一種內嵌式密封單元的制作方法
【專利摘要】本發明提供了一種內嵌式密封單元，屬于固井設備領域，包括密封組件和脹封組件，所述密封組件設在待密封套管內，所述脹封組件包括中心管，所述中心管的一端通過內螺紋與套管附件連接，另一端設有定位缺口槽，脹封組件固定在水平面上，可驅動密封組件實現密封。本發明克服現有技術的不足，降低特殊螺紋套管固井時，因加工特殊螺紋的套管附件而產生的高額成本，同時為了套管附件能夠在套管內部可靠固定，該內嵌式密封單元與套管附件配合使用，不僅能夠提供常規套管附件所具有的功能，而且能實現在作業現場安裝內嵌式套管附件，結構合理、價格便宜、操作方便、功能可靠，能夠應用于各種螺紋的套管。
【專利說明】
一種內嵌式密封單元
技術領域
[0001]本發明屬于固井工程設備領域，尤其涉及一種內嵌式密封單元。
【背景技術】
[0002]固井是鉆井工程的最后一個環節，套管附件(浮箍、浮鞋、球座等)對鉆井工程質量及經濟效益有直接的影響。目前深井、超深井、儲氣庫井、海上油田等使用的套管含有越來越多的特殊螺紋，套管之間的連接密封性要求越來越高，由于與之配套的套管附件需要加工相應的套管螺紋，因加工廠家少、加工難度大，由此產生的費用很高并且螺紋加工質量也不易保證，增加了套管管串的失封風險。
[0003]為了解決上述問題，目前發展出了內嵌式套管附件，由密封單元和功能單元組成，密封單元有卡瓦和密封圈，可以直接坐封在套管中，密封單元可以和不同的功能單元連接，組成內嵌式浮箍、內嵌式浮鞋、內嵌式球座等。
[0004]貝克休斯公司的內嵌式密封工具(Baker Oil Tools part#H079721601)、(專利號:US2008019142)和一種隨位浮箍(公開號:CN201851075)都是依靠液壓推動一組卡瓦將套管附件固定在套管內壁上，但需要配套的液壓栗。如果額定栗壓較高，則勢必要增大液壓栗的體積等，出現攜帶、操作不便等問題;如果額定栗壓低，則會出現密封單元坐封不穩等問題。
[0005]—種油氣井用摩擦式內置浮箍(授權公開號:CN201738874)，該浮箍依靠旋緊球籃螺紋將卡瓦撐開固定在套管內壁上，然而該浮箍只能承受反向壓力，不能承受正向膠塞碰壓壓力，因此限制了其使用范圍有限。還有一種內置式套管浮箍(授權公開號:202176310)，具有四組卡瓦，但卡瓦外圓面加工的矩形齒不利于密封單元的坐封。
【發明內容】
[0006]有鑒于此，本發明旨在提出一種坐封更加穩定可靠的內嵌式密封單元。
[0007]為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的:一種內嵌式密封單元，包括密封組件和脹封組件，所述密封組件設在待密封套管內，所述脹封組件包括中心管，所述中心管的一端通過內螺紋與套管附件連接，另一端設有定位缺口槽；
[0008]所述中心管的外圈設有臺階面，所述臺階面的靠近中心的部分同軸設置有擋圈、卡瓦、錐形體、擋環、密封圈和隔環，所述隔環的兩側依次對稱設置所述密封圈、擋環、錐形體、卡瓦和擋圈，所述擋圈靠近所述內螺紋的一端與所述臺階面的豎直連接面接觸設置，所述擋圈靠近所述定位缺口槽的一側設有壓環，所述壓環遠離所述擋圈的一側設有鎖緊套，所述鎖緊套遠離所述壓環的一端設有旋轉缺口槽；
[0009]所述脹封組件一端固定在水平面上，所述脹封組件包括鎖緊套銷和中心管銷，所述鎖緊套銷通過所述旋轉缺口槽驅動所述鎖緊套沿中心管的軸向方向移動并圍繞所述中心管的中心旋轉，所述中心管銷通過定位缺口槽對所述中心管進行固定，所述鎖緊套銷與所述中心管銷同軸設置且二者通過螺紋連接，所述中心管銷設在所述鎖緊套銷的內部。
[0010]進一步的，所述脹封組件還包括螺栓、支架和螺母，所述中心管銷通過所述螺栓和與所述螺栓匹配的螺母固定在所述支架上，所述支架上通過上方設置的通孔固定在水平面上，所述中心管銷與所述支架垂直設置。
[0011]進一步的，所述鎖緊套銷的外圈靠近所述中心管銷的一端的斷面為正六邊形。
[0012]進一步的，所述密封圈為“V”形密封圈。
[0013]進一步的，所述擋圈與所述卡瓦的接觸面與豎直面的夾角為α。
[0014]進一步的，所述卡瓦的外圈設有防滑齒。
[0015]進一步的，所述卡瓦的內圈為圓錐面，所述錐形體的外圈為圓錐面，所述卡瓦的內圈與所述錐形體的外圈匹配設置。
[0016]進一步的，所述螺栓靠近螺帽的一端為多邊形結構，靠近螺母的一端為外螺紋。
