本实用新型涉及油气井工程技术领域，具体涉及一种用于超深、超高压油气井的全金属密封芯轴式套管悬挂器。
背景技术：
一套完整的井口装置主要由套管头、油管头和采油树(采气树)三大部分组成。钻井时将防喷器安装在套管头上构成钻井井口装置；完井时，把采油树(采气树)安装在油管头上方，即构成采油(采气)井口装置。其中，油管头的主要作用是悬挂油管，密封油管与套管之间的环形空间；采油树(采气树)的主要作用是开关、控制和引导油气流和悬挂油管；套管头的作用是连接表层套管，密封双层套管之间的环形空间，而套管头中套管悬挂器的作用在于悬挂井中多层套管。整个装置需满足钻井、固井及井下测压、洗井、压裂酸化等试油完井特种作业。
现有技术中，套管悬挂器的芯轴内表面设置有内螺纹，该内螺纹用于连接套管。芯轴外侧面设置有密封槽，该密封槽嵌套有密封组件，密封组件包括O型密封圈，以及设置在该O型密封圈上方的压环和下方的支撑环，O型密封圈用于密封套管之间的环形空间。使用该套管悬挂器时，在固井前，先提起套管柱，使套管悬挂器离开套管头本体，形成固井泥浆返流通道，固井泥浆能够从该通道流出。待固井泥浆流出且未凝固时，再下放套管柱，使套管悬挂器再进入套管头本体内。
但是，现有技术中的密封组件零部件较多，拆卸困难，使得维修更换较为不便。
技术实现要素：
为了克服现有技术下的上述缺陷，本实用新型的目的在于提供一种全金属密封芯轴式套管悬挂器，以解决现有技术中套管悬挂器的密封组件零部件较多，拆卸困难，维修更换不便的问题。
本实用新型提供一种全金属密封芯轴式套管悬挂器，包括四通本体，所述四通本体的上端与盖法兰固定连接，所述四通本体内设有用于容纳芯轴的腔体，所述腔体内设有芯轴，所述芯轴的外侧面呈锥形，所述芯轴的外侧面直径由上到下逐渐增大，所述芯轴的下端设置在所述腔体内的台阶面上，在所述芯轴与所述腔体之间还设有第一密封组件，所述第一密封组件包括旋压套和楔形密封环，所述楔形密封环位于所述旋压套的下方，所述楔形密封环的内侧面为斜面，且抵顶在所述芯轴的外侧面上。
如上所述的全金属密封芯轴式套管悬挂器，可选的，所述芯轴的外侧面上设有外螺纹，所述旋压套内设有内螺纹，所述旋压套与所述芯轴之间通过所述外螺纹与内螺纹的配合实现螺纹连接。
如上所述的全金属密封芯轴式套管悬挂器，可选的，所述腔体的下端设有套管，所述套管与所述芯轴的下端固定连接，腔体的下端与所述套管之间设有支撑环，位于所述支撑环上方的所述套管与所述腔体之间还设有第二密封组件。
如上所述的全金属密封芯轴式套管悬挂器，可选的，所述第二密封组件包括第一楔形环和第二楔形环；
所述第一楔形环的下端面抵顶在所述支撑环上，所述第一楔形环的内侧面为竖直侧面，且抵顶在所述芯轴的外侧面上，所述第一楔形环的外侧面为斜面，用于与所述第二楔形环的内侧面相抵接；
所述第二楔形环的内侧面为斜面，且与所述第一楔形环的外侧面相抵接，所述第二楔形环的上端面和外侧面均与所述腔体相抵接。
如上所述的全金属密封芯轴式套管悬挂器，可选的，所述芯轴的下端与所述套管螺纹连接。
如上所述的全金属密封芯轴式套管悬挂器，可选的，所述四通本体与所述盖法兰之间还设有密封圈，所述密封圈为密封钢圈。
如上所述的全金属密封芯轴式套管悬挂器，可选的，所述旋压套、楔形密封环、第一楔形环和第二楔形环均为金属件。
如上所述的全金属密封芯轴式套管悬挂器，可选的，所述四通本体上设有试压单向阀。
如上所述的全金属密封芯轴式套管悬挂器，可选的，所述四通本体上还设有平板闸阀和直角截止阀，所述平板闸阀和直角截止阀之间通过仪表法兰相连。
