CN109736739A - 一种智能井口密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能井口密封装置，包括浮动双密封装置和一套可以压力补偿的液压蓄能增力***；浮动双密封装置包括壳体和环形密封套；壳体顶端具有360度滑槽，所述的壳体内腔体中通过第一支撑环和第二支撑环固定安装有环形密封套，环形密封套由直筒连接套和至少一个环形高压密封腔组成，环形密封套上部直筒连接套上端安装有能够在壳体顶端滑槽中水平浮动的浮动盘根盒，浮动盘根盒中安装有盘根，盘根上安装有弹性压板和盘根锁紧帽，抽油机光杆安装在环形密封套内部，上端依次穿过浮动盘根盒、盘根、弹性压板和盘根锁紧帽，壳体下部连接有与高压密封腔连通的液压蓄能增力***。该装置解决了90％以上的油井产生的偏磨问题，延长了抽油机使用寿命。

Description

一种智能井口密封装置

技术领域

本发明涉及一种油田抽油井口装置，具体涉及一种智能井口密封装置。

背景技术

游梁式抽油机是目前世界上中低产油井大量使用的一种抽油设备。它是利用抽油机带动管柱内抽油杆连接的活塞往复运动，将泵筒及井底原油举升至地面。由于抽油杆与油管之间存在相对运动，所以此类设备的井口上都配有盘根盒，防止原油泄露。目前传统盘根盒的使用存在四大问题：1，无法自适应调整因为装配/抽油机基础倾斜/光杆因腐蚀机械损伤等原因引起的偏心磨损问题。现有的调偏措施均需人工干预。2，随着增油稳产措施注水工艺的大量采用甚或同井注采工艺的实施，井口压力越来越大，井喷的风险也随之而来。为此对特殊井口加装防喷设施也是必要的。3，普通盘根盒在更换盘根时，需要泄压，既停机时间长，影响产量，又污染环境，造成环保问题。4，目前的井口盘根密封装置，还没有一种经济适用的根据压力和泄露情况自动进行井口关闭的智能化设备。或者是液压***复杂，造价高，管线长反应慢。所以开发一种全新的经济的智能井口密封装置是十分迫切与必要的。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题，提供了一种智能井口密封装置，解决了90％以上的油井产生的偏磨问题，延长了抽油机使用寿命，减少停机时间，降低安装维护成本。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种智能井口密封装置，包括浮动双密封装置和一套可以压力补偿的液压蓄能增力***；浮动双密封装置包括壳体和环形密封套；壳体顶端具有360度滑槽，所述的壳体内腔体中通过第一支撑环和第二支撑环固定安装有环形密封套，所述环形密封套由直筒连接套和至少一个环形高压密封腔组成，环形密封套上部直筒连接套上端安装有能够在壳体顶端滑槽中水平浮动的浮动盘根盒，浮动盘根盒中安装有盘根，盘根上安装有弹性压板和盘根锁紧帽，抽油机光杆安装在环形密封套内部，上端依次穿过浮动盘根盒、盘根、弹性压板和盘根锁紧帽，壳体下部连接有与高压密封腔连通的液压蓄能增力***。

所述的液压蓄能增力***包括三通阀体和液体增压罐；所述的三通阀体安装在壳体下部，并与高压密封腔连通，三通阀体上设置有数显压力表，三通阀体前端设置有带有单向进补液阀的进液口，顶端设置有液体增压罐，液体增压罐上端设置有支架，液体增压罐中设置有增压柱塞，增压柱塞上端设置有预压补偿弹簧，预压补偿弹簧上端设置有加压螺杆，加压螺杆上设置有驱动手轮或电机和控制器，支架固定增压柱塞、预压补偿弹簧、加压螺杆、驱动手轮或电机和控制器。

