防回流密封装置及具有其的尾管悬挂器的制作方法

1.本实用新型涉及固井作业技术领域，具体而言，涉及一种防回流密封装置及具有其的尾管悬挂器。


背景技术：

2.在尾管悬挂固井作业的过程中，由于固井时的水泥浆的密度高于泥浆的密度，当水泥浆进入到环空(即悬于井内的管柱的四周的空间，也就是环形空间)后，环空的液柱压力大于管内压力，为了防止水泥浆倒流，在管柱的下部通常连接有浮箍。
3.但是，由于井况复杂，如大排量的冲洗、井内有杂物以及高温等因素，时常有浮箍失效的现象发生，而浮箍一旦失效，在完成注水泥后水泥就会倒流，从而导致固井作业失败或者其他更加严重的事故。


技术实现要素：

4.本实用新型的主要目的在于提供一种防回流密封装置及具有其的尾管悬挂器，以解决现有技术中尾管悬挂固井作业的过程中在注水泥结束后容易发生水泥倒流的问题。
5.为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种防回流密封装置，包括：外管；密封套筒，密封套筒插设在外管内且与外管螺纹连接；中心管，中心管的第一端插设在密封套筒中且相对于密封套筒可运动地设置；端盖，端盖与密封套筒转动连接且端盖设置在密封套筒的远离中心管的筒口处；其中，端盖和密封套筒之间设置有弹性件，端盖在外力的作用下打开筒口或者在弹性件的弹性作用下关闭筒口。
6.进一步地，防回流密封装置包括销轴，端盖和密封套筒之间通过销轴转动连接；弹性件为弹簧，弹簧包括套接部和分别位于套接部的延伸方向两端且均与套接部连接的第一卡接部和第二卡接部；其中，套接部套设在销轴上，第一卡接部卡接在端盖上，第二卡接部卡接在密封套筒上。
7.进一步地，密封套筒上设置有安装槽，安装槽包括相连接的第一槽体和第二槽体；端盖包括相连接的端盖本体和销轴安装部，端盖本体位于第一槽体内，销轴安装部位于第二槽体内；其中，销轴安装部上设置有第一轴孔，第二槽体的相对两端分别设置有一个第二轴孔，销轴的中部穿设在第一轴孔中，销轴的两端一一对应地插设在两个第二轴孔中。
8.进一步地，销轴安装部包括沿销轴的中心线间隔布置的多个安装凸起，套接部位于多个安装凸起中的相邻两个安装凸起之间。
9.进一步地，密封套筒的外周面上设置有第一环形槽，防回流密封装置包括第一密封圈，第一密封圈设置在第一环形槽内，第一密封圈的内侧与第一环形槽的槽底面抵接，第一密封圈的外侧与外管的内壁面抵接。
10.进一步地，第一密封圈和第一环形槽均为多个，多个第一环形槽沿密封套筒的中心线间隔布置，多个第一密封圈一一对应地安装在多个第一环形槽中。
11.进一步地，密封套筒的内壁面上设置有第二环形槽，防回流密封装置包括密封圈
组合，密封圈组合设置在第二环形槽内，密封圈组合的内侧面与中心管的外周面抵接，密封圈组合的外侧面与第二环形槽的槽底面抵接。
12.进一步地，密封圈组合包括第二密封圈和分别位于第二密封圈的相对两侧的两组第三密封圈，各组第三密封圈包括一个或沿密封套筒的中心线依次布置的多个第三密封圈；其中，第二密封圈的截面为o字形截面，第三密封圈的截面为v字形截面，v字形截面的开口朝向第二密封圈设置。
13.进一步地，沿密封套筒的中心线，密封圈组合的相对两侧均设置有端环，端环包括靠近密封圈组合的一侧的两个第一侧面和远离密封圈组合的一侧的第二侧面，两个第一侧面共同形成朝向密封圈组合设置的v形开口，第二侧面垂直于密封套筒的中心线设置。
14.进一步地，外管包括中间安装腔和分别位于中间安装腔的相对两端的第一安装腔和第二安装腔，密封套筒位于中间安装腔内，第一安装腔套设在顶部封隔器组件的一端，第二安装腔套设在悬挂组件的一端。
15.进一步地，第一安装腔内设置有第三环形槽，防回流密封装置包括第四密封圈，第四密封圈设置在第三环形槽内；和/或第二安装腔内设置有第四环形槽，防回流密封装置包括第五密封圈，第五密封圈设置在第四环形槽内。
