随动对中两级有杆系统密封装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种随动对中两级有杆系统密封装置，应用于有杆系统井口的密封。该有杆系统密封装置采用两级非金属密封技术并结合对中机构和调偏机构，实施两级密封作业、径向自动调偏作业和自行随动对中调斜作业；一级密封器的外形呈柱状盒体，通过V带盘根及其各层间的多级脂油环形成V带盘根第一级非金属密封，并实现不停机更换盘根；二级密封器的外形呈厚壁筒体，通过八角形密封圈产生良好的径向补偿，而形成八角形密封圈第二级非金属密封；对中器的外形呈长管体，依据对中机构和抽吸杆偏磨环面的侧向力完成密封装置的自行随动对中调斜；调偏器的外形呈扁盘体，依据调偏机构和抽吸杆偏磨环面的侧向力完成两级密封器的径向自动调偏。

【技术实现步骤摘要】
随动对中两级有杆系统密封装置
本专利技术涉及一种石油工程领域有杆系统井口的密封装置，特别是涉及一种随动对中调斜、径向调偏和两级密封的有杆系统密封装置及其密封方法。
技术介绍
目前我国大部分油气田已进入机械开采期，煤层气、页岩气等非常规气井的开采也已经进入商业开采阶段，常规油气井和非常规气井所用的开采设备通常为抽油泵、抽油杆和油管等组成的有杆设备，对于有杆设备，井口处抽吸杆密封装置的性能直接影响到整个有杆抽吸系统的效率和油气的产量。现有的有杆抽吸系统井口密封技术归纳为：1)常规井口密封装置，该技术的密封盘根是依靠压盖轴向压紧实现其密封功能的，结构简单，操作方便，然而其缺点是更换密封盘根时必须停机、无调偏机构和调斜机构。2)改进型井口密封装置，压帽通过螺纹传递压力到压盖使压盖压缩密封盘根，密封盘根产生径向变形而完成密封，当需要更换密封盘根时，转动调节丝杠让半圆形密封圈压紧在抽吸杆上，此装置相对于常规井口密封装置增加了防喷功能，而其缺陷是无调偏机构、调斜机构和扶正机构，防喷部件结构复杂并使生产制造的成本增加，且需要同时转动两个调节丝杠进而增加工人的操作难度。3)新型井口密封装置，上压套压紧锥形盘根并使其产生径向变形从而达到密封的目的，同时下压盖产生对矩形盘根的作用力来实现防喷作用，而且设计调偏机构，实现水平方向上一定量的调偏，但在使用过程中发现其缺陷为密封圈的形状和材质选用不合理而使其密封效果不甚理想，密封圈的安装和拆卸均不方便，调偏机构不能实现随动对中调斜而使得密封圈的失效率仍然较高。
技术实现思路
为了克服现有油气井和非常规气井有杆抽吸系统井口密封技术存在的缺陷和不足，本专利技术的目的是提供一种适合有杆系统抽吸杆密封用的随动对中两级有杆系统密封装置。该有杆系统密封装置采用V带盘根和八角形密封圈组成的两级非金属密封技术，并结合对中器的对中机构和调偏器的调偏机构，实现有杆系统的两级密封、不停机更换盘根、自行随动对中调斜和径向自动调偏功能。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是开发一种随动对中两级有杆系统密封装置，主要由一级密封器、二级密封器、对中器和调偏器几部分组成，一级密封器、二级密封器、对中器和调偏器均采用阶梯回转体构造且由上而下依次同轴心布置。密封作业中，一级密封器通过一级压环和一级衬套夹紧V带盘根而在抽吸杆和一级密封体间形成V带盘根第一级非金属密封，二级密封器通过二级压环和二级衬套夹紧八角形密封圈而在抽吸杆和对中体间形成八角形密封圈第二级非金属密封，对中器依据对中机构和抽吸杆偏磨环面的侧向力而使得往复运动中两级密封器自行与抽吸杆调整至同轴心，完成密封装置的自行随动对中调斜，调偏器依据调偏机构和抽吸杆偏磨环面的侧向力而使得往复运动中两级密封器随对中器自行补偿与抽吸杆之间的偏移量，完成径向自动调偏。