一种热采井油管的安全控制工具的制作方法
【专利摘要】本申请提供一种热采井油管的安全控制工具，其包括上接头、密封接头、柱塞、金属滑动密封总成、外管、弹簧组件、中心管和阀板组件；所述上接头、密封接头、外管、下接头依次连接，所述密封接头套设在所述中心管的上端，所述密封接头的上端与上接头连接处设置有液压腔室，所述上接头设置有通向液压腔室的液压孔，所述密封接头的下端嵌有金属滑动密封总成，所述柱塞一端伸向从液压腔室，另一端穿过密封接头和金属滑动密封总成，并与中心管和弹簧组件连接，所述弹簧组件设置在所述外管与中心管的环空中。本实用新型的金属滑动密封结构安装在井下安全阀的密封接头内部的柱塞上，因此能够承受400℃高温，并且结构简单，双向承压，可靠性高。
【专利说明】一种热采井油管的安全控制工具
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种井下安全控制工具，尤其涉及一种能够适应高温条件的热采井油管安全控制工具。
【背景技术】
[0002]目前，井下安全阀是连接在油管上随油管柱下入井内的一种安全控制工具，该工具通过液控管线与地面控制装置相连，当从地面打液压到一定数值时，井下安全阀处于打开状态，当出现井喷、火灾、海嘯等紧急情况时，液控管线的压力可以手动或自动卸掉，井下安全阀关闭，封闭安全阀以下的井下压力，避免出现井喷事故。目前海上的自喷井、电泵井和陆地得高压气井按照规定都安装了井下安全阀。
[0003]常规井下安全阀允许使用温度在150°C以下，目前海渤海油田发现了大量的稠油资源，热力采油是有效开发稠油油藏的有效手段，渤海油田目前正在开展注多元热流体先导试验，急需配套的热采工具比如耐高温的井下安全阀，中国专利CN102409998A公开了一种耐高温井下安全阀，采用了波纹管驱动柱塞的结构，该结构加工工艺复杂，对于行程较长的环境稳定性较差。
实用新型内容
[0004]本申请针对现有技术中的耐高温井下安全阀的结构加工工艺复杂，对于行程较长的环境稳定性较差的问题，从而提出一种热采井油管的安全控制工具。
[0005]本实用新型提供一种热采井油管的安全控制工具，其包括上接头、密封接头、柱塞、金属滑动密封总成、外管、弹簧组件、中心管和阀板组件；
[0006]所述上接头、密封接头、外管、下接头依次连接，所述密封接头套设在所述中心管的上端，所述密封接头的上端与上接头连接处设置有液压腔室，所述上接头设置有通向液压腔室的液压孔，所述密封接头的下端嵌有金属滑动密封总成，所述柱塞一端伸向从液压腔室，另一端穿过密封接头和金属滑动密封总成，并与中心管和弹簧组件连接，所述弹簧组件设置在所述外管与中心管的环空中。
[0007]优选地，所述金属滑动密封总成包括套设在所述柱塞上的上压环、上密封环、中间压环、下密封环和下压环，
[0008]所述上压环的环口套设在所述中间压环的上端，所述下压环的环口套设在所述中间环的下端，
[0009]所述中间压环的上端将所述上密封环顶压在所述上压环的环口内，所述中间压环的下端将所述下密封环顶压在所述下压环的环口内。
[0010]优选地，所述中间压环的中间部位设置有环形凸缘。
[0011]优选地，所述金属滑动密封总成还包括压座，所述压座将所述上压环、上密封环、中间压环、下密封环和下压环压紧在所述密封接头的下端。
[0012]优选地，所述上密封环和下密封环为E型金属密封环、C型金属密封环、O型金属密封环或CO组合型金属密封环。
[0013]优选地，所述上接头的内螺纹与所述密封接头的外螺纹相连接，所述密封接头的外螺纹与外管的内螺纹相连接，所述外管的外螺纹与所述下接头的内螺纹相连接。
[0014]优选地，所述下接头还连接有阀板组件，所述阀板组件包括阀板、阀座、销轴和扭簧，所述阀板通过销轴和扭簧与阀板装配在一起。
[0015]优选地,所述阀板设置有锥塞。
[0016]优选地，在所述阀板的边缘处还设置有朝向所述阀座的锥形柱，所述阀座设置与所述锥形柱相配合的锥形孔。
[0017]优选地，所述柱塞的顶端设置有挂钩，所述柱塞通过所述挂钩与所述中心管和弹簧组件相连。
[0018]优选地，所述弹簧组件包括弹簧、上弹簧座和下弹簧座，所述柱塞通过所述上弹簧座与所述弹簧的上端连接，所述下弹簧座固定在所述环空的底部，所述下弹簧座与所述弹簧的下端连接。
[0019]与有关技术相比，本实用新型实施例的有益效果如下:
[0020]本实用新型设计了一种新型的金属滑动密封结构安装在井下安全阀的密封接头内部的柱塞上，因此能够承受400°C高温，并且结构简单，双向承压，可靠性高。与常规井下安全阀相比，去掉了不耐高温的非金属密封件，提高了耐温能力。与现有的耐高温井下安全阀相比，简化了高温密封结构，提高了工具可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为本实用新型实施例的热采井油管的安全控制工具的示意图；
