本發(fā)明涉及密封裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種環(huán)形密封總成。

背景技術(shù)：

水下井口頭系統(tǒng)環(huán)形密封總成asa(annulussealassembly)是水下井口頭系統(tǒng)的最關(guān)鍵的部件，其密封性能的優(yōu)劣和工作的可靠性直接影響并決定了整個海洋石油開采系統(tǒng)的安全性和作業(yè)壽命。環(huán)形密封總成asa的密封壓力等級屬于高壓甚至超高壓，工況復(fù)雜，對其性能要求都很高。所設(shè)計的密封裝置除了能夠滿足密封、抗腐蝕性之外，還必須保證其符合寬溫域(設(shè)計溫度：-20℃—-150℃)、長服役年限、耐沖擊、抗疲勞等性能要求。環(huán)形密封總成只能通過下放工具遠(yuǎn)程操控將其坐放至水下井口頭坐封位置并達(dá)到密封狀態(tài)，更增加了密封難度，其使命完成后還需要能被回收，因此下放回收簡單、可靠、也是密封總成設(shè)計要考慮的問題。

水下井口頭環(huán)形密封總成為各層套管懸掛器和水下井口頭之間提供壓力封隔，是水下井口頭系統(tǒng)的控壓設(shè)備，它的密封性能優(yōu)劣直接影響到整個水下井口頭系統(tǒng)工作的可靠性和穩(wěn)定性。

水下井口頭系統(tǒng)對密封技術(shù)提出了很高的要求，包括高的密封壓力等級、抗h2s環(huán)境的密封材料、密封的寬溫域等。我國目前尚無水下井口頭系統(tǒng)此類深水油氣鉆采設(shè)備，制約其發(fā)展的一個瓶頸是我國尚未開發(fā)研制出適用于海洋深水油氣開采系統(tǒng)中的密封裝置。在海洋深水密封技術(shù)方面國內(nèi)外存在較大差距。

現(xiàn)有普通密封總成一般由上部驅(qū)動體和下部密封體組成。密封總成內(nèi)壁有與下放工具的相配合的結(jié)構(gòu)。與下放工具配合后的密封總成沿著套管掛下入，下入至套管掛外圈軸肩后，密封環(huán)總成的上部驅(qū)動體擠壓下部密封體直至達(dá)到密封效果。

現(xiàn)有普通密封總成的主要特點是：唇邊密封，一部分利用唇邊內(nèi)包有的橡膠彈性體在本體擠壓的時候，彈性體擠壓唇邊，與本體實現(xiàn)密封。還有的是在金屬唇邊內(nèi)側(cè)直接擠壓金屬體，以使唇邊擠壓與本體密封。這種結(jié)構(gòu)的不足之處就是因為唇邊較薄，在密封總成通過隔水管和防噴器的過程中，唇邊開口一側(cè)較容易掛傷，從而造成密封失效。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述問題中存在的不足之處，本發(fā)明提供一種環(huán)形密封總成。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種環(huán)形密封總成，用于在高壓井口頭與套管掛之間進(jìn)行密封，所述高壓井口頭具有鎖環(huán)槽；

所述環(huán)形密封總成包括：

金屬密封本體，所述金屬密封本體的內(nèi)表面和外表面具有凸起的金屬密封觸點，用于與所述套管掛的外側(cè)表面和所述高壓井口頭的內(nèi)表面接觸；和

鎖環(huán)，所述鎖環(huán)與所述金屬密封本體聯(lián)接，并在卡扣到所述鎖環(huán)槽內(nèi)時，將所述金屬密封本體鎖定在所述套管掛的外側(cè)表面和所述高壓井口頭的內(nèi)表面之間。

在上述的環(huán)形密封總成中，進(jìn)一步地，所述金屬密封本體內(nèi)部灌注有可壓縮的彈性體或不可壓縮的液體，用于擠壓所述金屬密封本體，以使得所述金屬密封觸點產(chǎn)生對所述套管掛和所述高壓井口頭的反作用力。

