直面的夹角为α。
6.根据权利要求1或2任一项所述的一种内嵌式密封单元，其特征在于：所述卡瓦(3)的外圈设有防滑齿。
7.根据权利要求1或2任一项所述的一种内嵌式密封单元，其特征在于：所述卡瓦(3)的内圈为圆锥面，所述锥形体(4)的外圈为圆锥面，所述卡瓦(3)的内圈与所述锥形体(4)的外圈匹配设置。
8.根据权利要求2所述的一种内嵌式密封单元，其特征在于：所述螺栓(13)靠近螺帽的一端为多边形结构，靠近螺母(15)的一端为外螺纹。
9.根据权利要求2所述的一种内嵌式密封单元，其特征在于：所述中心管销(12)的外圈远离所述螺栓(13)的一端设有限位凸起(121)，所述限位凸起(121)的外圈与所述锁紧套销(11)的内圈重合设置。
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