专利名称：有杆采油光杆密封装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种石油工业中采油井口的密封装置，适用于有杆采 油设备中的井口光杆密封，尤其是能实现抽油机不停产加盘根、密封装置 的角度调偏斜和防喷功能的光杆密封装置。 技术背景随着我国油田采油的不断发展，目前我国大部分油田已进入机械釆油 期，在机械采油中所用的主要设备为有杆抽油设备。对于有杆抽油设备， 井口光杆密封装置性能的好坏直接影响到抽油机的效率和产量。当前油田 普遍采用的常规光杆密封装置的盘根是依靠压盖轴向压紧实现其密封功能 的，通过调节丝杆将两个半圆形密封圈卡到光杆上，来控制井喷，同时设 计调偏机构，实现水平方向上一定量的调偏。但在使用过程中发现存在下 列缺陷密封圈的形状和材质选用不合理，抗挤压、抗磨损能力较差，密封 效果不甚理想；密封圈安装和拆卸不方便，更换密封圈时，必须停井，卸 下整个采油树，从而降低了抽油设备的采油工作时率；调偏调斜机构不能 实现角度调偏斜，密封圈的失效率仍然较高；没有防喷机构或者虽有防喷 机构，但是机构复杂，操作麻烦。 发明内容为了克服现有井口密封装置的不足，本实用新型的目的是要提供一种 新型有杆采油光杆密封装置，该密封装置采用新的密封材料作为密封盘根； 设计全新的密封结构，改善密封装置的工作性能；密封圈的安装和拆卸方 便；实现抽油机不停产更换盘根；实现密封装置的角度调偏斜，消除偏磨; 还设计有结构简单的防喷机构实现密封和防喷功能。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是该密封装置自上而下依次由盘根盒、密封盒、防喷机构、角度调偏斜 机构连接构成。盘根盒用来存储盘根，为密封盒提供盘根。盘根盒主要包括盒体、盒 盖、旋转轴和滚动轴承四个部分。盒体为圆筒形，用来存储盘根；盒盖用 螺纹与盒体连接，密闭盒体，保护盘根并阻挡外界杂物；旋转轴套在光杆 上，并通过滚动轴承与盒体联接，盘根围绕旋转轴分层螺旋缠绕；滚动轴 承用来减小旋转轴转动时与盒体之间的摩擦。整个盘根盒机构紧挨密封盒，盒体下端开有圆环形的槽，盘根盒中的盘根通过此槽进入密封盒，直接缠 绕在密封盒的密封腔中，用于密封，由此可知盘根盒中的盘根与密封盒中 的密封盘根为同一个盘根，中间不间断，因此在更换盘根时，直接去掉已 经磨损的旧密封盘根，然后从盘根盒中抽出新盘根，缠绕在密封腔中即可 更换盘根。而不必采用常规更换密封圈的方式，必须卸载整个采油树，从 光杆上套入新的盘根。由此可实现抽油机的不停产加盘根，提高了采油工 作时率。密封盒是整个密封装置的主体，用来实现密封功能。密封盒主要包括 压盖、上层手柄、本体、上压套和盘根底套几个部分。压盖通过螺纹将盘根盒和密封盒连接在一起；上层手柄通过螺栓与压盖联接，旋转上层手柄 可以调节压盖和本体之间的螺纹；本体为圆柱形，上部轴心处设计有圆柱 形的密封腔，下部轴心处设有圆柱形空腔，空腔内切有内螺纹，通过螺纹， 本体上端连接盘根盒，下端连接防喷机构；上压套设计为圆筒形，置入密 封腔中，通过上压套容纳并压紧其内的密封盘根，使井内的油压被阻隔在 密封盒以下的井口装置内，实现密封盒的密封，另外上压套内腔顶部开有 梯形槽口，通过此槽口使盘根盒中的盘根直接进入上压套的空腔中，并螺 旋缠绕在光杆上；盘根底套套在光杆上，下部为圆筒形，上部被切成螺旋 上升的筒形结构，筒形结构的端部通过小螺钉与密封盘根的端部连接在一 起，绕光杆旋转盘根底套即可将密封盘根螺旋缠绕在光杆上；O形密封圈 用来实现上压套和密封腔之间的密封；密封装置工作一段时间后，盘根受 损，此时只需旋转上层手柄将压盖的螺纹旋紧一定的角度，通过上压套压 紧密封盘根，即可恢复密封盒的密封能力。