一级密封器的外形呈柱状盒体，通过V带盘根及其各层间的多级脂油环形成V带盘根第一级非金属密封，并实现不停机更换盘根，它包括一级手柄、上压盖、一级压环、一级衬套、V带盘根和一级密封体，上压盖、一级压环、一级衬套和一级密封体分别同轴心布置。一级手柄和二级手柄均采用长杆状手柄且由上而下分层排列，一级手柄通过螺纹接于上压盖。上压盖采用柱状筒体，用于传递一级手柄的旋转动力，其外环面的上部车制有沿圆周方向对称布置的螺纹孔，上压盖的中央部位钻有圆形孔眼，该圆形孔眼的孔径大于抽吸杆的杆径，同时上压盖的环腔内壁下部车制密封性管螺纹并与一级密封体进行连接。V带盘根采用一根废旧的普通V带，V带盘根的外壳采用橡胶帆布，其抗拉体采用化学纤维且加上顶胶和底胶而构成复合材质构造，具有较好的弹性和强度且抗老化性能强，V带盘根螺旋缠绕至抽吸杆外环面，各层V带盘根之间填充满润滑脂而构成多级脂油环。一级压环采用双层环体，双层环体间构成环形沟槽并填充满润滑脂，一级压环外层环体的轴向长度大于其内层环体的轴向长度，其内层环体的下端面采用螺旋面，该螺旋面与V带盘根绕抽吸杆缠绕后的顶端面保持平齐。一级衬套采用圆环体，其上端面采用螺旋面，一级衬套的螺旋面与一级压环的螺旋面相平行，并通过轴向移动而同时夹紧V带盘根，同时一级衬套的螺旋面与V带盘根绕抽吸杆缠绕后的底端面保持平齐。一级密封体作为第一级密封的本体，它采用变截面回转体，一级密封体的环腔内壁由下而上依次置入一级衬套、V带盘根和一级压环，且其环腔内壁的变截面结合处形成的轴肩实现一级衬套的定位，同时一级密封体外环面的上部和中部分别车制有密封性管螺纹。一级密封体的上端面铣有环形沟槽，一级密封体的环形沟槽内配置一级压环的外层环体，由此一级密封体的环腔内壁与一级压环内层环体的外环面之间精密配合而构成移动副，且一级密封体环形沟槽的内外沟槽面与一级压环外层环体的内外环面之间同时精密配合而构成移动副。此外，一级压环内层环体的内径、一级衬套的内径以及一级密封体环腔内壁的最小直径均大于抽吸杆的杆径。二级密封器的外形呈厚壁筒体，通过八角形密封圈产生良好的径向补偿，而形成八角形密封圈第二级非金属密封，它包括二级手柄、二级压环、二级衬套、八角形密封圈、上○型密封圈和二级密封体，二级密封体、二级压环、八角形密封圈和二级衬套由上而下同轴心布置。二级手柄通过螺纹接于二级密封体，二级密封体作为第二级密封的本体并传递二级手柄的旋转动力，它采用变截面回转体，二级密封体环腔内壁的上半部分放置一级密封体，且其环腔内壁的变截面结合处形成的轴肩实现一级密封体的定位，同时二级密封体的环腔内壁铣有上下分层排列的环形沟槽，二级密封体的环形沟槽内配置上○型密封圈；二级密封体环腔内壁的下半部分放置二级压环并通过密封性管螺纹与对中体进行连接，且其环腔内壁截面变化处的端面与二级压环的上端面相平齐，此外，二级密封体外环面的中部车制有沿圆周方向对称布置的螺纹孔。八角形密封圈的材质选用采用氟橡胶，其下端面上设置截面为等腰梯形的环形沟槽，而使得八角形密封圈的截面呈现出“八角”的形状，八角形密封圈的环形沟槽内填充满润滑脂而具有自润滑作用，同时“八角”形独特的截面形状使其具有较好的径向补偿能力。二级压环采用单层环体，二级压环的下端面与二级衬套的上端面相平行，并通过轴向移动而夹紧八角形密封圈，同时二级压环的外环面与对中体的环腔内壁之间精密配合而构成移动副。二级衬套采用圆环体，其横截面呈矩形。