一种超高压井口金属环空密封包

技术领域

本发明涉及井口密封技术领域，尤其涉及一种超高压井口金属环空密封包，用于对多层套管悬挂器与水下井口间的环空间隙进行有效密封。

背景技术

海洋油气资源钻采过程中，由于生产泄漏导致的特大事故时有发生，水下井口与套管悬挂器之间的环空间隙生产介质泄漏是较为常见的一种，对生产的安全性、经济性以及环境都会造成重大的影响。为了防止此类情况发生，在每一层套管悬挂器与水下井口之间形成的环空间隙均应安装环空密封件。

目前，国际上水下井口系统使用的密封件主要有金属密封件及非金属密封件两种形式，在涉及超高压井口密封时，通常使用金属密封件。在套管悬挂器安装到位后，使用密封包下入工具将井口密封包下入至环空间隙，此时金属密封件被激发，密封件与水下井口及套管悬挂器密封面发生挤压形成密封。

传统金属密封件一般采用单激发环直接激发密封件，且密封件一般为不对称设计，在下入过程中，金属密封件位于密封包整体最下端，如果下入速度过快，或环空间隙内存在砂砾等杂物，极易造成密封面划伤，或者密封件提前激发，从而影响环空密封，导致密封不可靠。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超高压井口金属环空密封包，针对上述问题，优化密封件形式，保护密封面，实现有效密封。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种超高压井口金属环空密封包，用于密封水下高压井口与套管悬挂器之间的环空间隙，其包括自上而下位于井口本体与套管悬挂器之间的促动环、上激发环、金属密封件和下激发环，井口本体上设置有第一限位槽，套管悬挂器上设置有第二限位槽以及向井口本体凸起的承载肩，承载肩对下激发环进行下限位，促动环与上激发环的上端旋接，促动环的外侧设置有第一锁紧环，内侧设置有第二锁紧环，促动环上设置有对两个锁紧环进行上限位的凸部，金属密封件的截面呈H形，其内侧壁用于与套管悬挂器的表面接触，外侧壁上形成有与井口本体表面接触的密封唇，上下端面形成与对应上激发环、下激发环配合的插槽，当促动环下行时，第一锁紧环被挤出进入第一限位槽内、第二锁紧环被挤出进入第二限位槽内形成锁定，且上激发环的下端、下激发环的上端同步插入对应插槽中，使金属密封件向外扩张，从而对环空间隙形成密封。

特别地，上激发环的下端、下激发环的上端的表面分别设置有半圆槽，沿着半圆槽插入有钢丝绳，金属密封件的内侧壁上对应半圆槽设置有弧形轨道槽，钢丝绳于弧形轨道槽中上下移动，从而限制上激发环、下激发环与金属密封件的轴向位移。

特别地，上激发环的上端上开设有固定孔，固定孔中设置有固定键，固定键呈C形，其端头朝向井口本体且由促动环抵靠限位，第一锁紧环套设在固定键上且贴靠于上激发环的上端面，促动环上形成有与第一锁紧环接触的导向斜面。

特别地，上激发环的内壁上形成有支撑台阶，第二锁紧环置于支撑台阶上且外圈与上激发环留有间隙，促动环上形成有挤入间隙中的插入部。

特别地，促动环上设置有朝向上激发环的凸起卡环，上激发环上设置有行程槽，凸起卡环于行程槽中上下移动，从而限制促动环与上激发环的轴向位移。

特别地，行程槽内设置有凸棱，凸棱对位于行程槽上端处的凸起卡环限位，避免促动环自由落下。

特别地，密封唇呈V字形，且分叉部中设置有支撑垫。

特别地，上激发环、下激发环的端部均设置为便于挤压密封唇变形的楔形。

特别地，金属密封件的内侧壁上开设有燕尾槽，燕尾槽中装嵌有O型圈。

特别地，金属密封件的内侧壁上设置有多个密封凸台，与套管悬挂器的密封面过盈配合。

综上，本发明的有益效果为，与现有技术相比，所述超高压井口金属环空密封包采用促动环加上激发环、下激发环的双激发环联动设计，金属密封件为对称结构，由上激发环与下激发环同步驱动，且由于下激发环的存在，可有效保护金属密封件，避免密封面被划伤，密封更可靠、更稳定。

