一种双向承压楔式密封器

技术领域

本发明属于油田开发采油设备技术领域，尤其是涉及一种双向承压楔式密封器。

背景技术

目前经常使用的井筒密封工具是封隔器，一般的封隔器存在着以下几个问题：有效期短，一般在一年左右就会失效；承压低，正向小于25MPa、反向小于8MPa；损坏后容易造成油井大修，一般的封隔器下井一年以上的大修率超过60%；一般的封隔器上的金属齿硬度是大于井筒内壁硬度的，在使用时，需要用外力，将封隔器咬进井筒内壁使其固定，在交变载荷下，咬合处的缝隙会越来越大、也越来越深，这样容易伤害井筒（套管）内壁。

现有技术 CN105239956A，公开日 2016 年 1 月3 日，公开了一种楔式密封器。但在使用过程中存在以下问题：1、只能单向承压，当受到稍大一些的反向压力时，密封器中的环形密封楔容易向上滑动，失去密封作用；2、当抽油管工作时，流体会有正向反向的往复流动，由于只能单向承压，该装置容易产生松动位移，所以安装时需要挂在管柱上，保持它的位置固定；3、能够应用的范围比较小，一般只有在抽油机井反洗井防漏失时，由于是正向压力，可以发挥密封的作用，其他时候都不能发挥密封作用。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种可以克服现有产品所有不足，结构完全不同的，在井筒套管内能双向承压、配合丢手头或限荷短节单独在井筒内起密封作用的，应用更加广泛的封隔工具，一种双向承压楔式密封器。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种双向承压楔式密封器，包括从上到下套装在中空的椎体4上的上扶正器2和密封楔3，还包括容楔管5和下扶正器6，所述容楔管5安装在所述椎体4底部，所述下扶正器6套在所述容楔管5上；

所述密封楔3由外筒和内筒套装而成，所述外筒套在所述内筒外侧；

所述内筒内侧管壁上设置有若干道环状分布的第一密封结构；

所述椎体4外表面设置有若干道环状分布的第二密封结构，与所述内筒内侧管壁的若干道环状分布的第一密封结构相适应，所述椎体4下段的外直径从上到下逐渐变大。

进一步的，所述内筒外侧管壁的中部设置有环状密封凸起，所述内筒上部的外直径大于中下部的外直径；所述内筒上沿外侧有一圈凸台；

所述外筒套在所述内筒的中下部，所述外筒内侧管壁的上部设置有与内筒的环状密封凸起相适应的环状密封凹槽，所述外筒的管壁上设置有多条缝隙。

进一步的，所述外筒和内筒由弹性材料制成。

进一步的，所述内筒内侧管壁上的第一密封结构分为上下两个部分，上部为若干环状的密封槽，中下部设置有若干道环形第一倒刺或第一凸环；所述椎体4外表面的中段设置有若干密封环，下段设置有若干道环形第二倒刺或第二凸环，每一道第二倒刺和第二凸环之间还设置有环状细纹。

进一步的，所述上扶正器2和下扶正器6为中空结构，扶正器的外侧设置有若干从顶部延伸到底部的凹槽。

进一步的，所述上扶正器2和下扶正器6的一端为中空圆柱体，另一端为中空圆锥体。

进一步的，所述容楔管5为外直径小于所述椎体4底端外直径的中空圆柱体，所述容楔管5的顶端与所述椎体4的底部连接。

进一步的，所述容楔管5的底端可以堵死，或者安装单向节流阀。

本发明具有的优点和积极效果是：本方案可以实现双向承压，可以应对更大的反向压力，更好的保证密封性，不易滑动，适用范围更广，使用时，密封楔在挤压作用下与套管7内壁紧紧相贴，保持本装置的相对位置固定，不易松动，不需要再额外挂在管柱上。反洗井、正洗井时都可以发挥作用，可以适用的范围更广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明组装初期的结构示意图；

图2是本发明中密封楔和椎体的安装示意图；

图3是本发明的密封楔从小径段下到椎体末端（大径段）时的示意图；

图4是本发明的密封楔降落到容楔管时的示意图；

图5是本发明中密封楔外筒的结构示意图；

图6是本发明中密封楔内筒的结构示意图；

图7是本发明中椎体的结构示意图；

图8是本发明中扶正器纵向的剖视图；

图9是本发明中扶正器横向的剖视图；

图10是本发明中的椎体下部外表面设置凸环时的示意图。

附图标记：1-提升短节；2-上扶正器；3-密封楔；4-椎体；5-容楔管；6-下扶正器；7-套管；8-单向节流阀。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示装置件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及高度的三维空间尺寸。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本发明包括从上到下套装在中空椎体4上的上扶正器2和密封楔3，还包括容楔管5和下扶正器6，所述容楔管5安装在所述椎体4底部，所述下扶正器6套在所述容楔管5上；