当密封盘根磨损严重不能继续 使用时，只需通过手柄旋松压盖螺纹，打开密封盒，取出上压套，即可更 换盘根；然后通过盘根底套将新密封盘根螺旋缠绕在光杆上，再用上压套 将新盘根置入密封腔中，最后盖上压盖，旋紧螺纹即可实现盘根的更换。 由此可见盘根的拆卸和安装过程方便，省时省力，可进一步提高采油效率。 防喷机构位于密封盒下面，用来实现防喷功能。防喷机构主要包括连 接体和下压套。连接体为圆柱形，上部轴心处为圆柱形的防喷密封腔，下 部轴心处为球面的空腔，下部外端为圆盘状法兰，连接体上端通过螺纹与 密封盒连接，下端通过螺栓与角度调偏斜机构连接；下压套设计为圆筒形， 置入密封腔中，其下部放置有防喷密封圈，通过下压套压紧密封圈，产生 轴向抱紧力，实现机构的密封；O形密封圈用来实现本体和连接体之间的密封。密封装置正常工作时，该机构中的密封圈完全处于"悬浮"的自由 状态，与光杆间的摩擦很小。每次更换盘根或者出现井喷时，只需旋转下 层手柄旋紧连接螺纹，通过下压套来压紧防喷密封圈，实现密封，控制井 喷。角度调偏斜机构位于防喷机构下面，用来实现密封装置的角度调偏斜， 消除偏磨。该机构的主体部分是底座，底座上部为圆球形构造，中部为圆 柱形，外端为圆盘状法兰，底座下部为井口结构，该结构参照井口标准设 计，通过卡箍直接与井口连接，从而将整个密封装置安装在井口上；O形 密封圈用来实现连接体和底座之间的密封。抽油机工作时，光杆中心对井 口中心产生随机性和定向性偏摆，为避免密封盘根挤压磨损，在防喷机构 与井口机构之间设计有角度调偏斜机构，该机构中的底座上部与连接体下 部球面接触，外端法兰上的联接螺栓也采用球形垫圈，因此在光杆与井口 产生偏心时，通过调整四周的螺栓，依靠光杆偏磨面的侧向力该机构自行 调整，这样光杆上下往复运动几次就可以自行达到调整同轴心的目的，从 而实现密封装置在一定范围内进行角度调偏斜，消除偏摆，避免盘根被挤 压磨损。针对常规密封装置中的密封盘根形状和材质选用不合理，导致密封效 果不理想的问题，同时油田急需一种更换方便的盘根，本实用新型采用抽 油机普通传动V带作为盘根。该传动带的复合材质结构使其满足弹性好、强 度高、抗老化、使用寿命较长的要求；同时该盘根在工作时，多级盘根间 形成多级油环，起到较好的自润滑和液体自密封作用。另外，该盘根在油 田上极其容易得到，新旧普通V带均可，可进一步降低采油成本。另外需要说明的是，防喷机构中的密封材料采用常规式聚四氟乙烯密 封圈，该密封圈具有良好的工作性能，而且其独特的截面形状，使其具有 良好的径向补偿能力。本实用新型的有益效果是，采用新型的密封材料作为密封盘根，极大 地改善了密封装置的润滑效果和密封效果；密封盘根安装和拆卸方便的同 时，可以实现抽油机不停产更换盘根；设计球面接触的调偏斜机构，实现 密封装置的角度调偏斜，消除偏磨，延长密封盘根使用寿命；防喷机构结 构简单，操作方便，可以实现密封和防喷功能。