附图说明

图1是本发明实施例提供的超高压井口金属环空密封包的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的超高压井口金属环空密封包激发状态下的结构示意图；

图3是图1中A处放大图；

图4是图1中B处放大图；

图5是图2中C处放大图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

请参阅图1至5所示，本实施例提供一种超高压井口金属环空密封包100，用于密封水下高压井口与套管悬挂器之间的环空间隙，其包括自上而下位于井口本体200与套管悬挂器300之间的促动环110、上激发环120、金属密封件130和下激发环140。

井口本体200上设置有第一限位槽201，套管悬挂器300上设置有第二限位槽301以及向井口本体200凸起的承载肩302，承载肩302对下激发环140进行下限位。

促动环110与上激发环120的上端旋接，促动环110的外侧设置有第一锁紧环150，内侧设置有第二锁紧环160，促动环110上设置有对两个锁紧环进行上限位的凸部111。具体地，上激发环120的上端上开设有固定孔，固定孔中设置有固定键121，固定键121呈C形，其端头朝向井口本体200且由促动环110抵靠限位，第一锁紧环150套设在固定键121上且贴靠于上激发环120的上端面，促动环110上形成有与第一锁紧环150接触的导向斜面112。上激发环120的内壁上形成有支撑台阶122，第二锁紧环160置于支撑台阶122上且外圈与上激发环120留有间隙，促动环110上形成有挤入间隙中的插入部113。

金属密封件130的截面呈H形，其内侧壁用于与套管悬挂器300的表面接触，外侧壁上形成有与井口本体200表面接触的密封唇131，上下端面形成与对应上激发环120、下激发环140配合的插槽132。金属密封件130的内侧壁上开设有燕尾槽133，燕尾槽133中装嵌有O型圈134，金属密封件130的内侧壁上设置有多个密封凸台135，与套管悬挂器300的密封面过盈配合，以提高环空间隙内侧的密封效果。此处密封唇131呈V字形，且分叉部中设置有支撑垫136，上激发环120、下激发环140的端部均设置为便于挤压密封唇131变形的楔形141，以提高环空间隙外侧的密封效果。

上激发环120的下端、下激发环140的上端的表面分别设置有半圆槽，沿着半圆槽插入有钢丝绳170，金属密封件130的内侧壁上对应半圆槽设置有弧形轨道槽137，钢丝绳170于弧形轨道槽137中上下移动，从而限制上激发环120、下激发环140与金属密封件130的轴向位移。

促动环110上设置有朝向上激发环120的凸起卡环114，上激发环120上设置有行程槽123，凸起卡环114于行程槽123中上下移动，从而限制促动环110与上激发环120的轴向位移，行程槽123内设置有凸棱124，凸棱124对位于行程槽123上端处的凸起卡环114限位，避免促动环110自由落下。

未激发状态下，促动环110的凸起卡环114位于行程槽123上端，第一锁紧环150与第二锁紧环160不超出上激发环120的表面，上激发环120的下端、下激发环140的上端不插入金属密封件130的插槽132中。

密封包下入工具与钻杆连，促动环110卡接于密封包下入工具上，当钻杆动作下入激发时，促动环110向下运动，将第一锁紧环150挤出进入井口本体200的第一限位槽201内，且将第二锁紧环160挤出进入套管悬挂器300的第二限位槽301内形成锁定。与此同时，下激发环140的下端面坐放至套管悬挂器300的承载肩302上，上激发环120的下端、下激发环140的上端同步插入对应插槽132中，使金属密封件130向外扩张，密封唇131被完全激发，与井口本体200相应密封面形成过盈配合，金属密封件130内侧壁上燕尾槽133内的O型圈134也与套管悬挂器300相应密封面形成过盈配合，从而对环空间隙形成强力密封。

综上，上述的超高压井口金属环空密封包采用促动环加上激发环、下激发环的双激发环联动设计，金属密封件为对称结构，由上激发环与下激发环同步驱动，且由于下激发环的存在，可有效保护金属密封件，避免密封面被划伤，密封更可靠、更稳定。

以上实施例只是阐述了本发明的基本原理和特性，本发明不受上述事例限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。