根據(jù)本發(fā)明的實施例提供的環(huán)形密封總成，通過金屬密封件將套管掛密封，再通過鎖環(huán)卡固在鎖環(huán)槽內(nèi)，使金屬密封件和高壓井口頭緊密連接密封，實現(xiàn)了上下雙向密封而且是不帶任何附加其他輔助材質(zhì)的純粹的金屬密封件密封，可以滿足目前石油鉆探與生產(chǎn)的各種工況，可以實現(xiàn)在寬溫條件下的高壓金屬密封。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例提供的環(huán)形密封總成還具有如下技術(shù)特征：

在上述的環(huán)形密封總成中，優(yōu)選地，所述彈性體為橡膠，所述液體為油或水。

在上述的環(huán)形密封總成中，進(jìn)一步地，所述鎖環(huán)外表面構(gòu)造有凸起部，所述凸起部和所述鎖環(huán)槽的形狀相適配。

在上述的環(huán)形密封總成中，進(jìn)一步地，所述凸起部為凸起的牙齒形狀，所述鎖環(huán)槽為向內(nèi)凹的牙齒形狀。

在上述的環(huán)形密封總成中，進(jìn)一步地，還包括驅(qū)動壓環(huán)，所述驅(qū)動壓環(huán)的斜面與所述鎖環(huán)的斜面相接觸；

其中，

在所述驅(qū)動壓環(huán)的斜面下方加工有平面接觸面，在所述鎖環(huán)的斜面上方加工有與所述平面接觸面卡合的接觸平面。

在上述的環(huán)形密封總成中，進(jìn)一步地，還包括主本體，所述主本體設(shè)置于和所述鎖環(huán)和所述金屬密封本體之間；

其中，所述主本體和所述金屬密封本體為螺紋連接，所述主本體和所述鎖環(huán)通過鎖環(huán)防轉(zhuǎn)銷連接。

在上述的環(huán)形密封總成中，進(jìn)一步地，還包括驅(qū)動銷，所述驅(qū)動銷，所述驅(qū)動銷為六只均勻分布于所述主本體一周并帶有防塵密封圈，所述驅(qū)動銷的上部斜面與所述鎖環(huán)的下部斜面接觸，下端面與所述套管掛的頂部接觸，以向上推動所述驅(qū)動銷，以使得所述鎖環(huán)向外張開鎖進(jìn)所述鎖環(huán)槽。

在上述的環(huán)形密封總成中，進(jìn)一步地，還包括定位鋼絲，所述定位鋼絲設(shè)置于所述主本體和所述金屬密封主本體之間。

在上述的環(huán)形密封總成中，進(jìn)一步地，還包括聯(lián)動環(huán)，所述聯(lián)動環(huán)卡合在所述主本體和所述驅(qū)動壓環(huán)之間。

本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將下面的描述部分中給出，部分將從下面描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一個實施例中環(huán)形密封總成的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點，下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進(jìn)一步描述。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便充分理解本發(fā)明，但是，本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的方式來實施，因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不受下面公開的具體實施例的限制。

如圖1所示，本發(fā)明實施例提供了環(huán)形密封總成，用于在高壓井口頭1與套管掛10之間進(jìn)行密封，高壓井口頭1具有鎖環(huán)槽11；

環(huán)形密封總成包括：金屬密封本體18和鎖環(huán)4；

其中，金屬密封本體18的內(nèi)表面15和外表面12具有凸起的金屬密封觸點，用于與套管掛10的外側(cè)表面14和高壓井口頭1的內(nèi)表面13接觸；

鎖環(huán)4，鎖環(huán)4與金屬密封本體18連接，并和鎖環(huán)槽11卡固。

需要理解的是，為了圖示的簡單，圖1僅示出了沿高壓井口頭1的中軸線左側(cè)的部分，并未示出與該左側(cè)部分沿中軸線對稱的整個圓周部分。前述金屬密封觸點的尺寸較小，因此在圖1中并不能明顯看出。當(dāng)金屬密封本體18被壓入到高壓井口頭1和套管掛10之間時，利用該金屬密封觸點，可以提升金屬密封本體18分別與高壓井口頭1和套管掛10之間的接合強(qiáng)度。