所述的控制器包括驱动电机的电机驱动模块、压力及温度判断模块和无线远传遥控模块。

所述的压力及温度判断模块包括液体增压罐压力采集模块、井口管道压力采集模块和井口局部温度采集模块。

所述的壳体下端连接有连接丝扣或卡箍，通过连接丝扣或卡箍与井口连接。

所述的外壳的形状为圆柱形。

所述的环形密封套采用柔性材料制成。

所述的柔性材料为聚氨酯材料。

所述的滑槽包括滑槽底板和供浮动盘根盒浮动的滑槽压板；所述的壳体顶端的法兰上设置有滑槽底板，滑槽底板上设置有滑槽压板，壳体顶端、滑槽底板和滑槽压板通过螺栓固定。

所述的浮动盘根盒上设置有用于在滑槽中浮动的圆形法兰滑动盘。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明提供的智能井口密封装置，把智能控制与浮动双密封结构合二为一。解决了无人值守自动控制防止原油泄漏以及盘根密封偏磨和快速更换的问题。保证油井的安全生产。无需人工调节自行全方位大尺度解决偏磨问题。告别更换盘根的泄油污染，减少工人劳动强度，延长了抽油机使用寿命，减少停机时间，降低安装维护成本。通过液体增压罐，增压柱塞，预压补偿弹簧的作用，可以对环形压缩密封腔施加不同的预应力，起到辅助扶正，磨损补偿，高压防喷密封的作用。

本发明提供的智能井口密封装置，其根据井口压力，自动调节环形密封腔内的压力。当井口压力达到设定报警压力时，自动报警并以最大压力进行密封，实现了智能化。双重密封组合解决了90％以上的油井产生的偏磨问题。解决更换盘根时的泄露问题。利用环形密封套的直筒连接套的中间空腔加润滑脂解决干磨的问题。

附图说明

图1为本发明提供的智能井口密封装置的结构示意图；

图2为本发明提供的智能井口密封装置中滑槽的结构示意图；

图3为本发明提供的智能井口密封装置中控制器的结构示意图。

其中，图1中：1、弹性压板；2、盘根锁紧帽；3、盘根；4、浮动盘根盒；5、第一支撑环；6、壳体；7、第二支撑环；8、连接丝扣或卡箍；9、三通阀体；10、数显压力表；11、单向进补液阀；12、液体增压罐；13、增压柱塞；14、预压补偿弹簧；15、支架；16、加压螺杆；17、驱动手轮或电机；18、控制器；19、环形密封套；20、抽油机光杆；21为环形高压密封腔；22为滑槽；23、滑槽压板；24、滑槽底板。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

参见图1至图3，一种智能井口密封装置，包括浮动双密封装置和一套可以压力补偿的液压蓄能增力***；浮动双密封装置包括壳体6和环形密封套19；壳体6顶端具有360度滑槽22，所述的壳体6内腔体中通过第一支撑环5和第二支撑环7固定安装有环形密封套19，所述环形密封套由直筒连接套和至少一个环形高压密封腔21组成，环形密封套19上部直筒连接套上端安装有能够在壳体6顶端滑槽中水平浮动的浮动盘根盒4，浮动盘根盒4中安装有盘根3，盘根3上安装有弹性压板1和盘根锁紧帽2，抽油机光杆20安装在环形密封套19内部，上端依次穿过浮动盘根盒4、盘根3、弹性压板1和盘根锁紧帽2，壳体6下部连接有与高压密封腔连通的液压蓄能增力***，所述的壳体6下端连接有连接丝扣或卡箍8，通过连接丝扣或卡箍8与井口连接。其中，外壳的形状6为圆柱形。

所述的液压蓄能增力***包括三通阀体9和液体增压罐12；所述的三通阀体9安装在壳体6下部，并与高压密封腔连通，三通阀体9上设置有数显压力表10，三通阀体9前端设置有带有单向进补液阀11的进液口，顶端设置有液体增压罐12，液体增压罐12上端设置有支架15，液体增压罐12中设置有增压柱塞13，增压柱塞13上端设置有预压补偿弹簧14，预压补偿弹簧14上端设置有加压螺杆16，加压螺杆16上设置有驱动手轮或电机17和控制器18，支架15固定增压柱塞13、预压补偿弹簧14、加压螺杆16、驱动手轮或电机17和控制器18。其中，所述的控制器18包括驱动或停止电机的电机驱动或停止模块、压力及温度判断模块和无线远传遥控模块。所述的压力及温度判断模块包括液体增压罐压力采集模块、井口管道压力采集模块和井口局部温度采集模块。