[0017]進一步的，所述中心管銷的外圈遠離所述螺栓的一端設有限位凸起，所述限位凸起的外圈與所述鎖緊套銷的內圈重合設置。
[0018]與現有技術相比，本發明具有的優點和積極效果是:1、本發明在隔環的兩端對稱設置卡瓦和密封圈，可通過兩組卡瓦將套管附件固定在待密封套管內壁，并可承受雙向載荷，可通過兩組密封圈起到密封作用，避免了使用套管附件短節，降低了固井成本，而且能實現在作業現場安裝內嵌式套管附件，結構合理，操作簡便，功能可靠，坐封牢固；2、在鎖緊套銷的外圈設置六邊形狀，以利于管鉗夾持;3、卡瓦與擋圈采用斜面接觸設置，有利于卡瓦的滑動;4、螺栓靠近螺帽的一端采用多邊形結構，可以防止中心管銷轉動，提升定位的可靠度;5、中心管銷上設置限位凸起，防止鎖緊套銷鎖緊過度和連接滑脫。
【附圖說明】
[0019]構成本發明的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中:
[0020]圖1是本發明密封組件的結構示意圖。
[0021 ]圖2是本發明脹封組件的結構示意圖。
[0022]圖3是本發明密封組件的局部示意圖。
[0023]附圖標記說明:
[0024]1-中心管；2-擋圈；3-卡瓦;4-錐形體;5-擋環;6_密封圈；7_隔環;8_壓環;9_鎖緊套；I O-待密封套管；11 -鎖緊套銷；12-中心管銷；121 -限位凸起；13-螺栓；14-支架；15-螺母;16-通孔。
【具體實施方式】
[0025]需要說明的是，在不沖突的情況下，本發明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。
[0026]在本發明的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發明的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。
[0027]在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接;可以是機械連接，也可以是電連接;可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以通過具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
[0028]下面結合附圖對本發明的具體實施例做詳細說明。
[0029]如圖1、圖2和圖3所示，本發明為一種內嵌式密封單元，包括密封組件和脹封組件，密封組件設在待密封套管10內，脹封組件包括中心管I，中心管I的一端通過內螺紋與套管附件連接，另一端設有定位缺口槽；
[0030]中心管I的外圈設有臺階面，臺階面的靠近中心的部分同軸設置有擋圈2、卡瓦3、錐形體4、擋環5、密封圈6和隔環7，隔環7的兩側依次對稱設置密封圈6、擋環5、錐形體4、卡瓦3和擋圈2，擋圈2靠近內螺紋的一端與臺階面的豎直連接面接觸設置，擋圈2靠近定位缺口槽的一側設有壓環8，壓環8遠離擋圈2的一側設有鎖緊套9，鎖緊套9遠離壓環8的一端設有旋轉缺口槽；
[0031]脹封組件一端固定在水平面，脹封組件包括鎖緊套銷11和中心管銷12，鎖緊套銷11通過旋轉缺口槽驅動鎖緊套9沿中心管I的軸向方向移動并圍繞中心管I的中心旋轉，中心管銷12通過定位缺口槽對中心管I進行固定，鎖緊套銷11與中心管銷12同軸設置且二者通過螺紋連接，中心管銷12設在鎖緊套銷11的內部。
[0032]優選地，脹封組件還包括螺栓13、支架14和螺母15，中心管銷12通過螺栓13和與螺栓13匹配的螺母15固定在支架14上，支架14上通過上方設置的通孔16固定在水平面上，中心管銷12與支架14垂直設置。
[0033]優選地，鎖緊套銷11的外圈靠近中心管銷12的一端的斷面為正六邊形。
[0034]優選地，密封圈6為“V”形密封圈6。
[0035]優選地，擋圈2與卡瓦3的接觸面與豎直面的夾角為α。
[0036]優選地，卡瓦3的外圈設有防滑齒。
[0037]優選地，卡瓦3的內圈為圓錐面，錐形體4的外圈為圓錐面，卡瓦3的內圈與錐形體4的外圈匹配設置。
[0038]優選地，螺栓13靠近螺帽的一端為多邊形結構，靠近螺母15的一端為外螺紋，更優選地，多邊形采用正方形。
[0039]優選地，中心管銷12的外圈遠離螺栓13的一端設有限位凸起121，限位凸起121的外圈與鎖緊套銷11的內圈重合設置。