[0022]图2为本实用新型实施例的热采井油管的安全控制工具的局部示意图；
[0023]图3为本实用新型实施例的热采井油管的安全控制工具的局部示意图；
[0024]图4为本实用新型实施例的热采井油管的安全控制工具的局部示意图；。
[0025]附图标记:1-上接头，11-液压孔，12-液压腔室，2-密封接头，3_柱塞，31-挂钩，4-金属滑动密封总成,41-上压环,42-上密封环,43-中间压环,44-下密封环,45-下压环，46-压座，5-外管，6-弹簧组件，61-弹簧，62-上弹簧座，63-下弹簧座，7-中心管，8-下接头，9-阀板组件，91-阀板，92-阀座，93-销轴，94-扭簧，95-锥塞，96-锥形柱
【具体实施方式】
[0026]下文中将结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
[0027]如图1所示，本实用新型实施例的热采井油管的安全控制工具，其包括上接头1、密封接头2、柱塞3、金属滑动密封总成4、外管5、弹簧组件6、中心管7、阀板组件9和下接头8。所述上接头1、密封接头2、外管5、下接头8依次连接，作为优选的实施方式，上接头I的内螺纹与密封接头2的外螺纹相连接，所述密封接头2的外螺纹与外管5的内螺纹相连接，所述外管5的外螺纹与所述下接头8的内螺纹相连接，也可以其它内外结合的连接方式。
[0028]密封接头2套设在所述中心管7的上端，所述密封接头2的上端与上接头I连接处设置有液压腔室12，上接头I设置有通过液压腔室12的液压孔11，所述密封接头2的下端设置有金属滑动密封总成4，所述柱塞3从液压腔室12穿过密封接头2和金属滑动密封总成4，柱塞3下端与中心管7和弹簧组件6连接。柱塞3向下移动时，金属滑动密封总成4起到密封上接头I的液压孔内的压力的作用，安全阀处于打开状态，当安全阀处于关闭状态时，金属滑动密封总成4起到密封中心管7内的压力的作用。
[0029]在本实施例中，如图3所示，金属滑动密封总成4可以包括套设在柱塞3上的上压环41、上密封环42、中间压环43、下密封环44和下压环45，所述上压环41的环口套设在中间压环43的上端，所述下压环45的环口套设在中间环的下端，所述中间压环43的上端将上密封环42顶压在所述上压环41的环口内，所述中间压环43的下端将下密封环44顶压在所述下压环45的环口内。上压环41和下压环45为静密封环，上密封环42和下密封环44为滑动密封环，中间压环43对上密封环42和下密封环44起到固定和压紧作用。为了更好地固定和压紧，中间压环43的中间部位还可以设置有环形凸缘。
[0030]在另一实施列中，如图2和3所示，为了将所述上压环41、上密封环42、中间压环43、下密封环44和下压环45压紧在所述密封接头2的下端，所述金属滑动密封总成4设置有压座46,压座46固定于金属滑动密封总成4的下端。上密封环42和下密封环44米用E型金属密封环，也可以采用其它形式的金属密封环，比如C型金属密封环、O型金属密封环，CO组合型金属密封环等。
[0031]在另一实施列中，如图1和2所示，弹簧组件6设置在所述外管5与中心管7的环空中，所述柱塞3的顶端嵌有挂钩31，所述柱塞3通过挂钩31与中心管7和弹簧组件6相连。当弹簧组件6包括弹簧61、上弹簧座62和下弹簧座63时，所述柱塞3的下端通过挂钩31与上弹簧座62连接，然后上弹簧座62再与所述弹簧61的上端连接，下弹簧座63固定在外管5与中心管7的环空的底部，所述下弹簧座63与弹簧61的下端连接。
[0032]如图4所示，阀板组件9包括阀板91、阀座92、销轴93和扭簧94，所述下接头8的内螺纹与阀座92的外螺纹相连接，阀座92的上内口套设在中心管7的下端。阀板91和阀座92上设置有插入销轴93的孔，阀板91通过销轴93与阀座92铰接，扭簧94装配在销轴93处，阀板91、阀座92、销轴93和扭簧94装配在一起，从而实现阀板91的自动关闭。所述阀板91还设置有锥塞95，中心管7下移时，先可以推动锥塞95，阀板91上下的液压达到平衡，进而推动阀板91打开。
[0033]在所述阀板91的边缘处还设置有朝向所述阀座92的锥形柱96，所述阀座92设置与锥形柱96相配合的锥形孔。在关闭阀板91时，如果阀板91发生位置偏移，则锥形柱96先接触锥形孔的锥面，然后沿锥面滑入至锥形孔的中心处，阀板91位置得到纠正，提高了阀板91的密封效果。
[0034]本实用新型实施例的热采井油管的安全控制工具的工作过程如下:
