一种热采井用压缩式金属密封结构

技术领域

本发明涉及油田开发技术领域，特别涉及一种热采井用压缩式金属密封结构。

背景技术

在稠油开采过程中，由于油层渗透率存在物性差异，采用笼统注汽易出现吸汽不均匀，部分井段动用程度较低等情况，客观上影响了原油采收率的提高。分段注汽可使各层段吸汽均匀，增加受效井段长度，增加热量利用率，提高热采效果。

在分段注汽过程中，需要在井中下入耐高温高压的封隔工具，目前各大油田常用的有热敏耐高温封隔器和金属插入密封工具，热敏耐高温封隔器随着蒸汽吞吐轮次的增加，胶筒逐渐老化或失去弹性，效果越来越差；常规金属插入密封工具在下入过程中，缺少膨胀补偿导致其密封面与管壁发生摩擦，密封效果无法保证。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题，提供一种热采井用压缩式金属密封结构。该结构针对分段注汽的稠油井，采用压缩式金属密封，可进行多轮次的蒸汽吞吐作业，避免了因热敏耐高温封隔器胶筒老化及金属插入密封中密封面摩擦损伤等原因导致密封失效的发生。

本申请是采用以下技术方案得以实现的。

一种热采井用压缩式金属密封结构，包括中心管，中心管的上端与液缸心轴连接；所述中心管的下部与压帽连接，压帽的上方设有传压套，传压套的上方设有压套，压套的内侧通过锁环与中心管上端外壁连接；所述压帽与传压套之间以及传压套与压套之间均设有金属密封组件；所述压套的上方设有遇热膨胀流体的储存腔，储存腔内还设有推杆组件，推杆组件的尾端与压套上端接触。

进一步的，所述中心管上端内壁通过螺纹与液缸心轴的下端外壁连接。

进一步的，所述压帽与中心管通过螺纹连接，并通过防松螺钉固定。

进一步的，所述金属密封组件包括一个双向压环、多个单向压环和多个C型金属圈；所述双向压环位于金属密封组件的中央，C型金属圈和单向压环交替排列设置在双向压环的两侧。

进一步的，所述双向压环包括中间的本体以及两侧的凸块；所述单向压环包括1/2双向压环的本体以及本体一侧的凸块；所述凸块插入C型金属圈的缺口。

进一步的，所述锁环的内外侧通过不同牙型的楔形螺纹分别与压套和中心管连接。

进一步的，所述液缸心轴外套设缸套，液缸心轴外壁的下部向外延伸形成凸台；所述液缸心轴外壁、凸台、缸套围成遇热膨胀流体的储存腔。

进一步的，所述推杆组件包括推杆和金属波纹管，金属波纹管一端与推杆连接，另一端与液缸心轴的凸台连接；所述推杆的下端穿过凸台并与压套上端接触。

进一步的，所述缸套的下端与液缸心轴的凸台通过金属O圈密封；缸套的上端与液缸心轴的外壁通过耐高温密封圈密封。

进一步的，所述缸套的上端设有注入孔，注入孔内设有堵头。

本申请具有以下有益效果。

1.本发明通过两组金属密封组件及锁环锁紧机构，能够满足多轮次蒸汽吞吐作业的密封要求；

2.本发明压缩式金属密封结构在入井过程中金属密封组件不会与井筒内壁发生摩擦，在热采井注汽时实现了金属密封的功能。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明实现密封作用时的状态示意图；

图3是本发明C型金属圈的结构示意图；

图4是本发明双向压环的结构示意图；

图5是本发明单向压环的结构示意图；

图6是本发明推杆组件的结构示意图；

图7是本发明锁环的结构示意图；

图8是本发明锁环两侧牙型的结构示意图。

其中，1.中心管；2.防松螺钉；3.压帽；4.C型金属圈；5.单向压环；6.双向压环；7.传压套；8.锁环；9.压套；10.液缸心轴；11.金属O圈；12.推杆；13.金属波纹管；14.缸套；15.遇热膨胀流体；16.耐高温密封圈；17.堵头；18.密封筒；19.金属密封组件；20.推杆组件。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行进一步的说明。