此外，二级压环的内径、二级衬套的内径以及二级密封体环腔内壁的最小直径均大于抽吸杆的杆径。该有杆系统密封装置的两级密封作业流程为，通过一级手柄旋紧上压盖并依靠一级压环和一级衬套所传递的压紧压力，V带盘根沿轴向移动并产生径向变形而与抽吸杆的外环面和一级密封体的环腔内壁紧密贴合，同时各层V带盘根之间填充满润滑脂而构成多级脂油环，最终形成V带盘根第一级非金属密封。然后，通过二级手柄旋紧二级密封体并依靠二级压环和二级衬套所传递的压紧压力，八角形密封圈沿轴向移动并产生径向变形而与抽吸杆的外环面和对中体的环腔内壁紧密贴合，形成八角形密封圈第二级非金属密封。对中器的外形呈长管体，依据对中机构和抽吸杆偏磨环面的侧向力完成密封装置的自行随动对中调斜，它包括对中体、对中座和中○型密封圈，对中机构由对中体和对中座组成，且对中体和对中座由上而下同轴心布置。对中体采用柱体和球体相结合的构造，对中体的柱体外环面车制有密封本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种随动对中两级有杆系统密封装置，其一级密封器、二级密封器、对中器和调偏器均采用阶梯回转体构造且由上而下依次同轴心布置，该有杆系统密封装置采用V带盘根和八角形密封圈组成的两级非金属密封技术，并结合对中器的对中机构和调偏器的调偏机构，实施两级密封作业、径向自动调偏作业和自行随动对中调斜作业，其特征在于：一一级密封器；所述一级密封器的外形呈柱状盒体，通过V带盘根及其各层间的多级脂油环形成V带盘根第一级非金属密封；一级手柄和二级手柄均采用长杆状手柄且由上而下分层排列，上压盖采用柱状筒体，V带盘根螺旋缠绕至抽吸杆外环面，各层V带盘根间填充润滑脂而构成多级脂油环；一级压环采用双层环体且双层环体间构成环形沟槽，一级压环内层环体的下端面采用螺旋面，一级衬套采用圆环体，其上端面采用螺旋面；一级密封体采用变截面回转体，其上端面铣有环形沟槽，一级密封体的环形沟槽内配置一级压环的外层环体；一二级密封器；所述二级密封器的外形呈厚壁筒体，通过八角形密封圈产生良好的径向补偿，而形成八角形密封圈第二级非金属密封；二级密封体采用变截面回转体，其环腔内壁铣有上下分层排列的环形沟槽，二级密封体的环形沟槽内配置上○型密封圈；八角形密封圈的下端面上设置截面为等腰梯形的环形沟槽，而使其截面呈现出“八角”的形状，同时二级压环采用单层环体，且二级衬套采用圆环体；一对中器；所述对中器的外形呈长管体，依据对中机构和抽吸杆偏磨环面的侧向力完成密封装置的自行随动对中调斜，对中机构由对中体和对中座组成；对中体采用柱体和球体相结合的构造，对中体的球体表面加工有精细研磨的圆球面；对中座采用圆环体，其环腔内壁由上而下依次加工有半球面和柱形流道，对中座的半球面与对中体的圆球面之间同球心布置而构成圆球副，且对中体圆球面和对中座半球面的接触带宽度大于对中座轴向长度的三分之一；对中座半球面的上部铣有上下分层排列的环形沟槽，各层环形沟槽的中心线沿圆周方向分别位于不同的圆锥面上，对中座的环形沟槽内配置中○型密封圈；一调偏器；所述调偏器的外形呈扁盘体，依据调偏机构和抽吸杆偏磨环面的侧向力完成两级密封器的径向自动调偏，调偏机构由下压盖、调偏环和调偏座组成；下压盖采用柱状筒体，调偏环采用圆盘体，调偏环的环腔内壁加工有精细研磨的密封球面，调偏环的密封球面与对中体的圆球面始终同球心布置；调偏座采用变截面回转体，其环腔内壁的轴肩与对中座下端面相结合的部位铣有内外同轴心布置的环形沟槽，调偏座的环形沟槽内配置下○型密封圈，调偏座外环面的下部设有卡环，调偏座的底端面上铣有环形凹槽。...