[0035]如附图1所示，上接头I设置有液压孔11，应用时，从液压孔11处打压，液压腔室12内的压力增加，由于柱塞3上套有金属滑动密封总成4,液压驱动柱塞3向下移动,柱塞3推动相连接的弹簧61和中心管7向下运动，当中心管7接触到锥塞95时，阀板91上下液压连通，继续打压，中心管7顶开阀板91，井下安全阀处于打开状态。当需要关闭时，泄掉上接头I处液压孔11的压力，弹簧61回位，在弹簧61的作用下将中心管7和柱塞3顶回到原始位置，阀板91失去支撑，在扭簧94回复扭矩的作用下，阀板91与阀座92紧密贴合，井下安全阀关闭，达到隔离井下油气的目的。常规井下安全阀的密封总成采用橡胶和塑料，当井下流体温度高于150°C时，橡胶塑料变软熔化，井下安全阀液控系统开关失效。
[0036]本实用新型采用金属滑动密封总成4，上压环41、上密封环42、中间压环43、下密封环44和下压环45均由金属组成，因此本实用新型的井下安全阀能够承受400°C高温，并且结构简单，双向承压，可靠性高。
[0037]虽然本实用新型所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本实用新型而采用的实施方式，并非用以限定本实用新型。任何本实用新型所属【技术领域】内的技术人员，在不脱离本实用新型所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本实用新型的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
【权利要求】
1.一种热采井油管的安全控制工具，其特征在于，其包括上接头、密封接头、柱塞、金属滑动密封总成、外管、弹簧组件、中心管和阀板组件； 所述上接头、密封接头、外管、下接头依次连接，所述密封接头套设在所述中心管的上端，所述密封接头的上端与上接头连接处设置有液压腔室，所述上接头设置有通向液压腔室的液压孔，所述密封接头的下端嵌有金属滑动密封总成，所述柱塞一端伸向从液压腔室，另一端穿过密封接头和金属滑动密封总成，并与中心管和弹簧组件连接，所述弹簧组件设置在所述外管与中心管的环空中。
2.根据权利要求1所述的的安全控制工具，其中，所述金属滑动密封总成包括套设在所述柱塞上的上压环、上密封环、中间压环、下密封环和下压环， 所述上压环的环口套设在所述中间压环的上端，所述下压环的环口套设在所述中间环的下端， 所述中间压环的上端将所述上密封环顶压在所述上压环的环口内，所述中间压环的下端将所述下密封环顶压在所述下压环的环口内。
3.根据权利要求2所述的安全控制工具，其中，所述中间压环的中间部位设置有环形凸缘。
4.根据权利要求2所述的安全控制工具，其中，所述金属滑动密封总成还包括压座，所述压座将所述上压环、上密封环、中间压环、下密封环和下压环压紧在所述密封接头的下端。
5.根据权利要求2所述的安全控制工具，其中，所述上密封环和下密封环为E型金属密封环、C型金属密封环、O型金属密封环或CO组合型金属密封环。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的安全控制工具，其中，所述上接头的内螺纹与所述密封接头的外螺纹相连接，所述密封接头的外螺纹与外管的内螺纹相连接，所述外管的外螺纹与所述下接头的内螺纹相连接。
7.根据权利要求1-5中任意一项所述的安全控制工具，其中，所述下接头还连接有阀板组件，所述阀板组件包括阀板、阀座、销轴和扭簧，所述阀板通过销轴和扭簧与阀板装配在一起。
8.根据权利要求7中任意一项所述的安全控制工具，其中，所述阀板设置有锥塞。
9.根据权利要求1-5中任意一项所述的安全控制工具，其中，在所述阀板的边缘处还设置有朝向所述阀座的锥形柱，所述阀座设置与所述锥形柱相配合的锥形孔。
10.根据权利要求1-5中任意一项所述的安全控制工具，其中，所述柱塞的顶端设置有挂钩，所述柱塞通过所述挂钩与所述中心管和弹簧组件相连。
11.根据权利要求1-5中任意一项所述的安全控制工具，其中，所述弹簧组件包括弹簧、上弹簧座和下弹簧座，所述柱塞通过所述上弹簧座与所述弹簧的上端连接，所述下弹簧座固定在所述环空的底部，所述下弹簧座与所述弹簧的下端连接。
【文档编号】E21B34/06GK203822259SQ201420197637
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年4月22日 优先权日:2014年4月22日
【发明者】董社霞, 张海龙, 朱春明, 刘明娟, 王圣虹, 张保康, 路振兴, 边杰 申请人:中国海洋石油总公司, 中海油田服务股份有限公司