所述的环形密封套19采用柔性材料制成。其中，所述的柔性材料为聚氨酯材料。

所述的滑槽包括滑槽底板24和供浮动盘根盒4浮动的滑槽压板23；所述的壳体6顶端的法兰上设置有滑槽底板24，滑槽底板24上设置有滑槽压板23，壳体6顶端、滑槽底板24和滑槽压板23通过螺栓固定。

所述的浮动盘根盒4上设置有用于在滑槽中浮动的圆形法兰滑动盘。

具体的，所述浮动双密封装置由两套密封组成：1是具有承受高压的环形密封套，2是通过环形密封套上部连接套连接的浮动盘根盒及弹性压板和盘根锁紧帽，支撑1和2两套密封的具有360度滑槽的壳体及两个支撑环。所述环形密封套由至少一个环形密封腔和直筒连接套。

所述浮动盘根盒有一个圆形法兰滑动盘，可以360度方向在滑槽内滑动。浮动盘根盒的下部和环形密封套的上部直筒连接套端连接。浮动盘根盒的内部装常规盘根，上部有盘根锁紧帽及弹性压板。

增压柱塞通过预压补偿弹簧与加压螺杆连接在一起，加压螺杆带动增压柱塞在液体增压罐内上下运动。

所述液体增压罐通过三通阀体与外壳相连。三通阀体上设有数显压力表和进液口，进液口上设有防漏的单向进补液阀。

需要说明的是，井口偏磨时，浮动盘根盒4会在壳体6上的滑槽内滑动。浮动盘根盒下端的环形密封套19的上直筒连接套会随动，同时环形高压密封腔内通过单向进补液阀11预先充满了设定压力的液体，液压力量环形挤压着环形高压密封腔，对抽油机光杆20施加了一个360度的预密封力，形成对井口和抽油机光杆的第一道柔性密封。和上面的浮动盘根盒组成两道密封，防止井口泄露。

浮动盘根盒里面的盘根可以方便更换，更换时，通过加压螺杆16，推动增压柱塞13，使得高压密封腔内的液体压力增大，密封力增强，紧紧密封住抽油机光杆，做到不污染环境，干净的完成更换盘根的任务。

当两道密封有所磨损时，弹性压板1和预压补偿弹簧14会提供一定的补偿压力。当磨损比较严重造成井口泄露时，一方面可以通过手工旋转手轮17加压密封下部的第一道环形密封，处理泄露。控制器18接到安装在井口管道上的数显压力表的预设压力信号或者探测井口泄露的温度信号或者远程指令信号等，自动停止抽油机，自动开启电机，带动加压螺杆实施加压密封，解决泄露井喷问题。环形密封套19是聚氨酯等柔性材料。

本发明提供的智能井口密封装置，把智能控制与浮动双密封结构合二为一。通过设置液压蓄能增力***，当与其连通的高压密封腔中压力不高时，通过液压蓄能增力***向高压密封腔中增压，从而使得环形密封套抱紧抽油杆，从而防止了原油的泄露，同时也实现了盘根盒在更换盘根时，不需要泄压就可以更换盘根，保证油井的安全生产。

同时，由于浮动盘根盒上有一个插在滑槽内可以在水平面360度方向随着井口的偏移而浮动的圆形法兰滑动盘，所以无论井口如何偏移，圆形法兰滑动盘都能随着移动，不需要人工调整，因此实现了无需人工调节自行全方位大尺度解决偏磨问题。

通过液体增压罐，增压柱塞，预压补偿弹簧的作用，可以对环形高压密封腔施加不同的预应力，起到辅助扶正，磨损补偿的效果。同时由于环形高压密封腔的压力可以控制，在增大对环形高压密封腔的压力时，可以起到防喷密封的作用。

