注胶导向密封防喷装置的制作方法

1.本发明涉及采油过程井口密封技术领域，是一种注胶导向密封防喷装置。


背景技术：

2.在油田日常生产运行中，油井井口要求保持密封状态来保证安全生产和杜绝因跑、冒、刺、漏带来的环境污染。在机械采油过程中，由于抽油机悬绳器钢丝绳在光杆上下往复运动时，因光杆载荷变化大且其运动轨迹不确定，光杆与盘根之间的磨擦出现不确定性，再加上其他因素的影响井口密封盘根偏磨机率较大，是造成井口密封失败、井口漏油、污染环境的主要原因，现场需及时发现盘根刺漏，及时恢复井口密封来为防止盘根跑油、漏油、污染环境事态扩大。
3.稠油的开采普遍采用注蒸汽热采的方式进行，开采过程中使用的井口注胶导向密封防喷装置，在工作时既要承受高温，又要承受高压。在注蒸汽的过程中一旦发生失效泄漏，处理起来非常困难，容易造成严重经济损失，并且对环境造成污染。现有稠油井口使用的注采两用盘根下级密封多为石墨、橡胶等材料，易发生磨损，造成下级密封经常发生关闭不严现象，影响上级盘根更换工作，给生产造成严重干扰，存在事故隐患。因此，需要需求一种适合各种工况条件下的井口密封闸门，及时密封光杆，防止井口刺漏并提高和保证井口更换盘根等作业时的安全可靠性。
4.公告号为cn103233697b，名称为油井井口防喷装置的专利文件中，通过帽状构造被动地将井喷时喷射出的井液阻挡于防喷装置的内壁，并使井液沿内壁流回油套环空，由此使井喷时不会造成大面积的污染，但是其应用范围比较小，而且耐高压效果差；公开号为cn107178333a，名称为一种光杆密封器的专利申请中，其实现液压密封，角度位移和水平位移及防喷与一体化设计，调整操作方便。减轻盘根偏磨，降低抽油机载荷，节约电能，盘根密封效果好，尤其适用于稠油注蒸汽、注聚区抽油井井口密封，避免原油损失，防止污染环境，提高油田管理水平，但其有不能针对油井光杆密封失效后及时恢复密封的缺点。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种注胶导向密封防喷装置，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有油井措施作业（如注汽、挤液）及采油过程井口密封失效、抽油井光杆密封失效后的井口防喷、及时恢复密封的问题。
6.本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种注胶导向密封防喷装置，包括导向密封芯、上密封基底、下密封基底和竖向设置的中心筒，中心筒中部内侧同轴套装有导向密封芯，导向密封芯包括相互靠近并接触后能够密封穿设于中心筒内光杆外侧的前密封芯和后密封芯，前密封芯和后密封芯均为半圆环结构且呈中心对称设置，前密封芯左部后侧面为从下至上由前至后倾斜的倾斜面，前密封芯右部后侧面与前密封芯左部后侧面呈中心对称设置，对应前密封芯上端和下端位置的中心筒上部内侧和下部内侧分别与圆环状的上密封基底、圆环状的下密封基底密封固定安装在一起，中心筒前部内侧固定安装有前导
向隔板，中心筒后部内侧固定安装有与前导向隔板呈中心对称设置的后导向隔板。
7.下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：作为一种优选，上述中心筒可包括前后对称设置的前连接筒和后连接筒，前连接筒后端左右两侧均固定有前连接板，后连接筒前端左右两侧均固定有后连接板，每个前连接板前侧均上下间隔分布有若干个第一连接通孔，对应每个第一连接通孔位置的后连接板前侧均设有第二连接通孔，前连接筒和后连接筒通过螺杆端依次穿过第一连接通孔和对应位置的第二连接通孔后螺接有螺母的连接螺杆固定安装在一起，下密封基底包括对半设置的前半密封基底和后半密封基底，前半密封基底固定安装于前连接筒下部内侧，后半密封基底固定安装于后连接筒下部内侧，对应前半密封基底下方位置的前连接筒中部前侧和后连接筒中部后侧均设置有径向贯通的手柄孔，上密封基底上部外侧沿圆周间隔分布有至少一个径向设置的第一手柄。
