一种高压井注采用扩张式插入装置，属于油气开采技术领域，包括上接头、第一级插管和第二级插管，形成可靠的线性硬密封和弹性密封组合。上接头与上部连接管柱连接；第一级插管包括第一金属波纹密封单元和第二金属波纹密封单元，两个金属波纹密封单元均由波纹短节上承接座、多层金属波纹管、耐高温高分子弹性材料密封环、弹性石墨密封环和波纹短节下承接座组成，耐高温高分子弹性材料密封环和弹性橡胶密封环套接在多层金属波纹管的波谷上；第二级插管通过密封球头和第一级插管连接，第二级插管本体上有套装的弹性密封环，其下端装配导锥头，并具有导流通孔。本发明专利技术的结构承压高、密封性好、适用性广、安全可靠的特点，可广泛适用于油田注采工艺。油田注采工艺。油田注采工艺。
【技术实现步骤摘要】
一种高压井注采用扩张式插入装置
[0001]本专利技术属于油气开采
，具体涉及一种高压井注采用扩张式插入装置。
技术介绍
[0002]目前，石油天然气开采领域中，注、采工艺中的各种技术措施经常需要关闭或者打开井筒中的流体通道。油气井通常使用桥塞封层，需要打开产层通道时捞出桥塞或破坏桥塞，这种方式作业繁琐；还有一类是在井筒中安装相应的开关装置，使用电控、液控或者机械方式打开或者关闭流体通道，有时需要进行插管作业，插管插入后的密封问题一直以来都是一个难题。
[0003]在油田生产作业过程中，现有井筒中使用的插入装置，由于要考虑管柱起出时的作业，不适用插入后锁定的机构设置，一般通过上提、下放或者旋转管柱的简单动作来实现插入、拔出动作。插入密封一般是通过弹性密封圈实现的软密封，或结合单一球面、锥面密封来实现简单的组合密封。因此，目前的井筒内插入式装置在功能和性能上都上有所不足，密封性能有限、耐压和耐用性不足，应用范围有限，一般用于低压工况条件，不适用高压高温井况下的注采工艺。
技术实现思路
[0004]为了解决上述存在的问题，本专利技术提出：一种高压井注采用扩张式插入装置，技术方案如下：包括上接头、第一级插管和第二级插管、密封球头、插管连接螺纹，所述上接头通过所述第一级插管与所述密封球头相连，所述密封球头通过插管连接螺纹与所述第二级插管相连。
[0005]进一步地，所述密封球头与第二级插管连接位置形成的球面密封是硬密封。
[0006]进一步地，所述上接头与所述第一级插管连接位置形成密封锥体。
[0007]进一步地，所述密封锥体形成锥面密封。
[0008]进一步地，所述第一级插管包括1个或多个金属波纹密封单元，每个金属波纹密封单元均由波纹短节上承接座、多层金属波纹管、耐高温高分子弹性材料密封环、弹性石墨密封环和波纹短节下承接座组成，多个金属波纹密封单元之间连接在一起，波纹短节上承接座通过多层金属波纹管与所述波纹短节下承接座相连，耐高温高分子弹性材料密封环和弹性石墨密封环套装在多层金属波纹管上。
[0009]进一步地，多个金属波纹密封单元之间通过不锈钢管体焊接连接。
[0010]进一步地，所述不锈钢管体上设置3
‑
6组凹槽。
[0011]进一步地，耐高温高分子弹性材料密封环a套装在所述凹槽上。
[0012]进一步地，所述耐高温高分子弹性材料密封环a设置3
‑
6组。
[0013]进一步地，耐高温高分子弹性材料密封环和弹性石墨密封环交错套装在多层金属波纹管的波谷上。
[0014]进一步地，波纹短节上承接座焊接在多层金属波纹管的上端。
[0015]进一步地，波纹短节下承接座焊接在多层金属波纹管的下端。
[0016]进一步地，所述第二级插管包括插管密封环、第二级插管本体、导流通孔和插管导椎头，第二级插管本体的最下端为插管的插管导椎头，第二级插管本体下端具有多个导流通孔，所述插管密封环套装在第二级插管本体上。
[0017]进一步地，第二金属波纹密封单元的波纹短节下承接座与所述密封球头通过焊接方式连接。
[0018]进一步地，第二级插管本体上套装有5
‑
6组凹槽，所述凹槽上套装耐高温高分子弹性材料的插管密封环。
[0019]进一步地，所述插管导椎头采用高强度碳纤维材料制成。
[0020]进一步地，所述多层金属波纹管采用6层以上的固溶处理的镍基不锈钢合金制成。
[0021]进一步地，密封球头采用高硬度耐蚀合金材质。
[0022]进一步地，上接头、第一级插管和第二级插管的管体材质均采用耐蚀不锈钢材质制成。
[0023]本专利技术的有益效果为：
[0024]1)本专利技术结构适用性广泛，配合不同的作业管柱与工具串，适用于高压注水、注气(汽)、采油、采汽多种注采工艺的分层作业。
[0025]2)本专利技术所中多层金属波纹密封单元具备多种功能，使插管作业时的密封有效性和耐久性极大的提高。多层蒙乃尔合金材质的金属波纹管具有优秀的内压、抗蚀性能，另外多级组合使用的多层金属波纹管结构对消减高压流体造成的管柱蠕动和振动有很好的效果。
[0026]3)多层金属波纹中设置的弹性耐高温耐高温高分子材料密封环5和弹性石墨密封环6交错形成多道弹性密封，形成的压紧式连续密封腔有很好的密封性能。