根据数显压力表测得的井口压力，自动调节环形密封腔内的压力。当井口压力达到设定压力时，自动报警并以最大压力将高压密封腔进行密封，解决了无人值守自动控制防止原油泄漏的问题，实现了智能化。

本发明提供的智能井口密封装置，其双重密封组合解决了90％以上的油井产生的偏磨问题。解决更换盘根时的泄露问题。解决了防止井喷的问题，解决了井口智能化的问题。利用中间空腔加润滑脂解决干磨的问题。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种智能井口密封装置，其特征在于，包括浮动双密封装置和一套可以压力补偿的液压蓄能增力***；浮动双密封装置包括壳体(6)和环形密封套(19)；壳体(6)顶端具有360度滑槽，所述的壳体(6)内腔体中通过第一支撑环(5)和第二支撑环(7)固定安装有环形密封套(19)，所述环形密封套由直筒连接套和至少一个环形高压密封腔组成，环形密封套(19)上部直筒连接套上端安装有能够在壳体(6)顶端滑槽中水平浮动的浮动盘根盒(4)，浮动盘根盒(4)中安装有盘根(3)，盘根(3)上安装有弹性压板(1)和盘根锁紧帽(2)，抽油机光杆(20)安装在环形密封套(19)内部，上端依次穿过浮动盘根盒(4)、盘根(3)、弹性压板(1)和盘根锁紧帽(2)，壳体(6)下部连接有与高压密封腔连通的液压蓄能增力***。

2.根据权利要求1所述的智能井口密封装置，其特征在于，所述的液压蓄能增力***包括三通阀体(9)和液体增压罐(12)；所述的三通阀体(9)安装在壳体(6)下部，并与高压密封腔连通，三通阀体(9)上设置有数显压力表(10)，三通阀体(9)前端设置有带有单向进补液阀(11)的进液口，顶端设置有液体增压罐(12)，液体增压罐(12)上端设置有支架(15)，液体增压罐(12)中设置有增压柱塞(13)，增压柱塞(13)上端设置有预压补偿弹簧(14)，预压补偿弹簧(14)上端设置有加压螺杆(16)，加压螺杆(16)上设置有驱动手轮或电机(17)和控制器(18)，支架(15)固定增压柱塞(13)、预压补偿弹簧(14)、加压螺杆(16)、驱动手轮或电机(17)和控制器(18)。

3.根据权利要求1所述的智能井口密封装置，其特征在于，所述的控制器(18)包括驱动电机的电机驱动模块、压力及温度判断模块和无线远传遥控模块。

4.根据权利要求3所述的智能井口密封装置，其特征在于，所述的压力及温度判断模块包括液体增压罐压力采集模块、井口管道压力采集模块和井口局部温度采集模块。

5.根据权利要求1所述的智能井口密封装置，其特征在于，所述的壳体(6)下端连接有连接丝扣或卡箍(8)，通过连接丝扣或卡箍(8)与井口连接。

6.根据权利要求1所述的智能井口密封装置，其特征在于，外壳(6)的形状为圆柱形。

7.根据权利要求1所述的智能井口密封装置，其特征在于，所述的环形密封套(19)采用柔性材料制成。

8.根据权利要求7所述的智能井口密封装置，其特征在于，所述的柔性材料为聚氨酯材料。

9.根据权利要求1所述的智能井口密封装置，其特征在于，所述的滑槽包括滑槽底板(24)和供浮动盘根盒(4)浮动的滑槽压板(23)；所述的壳体(6)顶端的法兰上设置有滑槽底板(24)，滑槽底板(24)上设置有滑槽压板(23)，壳体(6)顶端、滑槽底板(24)和滑槽压板(23)通过螺栓固定。

10.根据权利要求1所述的智能井口密封装置，其特征在于，所述的浮动盘根盒(4)上设置有用于在滑槽中浮动的圆形法兰滑动盘。