如上所述的全金属密封芯轴式套管悬挂器，可选的，还设有压力表，所述压力表与所述直角截止阀螺纹连接。
本实用新型提供的全金属密封芯轴式套管悬挂器，包括四通本体，所述四通本体的上端与盖法兰固定连接，所述四通本体内设有用于容纳芯轴的腔体，所述腔体内设有芯轴，所述芯轴的外侧面呈锥形，所述芯轴的外侧面直径由上到下逐渐增大，所述芯轴的下端设置在所述腔体内的台阶面上，在所述芯轴与所述腔体之间还设有第一密封组件，所述第一密封组件包括旋压套和楔形密封环，所述楔形密封环位于所述旋压套的下方，所述楔形密封环的内侧面为斜面，且抵顶在所述芯轴的外侧面上。本实用新型通过将芯轴的外侧面设置成直径由上到下逐渐增大的锥形，使得芯轴与腔体之间形成楔形环槽，将楔形密封环设置在该楔形环槽中并利用旋压套将其压紧，有效的保证了套管悬挂器的密封性能，相比于现有技术的套管悬挂器，本实用新型的全金属密封芯轴式套管悬挂器的密封组件零部件较少，拆卸时只需将旋压套从芯轴上取出即可，拆卸方便，使得本实用新型的套管悬挂器的维修更换更为便利。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型一实施例提供的全金属密封芯轴式套管悬挂器的结构简图；
图2为图1中I部的局部放大图；
图3为图1中II部的局部放大图；
图4为图1中芯轴、旋压套和楔形密封环的结构简图；
图5为图1中楔形密封环的结构简图。
附图标记：
1-螺栓；
2-螺母；
3-芯轴；
4-盖法兰；
5-密封圈；
6-旋压套；
7-四通本体；
8-楔形密封环；
9-试压单向阀；
10-法兰；
11-堵头；
12-密封钢圈；
13-平板闸阀；
14-仪表法兰；
15-压力表；
16-直角截止阀；
17-套管；
18-第一楔形环；
19-第二楔形环；
20-支撑环。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于方便描述不同的部件，而不能理解为指示或暗示顺序关系、相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
石油是包括自然界中存在的气态、液态和固态烃类化合物以及少量杂质组成的复杂混合物。油气在地壳生成后以分散状态存在于生油气层中，随后经过运移进入储集层并在具有良好保存条件的地质层内聚集形成油气藏。石油开采是在储存有石油的储层中对石油进行挖掘和提取的过程，储层具有允许油气流在其中通过的储存空间，储层空间包括岩石碎屑间的孔隙、岩石裂缝中的裂隙、经溶蚀作用形成的洞隙等，储层空间中空隙的大小、分布和连通情况影响着油气的流动，从而决定着油气开采的特征。
在石油开采过程中，油气通常先从储层流入井底，随后从井底上升到井口，再从井口流入集油站，在经过分离脱水处理后，油气流入输油气总站并转输出矿区。
石油开采大致可以分为三个阶段：
一次采油通常依靠岩石膨胀、边水驱动、重力、天然气膨胀等天然能量进行开采，该阶段主要利用天然能量使油藏中的石油通过油管自行举升至井外；然而，随着原油及天然气的不断产出，油层岩石及地层中流体的体积逐渐扩展，弹性能量逐渐释放，该阶段石油的采收率平均仅为15-20％。
二次采油主要是通过注水、注气等方式来提高油层的压力，从而在油井停喷后能够使油井继续产油。其中，注水开采是通过专门的注入井将水注入油藏以保持或恢复油层压力，从而使油藏形成较强的驱动力以提高油藏的开采速度和采收率；注气开采主要是利用注入气体的降粘、膨胀、混相、分子扩散等作用来降低界面张力、提高渗透率，进而提高油田采油率。由于地层的非均质性，注入流体通常沿着阻力较小的途径流向油井，而处于阻力相对较大的区域中的石油以及一些被岩石所吸附的石油仍然无法被开采出来，因此二次采油阶段的采收率依然有限。