[0027]4)多层金属波纹密封单元靠管柱重力压缩后轴向缩短而径向扩张(波高增大)的特性，其每个波纹的波形和波高经过设计，能够很好的实现压缩时径向变大后对间隙的密封。在注入通道通过高压流体时，其径向上鼓胀扩张，通过的高压流体压力越高，向外扩张力越大，密封性越好。
[0028]5)本专利技术同时具备了多种密封作用形式：两级密封单元的扩张压紧密封作用；因为波纹压缩机制存在而设计形成的特有的两处硬密封：
①
密封球头8处形成；
②
在密封锥体2处形成，形成的机制是下入管柱的自重使密封球头8处形成硬密封后，二级多层金属波纹密封单元在管柱重量作用下继续轴向压缩，在波纹密封单元的金属波纹外层接触被插入通道腔体内表面后，但尚有余量时，可以在密封锥体2处形成第二道硬密封。其他的密封还包括插入管管体上的密封环形成的多道弹性密封。
[0029]6)本专利技术中的二级多层金属波纹密封单元采用镍基不锈钢合金固溶处理(蒙乃尔合金)，这种不锈钢奥氏体材质有更好的耐高温、耐锈蚀和耐磨损性能；硬密封体(密封球头)采用高硬度耐蚀合金材质，具备高表面硬度和高屈服强度；插入体表面采用高精度加工工艺；导锥头采用碳纤维材质，强度高，耐温耐蚀，且在实现插管顺利插入和拔出动作时不会对套管插入开关内腔面和密封锥面造成损伤。
附图说明
[0030]图1为本专利技术的整体结构示意图；
[0031]图2为本专利技术的金属波纹密封单元的结构示意图；
[0032]图3为本专利技术的第一级插管和第二级插管连接处的结构示意图。
[0033]其中，附图标记为：
[0034]1、上接头；2、密封锥体；3、波纹短节上承接座；4、多层金属波纹管；5、耐高温高分子弹性材料密封环；51、耐高温高分子弹性材料密封环a；6、弹性石墨密封环、7、波纹短节下承接座；8、密封球头；9、插管连接螺纹；10、插管密封环；11、第二级插管本体；12、导流通孔；13、插管导椎头。
具体实施方式
[0035]实施例1
[0036]本专利技术涉及一种高压井注采用扩张式插入装置。如图1
‑
3所示，包括上接头1、第一级插管和第二级插管、密封球头8、插管连接螺纹9，所述上接头1通过所述第一级插管与所述密封球头8相连，所述密封球头8通过插管连接螺纹9与所述第二级插管相连。
[0037]其中，所述密封球头8与第二级插管连接位置形成的球面密封是硬密封。
[0038]其中，所述上接头1与所述第一级插管连接位置形成密封锥体2。
[0039]其本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种高压井注采用扩张式插入装置，其特征在于，包括上接头(1)、第一级插管和第二级插管、密封球头(8)、插管连接螺纹(9)，所述上接头(1)通过所述第一级插管与所述密封球头(8)相连，所述密封球头(8)通过插管连接螺纹(9)与所述第二级插管相连。2.如权利要求1所述的高压井注采用扩张式插入装置，其特征在于，所述密封球头(8)与第二级插管连接位置形成的球面密封是硬密封。3.如权利要求1所述的高压井注采用扩张式插入装置，其特征在于，所述上接头(1)与所述第一级插管连接位置形成密封锥体(2)。4.如权利要求2所述的高压井注采用扩张式插入装置，其特征在于，所述密封锥体(2)形成锥面密封。5.如权利要求4所述的高压井注采用扩张式插入装置，其特征在于，所述第一级插管包括1个或多个金属波纹密封单元，每个金属波纹密封单元均由波纹短节上承接座(3)、多层金属波纹管(4)、耐高温高分子弹性材料密封环(5)、弹性石墨密封环(6)和波纹短节下承接座(7)组成，多个金属波纹密封单元之间连接在一起，波纹短节上承接座(3)通过多层金属波纹管(4)与所述波纹短节下承接座(7)相连，耐高温高分子弹性材料密封环(5)和弹性石墨密封环(6)套装在多层金属波纹管(4)上。6.如权利要求5所述的高压井注采用扩张式插入装置，其特征在于，多个金属波纹密封单元之间通过不锈钢管体焊接连接。7.如权利要求6所述的高压井注采用扩张式插入装置，其特征在于，所述不锈钢管体上设置3
‑
6组凹槽。8.如权利要求7所述的高压井注采用扩张式插入装置，其特征在于，耐高温高分子弹性材料密封环a(51)套装在所述凹槽上。9.如权利要求8所述的高压井注采用扩张式插入装置，其特征在于，所述耐高温高分子弹性材料密封环a(51)设置3
‑
6组。10.如权利要求5...
【专利技术属性】
技术研发人员：李君，安九泉，袁爱武，王智博，魏凯，刘锦，吴迪，吴晓明，李鑫，刘影，吕孝明，冷冰，吴享远，李红爽，李珍霓，许鑫，李巍，张远健，屈振哲，张阳阳，许湘宁，钱战宏，尚晋，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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