16.进一步地，中心管的第二端设置有用于与送入工具螺纹连接的外螺纹，送入工具向中心管内送入流体。
17.进一步地，密封套筒包括螺纹筒段和安装筒段，螺纹筒段的最小外径大于安装筒段的最大外径，螺纹筒段上设置有外螺纹，以通过外螺纹与外管螺纹连接，安装筒段上设置有第一环形槽。
18.进一步地，密封套筒由可钻材料制成。
19.根据本实用新型的另一方面，提供了一种尾管悬挂器，顶部封隔器组件和悬挂组件，尾管悬挂器还包括上述的防回流密封装置，防回流密封装置的外管的两端分别与顶部封隔器组件和悬挂组件连接。
20.应用本实用新型的技术方案，本实用新型的防回流密封装置包括：外管；密封套筒，密封套筒插设在外管内且与外管螺纹连接；中心管，中心管的第一端插设在密封套筒中且相对于密封套筒可运动地设置；端盖，端盖与密封套筒转动连接且端盖设置在密封套筒的远离中心管的筒口处；其中，端盖和密封套筒之间设置有弹性件，端盖在外力的作用下打开筒口或者在弹性件的弹性作用下关闭筒口。这样，本实用新型通过设置上述的适用于尾管悬挂器的防回流密封装置，在固井作业的过程中，外管竖直放置，其上端与尾管悬挂器的顶部封隔器组件连接，下端与尾管悬挂器的悬挂组件连接，中心管的上端(即第二端)与送入工具连接，端盖位于密封套筒的下端的筒口处，当送入工具通过中心管将固井用的水泥浆向下送入至下方的环空时，端盖在水泥浆的压力作用下打开筒口，当固井结束后在中心管通过送入工具提出井内时，端盖所受到的压力消失以在弹性件的弹性作用下关闭筒口，以形成单向阀，防止因水泥浆倒流而造成固井失败，解决了现有技术中尾管悬挂固井作业的过程中在注水泥结束后容易发生水泥倒流的问题。
附图说明
21.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用
新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
22.图1示出了根据本实用新型的防回流密封装置的实施例的剖视图；
23.图2示出了图1所示的防回流密封装置在a处的局部放大图；
24.图3示出了图1所示的防回流密封装置的侧视图；
25.图4示出了图1所示的防回流密封装置的外管的剖视图；
26.图5示出了图1所示的防回流密封装置的中心管的剖视图；
27.图6示出了图1所示的防回流密封装置的密封套筒的剖视图；
28.图7示出了图6所示的密封套筒的侧视图；
29.图8示出了图1所示的防回流密封装置的端盖的结构示意图；
30.图9示出了图1所示的防回流密封装置的弹性件的结构示意图；
31.图10示出了图1所示的防回流密封装置的第一密封圈的剖视图；以及
32.图11示出了图1所示的防回流密封装置的端环的剖视图。
33.其中，上述附图包括以下附图标记：
34.1、外管；11、连接腔体；12、过渡腔体；13、容纳腔体；14、第一安装腔；15、第二安装腔；16、第三环形槽；17、第四环形槽；2、中心管；
35.3、密封套筒；31、螺纹筒段；32、安装筒段；33、间隔筒段；34、第一环形槽；35、第二环形槽；36、导入腔；37、主安装腔；38、安装槽；39、第二轴孔；
36.4、端盖；41、端盖本体；42、销轴安装部；43、第一轴孔；44、销轴；
37.5、第一密封圈；61、第四密封圈；62、第五密封圈；7、第二密封圈；8、第三密封圈；9、端环；91、第一侧面；92、第二侧面；10、弹性件；101、套接部；102、第一卡接部；103、第二卡接部。
具体实施方式
38.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