8.作为一种优选，上述中心筒上部外侧和下部外侧可分别固定有上法兰盘和下法兰盘，上法兰盘的连接孔和下法兰盘的连接孔一一对应。
9.作为另一种优选，上述中心筒下端可固定安装有安装法兰盘，上密封基底上端中央固定安装有内腔筒，内腔筒为上端开口下端封闭的筒状结构，内腔筒下端中央设有第一光杆孔，内腔筒上端外侧密封螺接有压盖，压盖外侧沿圆周均布有至少一个第二手柄，压盖上端中央设有上下贯通的第二光杆孔，内腔筒下部内侧设有若干个依次叠放的盘根，位于最上方的盘根上端设有压帽，压帽上端与压盖上部内侧相接触。
10.上述前密封芯和中心筒前部之间可设有前密封芯能够径向移动的前导向构件，后密封芯和中心筒后部之间设有后密封芯能够径向移动的后导向构件。
11.上述前导向构件包括前导向杆，前密封芯中部外侧设有径向设置的导向孔，对应导向孔位置的中心筒前部设有径向贯通的安装螺孔，安装螺孔内螺接有螺杆端位于导向孔内的前导向杆，对应前密封芯前方位置的前导向杆前端截面呈方形，后导向构件包括与前导向杆结构相同且呈中心对称设置的后导向杆。
12.上述前导向隔板固定安装于对应前导向杆左方位置的中心筒前部内侧，前导向隔板的截面呈矩形，前导向隔板与前密封芯外侧之间设有间距，前导向隔板的竖直中心面与导向孔的中心轴线之间的夹角为
ɑ
，
ɑ
由公式
ɑ
=arcsin(h/r)得到，其中h为前密封芯的高度，r为前密封芯外环面的直径。
13.上述对应前导向杆和后导向杆之间位置的中心筒右部可设有径向贯通的第一注胶孔，中心筒左部设有与第一注胶孔呈中心对称分布的第二注胶孔，第一注胶孔和第二注胶孔内均安装有注胶阀。
14.上述第一注胶孔的中心轴线与导向孔的中心轴线之间的夹角可介于70
°
至90
°
之间。
15.上述前密封芯中部外侧和后密封芯中部外侧可分别设有前外环槽和后外环槽，前外环槽和后外环槽能形成外环槽，外环槽的截面为外宽内窄的梯形，导向孔设置于前外环槽的底壁上。
16.上述前密封芯中部设有前安装孔，后密封芯中部设有后安装孔，前安装孔和后安装孔能形成环形的嵌设孔，嵌设孔内穿设有弹簧圈。
17.本发明的注胶导向密封防喷装置,当向上密封基底、下密封基底、中心筒内侧和导
向密封芯形成的空间内注入带压胶体后，带压胶体推动前密封芯和后密封芯在前导向构件和后导向构件的作用下相互靠近，使得前密封芯和后密封芯接触后密封光杆外侧，提高井口光杆密封的可靠性和可操作性，实现快速密封、快速解封、开关灵活，满足各类油井井口密封难题，特别是解决现有稠油井口密封问题，提高热采稠油井口防井喷能力，适用于各类工况下的热采稠油井口密封，提高井口更换盘根作业中的安全、高效性。
附图说明
18.附图1为实施例一拆掉注胶阀后的俯视剖视结构示意图。
19.附图2为实施例一的右视剖视结构示意图。
20.附图3为附图1中导向密封芯的右视局部剖视放大结构示意图。
21.附图4为实施例一中下密封基底与中心筒一体成型的立体结构示意图。
22.附图5为实施例一中上密封基底与中心筒一体成型的立体结构示意图。
23.附图6为实施例二中拆掉注胶阀、前导向构件和后导向构件后的分解立体结构示意图。
24.附图7为实施例二使用时的立体结构示意图。
25.附图8为实施例三中拆掉注胶阀后的右视剖视结构示意图。
26.附图9为实施三使用时的立体结构示意图。
27.附图10为实施例四中拆掉注胶阀后的右视剖视结构示意图。
28.附图11为实施四的立体结构示意图。
29.附图12为实施四和实施例三组合在一起时的右视局部剖视结构示意图。
30.附图13为弹簧圈的俯视剖视结构示意图。
31.附图14为弹簧圈的右视剖视结构示意图。
32.附图中的编码分别为：1为上密封基底，2为下密封基底，3为前密封芯，4为后密封芯，5为中心筒，6为前导向杆，7为后导向杆，8为前导向隔板，9为后导向隔板，10为第一注胶孔，11为第二注胶孔，12为前外环槽，13为后外环槽，14为前连接筒，15为后连接筒，16为前连接板，17为后连接板，18为前半密封基底，19为后半密封基底，20为第一手柄，21为上法兰盘，22为下法兰盘，23为安装法兰盘，24为内腔筒，25为压盖，26为第二手柄，27为盘根，28为压帽，29为前安装孔，30为后安装孔，31为弹簧圈，
