CN108240195A - 光杆密封器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光杆密封器，包括:主密封总成，所述主密封总成的主密封腔内设主密封盘根，主密封盘根周围设有压力包，所述压力包为耐油橡胶材料制作，压力包与活塞腔流体联通，活塞腔可自动为压力包补充液压油，当活塞腔内的液压油液面下降至预定位置时，自动触发报警***，提示更换主密封盘根。本发明的光杆密封器，不仅能够自动补充液压油，并且能够准确判断盘根更换的时机。
Description
技术领域
本发明涉及油田抽油井井口设备，具体而言是一种光杆密封器。
背景技术
在抽油井抽油中，抽油机带动光杆、抽油杆、抽油泵上、下往复运动实现抽油，光杆在密封器内上、下往复运动，通过盘根与光杆之间形成动密封。在生产中，由于抽油机安装误差、抽油机基础、井口管道下沉等原因，造成抽油机悬点与井口中心产生角度位移和水平位移，使井口与光杆不对中，致使盘根偏磨，载荷增加，耗能高，同时密封失效，井口漏油，另外，由于抽油光杆长期运行受交变载荷的作用，光杆疲劳断裂掉入井中，造成井喷现象时有发生，不仅造成原油损失，而且污染环境，影响油田管理水平的提高。因而，抽油井的井口密封、对中、断杆防喷是油田管理的三大技术难题，尤其是稠油井、注聚驱井井口密封难度更大。
目前，光杆密封器种类较多，常规的光杆密封器依靠压帽压缩盘根轴向、径向形变达到密封，当橡胶弹性压缩到极限，就失去密封作用，当更换盘根时，需要关闭两边胶皮闸门，操作繁琐，容易使光杆发生偏移，造成更换盘根困难。
一种调偏防喷的光杆密封器，申请号：201710609149.3，如图1所示，采用液压密封，密封效果好，但是该密封器存在的问题是不能准确地判断主密封盘根何时需要更换，只能经常断开主密封进行查看，但主密封器打开非常不方便，需要释放液压油，再打开上压帽和压板进行，取出主密封盘根进行查看，给操作者带来很大工作量。或者等到有粗油渗透时进行更换，如不能及时发现会导致粗油泄漏污染环境。该发明存在的另一问题是，不能自动补充液压油，当盘根磨损变薄后，液压腔膨胀，压力减小，不能对盘根产生足够的液压力，导致密封失效。
发明内容
为了克服现有光杆密封器技术的不足，本发明提供了一种光杆密封器，不仅能够自动补充液压油，并且能够准确判断盘根更换的时机。
为实现上述目的，本发明是由下述技术方案实现的：
本发明的光杆密封器，包括:主密封总成，所述主密封总成的主密封腔内设主密封盘根，主密封盘根周围设有压力包，所述压力包为耐油橡胶材料制作，其特征在于：压力包与活塞腔流体联通，活塞腔可自动为压力包补充液压油。
所述活塞腔上设有活塞杆，活塞杆下部设有与活塞腔密封的活塞柱，活塞柱与活塞腔的上壁之间设有压缩弹簧。
所述活塞腔下部设有可供液压油进入的入口阀。
所述活塞腔侧壁上设有可视窗。
所述活塞杆上预定位置上设有位置传感器，当传感器与活塞腔上壁的报警***相接触时，触发报警***，发出警报。
压力包的下部设有进口管，进口管穿过主密封腔，连通所述活塞腔与压力包，所述进口管上设有单向球阀。
所述压力包与单向球阀之间的进口管上设有泄压阀。
所述主密封盘根、压力包的上部设有压板、上压帽，上压帽与主密封腔螺纹连接。
本发明的光杆密封器，还包括次密封总成、调偏防喷总成；所述的主密封总成位于上部，次密封总成位于中部，调偏防喷总成位于下部；主密封总成实现油井正常生产时，光杆与井口的密封，次密封总成实现更换主密封盘根时临时密封，调偏防喷总成下部与井口联接，实现光杆与井口之间角度位移和水平位移的调整，使光杆与井口同心，并且实现光杆断后防喷功能。
