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油套管用自封式密封总成

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发表于 2016-2-19 08:53:16 | 显示全部楼层 |阅读模式
设计名称
一种油套管用自封式密封总成
技术领域
油套管用自封式密封总成,应用于石油天然气钻井、固井及完井技术领域,特别适合于套管钻井、下套管作业、油套管试压作业用密封。利用该密封总成实施密封具有快捷、方便的特点,适用于油套管内孔的密封,以便钻井液循环或压力测试。
技术背景
在石油天然气工业中,钻井是打通从地面到油气储层通道的过程,在油气资源勘探和开发的过程中发挥着重要的作用,正所谓“钻头不到,油气不冒”。在钻井过程中,钻井液发挥着平衡井筒压力、保持井壁稳定、携砂排出、冷却润滑钻具等作用。在套管钻井、下套管作业中为了方便钻井液的循环,业界多使用自封式密封总成实现套管的密封,从而实现钻井液的灌注和循环。工程应用中,一般泥浆循环压力为35MPa,更高一级为52MPa。为了保证井筒的完整性,特别是气体井,需要对油套管的气密封性能进行测试,油套管的气密封测试压力高达70MPa,利用自封式密封总成是一种简单快捷的方式。由此可见,油套管用自封式密封总成的重要性。基于此,从钻井生产安全和提高效率角度出发,为保证钻井生产的安全进行,设计了该自封式密封总成。
设计内容
本设计的目的是:提供一种适用于油套管的自封式密封总成,该密封总成可用于钻井液循环或油套管柱密封性能测试,具有方便快捷、安全可靠的特点。应用本密封总成可极大地降低劳动强度、提高作业效率。
本设计采用的技术方案是:
一种油套管用自封式密封总成由胶套(1)、支撑网(2)、底座(3)共同组成。
其结构及组成关系如下:
a) 胶套通过粘接后与底座硫化为一体,胶套内部包络有支撑网;
b) 胶套的外径与油套管的内径配合,直径略大于油套管内径;胶套外圆上端为锥形,其直径小于套管内径;胶套内径为锥形呈喇叭口状;
c) 底座内径及端面上加工有密封沟槽,用于安装密封圈;底座与胶套的结合面加工有沟槽,以提高胶套与底座的结合强度;
d) 支撑网底部植根于底座内,整体被胶套所包络。
本设计的有益效果是:
该自封式密封总成结构简单,可以方便地进行油套管的密封性能测试,确保钻井液循环通道的密封性;通过通过油套管柱的密封性能测试,可以确保井筒的完整性。
1是油套管用自封式密封总成的结构示意图,由胶套(1)、支撑网(2)、底座(3)组成。

图 1 自封式密封总成结构示意图

根据实际使用工况,自封式密封总成内部的支撑网可设计为片状支撑网(见图2a),或丝状支撑网(见图2b),也可以为二者的组合或类似变形设计。当自封式密封总成的工作压力较低时,支撑网亦可取消。


图 2a 片状支撑网

图 2b 丝状支撑网
具体实施方式
实施举例
见图3所示,(1)为自封式密封总成,(2)为自封式密封总成的定位导向机构,(3)为套管柱。作业时,将自封式密封总成(1)安装在自封式密封总成的定位导向机构(2)上,然后在导向结构的引导下,将自封式密封总成插入到套管内孔中。由于自封式密封总成的外径略大于套管内径,因而二者的配合是过盈配合,橡胶紧贴在套管的内径上,这样就建立了初始密封。当钻井液通过内部流道泵入到套管后,内部压力逐步升高,流体压力迫使胶套外张,这样胶套作用于管体内壁的压力增大,密封能力进一步提高,从而形成了自密封。当钻井液压力降低后,胶套作用于管体内壁的压力同步减小。由于支撑网的存在,它在保障胶套强度的同时有助于胶套复位,提高了密封总成的抗压能力,延长了密封总成的使用寿命。
以上为本密封总成的一个应用举例,实际应用中根据套管、油管规格不同,循环或测试压力不同,对应试压方法亦或不同。某些场合,也可两个或多个自封式密封总成串联组合使用。


图 3 自封式密封总成应用示意图
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附件: CAXA原始设计3D文件



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发表于 2016-2-19 21:09:12 | 显示全部楼层
哇哦,又是专利产品
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 楼主| 发表于 2016-3-2 11:52:26 | 显示全部楼层
回复 2楼Miaojun的帖子

谢谢。
已经申报国家发明专利。
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