一種金屬和橡膠組合密封的單級套管頭的制作方法
【專利摘要】一種金屬和橡膠組合密封的單級套管頭，采用兩端細(xì)中間粗的加長頸套管掛；在套管掛中上部位與轉(zhuǎn)換法蘭的中心孔之間，裝有一組由蝶形彈簧、加長墊環(huán)、X型密封圈和上墊環(huán)組成的上下楔入式金屬密封組件；在套管掛中下部位與套管四通的中心孔之間，裝有一由下墊環(huán)、X型密封圈、上墊環(huán)、拼緊螺母和緊定螺釘組成的上下楔入式金屬密封組件。另外，在加長墊環(huán)的內(nèi)外圓周上，均切有密封槽、裝有O型密封圈；在套管掛中部的外圓周上加工有一道臺階，臺階上裝有矩型密封圈和錐頂壓環(huán)；矩型密封圈和O型密封圈均采用“高飽和氫化丁腈橡膠”材料制做；還可通過轉(zhuǎn)換法蘭上的注脂閥和小階臺孔，向套管頭內(nèi)的環(huán)形空間和縫隙注入密封脂，從而起到多重密封作用。
【專利說明】 一種金屬和橡膠組合密封的單級套管頭
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及石油機(jī)械，油氣井鉆采設(shè)備中的套管頭。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有油氣井使用的套管頭，用橡膠密封件的，其耐高溫、高壓、腐蝕和磨損性能較差，壽命不長；使用金屬密封件的，其密封性能易受到結(jié)構(gòu)設(shè)計、加工誤差、壓緊力度和裝配技術(shù)等因素的影響，密封效果差常不盡人意。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型針對上述問題，選用金屬密封件和橡膠密封件組合結(jié)構(gòu)，用金屬密封組件保護(hù)橡膠密封件，以達(dá)到延長壽命和密封可靠的效果。
[0004]本實用新型包括底座、套管四通、套管懸掛器、轉(zhuǎn)換法蘭、頂絲部件和注脂閥，其不同之處是:套管懸掛器中的套管掛，是兩端細(xì)中間粗的加長頸套管掛；在套管掛外圓的中下部位與套管四通的中心孔壁之間，裝有一組由下墊環(huán)、X型密封圈、上墊環(huán)、拼緊螺母和緊定螺釘組成的上下楔入式金屬密封組件；在套管掛外圓的中上部位與轉(zhuǎn)換法蘭的中心孔壁之間，裝有一組由蝶形彈簧、加長墊環(huán)、X型密封圈和上墊環(huán)組成的上下楔入式金屬密封組件。
[0005]另外，在套管掛中部的外圓周上加工有一道臺階，臺階上裝有矩型密封圈和錐頂壓環(huán)；在套管掛中上部位的加長墊環(huán)的內(nèi)外圓周上，分別切有一道密封槽，密封槽內(nèi)均裝有O型密封圈；矩型密封圈和O型密封圈均采用“高飽和氫化丁腈橡膠”材料制做。在轉(zhuǎn)換法蘭的下方法蘭的圓周邊上，加工有兩個水平的小階臺孔，與中心處的階臺通孔下端相通；在兩個水平的小階臺孔外端口處，分別裝有一個注脂閥和一個泄壓閥。
[0006]由于本實用新型采用加長頸的套管掛，在套管掛的上下兩處裝有兩組以X型密封圈為核心的上下楔入式金屬密封組件，可以有效地密封套管與套管之間、套管與油管之間的腐蝕性高溫高壓介質(zhì)。另外，在每組金屬密封組件后方的縫隙處，均增加一道“高飽和氫化丁腈橡膠”制成的O型密封圈和矩型密封圈；在套管懸掛器與轉(zhuǎn)換法蘭以及套管四通的中心孔之間的環(huán)形空間和縫隙，均通過轉(zhuǎn)換法蘭上的小階臺孔和注脂閥，接受外來注塑槍注入的密封脂，對套管頭起到多重密封的保險作用；通過特殊結(jié)構(gòu)，層層設(shè)防，確保其密封性能和工作的可靠性，特別適合在含硫的高溫高壓油氣井上使用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1為本實用新型局部剖視的總體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0008]圖2為圖1中蝶形彈簧零件的水平俯視示意圖。