通過金屬密封件將套管掛密封，再通過鎖環(huán)卡固在鎖環(huán)槽內(nèi)，使金屬密封件和高壓井口頭緊密連接并密封，實現(xiàn)了上下雙向密封而且是不帶任何附加其他輔助材質(zhì)的純粹的金屬密封件密封，可以滿足目前石油鉆探與生產(chǎn)的各種工況，可以實現(xiàn)在寬溫條件下的高壓金屬密封。

在上述技術(shù)方案中，金屬密封本體18內(nèi)部灌注有可壓縮的彈性體或不可壓縮的液體，用于擠壓金屬密封本體18，以使得金屬密封觸點產(chǎn)生對套管掛10和高壓井口頭1的反作用力。進(jìn)一步地，彈性體為橡膠，液體為油或水。通過在金屬密封本體18內(nèi)部灌注橡膠或油或水，可促進(jìn)金屬密封觸點和套管掛10的外側(cè)表面14和高壓井口頭1的內(nèi)表面13更加緊密貼合，提高密封效果。

在上述技術(shù)方案中，鎖環(huán)4外表面構(gòu)造有凸起部，凸起部和鎖環(huán)槽11的形狀相適配。其中，凸起部為凸起的牙齒形狀，鎖環(huán)槽11為向內(nèi)凹的牙齒形狀。凸起部還可以是凸起不同角度的牙齒形狀，鎖環(huán)槽11還可以是向內(nèi)凹不同角度牙齒形狀，凸起牙齒和凹陷牙齒相互卡接，用于鎖定環(huán)形密封總成和高壓井口頭1，上述的安裝方式起到了安裝方便快捷鎖定效果。

在另一個技術(shù)方案中，還包括驅(qū)動壓環(huán)2，驅(qū)動壓環(huán)2的斜面與鎖環(huán)4的斜面相接觸，兩個斜面的角度相同，以便于更好的貼合，避免由于貼合不好，引起鎖環(huán)4移動不好的問題。在驅(qū)動壓環(huán)2的斜面下方加工有平面接觸面19，在鎖環(huán)4的斜面上方加工有與平面接觸面19卡合的平面可避免在下放過程中鎖環(huán)4的斜面與驅(qū)動壓環(huán)的斜面作用，造成鎖環(huán)4提前張開。

在另一技術(shù)方案中，還包括主本體5，主本體5設(shè)置于和鎖環(huán)4和金屬密封本體18之間；其中，主本體5和金屬密封本體18為螺紋連接，主本體5和鎖環(huán)4通過鎖環(huán)防轉(zhuǎn)銷6定位。其中主本體5前部插入金屬密封本體18后端并通過鋼絲8定位鎖緊，用于提高主本體5和金屬密封本體18連接的穩(wěn)固性，進(jìn)一步提高環(huán)形密封總成的穩(wěn)定性。

在另一技術(shù)方案中，還包括驅(qū)動銷7，所述驅(qū)動銷7六只均勻分布于主本體5的一周并帶有防塵密封圈9驅(qū)動銷7的上部斜面與鎖環(huán)4的下部斜面接觸，下端面17與套管掛10的頂部16接觸，也就是密封總成到位時驅(qū)動銷7的上部斜面驅(qū)動鎖環(huán)4的下斜面，促使鎖環(huán)4向外張開鎖進(jìn)鎖環(huán)槽11內(nèi)。

在另一技術(shù)方案中，還包括定位銷6，定位銷6設(shè)置于主本體5上部。通過定位銷6定位鎖環(huán)避免移動，定位效果好。

在另一技術(shù)方案中，還包括聯(lián)動環(huán)3，聯(lián)動環(huán)3通過螺紋連接在驅(qū)動壓環(huán)2側(cè)部。聯(lián)動環(huán)3和驅(qū)動壓環(huán)2內(nèi)側(cè)相平，避免出現(xiàn)凸起，影響操作。