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。图1是依据本实用新型所提出的密封装置的外观图。图2是依据本实用新型所提出的有杆采油光杆密封装置第一个实施例 的结构示意图。图3是依据本实用新型所提出的有杆采油光杆密封装置第二个实施例 的结构示意图。图中l.底座，2.螺栓，3.螺母，4.球形垫圈，5. O形密封圈，6.本 体，7.常规密封圈，8.盘根底套，9.毡圈，IO.密封盘根，ll.上压套，12. O形密封圈，13.压盖，14.上层手柄15.深沟球轴承，16.旋转轴，17.盒 体，18.盒盖，19.盘根，20.螺栓，21.螺栓，22.下层手柄，23. O形密 封圈，24.下压套，25.防喷密封圈，26.连接体。
具体实施方式
实施例1，图1所示为光杆密封装置的外观图，该密封装置从上而下依次由盘根盒i、密封盒n、防喷机构m和角度调偏斜机构iv共四部分组 成。光杆贯穿于整个密封装置，并在角度调偏斜机构iv的底座下部，通过 卡箍将整个密封装置与井口连接在一起。整个密封装置的最大安装高度为465跳最大旋转半径为206mm。图2所示实施例中，盘根盒I中，盒体17为圆筒形，存储长度为3000mm 左右的盘根，盘根可选用普通传动V带；盒体17的上部与盒盖18通过螺 纹连接在一起，用来保护盘根并阻挡外界杂物，盒体17的下端开有两个圆 环形的槽，盘根盒I中的盘根穿过此槽进入密封盒II中的密封腔，起密封 作用；旋转轴16为轴系构造，中间中空，通过滚动轴承15与盒体17连接， 盘根19绕其分层螺旋缠绕；滚动轴承15用来减小旋转轴16转动时与盒体 17之间的摩擦。密封盒II中，压盖13为圆筒形，压盖13通过内螺纹将盘根盒I和密 封盒II连接在一起;上层手柄14通过螺栓20与压盖13的外壁联接在一起； 本体6为圆柱形，材料选用45钢，上部轴心处为圆柱形的密封腔，腔内容 纳上压套11和密封盘根10，下部轴心处设有圆柱形空腔，腔内切有内螺 纹；进入密封腔，起密封作用的盘根即为密封盘根IO，密封盘根与盘根盒 中的盘根为同一根盘根，中间不间断；上压套ll为圆筒形，放置于密封腔 中，其内容纳有密封盘根IO，另外上压套ll内腔顶部开有等边梯形槽口， 通过此槽口使盘根盒II中的盘根直接进入上压套11的内腔中，并螺旋缠绕 在光杆上；盘根底套8下部为圆筒形，上部为螺旋上升的筒形结构，筒形结构的端部通过小螺钉与密封盘根10的端部连接在一起，绕光杆旋转盘根 底套8即可将密封盘根10螺旋缠绕在光杆上；上压套11与本体6的密封 腔之间采用O形密封圈12实现密封；旋转上层手柄14，旋紧压盖13和本 体6之间的螺纹，即可通过上压套11来压紧密封盘根10，产生径向力， 实现装置的密封。防喷机构III中，下层手柄22通过螺栓21与本体6外壁的下部联接在 一起；连接体26为圆柱形，上部轴心处为圆柱形的防喷密封腔，腔内容纳 下压套24和防喷密封圈25，上部外端切有外螺纹，下部轴心处为球面的 空腔，下部外端为圆盘状的法兰，法兰上沿圆周等距离布置12个螺孔，通 过连接体外端的螺纹将密封盒n和防喷机构III连接在一起；下压套24为圆 筒形，放置于密封腔中，其下部放置有防喷密封圈25;防喷密封圈25为 常规式聚四氟乙烯密封圈；本体6与连接体26之间采用O形密封圈23实 现密封；旋转下层手柄22,旋紧本体6与连接体26之间的螺纹，即可通 过下压套24来压紧防喷密封圈25，产生径向抱紧力，实现密封，达到防 喷的目的。