39.如图1至图11所示，本实用新型提供了一种防回流密封装置，包括：外管1；密封套筒3，密封套筒3插设在外管1内且与外管1螺纹连接；中心管2，中心管2的第一端插设在密封套筒3中且相对于密封套筒3可运动地设置；端盖4，端盖4与密封套筒3转动连接且端盖4设置在密封套筒3的远离中心管2的筒口处；其中，端盖4和密封套筒3之间设置有弹性件10，端盖4在外力的作用下打开筒口或者在弹性件10的弹性作用下关闭筒口。
40.本实用新型的防回流密封装置包括：外管1；密封套筒3，密封套筒3插设在外管1内且与外管1螺纹连接；中心管2，中心管2的第一端插设在密封套筒3中且相对于密封套筒3可运动地设置；端盖4，端盖4与密封套筒3转动连接且端盖4设置在密封套筒3的远离中心管2的一端的筒口处；其中，端盖4和密封套筒3之间设置有弹性件10，端盖4在外力的作用下打开筒口或者在弹性件10的弹性作用下关闭筒口。这样，本实用新型通过设置上述的适用于尾管悬挂器的防回流密封装置，在固井作业的过程中，外管1竖直放置，其上端与尾管悬挂器的顶部封隔器组件连接，下端与尾管悬挂器的悬挂组件连接，中心管2的上端(即第二端)与送入工具连接，端盖4位于密封套筒3的下端的筒口处，当送入工具通过中心管2将固井用
的水泥浆向下送入至下方的环空时，端盖4在水泥浆的压力作用下打开筒口，当固井结束后在中心管2通过送入工具提出井内时，端盖4所受到的压力消失以在弹性件10的弹性作用下关闭筒口，以形成单向阀，防止因水泥浆倒流而造成固井失败，解决了现有技术中尾管悬挂固井作业的过程中在注水泥结束后容易发生水泥倒流的问题。
41.如图3和图9所示，防回流密封装置包括销轴44，端盖4和密封套筒3之间通过销轴44转动连接；弹性件10为弹簧，弹簧包括套接部101和分别位于套接部101的延伸方向两端且均与套接部101连接的第一卡接部102和第二卡接部103；其中，套接部101套设在销轴44上，第一卡接部102卡接在端盖4上，第二卡接部103卡接在密封套筒3上。
42.具体地，弹性件10为扭簧。
43.如图7和图8所示，密封套筒3上设置有安装槽38，安装槽38包括相连接的第一槽体和第二槽体；端盖4包括相连接的端盖本体41和销轴安装部42，端盖本体41位于第一槽体内，销轴安装部42位于第二槽体内；其中，销轴安装部42上设置有第一轴孔43，第二槽体的相对两端分别设置有一个第二轴孔39，销轴44的中部穿设在第一轴孔43中，销轴44的两端一一对应地插设在两个第二轴孔39中。
44.如图8所示，销轴安装部42包括沿销轴44的中心线间隔布置的多个安装凸起，套接部101位于多个安装凸起中的相邻两个安装凸起之间。其中，各个安装凸起上均设置有用于供销轴44穿过的通孔，以共同形成第一轴孔43。
45.如图1、图2和图6所示，密封套筒3的外周面上设置有第一环形槽34，防回流密封装置包括第一密封圈5，第一密封圈5设置在第一环形槽34内，第一密封圈5的内侧与第一环形槽34的槽底面抵接，第一密封圈5的外侧与外管1的内壁面抵接，以使密封套筒3和外管1之间通过第一密封圈5形成静密封。
46.优选地，第一密封圈5和第一环形槽34均为多个，多个第一环形槽34沿密封套筒3的中心线间隔布置，多个第一密封圈5一一对应地安装在多个第一环形槽34中。
47.具体地，第一密封圈5的截面为o字形截面，即第一密封圈5为o型圈。
48.如图1、图2和图6所示，密封套筒3的内壁面上设置有第二环形槽35，防回流密封装置包括密封圈组合，密封圈组合设置在第二环形槽35内，密封圈组合的内侧面与中心管2的外周面抵接，密封圈组合的外侧面与第二环形槽35的槽底面抵接；其中，中心管2沿自身中心线可运动地设置，密封套筒3和外管1之间通过密封圈组合形成动密封。