ɑ
为前导向隔板的竖直中心面与导向孔的中心轴线之间的夹角，β为第一注胶孔的中心轴线与导向孔的中心轴线之间的夹角。
具体实施方式
33.本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。
34.在本发明中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。
35.下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：实施例一：如附图1、2、3、4、5所示，该注胶导向密封防喷装置包括导向密封芯、上密封基底1、下密封基底2和竖向设置的中心筒5，中心筒5中部内侧同轴套装有导向密封芯，
导向密封芯包括相互靠近并接触后能够密封穿设于中心筒5内光杆外侧的前密封芯3和后密封芯4，前密封芯3和后密封芯4均为半圆环结构且呈中心对称设置，前密封芯3左部后侧面为从下至上由前至后倾斜的倾斜面，前密封芯3右部后侧面与前密封芯3左部后侧面呈中心对称设置，对应前密封芯3上端和下端位置的中心筒5上部内侧和下部内侧分别与圆环状的上密封基底1、圆环状的下密封基底2密封固定安装在一起，中心筒5前部内侧固定安装有前导向隔板8，中心筒5后部内侧固定安装有与前导向隔板8呈中心对称设置的后导向隔板9。
36.根据需求，中心筒5的厚度为10mm-20mm，上密封基底1和下密封基底2的内环面直径均比光杆直径大10-30mm，上密封基底1和下密封基底2的厚度为5-15mm，前导向隔板8与前密封芯3平齐，前导向隔板8的宽度为8mm，前密封芯3左部后侧面与水平面之间的夹角可为45
°
，上密封基底1和下密封基底2对导向密封芯起到纵向限位作用，限制导向密封芯上下移动，若上密封基底1与中心筒5螺纹连接，则下密封基底2与中心筒5一体成型，若上密封基底1与中心筒5一体成型，则下密封基底2与中心筒5螺纹连接。本发明针对油井措施作业（如注汽、挤液）及采油过程井口密封难题，发明的注胶导向密封防喷装置,当向上密封基底1、下密封基底2、中心筒5内侧和导向密封芯形成的空间内注入带压胶体后，前导向隔板8和后导向隔板9能够起到导向作用，带压胶体推动前密封芯3和后密封芯4相互靠近，使得前密封芯3和后密封芯4接触后密封光杆外侧，提高井口光杆密封的可靠性和可操作性，实现快速密封、快速解封、开关灵活，满足各类油井井口密封难题，特别是解决现有稠油井口密封问题，提高热采稠油井口防井喷能力，适用于各类工况下的热采稠油井口密封，提高井口更换盘根作业中的安全、高效性。
37.可根据实际需要，对上述注胶导向密封防喷装置作进一步优化或/和改进：实施例二：如附图6、7所示，中心筒包括前后对称设置的前连接筒14和后连接筒15，前连接筒14后端左右两侧均固定有前连接板16，后连接筒15前端左右两侧均固定有后连接板17，每个前连接板16前侧均上下间隔分布有若干个第一连接通孔，对应每个第一连接通孔位置的后连接板17前侧均设有第二连接通孔，前连接筒14和后连接筒15通过螺杆端依次穿过第一连接通孔和对应位置的第二连接通孔后螺接有螺母的连接螺杆固定安装在一起，下密封基底包括对半设置的前半密封基底18和后半密封基底19，前半密封基底18固定安装于前连接筒14下部内侧，后半密封基底19固定安装于后连接筒15下部内侧，对应前半密封基底18下方位置的前连接筒14中部前侧和后连接筒15中部后侧均设置有径向贯通的手柄孔，上密封基底1上部外侧沿圆周间隔分布有至少一个径向设置的第一手柄20。
38.本实施例与实施例一的区别在于中心筒的设置不同，本实施例示出的注胶导向密封防喷装置是一种叠装型注胶导向密封防喷装置，是不改变现有抽油井口密封结构，安装在现有井口盘根盒之上（如附图6），前连接筒14和后连接筒15通过手柄孔穿过现有盘根盒压盖手柄后，再通过连接螺杆和螺母连接，即可让中心筒座于现有盘根盒压盖上，前半密封基底18和后半密封基底19也可由现有盘根盒压盖顶部替代，当向上密封基底1、下密封基底、中心筒内侧和导向密封芯形成的空间内注入带压胶体后，带压胶体推动前密封芯3和后密封芯4相互靠近，使得前密封芯3和后密封芯4接触后密封光杆外侧，使中心筒与现有盘根盒压盖连为一体，将上密封基底1上部加装第一手柄20，即可实现在现有盘根盒叠装一个注胶导向密封防喷装置（如附图7），拆装方便，工作效率高，满足各类油井井口密封难题，特别