[0009]附圖中標(biāo)號所示的零部件名稱如下:
[0010]1、底座，2、套管四通，3、套管掛，4、下墊環(huán)，5、X型密封圈，6、上墊環(huán)，7、矩型密封圈，8、錐頂壓環(huán)，9、頂絲部件、10、轉(zhuǎn)換法蘭，11、注脂閥，12、蝶形彈簧，13、加長墊環(huán)，14、X型密封圈，15、上墊環(huán)，16、O型密封圈，17、密封墊環(huán)，18、泄壓閥，19、螺栓螺母，20、拼緊螺母，21、緊定螺釘。
【具體實施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步說明:
[0012]圖1中，本實用新型中的套管懸掛器，由套管掛(3)、兩組金屬密封組件和O型密封圈(16)、矩型密封圈(7)和錐頂壓環(huán)(8)所組成。套管懸掛器中的套管掛(3)，是兩端細(xì)中間粗的加長頸套管掛；中間的通孔是容納油氣管的過道，通孔下端的錐螺紋用來聯(lián)接內(nèi)套管，通孔上端的細(xì)牙螺紋用來聯(lián)接裝卸用的吊扣。由下墊環(huán)(4)、X型密封圈(5)、上墊環(huán)
(6)、拼緊螺母(20)和緊定螺釘(21)組成的一組上下楔入式金屬密封組件，安裝在套管掛
(3)外圓的中下部與套管四通(2)的中心孔壁之間；X型密封圈(5)與截面呈梯形凸起的下墊環(huán)(4)和上墊環(huán)(6)相互吻合后，在套管四通(2)中心孔內(nèi)的臺階和套管懸掛器安裝套管后的重力作用下，使X型密封圈(5)膨脹，達(dá)到密封的效果。為了防止個別油氣井內(nèi)套管數(shù)量偏少、重量不足，不能使X型密封圈(5)可靠的膨脹密封；本實用新型在套管掛(3)中部的外圓周上加工有一道臺階，臺階上裝有矩型密封圈(7)和錐頂壓環(huán)(8);在數(shù)根均布在套管四通(2)圓周上的頂絲部件(9)的擠壓下，既可使矩型密封圈(7)膨脹密封，又能固定套管懸掛器，防止其串動。由蝶形彈簧(12)、加長墊環(huán)(13)、X型密封圈(14)和上墊環(huán)(15)組成的另一組上下楔入式金屬密封組件，安裝在套管掛(3)外圓的上部與轉(zhuǎn)換法蘭(10)的中心孔壁之間；在聯(lián)接套管四通(2)和轉(zhuǎn)換法蘭(10)的多根螺栓螺母(19)的壓力作用下，加長墊環(huán)(13)和上墊環(huán)(15)的梯形凸起，使X型密封圈(14)膨脹密封。由于本實用新型與眾不同地采用蝶形彈簧(12)推動X型密封圈(14)膨脹密封，從而避免了多種零部件軸向誤差對金屬密封組件產(chǎn)生的壓力變化和不良影響，并能防止金屬密封組件在受到震動或沖擊時產(chǎn)生的松動。為了防止X型密封圈(14)因壓力不足，不能可靠的膨脹密封；安裝在套管掛(3)中上部位的加長墊環(huán)(13)的內(nèi)外圓周上，分別切有一道密封槽，密封槽內(nèi)均裝有O型密封圈(16)，以增強(qiáng)其密封性能。
[0013]為了適應(yīng)高溫、高壓和酸性的油氣介質(zhì)，并努力使矩型密封圈(7)和O型密封圈
(16)的壽命與金屬密封組件相接近，本實用新型套管懸掛器上使用的矩型密封圈(7)和O型密封圈(16)，均采用“高飽和氫化丁腈橡膠”材料制做。
[0014]套管懸掛器與套管四通(2)、頂絲部件(9)轉(zhuǎn)換法蘭(10)、注脂閥(11)、密封墊環(huán)
(17)、泄壓閥(18)和螺栓螺母(19)等零部件組合后，焊接在底座(I)上，交油氣田使用。
[0015]套管四通(2)中心是階臺通孔，用來安裝套管懸掛器；階臺通孔的下端是錐管螺紋，用來聯(lián)接表層套管；上方是法蘭，用一個密封墊環(huán)(17)和均布的多只螺栓螺母(19)與轉(zhuǎn)換法蘭(10)相聯(lián)接；在上方法蘭的圓周邊上，加工有數(shù)個兩端有螺紋、并與中心孔相通的水平階臺孔，孔中各裝有一個頂絲部件(9)，用來壓緊套管懸掛器；套管四通(2)的中下方是兩段不同直徑的圓柱體，在直徑較粗的圓柱體對應(yīng)的兩側(cè)，加工有兩個平面；在兩個平面的中間部位，加工有一個與中心孔貫通的旁通孔，在兩個平面的旁通孔口處，均加工有多只螺紋孔和一道梯形墊環(huán)槽，以便用螺栓螺母和密封墊環(huán)來聯(lián)接旁通道上的其它閥門或測井零部件。