三次采油主要通过采用各种物理、化学方法来改变原油的粘度和对岩石的吸附性，从而增加原油的流动能力，进一步提高原油采收率。三次采油方法主要包括热力采油法、化学驱油法、混相驱油法、微生物驱油法等。其中，热力采油法主要利用降低原油粘度的方式来提高采收率，其中蒸汽吞吐是一种常用的热力采油方法，其通过向油井注入一定量的蒸汽并使蒸汽的热能向油层扩散，从而大大降低了原油粘度，提高了原油的流动能力；化学驱油法主要通过注入化学剂来增加地层水的粘度、改变原油和地层水的粘度比、减小地层中水的流动能力和油的流动能力之间的差距，同时降低原油对岩石的吸附性来提高驱油效率；混相驱油法主要通过注入天然气、二氧化碳等气体与原油发生混相，从而降低原油粘度和对岩石的吸附性；微生物驱油法是利用微生物及其代谢产物裂解重质烃类和石蜡，使石油的大分子变成小分子，同时代谢产生可溶于原油的气体，从而降低原油粘度并增加原油的流动性，进而达到提高原油采收率的目的。
一套完整的井口装置主要由套管头、油管头和采油树(采气树)三大部分组成。钻井时将防喷器安装在套管头上构成钻井井口装置；完井时，把采油树(采气树)安装在油管头上方，即构成采油(采气)井口装置。其中，油管头的主要作用是悬挂油管，密封油管与套管之间的环形空间；采油树(采气树)的主要作用是开关、控制和引导油气流和悬挂油管；套管头的作用是连接表层套管，密封双层套管之间的环形空间，而套管头中套管悬挂器的作用在于悬挂井中多层套管。整个装置需满足钻井、固井及井下测压、洗井、压裂酸化等试油完井特种作业。
现有技术中，套管悬挂器的芯轴内表面设置有内螺纹，该内螺纹用于连接套管。芯轴外侧面设置有密封槽，该密封槽嵌套有密封组件，密封组件包括O型密封圈，以及设置在该O型密封圈上方的压环和下方的支撑环，O型密封圈用于密封套管之间的环形空间。使用该套管悬挂器时，在固井前，先提起套管柱，使套管悬挂器离开套管头本体，形成固井泥浆返流通道，固井泥浆能够从该通道流出。待固井泥浆流出且未凝固时，再下放套管柱，使套管悬挂器再进入套管头本体内。
但是，现有技术中的密封组件零部件较多，拆卸困难，使得维修更换较为不便。
为了克服现有技术下的上述缺陷，本实用新型的目的在于提供一种全金属密封芯轴式套管悬挂器，以解决现有技术中套管悬挂器的密封组件零部件较多，拆卸困难，维修更换不便的问题。
下面将结合附图详细的对本实用新型的内容进行描述，以使本领域技术人员能够更加详细的了解本实用新型的内容。
实施例一
图1为本实用新型一实施例提供的全金属密封芯轴式套管悬挂器的结构简图；图2为图1中I部的局部放大图；图3为图1中II部的局部放大图；图4为图1中芯轴、旋压套和楔形密封环的结构简图；图5为图1中楔形密封环的结构简图；请参照图1-5。本实施例提供一种全金属密封芯轴式套管悬挂器，包括四通本体7，所述四通本体7的上端与盖法兰4固定连接，所述四通本体7内设有用于容纳芯轴3的腔体，所述腔体内设有芯轴3，所述芯轴3的外侧面呈锥形，所述芯轴3的外侧面直径由上到下逐渐增大，所述芯轴3的下端设置在所述腔体内的台阶面上，在所述芯轴3与所述腔体之间还设有第一密封组件，所述第一密封组件包括旋压套6和楔形密封环8，所述楔形密封环8位于所述旋压套6的下方，所述楔形密封环8的内侧面为斜面，且抵顶在所述芯轴3的外侧面上。