是解决现有稠油井口密封问题，提高热采稠油井口防井喷能力，适用于各类工况下的热采稠油井口密封，提高井口更换盘根作业中的安全、高效性。
39.实施例三：如附图8、9所示，中心筒5上部外侧和下部外侧分别固定有上法兰盘21和下法兰盘22，上法兰盘21的连接孔和下法兰盘22的连接孔一一对应。
40.本实施例与实施例一的区别在于上法兰盘21和下法兰盘22的设置，本实施例示出的注胶导向密封防喷装置是一种预装型注胶导向密封防喷装置。根据需求，上法兰盘21和下法兰盘22均为现有公知技术，本实施例中的上密封基底1与中心筒5一体成型，下密封基底2与中心筒5螺纹连接。现有的井口盘根盒安装前，先安装本实施例，将本实施例中通过上法兰盘21和下法兰盘22安装在现有的油管四通与盘根盒之间，即可实现在原盘根盒下部预装一个注胶导向密封器（如附图9）。当向上密封基底1、下密封基底2、中心筒5内侧和导向密封芯形成的空间内注入带压胶体后，带压胶体推动前密封芯3和后密封芯4相互靠近，使得前密封芯3和后密封芯4接触后密封光杆外侧，解决现有稠油井口密封问题，提高热采稠油井口防井喷能力，适用于各类工况下的热采稠油井口密封，提高井口更换盘根作业中的安全、高效性。
41.实施例四：如附图10、11所示，中心筒5下端固定安装有安装法兰盘23，上密封基底1上端中央固定安装有内腔筒24，内腔筒24为上端开口下端封闭的筒状结构，内腔筒24下端中央设有第一光杆孔，内腔筒24上端外侧密封螺接有压盖25，压盖25外侧沿圆周均布有至少一个第二手柄26，压盖25上端中央设有上下贯通的第二光杆孔，内腔筒24下部内侧设有若干个依次叠放的盘根27，位于最上方的盘根27上端设有压帽28，压帽28上端与压盖25上部内侧相接触。
42.本实施例与实施例一的区别在于安装法兰盘23和上密封基底1上方的构件的设置，本实施例示出的注胶导向密封防喷装置是组装型注胶导向密封防喷装置，根据需求，压帽28上端外侧有外环台，能够在内腔筒24上端与压盖内侧之间上下移动，安装法兰盘23可为现有公知的调偏法兰，是设计组装新的注采两用盘根盒，中心筒5下端安装同管径调偏法兰，上端连接一个现有盘根盒、盘根填料仓即可组装一个注采两用盘根盒（如附图11），也可将实施例三与本实施例组合串联形成多级密封结构组合，组装一个多级密封注采两用盘根盒（如附图12）。当向上密封基底1、下密封基底2、中心筒5内侧和导向密封芯形成的空间内注入带压胶体后，带压胶体推动前密封芯3和后密封芯4相互靠近，使得前密封芯3和后密封芯4接触后密封光杆外侧，提高井口光杆密封的可靠性和可操作性，这样的设置，增加注胶导向密封防喷装置的灵活性和多样性，能够满足各类油井井口密封难题。
43.如附图1至2、8至12所示，前密封芯3和中心筒5前部之间设有前密封芯3能够径向移动的前导向构件，后密封芯4和中心筒5后部之间设有后密封芯4能够径向移动的后导向构件。
44.在使用过程中，通过这样的设置，当向上密封基底1、下密封基底2、中心筒5内侧和导向密封芯形成的空间内注入带压胶体后，带压胶体推动前密封芯3和后密封芯4在前导向构件和后导向构件的作用下相互靠近，使得前密封芯3和后密封芯4接触后密封光杆外侧。
45.如附图1至2、8至12所示，前导向构件包括前导向杆6，前密封芯3中部外侧设有径向设置的导向孔，对应导向孔位置的中心筒5前部设有径向贯通的安装螺孔，安装螺孔内螺接有螺杆端位于导向孔内的前导向杆6，对应前密封芯3前方位置的前导向杆6前端截面呈
方形，后导向构件包括与前导向杆6结构相同且呈中心对称设置的后导向杆7。