49.具体地，密封圈组合包括第二密封圈7和分别位于第二密封圈7的相对两侧的两组第三密封圈8，各组第三密封圈8包括一个或沿密封套筒3的中心线依次布置的多个第三密封圈8；其中，第二密封圈7的截面为o字形截面，即第一密封圈5为o型圈，第三密封圈8的截面为v字形截面，即第三密封圈为v型圈，v字形截面的开口朝向第二密封圈7设置。
50.在本实用新型的图1、图2和图6所示的实施例中，密封圈组合包括第二密封圈7和分别位于第二密封圈7的相对两侧的两组第三密封圈8，各组第三密封圈8包括九个第三密封圈8。
51.具体地，顶部封隔器组件及其他部件将环空分隔为分别位于顶部封隔器组件上方和下方的上部环空与下部环空，外管1的上端通过顶部封隔器组件与上部环空连通，中心管2的下端向下部环空的位于外管1下方的位置输送水泥浆，第一密封圈5用于将外管1与密封套筒3之间的间隙封堵，密封圈组合用于将中心管2与密封套筒3之间的间隙封堵，以防止中
心管2的管内因通过这些间隙与上部环空连通而无法进行后续的固井作业。
52.如果本实用新型的防回流密封装置也和现有技术中一样在密封套筒3和中心管2之间仅设置o型圈，那么在通过上提和下放中心管2来验证端盖4的开关功能，以使端盖4受到中心管2的压力而打开下端筒口或者使端盖4在中心管2的压力消除并在弹性件10的弹性作用下关闭下端筒口时，o型圈会因密封套筒3和中心管2之间处于动密封状态而极易受到损坏，使中心管2的管内和上部环空连通，从而导致既不能碰压也不能进行后续的固井作业，需要重新起下工具，造成了作业时间的浪费和作业成本的增加。而本实用新型的密封圈组合较单独的o型圈来说更加地安全可靠耐用，能够很好地解决上述问题。
53.如图1、图2和图11所示，沿密封套筒3的中心线，密封圈组合的相对两侧均设置有端环9，端环9包括靠近密封圈组合的一侧的两个第一侧面91和远离密封圈组合的一侧的第二侧面92，两个第一侧面91共同形成朝向密封圈组合设置的v形开口，第二侧面92垂直于密封套筒3的中心线设置。
54.如图1和图4所示，外管1包括中间安装腔和分别位于中间安装腔的相对两端的第一安装腔14和第二安装腔15，密封套筒3位于中间安装腔内，第一安装腔14套设在顶部封隔器组件的一端且与顶部封隔器组件螺纹连接，第二安装腔15套设在悬挂组件的一端且与悬挂组件螺纹连接。
55.具体地，中间安装腔包括依次连通的连接腔体11、过渡腔体12和容纳腔体13，连接腔体11位于过渡腔体12靠近第一安装腔14的一侧，容纳腔体13位于过渡腔体12靠近第二安装腔15的一侧。
56.其中，连接腔体11用于容纳密封套筒3的螺纹筒段31，连接腔体11上设置有内螺纹，以用于与螺纹筒段31螺纹连接；容纳腔体13用于容纳密封套筒3的安装筒段32和间隔筒段33；容纳腔体13的内径保持不变，连接腔体11的最小内径大于容纳腔体13的内径，密封套筒3从连接腔体11向容纳腔体13的方向插入外管1中；过渡腔体12为锥形腔体，过渡腔体12的最大内径小于连接腔体11的最小内径，过渡腔体12的最小内径等于容纳腔体13的最大内径，以对密封套筒3的安装筒段32和间隔筒段33的插入容纳腔体13内的运动进行导向。
57.优选地，第一安装腔14内设置有第三环形槽16，防回流密封装置包括第四密封圈61，第四密封圈61设置在第三环形槽16内且位于顶部封隔器组件和外管1之间，以将顶部封隔器组件和外管1之间的间隙密封；和/或第二安装腔15内设置有第四环形槽17，防回流密封装置包括第五密封圈62，第五密封圈62设置在第四环形槽17内且位于悬挂组件和外管1之间，以将悬挂组件和外管1之间的间隙密封。
58.具体地，第四密封圈61和第五密封圈62的截面均为o字形截面，即第四密封圈61和第五密封圈62均为o型圈。
59.如图1和图5所示，中心管2的第二端设置有用于与送入工具螺纹连接的外螺纹，送入工具向中心管2内送入流体。