所述次密封总成为正方体，次密封腔内设有后端通过中铰轴铰接的次密封盘根的次密封盘根左座和次密封盘根右座，次密封盘根左座和次密封盘根右座前端分别设有左反丝套轴和右正丝套轴，动力轴与左反丝套轴和右正丝套轴螺纹连接穿过，次密封腔的右侧通过螺杆将盖板，与次密封腔连接，之间并设有密封垫，盖板设有侧密封盘根盒，侧密封盘根盒设有侧密封盘根，侧密封盘根的右侧设有压盖，小压帽与侧密封盘根盒螺纹连接，动力轴左部分穿过侧密封盘根、压盖、小压帽，动力轴的右端设有手轮。
所述调偏防喷总成的调偏体与球头的上平面之间设有平面金属密封垫，下压帽从上部将调偏体套入，与球头螺纹连接，将平面金属密封垫压紧；在卡箍头与球头下球面之间弧面金属密封垫，6～8球头螺栓穿过球头法兰的通孔将卡箍头与球头联接。
本发明的工作原理：通过油压枪向活塞腔内注入液压油，直到压力包和活塞腔内充满液压油，且弹簧压紧，单向球阀能防止压力包内的液压油倒流回活塞腔。压力包充满压力油，对主密封盘根周向挤压，在上压帽的上部压力下，对光杆实现动密封；当主密封盘根磨损变薄时，在弹簧的作用下，液压油在弹簧的压力作用下自动向压力包中补充，以保证液压的压力；当活塞腔内的液压油液位降至预定位置时，表示需要跟换主密封盘根。更换主密封盘根时，顺时针转动手轮，手轮带动动力轴，动力轴通过右正丝套轴、左反丝套轴驱动次密封盘根右座向左、次密封盘根左座向内收缩，使次密封盘根将光杆抱住，实现临时密封；卸送下压帽，通过调偏体实现水平位移调整，卸送球头螺栓，通过球头法兰实现角位移调整；当光杆断后掉入井中，防喷球在井內液体压力的作用下，自动封住球腔上口，从而达到断杆防喷作用。
本发明相对于现有技术，具有如下优点：
1.克服了传统的手动紧固盘根方式，实现液压密封，密封效果好。
2.采用液压活塞与压力包流体相连，自动及时地向压力包内补充液压油，保持恒定的液压压力，保证密封效果。
3.当活塞腔内液面降至预定位置时触发报警装置，提示更换主密封盘根。
4.通过可视的视窗可以观察活塞腔液面情况，即使报警装置发生故障时也能够人工判断更换盘根的时机。
附图说明
图1-现有技术主视半剖结构示意图。
图2-本发明主视半剖结构示意图。
图3a-本发明的活塞腔的半剖视图。
图3b-本发明的可视窗的示意图。
图4-本发明的次密封总成2的横截面示意图。
图中，1.主密封总成，1-1.上压帽，1-2.压板，1-3.主密封盘根，1-4.压力包，1-5.进口管，1-6.快速公插头，1-7.主密封腔，1-8.单向球阀，1-9.活塞腔，1-10.活塞杆，1-11.弹簧，1-12.入口阀，1-13.位置传感器，1-14.泄压阀，1-15.可视窗，1-16.活塞柱；2.次密封总成，2-1.盖板，2-2.次密封腔，2-3.次密封盘根，2-3z.次密封盘根左座，2-3y.次密封盘根右座；2-4.密封垫，2-5.侧密封盘根，2-6.侧密封盘根盒，2-7.小压帽，2-8.压盖，2-9.动力轴，2-10.手轮，2-11.螺杆，2-12.中铰轴，2-13.右正丝套轴，2-14.左反丝套轴；3.调偏防喷总成，3-1.下压帽，3-2.耳柄，3-3.下密封垫，3-4.调偏体，3-5.防喷球，3-6.平面金属密封垫，3-7.球头，3-8.球头法兰，3-9.球头螺栓，3-10.弧面金属密封垫，3-11.卡箍头；G.钢圈槽，Q.球腔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明：
如图2所示，一种光杆密封器包括:主密封总成1、次密封总成2、调偏防喷总成3。所述的主密封总成1位于上部，主密封总成1的主密封腔1-7内设主密封盘根1-3，主密封盘根1-3周围设有压力包1-4，压力包1-4的下部设有进口管1-5，进口管1-5穿过主密封腔1-7，进口管1-5与活塞腔1-9通过单向球阀1-8流体联通，单向球阀8上与进口管1-15相连的一侧为垂直面，与活塞腔1-9相连的一侧为渐缩的楔形，阀球位于阀腔内，单向球阀1-8能够防止压力包1-4中的液压油倒流至活塞腔1-9中；活塞腔1-9的右下角设有液压油入口阀1-12，初始密封时，液压油由该入口1-12进入活塞腔1-9和压力包1-4；压力包1-4和单向球阀1-8之间的进口管1-5上设有泄压阀，当需要更换盘根时，由此将压力包1-4中的液压油释放出来。
