本發(fā)明涉及高壓螺桿泵吸入口的結(jié)構(gòu)，特別是一種天然氣水合物管輸用高壓螺桿泵吸入口端密封結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
天然氣水合物又稱“可燃冰”，是一種高密度、高熱值的非常規(guī)能源（1m3天然氣水合物可以釋放出164m3甲烷氣和0.8m3水），其主要以冰的形式存在于海底巖層之間，且資源量極為豐富。海洋天然氣水合物層鉆井過程中，水合物顆粒隨鉆井液上返到鉆井平臺，此過程中的管流不同于常規(guī)油氣鉆井過程：天然氣水合物在上返過程中，壓力不斷降低、溫度不斷升高，至一定位置后，天然氣水合物發(fā)生分解，使井筒壓力變化明顯，進(jìn)一步造成井控安全的一些列問題，對海上鉆井安全產(chǎn)生巨大風(fēng)險(xiǎn)。
目前，國內(nèi)外對海洋天然氣水合物層鉆井中天然氣水合物在井筒上返過程中的分解位置有一定研究，能在一定程度上實(shí)現(xiàn)海洋天然氣水合物層鉆井中水合物分解位置預(yù)測?，F(xiàn)有方法中有學(xué)者通過天然氣水合物相平衡曲線，結(jié)合環(huán)空井筒中溫度、壓力變化，預(yù)測天然氣水合物分解位置變化，但是現(xiàn)有天然氣水合物相平衡曲線主要應(yīng)用為穩(wěn)態(tài)條件下，并且水合物分解位置是理論計(jì)算結(jié)果，不能完全反映實(shí)際海洋天然氣水合物層鉆井中水合物動態(tài)分解實(shí)時(shí)位置的變化。專利cn102865066a公開了一種含天然氣水合物相變的深水井筒多相流動實(shí)驗(yàn)裝置及方法，可以實(shí)現(xiàn)含深水井筒內(nèi)天然氣水合物分解對井筒規(guī)律影響的模擬，但是其并未提出一種實(shí)時(shí)有效的天然氣水合物分解位置預(yù)測方法。專利cn104198674a公開了一種管輸天然氣水合物形成在線預(yù)警裝置及方法，可以計(jì)算出監(jiān)測點(diǎn)處水相中水合物抑制劑和鹽分濃度，結(jié)合采集到的氣相壓力、組分和溫度參數(shù)實(shí)現(xiàn)預(yù)警，但是其需要復(fù)雜的數(shù)據(jù)在線采集模塊，在海洋鉆井中無法有效應(yīng)用。因此海洋天然氣水合物開采生產(chǎn)急需一種能及時(shí)方便有效地預(yù)測天然氣水合物分解位置的方法，用于指導(dǎo)海洋天然氣水合物層鉆井安全生產(chǎn)。
針對海洋天然氣水合物層鉆井中天然氣水合物分解位置預(yù)測問題，都需要采用螺桿泵將天然氣水合物漿體在10mpa的壓力下將其輸送到1000m的海平臺上，天然氣水合物漿體從1000米深海底提升到海平面的流道過程中，循環(huán)阻力壓頭約100m（1mpa）；即循環(huán)泵入口壓力為10mpa，出口壓力為11mpa。但目前市售的國內(nèi)外螺桿泵的入口只能滿足低壓流體進(jìn)入，沒有能滿足入口壓力為10mpa的螺桿泵產(chǎn)品。
螺桿泵入口端密封即螺桿動力輸入軸密封，該密封的一端為入口工作流體的壓力。由于天然氣水合物漿體為含有氣、液、固三相的水合物漿體，需要密封的是水合物漿體，由于水合物漿體中含河沙固相有磨礪性，這樣極易損傷密封結(jié)構(gòu)，存在使用壽命短的缺陷，因此沒有找到合適的密封結(jié)構(gòu)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明解決了螺桿泵入口水合物漿體壓力高的密封問題，提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、延長機(jī)械密封壽命、為類似高壓密封問題提供思路、密封嚴(yán)密的天然氣水合物管輸用高壓