【技术特征摘要】
1.一种随动对中两级有杆系统密封装置，其一级密封器、二级密封器、对中器和调偏器均采用阶梯回转体构造且由上而下依次同轴心布置，该有杆系统密封装置采用V带盘根和八角形密封圈组成的两级非金属密封技术，并结合对中器的对中机构和调偏器的调偏机构，实施两级密封作业、径向自动调偏作业和自行随动对中调斜作业，其特征在于：一一级密封器；所述一级密封器的外形呈柱状盒体，通过V带盘根及其各层间的多级脂油环形成V带盘根第一级非金属密封；一级手柄和二级手柄均采用长杆状手柄且由上而下分层排列，上压盖采用柱状筒体，V带盘根螺旋缠绕至抽吸杆外环面，各层V带盘根间填充润滑脂而构成多级脂油环；一级压环采用双层环体且双层环体间构成环形沟槽，一级压环内层环体的下端面采用螺旋面，一级衬套采用圆环体，其上端面采用螺旋面；一级密封体采用变截面回转体，其上端面铣有环形沟槽，一级密封体的环形沟槽内配置一级压环的外层环体；一二级密封器；所述二级密封器的外形呈厚壁筒体，通过八角形密封圈产生良好的径向补偿，而形成八角形密封圈第二级非金属密封；二级密封体采用变截面回转体，其环腔内壁铣有上下分层排列的环形沟槽，二级密封体的环形沟槽内配置上○型密封圈；八角形密封圈的下端面上设置截面为等腰梯形的环形沟槽，而使其截面呈现出“八角”的形状，同时二级压环采用单层环体，且二级衬套采用圆环体；一对中器；所述对中器的外形呈长管体，依据对中机构和抽吸杆偏磨环面的侧向力完成密封装置的自行随动对中调斜，对中机构由对中体和对中座组成；对中体采用柱体和球体相结合的构造，对中体的球体表面加工有精细研磨的圆球面；对中座采用圆环体，其环腔内壁由上而下依次加工有半球面和柱形流道，对中座的半球面与对中体的圆球面之间同球心布置而构成圆球副，且对中体圆球面和对中座半球面的接触带宽度大于对中座轴向长度的三分之一；对中座半球面的上部铣有上下分层排列的环形沟槽，各层环形沟槽的中心线沿圆周方向分别位于不同的圆锥面上，对中座的环形沟槽内配置中○型密封圈；一调偏器；所述调偏器的外形呈扁盘体，依据调偏机构和抽吸杆偏磨环面的侧向力完成两级密封器的径向自动调偏，调偏机构由下压盖、调偏环和调偏座组成；下压盖采用柱状筒体，调偏环采用圆盘体，调偏环的环腔内壁加工有精细研磨的密封球面，调偏环的密封球面与对中体的圆球面始终同球心布置；调偏座采用变截面回转体，其环腔内壁的轴肩与对中座下端面相结合的部位铣有内外同轴心布置的环形沟槽，调偏座的环形沟槽内配置下○型密封圈，调偏座外环面的下部设有卡环，调偏座的底端面上铣有环形凹槽。2.根据权利要求1所述的随动对中两级有杆系统密封装置，其特征在于：所述一级密封器的上压盖、一级压环、一级衬套和一级密封体分别同轴心布置；所述一级手柄通过螺纹接于上压盖，上压盖外环面的上部车制有沿圆周方向对称布置的螺纹孔，上压盖的中央部位钻有圆形孔眼，该圆形孔眼的孔径大于抽吸杆的杆径；所述V带盘根采用一根废旧的普通V带；所述一级密封体作为第一级密封的本体，其环腔内壁由下而上依次置入一级衬套、V带盘根和一级压环，且其环腔内壁的变截面结合处形成的轴肩实现一级衬套的定位；一级密封体的环腔内壁与一级压环内层环体的外环面之间精密配合而构成移动副，且一级密封体环形沟槽的内外沟槽面与一级压环外层环体的内外环面之间同时精密配合而构成移动副。3.根据权利要求1或2所述的随动对中两级有杆系统密封装置，其特征在于：所述一级压环的环形沟槽内填充满润滑脂，一级压环外层环体的轴向长度大于其内层环体的轴向长度，一级压环内层环体的螺旋面与V带盘根绕抽吸杆缠绕后的顶端面保持平齐；所述一级衬套的螺旋面与一级压环的螺旋面相平行，同时一级衬套的螺旋面与V带盘根绕抽吸杆缠绕后的底端面保持平齐。4.根据权利要求1所述的随动对中两级有杆系统密封装置，其特征在于：所述二级密封器的二级密封体、二级压环、八角形密封圈和二级衬套由上而下同...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘新福，刘春花，张守森，吴建军，周超，蔡智强，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：发明
国别省市：山东,37