[0016]轉(zhuǎn)換法蘭(10)上方和下方是法蘭，上下法蘭之間是過渡的圓柱體和圓錐體，中心是階臺通孔，階臺通孔上半部分是容納油氣管的過道，下半部分安裝套管懸掛器；下法蘭采用一個密封墊環(huán)(17)和多根螺栓螺母(19)，與套管四通(2)相聯(lián)接；上法蘭也采用密封墊環(huán)和螺栓螺母，與其它井口設(shè)備相聯(lián)接。在轉(zhuǎn)換法蘭(10)下方的法蘭的圓周邊上，加工有兩個水平的小階臺孔，與中心處的階臺通孔下端相通；在兩個水平的小階臺孔外端口處，分別裝有一個注脂閥(11)和一個泄壓閥(18)。在套管頭安裝就緒后，用注塑槍通過注脂閥
(11)向套管頭內(nèi)注入的密封脂，當(dāng)密封脂從另一端的泄壓閥(18)溢出后，證明套管懸掛器與套管四通(2)、轉(zhuǎn)換法蘭(10)之間的環(huán)形空間和縫隙已充滿密封脂。
[0017]圖2中:為了使蝶形彈簧(12)能有產(chǎn)生足夠的變形量，以適應(yīng)零部件的軸向誤差和壓緊X型密封圈(14)的需要，并為密封脂填滿套管懸掛器與套管四通(2)、轉(zhuǎn)換法蘭
(10)之間的環(huán)形空間和縫隙暢通渠道，在蝶形彈簧(12)上端的圓周上，切有多條均布的溝槽，溝槽的下端均加工成圓弧形，以防止材料應(yīng)力的危害。
【權(quán)利要求】
1.一種金屬和橡膠組合密封的單級套管頭，包括底座、套管四通、套管懸掛器、轉(zhuǎn)換法蘭、頂絲部件和注脂閥，其特征是:套管懸掛器中的套管掛(3)，是兩端細(xì)中間粗的加長頸套管掛；在套管掛(3)外圓的中下部位與套管四通(2)的中心孔壁之間，裝有一由下墊環(huán)(4)、X型密封圈(5)、上墊環(huán)(6)、拼緊螺母(20)和緊定螺釘(21)組成的上下楔入式金屬密封組件；在套管掛(3)外圓的中上部位與轉(zhuǎn)換法蘭(10)的中心孔壁之間，裝有一組由蝶形彈簧(12)、加長墊環(huán)(13)、X型密封圈(14)和上墊環(huán)(15)組成的上下楔入式金屬密封組件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬和橡膠組合密封的單級套管頭，其特征是:在套管掛(3)中部的外圓周上加工有一道臺階，臺階上裝有矩型密封圈(7)和錐頂壓環(huán)(8)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬和橡膠組合密封的單級套管頭，其特征是:安裝在套管掛(3)中上部位的加長墊環(huán)(13)的內(nèi)外圓周上，分別切有一道密封槽，密封槽內(nèi)均裝有O型密封圈(16)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬和橡膠組合密封的單級套管頭，其特征是:套管懸掛器上使用的矩型密封圈(7)和O型密封圈(16)，均采用“高飽和氫化丁腈橡膠”材料制做。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬和橡膠組合密封的單級套管頭，其特征是:在蝶形彈簧(12)上端的圓周上，切有 多條均布的溝槽，溝槽的下端均加工成圓弧形。
【文檔編號】E21B33/04GK203822241SQ201420259944
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年5月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月18日
【發(fā)明者】姜玉虎, 楊培建, 丁中銘, 姜金維, 張學(xué)清, 周世海 申請人:江蘇宏泰石化機(jī)械有限公司