参见图3a，活塞包括活塞腔1-9和活塞杆1-10，活塞杆1-10下部设有与活塞腔1-9密封的活塞柱1-16，活塞柱1-16与活塞腔的上壁之间设有弹簧1-11，活塞杆1-10的预定位置设有位置传感器1-13，当该位置传感器1-13与活塞腔1-9的上壁的报警***接触时，触发报警***发出声音警报，提示操作人员更换主密封盘根1-3。参见图3b，活塞腔1-9的侧壁上设有可视窗1-15，视窗上设有刻度尺，操作人员可随时通过视窗观察活塞腔内的液面情况，当报警***发生故障时，也可通过观察液面的位置判断是否需要更换盘根。
参见图2和4，主密封盘根1-3、压力包1-4的上部设有压板1-2、上压帽1-1，上压帽1-1与主密封腔1-7螺纹连接。所述次密封总成2位于中部，次密封总成2为正方体，次密封腔2-2内设有后端通过中铰轴2-12铰接的次密封盘根2-3的次密封盘根左座2-3z和次密封盘根右座2-3y，次密封盘根左座和2-3z次密封盘根右座2-3y前端分别设有左反丝套轴2-14和右正丝套轴2-13，动力轴2-9与左反丝套轴2-14和右正丝套轴2-13螺纹连接穿过，次密封腔2-2的右侧通过螺杆2-11将盖板2-1，与次密封腔2-2连接，之间并设有密封垫2-4，盖板2-1设有侧密封盘根盒2-6，侧密封盘根盒2-6设有侧密封盘根2-5，侧密封盘根2-5的右侧设有压盖2-8，小压帽2-7与侧密封盘根盒2-6螺纹连接，动力轴2-9左部分穿过侧密封盘根2-5、压盖2-8、小压帽2-7，动力轴2-9的右端设有手轮2-10。为了便于说明，本说明书附图中将手轮2-10和活塞腔1-9示出在同一竖直平面内，本领域技术人员应当可以理解的是，为了方便操作，手轮2-10和活塞腔1-9可错开，位于不同的竖直平面内。所述调偏防喷总成3位于下部，调偏防喷总成3的调偏体3-4与球头3-7的上平面之间设有平面金属密封垫3-6，下压帽3-1从上部将调偏体3-4套入，与球头3-7螺纹连接，将平面金属密封垫3-6压紧；在卡箍头3-11与球头3-7下球面之间弧面金属密封垫3-10，6～8球头螺栓3-9穿过球头法兰3-8的通孔将卡箍头3-11与球头3-7联接。
本发明的使用过程如下：初始密封时，液压油通过油压枪从活塞腔的液压油入口阀1-12进入活塞腔1-9和压力包1-4，使活塞腔1-9和压力包1-4中充满液压油，直到弹簧1-11压缩至极限的状态，从而为压力包1-4提供最大的液压力，实现光杆与井口的紧密密封。然后关闭入口阀1-12。在主密封盘根1-3磨损过程中，液压油在弹簧1-11的压力作用下，自动由活塞腔1-9补充至压力包1-4中，实现压力包1-4中的压力恒定，从而保证密封的效果。当主密封盘根1-3磨损到一定程度，活塞杆1-10下降至预定位置，该位置上的位置传感器1-13碰触到活塞腔1-19的上壁，从而触发报警***发出警报，提示操作人员更换主密封盘根1-3。更换主密封盘根时，顺时针转动手轮，手轮带动动力轴，动力轴通过右正丝套轴、左反丝套轴驱动次密封盘根右座向左、次密封盘根左座向内收缩，使次密封盘根将光杆抱住，实现临时密封；打开泄压阀1-14，释放出压力包1-4中的液压油，拧开上压帽1-1，取出压板1-2后，即可取出主密封盘根1-3进行更换。本发明的调偏防喷功能是这样实现的：卸送下压帽，通过调偏体实现水平位移调整，卸送球头螺栓，通过球头法兰实现角位移调整；当光杆断后掉入井中，防喷球在井內液体压力的作用下，自动封住球腔上口，从而达到断杆防喷作用。
Claims (11)