46.根据需求，前导向杆6直径为5-9mm,前导向杆6直径比导向孔的直径小1mm,导向孔的孔深为前密封芯3厚度的三分之二，前密封芯3和后密封芯4的厚度均介于20-45mm之间，后密封芯4中部外侧也设有径向设置的导向孔，对应导向孔位置的中心筒5后部设有径向贯通的安装螺孔，两个导向孔和两个安装螺孔均呈中心对称设置，后导向杆7安装于后方的安装螺孔内和导向孔内，对应前密封芯3前方位置的前导向杆6前端截面也可呈六边形，前导向杆6前端也可固定把手以便于拆装。在使用过程中，前导向杆6螺接于安装螺孔内，既可以对前密封芯3的位置进行限定，又能对安装螺孔进行密封封堵，便于后续注胶时压力的保持。
47.如附图1、2、4、5、6、8、10所示，前导向隔板8固定安装于对应前导向杆6左方位置的中心筒5前部内侧，前导向隔板8的截面呈矩形，前导向隔板8与前密封芯3外侧之间设有间距，前导向隔板8的竖直中心面与导向孔的中心轴线之间的夹角为
ɑ
，
ɑ
由公式
ɑ
=arcsin(h/r)得到，其中h为前密封芯的高度，r为前密封芯外环面的直径。
48.根据需求，h为前密封芯3的高度，即前密封芯3上端面和下端面之间的距离，h介于20-45mm之间，r为前密封芯3外环面的直径，前密封芯3外环面与中心筒5内环面之间的距离介于20-40mm之间，夹角
ɑ
可为33
°
。在使用过程中，通过这样的设置，可以根据前导向隔板8对导向孔和安装螺孔起到定位作用，便于导向孔和安装螺孔的设置，向前密封芯3和后密封芯4外侧注入高压胶体后，前导向隔板8和后导向隔板9能够对高压胶体起到导向作用，使得前密封芯3和后密封芯4径向移动后相互靠近并接触。
49.如附图2、4、5、6、8至12所示，对应前导向杆6和后导向杆7之间位置的中心筒5右部设有径向贯通的第一注胶孔10，中心筒5左部设有与第一注胶孔10呈中心对称分布的第二注胶孔11，第一注胶孔10和第二注胶孔11内均安装有注胶阀。
50.根据需求，注胶阀为现有公知技术。在使用过程中，通过这样的设置，便于向上密封基底1、下密封基底2、中心筒5内侧和导向密封芯形成的空间注入高压胶体，密封作业简单方便。上密封基底1、下密封基底2、中心筒5内侧和导向密封芯形成的空间注满胶后关闭注胶阀，使空间内的胶体保持高压，最终使前密封芯3和后密封芯4相互接触并与光杆外侧保持密封接触；需要解除密封时，打开注胶阀排出胶体，即可释放上密封基底1、下密封基底2、中心筒5内侧和导向密封芯形成的空间内胶体的压力，可快速解封。
51.如附图2、4、5、6、9所示，第一注胶孔10的中心轴线与导向孔的中心轴线之间的夹角β介于70
°
至90
°
之间。
52.根据需求，第一注胶孔10的中心轴线与导向孔的中心轴线之间的夹角β为80
°
。在使用过程中，通过这样的设置，能够使得第一注胶孔10和第二注胶孔11正对前密封芯3和后密封芯4的中部，通过第一注胶孔10和第二注胶孔11内注入高压胶体后，胶体作用于前密封芯3和后密封芯4的中部，能够保证前密封芯3和后密封芯4快速径向移动后相互靠近并接触。
53.如附图1、3、6、8、10、12所示，前密封芯3中部外侧和后密封芯4中部外侧分别设有前外环槽12和后外环槽13，前外环槽12和后外环槽13能形成外环槽，外环槽的截面为外宽内窄的梯形，导向孔设置于前外环槽12的底壁上。
54.根据需求，外环槽的截面为等腰梯形，外环槽的槽底宽为10mm，槽顶宽为18mm，槽
深为15mm。在使用过程中，通过设置外环槽，在通过注胶阀和注胶孔内注胶时，胶体能够沿着外环槽内流动，使得胶体作用于前密封芯3和后密封芯4中部，使得前密封芯3和后密封芯4同时靠近并抱紧光杆实现对光杆的密封。
55.如附图13、14所示，前密封芯3中部设有前安装孔29，后密封芯4中部设有后安装孔30，前安装孔29和后安装孔30能形成环形的嵌设孔，嵌设孔内穿设有弹簧圈31。
56.在使用过程中，当上密封基底1、下密封基底2、中心筒5内侧和导向密封芯形成的空间注满的胶体在需要解除密封时，打开注胶阀排出胶体，弹簧圈31可使前密封芯3和后密封芯4弹离光杆，可快速解封。
57.以上技术特征构成了本发明的实施例，其具有较强的适应性和实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。