螺桿泵吸入口端密封結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：一種天然氣水合物管輸用高壓螺桿泵吸入口端密封結(jié)構(gòu)，它包括螺桿泵殼體、螺桿泵動力軸和設(shè)置于螺桿泵殼體上的入口端殼體，其特征在于：所述的入口端殼體的右端部連接有密封函，所述的入口端殼體與密封函相連，入口端殼體的右端部開設(shè)有臺階孔，密封函內(nèi)開設(shè)有連通臺階孔的密閉油腔，密封函的右端部固設(shè)有高壓組合密封，所述的入口端殼體上開設(shè)有入口端壓力液接口和密封腔潤滑油入口，所述的密封函上開設(shè)有密封腔潤滑油出口，密封腔潤滑油入口和密封腔潤滑油出口均與密閉油腔連通，所述的螺桿泵動力軸從右往左順次貫穿高壓組合密封、密閉油腔、臺階孔、入口端殼體且伸入于螺桿泵殼體內(nèi)，所述的密閉油腔和臺階孔之間設(shè)置有機(jī)械密封，機(jī)械密封包括從左往右順次套設(shè)于螺桿泵動力軸上的靜環(huán)、動環(huán)和彈簧座，靜環(huán)固設(shè)于臺階孔大孔內(nèi)且與螺桿泵動力軸間隙配合，動環(huán)滑動安裝于螺桿泵動力軸上，彈簧座固設(shè)于螺桿泵動力軸上，彈簧座與動環(huán)之間固連有彈簧，在彈簧作用下動環(huán)的左端面抵壓于靜環(huán)上，彈簧座的柱面上開設(shè)有沿彈簧座長度方向布置的螺旋狀凹槽，螺旋狀凹槽位于密封腔潤滑油出口左側(cè)，它還包括增壓器，增壓器內(nèi)設(shè)置有活塞，活塞上連接有活塞桿，活塞將增壓器分隔為有桿腔和無桿腔，無桿腔與入口端壓力液接口連接，有桿腔與密封腔潤滑油入口和密封腔潤滑油出口連接。
所述的彈簧座經(jīng)鎖緊螺釘固定于螺桿泵動力軸上。
所述的高壓組合密封由后蓋和密封圈組成，后蓋固定于密封函右端部，密封圈安裝于密封函與后蓋之間。
所述的臺階孔的底部設(shè)置有防轉(zhuǎn)銷釘。
所述的靜環(huán)的左端面上開設(shè)有卡槽。
所述的防轉(zhuǎn)銷釘插裝于卡槽內(nèi)。
所述的動環(huán)與螺桿泵動力軸之間安裝有動環(huán)o形圈。
所述的密封腔潤滑油出口與有桿腔之間連接有散熱器。
所述的密封函與入口端殼體之間設(shè)置有密封函o形圈。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊、延長機(jī)械密封壽命、為類似高壓密封問題提供思路、密封嚴(yán)密，解決了螺桿泵入口水合物漿體壓力高的密封問題。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中，1-螺桿泵動力軸，2-入口端殼體，3-密封函，4-密閉油腔，5-入口端壓力液接口，6-密封腔潤滑油入口，7-密封腔潤滑油出口，8-靜環(huán)，9-動環(huán)，10-彈簧座，11-彈簧，12-螺旋狀凹槽，13-增壓器，14-活塞，15-有桿腔，16-無桿腔，17-鎖緊螺釘，18-后蓋，19-防轉(zhuǎn)銷釘，20-動環(huán)o形圈，21-散熱器，22-密封函o形圈。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的描述，本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于以下所述：