具體使用時：送入工具推力f的作用下，驅(qū)動壓環(huán)2利用與鎖環(huán)4的平面接觸面19向下推動主本體5和金屬密封本體18，金屬密封本體18與套管掛10的外側(cè)14有一個相同角度的配合面，當(dāng)在推力作用使得驅(qū)動銷7的底部與套管掛10的頂部16接觸時，驅(qū)動銷7的上部斜面與鎖環(huán)4的內(nèi)側(cè)作用驅(qū)動鎖環(huán)4向外張開，促使驅(qū)動壓環(huán)2與鎖環(huán)4的接觸平面19移動至斜面接觸，通過驅(qū)動壓環(huán)2的斜面推動鎖環(huán)4向外擠壓進(jìn)井口頭鎖環(huán)槽11。

同時主本體5的底部與套管掛10的頂部16接觸，密封總成安裝到位，此時密封總成的金屬密封本體18擠壓進(jìn)入套管掛10和高壓井口頭1的環(huán)形空間內(nèi)，金屬密封本體18的內(nèi)側(cè)15有三條突起的金屬密封觸點與套管掛10外側(cè)表面14接觸并實現(xiàn)金屬密封，金屬密封本體18外表面12也有三條突起的金屬觸點同時與高壓井口頭1內(nèi)表面13接觸實現(xiàn)金屬密封。

在密封總成的正向液壓作用金屬密封本體18就類似一個d型密封環(huán)，金屬密封本18的內(nèi)表面15和外表面12跟套管掛10外表面14以及高壓井口頭1的內(nèi)表面13之間的金屬密封更有效。當(dāng)從密封總成的底部反向試壓時由于密封總成主本體5與金屬密封本體18頂部的位置在鎖環(huán)4的作用下保持不動，因此金屬密封本體18這個d型密封環(huán)同樣會向內(nèi)外變形，從而實現(xiàn)金屬密封的效果。本設(shè)計的環(huán)形密封總成既實現(xiàn)了上下雙向密封而且是不帶任何附加其他輔助材質(zhì)的純粹的金屬密封。

密封總成選用了抗腐蝕的金屬材料，可以滿足目前石油鉆探與生產(chǎn)的各種工況，可以實現(xiàn)在寬溫條件下的高壓金屬密封。

1.本設(shè)計的關(guān)鍵點是利用金屬密封本體18內(nèi)部為中空灌注不可壓縮的彈性體產(chǎn)生反作用力，從而實現(xiàn)金屬密封本體18內(nèi)外表面分別于套管掛10外表面實施以及高壓井口頭1的內(nèi)表面13實現(xiàn)有效的金屬密封；

2.利用金屬密封本體18內(nèi)表面15與套管掛10的外表面14有相同的角度，在送入工具向下推力的作用下容易把密封總成擠壓到位并在整個斜面的作用下使金屬密封本體18整體變形與高壓井口頭1之間均實現(xiàn)金屬密封；

3.驅(qū)動壓環(huán)2與鎖環(huán)4之間的接觸平面19可以保證密封總成在下放過程中不會提前坐掛，只有主本體5以及驅(qū)動銷7與套管掛10的頂部16接觸才能實現(xiàn)密封總成坐掛，而此時，在鎖環(huán)4與鎖環(huán)槽11的45度斜面擠壓進(jìn)一步使得密封總成完全到位。

4.金屬密封本體18本方案為整體式，也可以用上下焊接便于簡化加工；

5.金屬密封本體18與主本體5的連接方式采用扭矩螺紋連接，也可以采用鎖緊環(huán)的形式以達(dá)到鎖緊的效果；金屬密封體18灌注彈性體也可以采用灌注合適的液體達(dá)到彈性體的效果。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。