如图1-8所示，一种热采井用压缩式金属密封结构，包括依次连接的中心管1、压帽3、金属密封组件19、传压套7、锁环8、压套9、液缸心轴10、推杆组件20及缸套14。

所述中心管1上部外侧与锁环8内侧通过螺纹连接，中心管1上部内侧与液缸心轴10通过螺纹连接；所述锁环8为开口的C型环，内外侧为不同的楔形螺纹，锁环8的外侧与压套9通过螺纹连接。本申请锁环8内外侧设置的不同楔形螺纹均为特制螺纹，该螺纹能够保证锁环8在受推力后仅可以向下移动，向上为锁死状态。

所述压帽3与中心管1下部通过螺纹连接，并用防松螺钉2固定；所述压帽3和传压套7之间以及传压套7和压套9之间各有一个金属密封组件19；所述金属密封组件19由一个双向压环6、四个单向压环5及六个C型金属圈4构成，单向压环5与C型金属圈4交替排列在双向压环6的两侧，且双向压环6两侧的结构相同。所述双向压环6包括中间的本体(压环轴向较大台阶面)以及两侧的凸块；所述单向压环5包括1/2双向压环6的本体以及本体一侧的凸块(两个单向压环5拼合成一个双向压环6)。具体的，以双向压环6一侧为例，双向压环6的凸块插入到第一个C型金属圈4的缺口内，直至C型金属圈4与双向压环6的本体接触；在第一个C型金属圈4上设置第一个单向压环5，第一个单向压环5的凸块插入第二个C型金属圈4的缺口内，在第二个C型金属圈4上设置第二个单向压环5，第二个单向压环5的凸块插入到第三个C型金属圈4的缺口内，三个C型金属圈4的开口均朝向双向压环6。

所述压套9的上方设有遇热膨胀流体15的储存腔，所述储存腔由液缸心轴10侧壁、液缸心轴10下部突出形成的凸台以及缸套14组成，缸套14的上端设有注入孔，注入孔内设有堵头17，堵头17将遇热膨胀流体15密封在储存腔内。为了提高储存腔的密封性，所述缸套14的下端与液缸心轴10的凸台通过金属O圈11密封；缸套14的上端与液缸心轴10的外壁通过耐高温密封圈16密封。

所述储存腔内还设有推杆组件20，推杆组件20在液缸心轴10及缸套14之间沿径向移动，推杆组件20下端与压套9上端接触，可推动所述压套9下移。所述推杆组件20包括推杆12及金属波纹管13，金属波纹管13上端与推杆12焊接密封，金属波纹管13下端与液缸心轴10的凸台焊接密封，金属波纹管13在推杆12下移时收缩，使所述推杆12处于动密封的状态。

本发明热采井用压缩式金属密封结构的使用方法，包括以下步骤：

1)制作并安装上述热采井用压缩式金属密封结构；

2)将所述热采井用压缩式金属密封结构连接油管至井口；

3)将所述热采井用压缩式金属密封结构下入至密封筒18内；

4)井口油管连接注热工具，进行注热；

5)注热后，所述金属密封组件19中的C型金属圈4受到挤压后与密封筒18接触，形成密封空间，完成密封作业。

具体的，步骤5)所述金属密封结构作用实现的具体流程为：注热工具进行注热时，遇热膨胀流体15受热后体积膨胀，推动推杆12下移，压缩金属波纹管13，所述推杆12推动压套9下移，压套9带动锁环8下移。所述压套9挤压压套9和传压套7之间的金属密封组件19，金属密封组件19挤压传压套7，传压套7再挤压传压套7与压帽3之间的金属密封组件19。所述金属密封组件19受到挤压时，C型金属圈4受到压套9、传压套7及压帽3的挤压，在单向压环5及双向压环6的作用下，C型金属圈4变形并与密封筒18接触，形成密封空间，完成密封作业。所述锁环8为特制螺纹，在压套9下移至最大位移处后位置锁定，使C型金属圈4与密封筒18始终保持密封接触。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。