60.优选地，中心管2的外周面为精加工面，以用于与密封圈组合的内侧面之间形成动密封，中心管2的管内保持用于供流体通过的通径；流体为水泥浆，当防回流密封装置用于固井作业时，流体通过中心管2的下端管口向下运动以到达下方的环空部分。
61.如图1和图6所示，密封套筒3包括螺纹筒段31和安装筒段32，螺纹筒段31的最小外径大于安装筒段32的最大外径，螺纹筒段31上设置有外螺纹，以通过外螺纹与外管1螺纹连
接，安装筒段32上设置有第一环形槽34。
62.具体地，密封套筒3包括还包括位于安装筒段32远离螺纹筒段31一端的间隔筒段33，间隔筒段33的外径小于安装筒段32的外径，以用于与外管1的中间安装腔间隔设置，以在保证密封套筒3与外管1之间的密封的可靠性的同时，降低密封套筒3在外管1中的安装难度。
63.优选地，密封套筒3的内部包括相连通的主安装腔37和导入腔36，主安装腔37用于容纳中心管2的位于密封套筒3中的大部分长度，第二环形槽35设置在主安装腔37内，主安装腔37的直径小于第二环形槽35的直径；导入腔36为锥形，以对中心管2的由导入腔36向主安装腔37的插入运动进行导向。
64.优选地，密封套筒3由可钻材料制成，以方便后期作业时的钻除工作。
65.本实用新型还提供了一种尾管悬挂器，顶部封隔器组件和悬挂组件，尾管悬挂器还包括上述的防回流密封装置，防回流密封装置的外管1的两端分别与顶部封隔器组件和悬挂组件连接。
66.从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：
67.本实用新型的防回流密封装置包括：外管1；密封套筒3，密封套筒3插设在外管1内且与外管1螺纹连接；中心管2，中心管2的第一端插设在密封套筒3中且相对于密封套筒3可运动地设置；端盖4，端盖4与密封套筒3转动连接且端盖4设置在密封套筒3的远离中心管2的筒口处；其中，端盖4和密封套筒3之间设置有弹性件10，端盖4在外力的作用下打开筒口或者在弹性件10的弹性作用下关闭筒口。这样，本实用新型通过设置上述的适用于尾管悬挂器的防回流密封装置，在固井作业的过程中，外管1竖直放置，其上端与尾管悬挂器的顶部封隔器组件连接，下端与尾管悬挂器的悬挂组件连接，中心管2的上端(即第二端)与送入工具连接，端盖4位于密封套筒3的下端的筒口处，当送入工具通过中心管2将固井用的水泥浆向下送入至下方的环空时，端盖4在水泥浆的压力作用下打开筒口，当固井结束后在中心管2通过送入工具提出井内时，端盖4所受到的压力消失以在弹性件10的弹性作用下关闭筒口，以形成单向阀，防止因水泥浆倒流而造成固井失败，解决了现有技术中尾管悬挂固井作业的过程中在注水泥结束后容易发生水泥倒流的问题。
68.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
69.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本技术的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
70.在本技术的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、
垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
71.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
72.此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本技术保护范围的限制。
73.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。