角度调偏斜机构IV中，底座1的上部为圆球形构造，与连接体26的 下部球面接触，并采用O形密封圈5实现密封，二者之间允许一定的角度 偏斜；底座1的中部为圆柱形，外端为圆盘状的法兰，法兰上沿圆周等距 离布置12个螺孔，孔径与连接体螺孔直径相同，通过螺栓2、螺母3实现底座和连接体法兰的联接，从而将防喷机构m和角度调偏斜结构iv连接在一起；底座l的下部为井口结构，该结构参照井口标准设计，通过卡箍直 接与井口连接，从而将整个密封装置安装在井口上；螺栓2和螺母3均采 用球形垫圈4，保证螺栓螺母的轴心线与连接体和底座的轴心线之间可产 生一定的偏斜。实施例2如图3所示，结构与实施例l相同，但有所简化，此实施例 没有设计防喷机构III，密封盒II和角度调偏斜机构IV之间通过螺栓直接连 接在一起，本体6的下部与底座1的上部之间球面接触。机构的简化可以 减轻密封装置的重量，降低制造成本。适用于地层压力较小的油井。
权利要求1.一种有杆采油光杆密封装置，由盘根盒、密封盒、防喷机构和角度调偏斜机构顺序连接，光杆贯穿于整个密封装置，用卡箍将整个密封装置与井口连接在一起，该密封装置为轴对称结构，主要构件的形状为圆柱形或圆筒形，其特征是盘根盒包括盒体、盒盖、旋转轴和滚动轴承，位于密封装置的最上部，用来存储盘根，为密封盒提供盘根，盘根盒的盒体下部开有圆环形的槽，盒中的盘根通过此槽进入密封盒，用压盖通过螺纹将盘根盒和密封盒连接在一起；密封盒包括压盖、上层手柄、本体、上压套和盘根底套，本体的上部有圆柱形的密封腔，容纳上压套和密封盘根，下部有带内螺纹的圆柱形空腔，本体通过螺纹上端连接盘根盒，下端连接防喷机构；上压套内腔顶部开有等腰梯形槽口，盘根通过此槽口直接进入上压套的内腔中；盘根底套的上部为螺旋上升的筒形结构，筒形结构的端部通过小螺钉与密封盘根的端部连接在一起，旋转盘根底套即可将上压套空腔中的密封盘根螺旋缠绕在光杆上；防喷机构位于密封盒下面，包括连接体和下压套，连接体上部为圆柱形的防喷密封腔，腔内置有下压套和防喷密封圈，下部轴心处为圆球面的空腔，下部外端为圆盘状的法兰；角度调偏斜机构的底座上部为圆球形构造，与连接体下部球面接触，允许一定的角度偏斜，中部外端为圆盘状的法兰，通过螺栓螺母实现底座和连接体法兰的联接，从而将防喷机构和角度调偏斜机构连接在一起。
2. 根据权利要求1所述的有杆釆油光杆密封装置，其特征是密封盘 根采用新旧普通V带均可，盘根盒中的盘根通过其盒体下部的槽直接与密 封盒圆柱形空腔内的盘根相连接，盘根盒与密封盒中的密封盘根为同一个 盘根。
3. 根据权利要求1所述的有杆采油光杆密封装置，其特征是角度调 偏斜机构中的外端法兰上的联接螺栓采用球形垫圈。
专利摘要本实用新型提供了一种有杆采油光杆密封装置。该密封装置从上而下依次由盘根盒、密封盒、防喷机构和角度调偏斜机构四部分组成。光杆贯穿于整个装置，并通过卡箍实现装置与井口的连接。该密封装置为轴对称结构，主要构件的形状为圆柱形或圆筒形，各机构间通过螺纹或者螺栓连接。该密封装置采用普通传动V带作为密封盘根；结构上，增加了盘根盒和角度调偏斜机构，缠绕放置在盘根盒中的盘根的另一端缠绕在密封盒的密封腔中，盘根中间不间断，盘根安装和拆卸方便的同时，可以实现抽油机不停产更换盘根；防喷机构结构简单，操作方便，可实现密封和防喷功能；装置还可实现角度调偏斜，消除偏磨。
文档编号E21B33/03GK201144659SQ20072015731
公开日2008年11月5日 申请日期2007年11月16日 优先权日2007年11月16日
发明者刘新福, 刘春花, 綦耀光 申请人:中国石油大学(华东)