[0040]在實際的使用過程中，中心管銷12通過螺栓13和螺母15固定在支架14上，支架14固定在水平面上，中心管銷12通過定位缺口槽將中心管I固定，然后鎖緊套銷11與鎖緊套9配合，使用管鉗夾持鎖緊套銷11并使其與中心管銷12產生相對旋轉，進而實現鎖緊套9沿著中心管I的中心旋轉并進行軸向移動，從而產生軸向受力，實現卡瓦3的滑動，錐形體4發生相對位移時可使卡瓦3外徑增大;錐形體4的運動推動擋環5及密封圈6的運動，使密封圈6外徑擴大，實現了待密封管件10的密封，整個結構克服現有技術的不足，降低特殊螺紋套管固井時，因加工特殊螺紋的套管附件而產生的高額成本，同時為了套管附件能夠在套管內部可靠固定，該內嵌式密封單元與套管附件配合使用，不僅能夠提供常規套管附件所具有的功能，而且能實現在作業現場安裝內嵌式套管附件，結構合理、價格便宜、操作方便、功能可靠，能夠應用于各種螺紋的套管。
[0041]以上對本發明的一個實施例進行了詳細說明，但所述內容僅為本發明的較佳實施例，不能被認為用于限定本發明的實施范圍。凡依本發明申請范圍所作的均等變化與改進等，均應仍歸屬于本發明的專利涵蓋范圍之內。
【主權項】
1.一種內嵌式密封單元，其特征在于:包括密封組件和脹封組件，所述密封組件設在待密封套管(10)內，所述脹封組件包括中心管(I)，所述中心管(I)的一端通過內螺紋與套管附件連接，另一端設有定位缺口槽； 所述中心管(I)的外圈設有臺階面，所述臺階面的靠近中心的部分同軸設置有擋圈(2)、卡瓦(3)、錐形體(4)、擋環(5)、密封圈(6)和隔環(7)，所述隔環(7)的兩側依次對稱設置所述密封圈(6)、擋環(5)、錐形體(4)、卡瓦(3)和擋圈(2)，所述擋圈(2)靠近所述內螺紋的一端與所述臺階面的豎直連接面接觸設置，所述擋圈(2)靠近所述定位缺口槽的一側設有壓環(8)，所述壓環(8)遠離所述擋圈(2)的一側設有鎖緊套(9)，所述鎖緊套(9)遠離所述壓環(8)的一端設有旋轉缺口槽； 所述脹封組件一端固定在水平面，所述脹封組件包括鎖緊套銷(11)和中心管銷(12)，所述鎖緊套銷(11)通過所述旋轉缺口槽驅動所述鎖緊套(9)沿中心管(I)的軸向方向移動并圍繞所述中心管(I)的中心旋轉，所述中心管銷(12)通過定位缺口槽對所述中心管(I)進行固定，所述鎖緊套銷(11)與所述中心管銷(12)同軸設置且二者通過螺紋連接，所述中心管銷(12)設在所述鎖緊套銷(11)的內部。2.根據權利要求1所述的一種內嵌式密封單元，其特征在于:所述脹封組件還包括螺栓(13)、支架(14)和螺母(15)，所述中心管銷(12)通過所述螺栓(13)和與所述螺栓(13)匹配的螺母(15)固定在所述支架(14)上，所述支架(14)上通過上方設置的通孔(16)固定在水平面上，所述中心管銷(12)與所述支架(14)垂直設置。3.根據權利要求1或2任一項所述的一種內嵌式密封單元，其特征在于:所述鎖緊套銷(11)的外圈靠近所述中心管銷(12)的一端的斷面為正六邊形。4.根據權利要求1或2任一項所述的一種內嵌式密封單元，其特征在于:所述密封圈(6)為“V”形密封圈(6)。5.根據權利要求1或2任一項所述的一種內嵌式密封單元，其特征在于:所述擋圈(2)與所述卡瓦(3)的接觸面與豎直面的夾角為α。6.根據權利要求1或2任一項所述的一種內嵌式密封單元，其特征在于:所述卡瓦(3)的外圈設有防滑齒。7.根據權利要求1或2任一項所述的一種內嵌式密封單元，其特征在于:所述卡瓦(3)的內圈為圓錐面，所述錐形體(4)的外圈為圓錐面，所述卡瓦(3)的內圈與所述錐形體(4)的外圈匹配設置。8.根據權利要求2所述的一種內嵌式密封單元，其特征在于:所述螺栓(13)靠近螺帽的一端為多邊形結構，靠近螺母(15)的一端為外螺紋。9.根據權利要求2所述的一種內嵌式密封單元，其特征在于:所述中心管銷(12)的外圈遠離所述螺栓(13)的一端設有限位凸起(121)，所述限位凸起(121)的外圈與所述鎖緊套銷(11)的內圈重合設置。
【文檔編號】E21B33/129GK105863554SQ201610291944
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月5日
【發明人】范永濤, 張耕培, 楊曉勇, 王益山, 周俊然, 吳欣袁, 魏臣興
【申請人】中國石油集團渤海鉆探工程有限公司