1.一种光杆密封器，包括:主密封总成(1)，所述主密封总成(1)的主密封腔(1-7)内设主密封盘根(1-3)，主密封盘根(1-3)周围设有压力包(1-4)，所述压力包(1-4)为耐油橡胶材料制作，其特征在于：压力包(1-4)与活塞腔(1-9)流体连通，活塞腔(1-9)可自动为压力包(1-4)补充液压油。
2.根据权利要求1所述的一种光杆密封器，其特征是：所述活塞腔(1-9)上设有活塞杆(1-10)，活塞杆(1-10)下部设有与活塞腔(1-9)密封的活塞柱(1-16)，活塞柱(1-16)与活塞腔(1-9)的上壁之间设有压缩弹簧(1-11)。
3.根据权利要求2所述的一种光杆密封器，其特征是：所述活塞腔(1-9)下部设有可供液压油进入的入口阀(1-12)。
4.根据权利要求2所述的一种光杆密封器，其特征是：所述活塞腔(1-9)侧壁上设有可视窗(1-15)。
5.根据权利要求2所述的一种光杆密封器，其特征是：所述活塞杆(1-10)上预定位置上设有位置传感器(1-13)，当传感器(1-13)与活塞腔(1-9)上壁的报警***相接触时，触发报警***，发出警报。
6.根据权利要求2所述的一种光杆密封器，其特征是：压力包(1-4)的下部设有进口管(1-5)，进口管(1-5)穿过主密封腔(1-7)，连通所述活塞腔(1-9)与压力包(1-4)，所述进口管(1-5)上设有单向球阀(1-8)。
7.根据权利要求6所述的一种光杆密封器，其特征是：所述压力包(1-4)与单向球阀(1-8)之间的进口管(1-5)上设有泄压阀(1-14)。
8.根据权利要求1所述的一种光杆密封器，其特征是：所述主密封盘根(1-3)、压力包(1-4)的上部设有压板(1-2)、上压帽(1-1)，上压帽(1-1)与主密封腔(1-7)螺纹连接。
9.根据权利要求1所述的一种光杆密封器，其特征是：还包括次密封总成(2)、调偏防喷总成(3)；所述的主密封总成(1)位于上部，次密封总成(2)位于中部，调偏防喷总成(3)位于下部；主密封总成(1)实现油井正常生产时，光杆与井口的密封，次密封总成(2)实现更换主密封盘根(1-3)时临时密封，调偏防喷总成(3)下部与井口联接，实现光杆与井口之间角度位移和水平位移的调整，使光杆与井口同心，并且实现光杆断后防喷功能。
10.根据权利要求1所述的一种光杆密封器，其特征是：所述次密封总成(2)为正方体，次密封腔(2-2)内设有后端通过中铰轴(2-12)铰接的次密封盘根(2-3)的次密封盘根左座(2-3z)和次密封盘根右座(2-3y)，次密封盘根左座(2-3z)和次密封盘根右座(2-3y)前端分别设有左反丝套轴(2-14)和右正丝套轴(2-13)，动力轴(2-9)与左反丝套轴(2-14)和右正丝套轴(2-13)螺纹连接穿过，次密封腔(2-2)的右侧通过螺杆(2-11)将盖板(2-1)，与次密封腔(2-2)连接，之间并设有密封垫(2-4)，盖板(2-1)设有侧密封盘根盒(2-6)，侧密封盘根盒(2-6)设有侧密封盘根(2-5)，侧密封盘根(2-5)的右侧设有压盖(2-8)，小压帽(2-7)与侧密封盘根盒(2-6)螺纹连接，动力轴(2-9)左部分穿过侧密封盘根(2-5)、压盖(2-8)、小压帽(2-7)，动力轴(2-9)的右端设有手轮(2-10)。
11.根据权利要求1所述的一种光杆密封器，其特征是：所述调偏防喷总成(3)的调偏体(3-4)与球头(3-7)的上平面之间设有平面金属密封垫(3-6)，下压帽(3-1)从上部将调偏体(3-4)套入，与球头(3-7)螺纹连接，将平面金属密封垫(3-6)压紧；在卡箍头(3-11)与球头(3-7)下球面之间弧面金属密封垫(3-10)，6～8球头螺栓(3-9)穿过球头法兰(3-8)的通孔将卡箍头(3-11)与球头(3-7)联接。
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