如图8、9所示，所述上扶正器2和下扶正器6为尼龙材质的中空结构，一端为中空圆柱体，另一端为中空圆锥体，扶正器的外侧设置有若干从顶部延伸到底部的凹槽；

如图2、5、6所示，所述密封楔3由外筒和内筒套装而成；外筒为尼龙筒，内筒为橡胶筒，两者紧密贴合。

所述橡胶筒内侧管壁的上部设置有环状的密封槽，中下部设置有若干道环状分布的第一倒刺，所述橡胶筒外侧管壁的中部设置有环状密封凸起，所述橡胶筒上部的外直径大于中下部的外直径；所述橡胶筒上沿外侧有一圈凸台；凸台的外径稍大于套管的内径，橡胶筒进入套管内后，凸台与套管过盈配合，挡住橡胶筒和套管之间的间隙，在工作时，可以承压，不让流体进入间隙。

所述尼龙筒套在所述橡胶筒的中下部，所述尼龙筒内侧管壁的上部设置有与橡胶筒的环状密封凸起相适应的环状密封凹槽，所述尼龙筒的管壁上设置有沿轴向延伸的，互不相交的多条缝隙；

所述尼龙筒外侧底部设置有外倒角。

如图7所示，所述椎体4外表面的上段光滑，可以用一个短节替代，用于放置上扶正器，中段设置有密封环，下段设置有若干道环状分布的第二倒刺，与所述内筒内侧管壁上设置的密封槽、第一倒刺相适应；密封楔3内筒内径从上到下逐渐增大。安装时，密封楔3从上往下套在椎体4上，由于内筒下部第一倒刺部分的内径大于椎体上部和中部的外径，密封楔3顺利向下移动，直到内筒上部的密封槽移动到椎体中部的密封环位置，密封槽与密封环直径相当，相互配合，在安装初期的小压力情况下，密封楔3停止下行，椎体4和密封楔3相对位置固定。

第一倒刺可以替换成第一凸环，第二倒刺也可以替换成第二凸环，还可以替换成环状纹路等，可以单独出现，也可以结合起来出现。

所述椎体4上段和中段的外直径相同，所述下段的外直径从上到下逐渐变大。

上述的倒刺结构，在压力小时，也可以改成凸环结构，如图10所示。每一道倒刺结构之间还可以设置若干环状细纹。或者倒刺和凸环交替设置。

所述容楔管5为外直径小于所述椎体4外直径的中空圆柱体，所述容楔管5的顶端与所述椎体4的底部通过螺纹连接。

所述容楔管5的底端如果不需要连通，可以根据情况选择塞件进行堵死；如果需要流体通过时，可以在容楔管5的底端安装单向节流阀8。

使用时，所述椎体4的顶部安装丢手头或限荷短节（将本结构丢在井里时使用）或提升短节（不需要将本结构丢在井里时使用），按照顺序安装好各个部件，所述上扶正器2和下扶正器6的圆柱体端相对放置，下井时上扶正器2和下扶正器6紧贴套管7内壁，可以保护所述密封楔3不会被套管7内壁剐蹭，从而顺利进入预定位置。刚入井时，所述密封楔3位于所述椎体4的中上部，如图1所示。

本结构进入预定位置后，关闭油管闸门，反洗井打压，流体挤压所述密封楔3紧贴所述椎体4的外壁和套管7内壁向下楔行。随压力增高，所述密封楔3在所述椎体4的外壁和套管7内壁形成的环形空间内楔入的更紧密。所述橡胶筒内侧管壁上的环形第一密封结构，和所述椎体4外壁上的环形第二密封结构，相互错落挤压后紧密相扣，形成数个在一定压力范围内无法相互移动的密封圈，则流体无法通过，并且本结构与套管内壁紧贴，固定在套管内壁上。同时，密封楔3也在挤压作用下与套管7内壁紧紧相贴，这样，在很大受力范围内，无论从上向下受力还是从下向上受力都无法使其移动。实现了双向密封并固定其位置的目的。如图3所示。跟原有的密封器相比，反向可以承受更大的压力。

预定压力完成后，所述椎体4的顶部如果安装丢手头，需要打压剪断丢手头销钉（丢手头属于国标产品，可直接购买）；如果安装限荷短节，上提管柱从限荷短节的弱点端面断开。如此则可以将本结构丢在井筒内。

如果所述容楔管5的底端安装了死堵，则上下不再连通；如果所述容楔管5的底端连接单向节流阀8，则下部流体就可以流上来，而上部流体下不去。

当本装置完成使命或因为其他原因需要解封、从井筒内起出时，则下管柱捞住丢手头（打捞工具是标准产品）或限荷短节，上提管柱使椎体4上移、与密封楔3脱开，密封楔3因无附着则落入容楔管5位置。或者反洗井打压，所述密封楔3继续向下楔入更多，当压力足够时，所述密封楔3会脱出所述椎体4，套在小直径的容楔管5上。这时，本结构就可以随管柱提出井筒。如图4所示。

本方案可以实现双向承压，可以应对更大的反向压力，更好的保证密封性，不易滑动，适用范围更广，使用时，密封楔在挤压作用下与套管7内壁紧紧相贴，保持本装置的相对位置固定，不易松动，不需要再额外挂在管柱上。反洗井、正洗井时都可以发挥作用，可以适用的范围更广。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。