如圖1所示，一種天然氣水合物管輸用高壓螺桿泵吸入口端密封結(jié)構(gòu)，它包括螺桿泵殼體、螺桿泵動力軸1和設(shè)置于螺桿泵殼體上的入口端殼體2，其特征在于：所述的入口端殼體2的右端部連接有密封函3，密封函3與入口端殼體2之間設(shè)置有密封函o形圈22，所述的入口端殼體2與密封函3相連，入口端殼體2的右端部開設(shè)有臺階孔，密封函3內(nèi)開設(shè)有連通臺階孔的密閉油腔4，密封函3的右端部固設(shè)有高壓組合密封，所述的入口端殼體2上開設(shè)有入口端壓力液接口5和密封腔潤滑油入口6，所述的密封函3上開設(shè)有密封腔潤滑油出口7，密封腔潤滑油入口6和密封腔潤滑油出口7均與密閉油腔4連通，所述的螺桿泵動力軸1從右往左順次貫穿高壓組合密封、密閉油腔4、臺階孔、入口端殼體2且伸入于螺桿泵殼體內(nèi)，高壓組合密封由后蓋18和密封圈組成，后蓋18固定于密封函3右端部，密封圈安裝于密封函3與后蓋18之間。
如圖1所示，所述的密閉油腔4和臺階孔之間設(shè)置有機(jī)械密封，機(jī)械密封包括從左往右順次套設(shè)于螺桿泵動力軸1上的靜環(huán)8、動環(huán)9和彈簧座10，靜環(huán)8固設(shè)于臺階孔大孔內(nèi)且與螺桿泵動力軸1間隙配合，動環(huán)9滑動安裝于螺桿泵動力軸1上，動環(huán)9與螺桿泵動力軸1之間安裝有動環(huán)o形圈20，彈簧座10固設(shè)于螺桿泵動力軸1上，本實(shí)施例中，彈簧座10經(jīng)鎖緊螺釘17固定于螺桿泵動力軸1上。如圖1所示，所述的彈簧座10與動環(huán)9之間固連有彈簧11，在彈簧11作用下動環(huán)9的左端面抵壓于靜環(huán)8上，彈簧座10的柱面上開設(shè)有沿彈簧座10長度方向布置的螺旋狀凹槽12，螺旋狀凹槽12位于密封腔潤滑油出口7左側(cè)，它還包括增壓器13，增壓器13內(nèi)設(shè)置有活塞14，活塞14上連接有活塞桿，活塞14將增壓器分隔為有桿腔15和無桿腔16，無桿腔16與入口端壓力液接口5連接，有桿腔15與密封腔潤滑油入口6和密封腔潤滑油出口7連接。
所述的臺階孔的底部設(shè)置有防轉(zhuǎn)銷釘19，所述的靜環(huán)8的左端面上開設(shè)有卡槽，所述的防轉(zhuǎn)銷釘19插裝于卡槽內(nèi)，防止靜環(huán)8轉(zhuǎn)動。所述的密封腔潤滑油出口7與有桿腔15之間連接有散熱器21，散熱器21能夠?qū)櫥瓦M(jìn)行冷卻。
本發(fā)明的工作過程為：
s1、啟動螺桿泵，螺桿泵的螺桿泵動力軸1轉(zhuǎn)動，天然氣水合物漿體被吸入于入口端殼體2內(nèi)，在入口端殼體2處天然氣水合物漿體增壓到10mpa；
s2、由于入口端壓力液接口5連通入口端殼體2和無桿腔16，即無桿腔16內(nèi)壓力與螺桿泵入口處的漿體壓力相同，又由于無桿腔16處的活塞面積大于有桿腔15的活塞面積，因此有桿腔15內(nèi)潤滑油壓力比無桿腔16內(nèi)漿體壓力大0.2~0.3mpa，而有桿腔15與密封腔潤滑油出口7連通，密閉油腔4內(nèi)潤滑油壓力與有桿腔15潤滑油壓力相同，進(jìn)一步的密閉油腔4內(nèi)潤滑油壓力高于入口端殼體2處壓力0.2~0.3mpa，潤滑油作用在動環(huán)9右端面，保證動環(huán)9的左端面始終抵壓于靜環(huán)8上，避免漿體抵開彈簧而進(jìn)入密閉油腔4內(nèi)，因此該機(jī)械密封所密封的介質(zhì)體是潤滑油而不是帶磨礪性固相的工作介質(zhì)，解決了螺桿泵入口天然氣水合物漿體壓力過導(dǎo)致高密封困難的難題，因此機(jī)械密封有較高的可靠性，延長機(jī)械密封壽命、為類似高壓密封問題提供思路；
s3、在螺桿泵動力軸1轉(zhuǎn)動過程中，彈簧座10同步轉(zhuǎn)動，螺旋狀凹槽12旋轉(zhuǎn)時(shí)，螺旋狀凹槽12驅(qū)動密閉油腔4內(nèi)的潤滑油經(jīng)密封腔潤滑油出口7壓入散熱器21，散熱后的潤滑油經(jīng)密封腔潤滑油入口6回到密閉油腔4內(nèi)，進(jìn)行散熱循環(huán)，防止?jié)櫥蜏囟冗^高。