具体的，本实施例中的四通本体7与盖法兰4之间通过螺栓1和螺母2固定连接，此部分为现有技术常见的连接方式，具体不再赘述。为改进现有技术中四通本体的密封性能，在本实施例的四通本体7内加工出了一个用于容纳芯轴3的腔体，该腔体竖直贯穿四通本体7，且在该腔体的中部形成一个直径大于腔体本体直径的密封腔。芯轴3设置在该腔体内，且位于所述密封腔的所述芯轴3的外侧面呈锥形，该锥形的横截面直径由上到下逐渐增大，由此在该芯轴3与四通本体7之间就形成一个楔形环槽。
锥形的底部直接座挂在腔体内的台阶面上，也即锥形的底部直接座挂在密封腔的下表面上，使得芯轴3与四通本体之间形成第一层密封结构，同时将芯轴3外侧面的锥形底部直接座挂在腔体内的台阶面上还可以通过台阶面对芯轴3的支撑实现通过台阶面来承受芯轴和套管挂重量的目的，有效的解决了套管悬挂器盲座的缺陷。
为进一步保证本实施例全金属密封芯轴式套管悬挂器的密封性，在该楔形环槽内设有本申请的第一密封组件，第一密封组件包括旋压套6和楔形密封环8，所述楔形密封环8位于所述旋压套6的下方，所述楔形密封环8的内侧面为斜面，且抵顶在所述芯轴3的外侧面上，所述楔形密封环8的外侧面为竖直侧面，且抵顶在所述四通本体7的内侧面上，从而形成密封结构，有效的保证了本实施例全金属密封芯轴式套管悬挂器的密封性。可选的，为进一步保证本实施例的密封性能，楔形密封环8可以选用表面硬度低于四通本体7和芯轴3的材料，使得楔形密封环8经旋压套6压紧后可以与四通本体7和芯轴3的接触表面形成过盈配合，从而更好的实现密封。
本实施例提供的全金属密封芯轴式套管悬挂器，包括四通本体7，所述四通本体7的上端与盖法兰4固定连接，所述四通本体7内设有用于容纳芯轴3的腔体，所述腔体内设有芯轴3，所述芯轴3的外侧面呈锥形，所述芯轴3的外侧面直径由上到下逐渐增大，所述芯轴3的下端设置在所述腔体内的台阶面上，在所述芯轴3与所述腔体之间还设有第一密封组件，所述第一密封组件包括旋压套6和楔形密封环8，所述楔形密封环8位于所述旋压套6的下方，所述楔形密封环8的内侧面为斜面，且抵顶在所述芯轴3的外侧面上。本实施例通过将芯轴3的外侧面设置成直径由上到下逐渐增大的锥形，使得芯轴3与腔体之间形成楔形环槽，将楔形密封环8设置在该楔形环槽中并利用旋压套6将其压紧，有效的保证了套管悬挂器的密封性能，相比于现有技术的套管悬挂器，本实施例的全金属密封芯轴式套管悬挂器的密封组件零部件较少，拆卸时只需将旋压套6从芯轴3上取出即可，拆卸方便，使得本实施例的全金属密封芯轴式套管悬挂器的维修更换更为便利。
可选的，为使得本实施例中的旋压套6拆卸更为便利，本实施例中芯轴3与旋压套6之间可以采用螺纹连接的方式进行连接。具体的，在所述芯轴3的外侧面上设有外螺纹，所述旋压套6内设有内螺纹，所述旋压套6与所述芯轴3之间通过所述外螺纹与内螺纹的配合实现螺纹连接。
可选的，为进一步提高本实施例全金属密封芯轴式套管悬挂器的密封性能，所述腔体的下端设有套管17，所述套管17与所述芯轴3的下端固定连接，腔体的下端与所述套管17之间设有支撑环20，位于所述支撑环20上方的所述套管17与所述腔体之间还设有第二密封组件。
进一步的，所述第二密封组件包括第一楔形环18和第二楔形环19；
所述第一楔形环18的下端面抵顶在所述支撑环20上，所述第一楔形环18的内侧面为竖直侧面，且抵顶在所述芯轴3的外侧面上，所述第一楔形环18的外侧面为斜面，用于与所述第二楔形环19的内侧面相抵接；
所述第二楔形环19的内侧面为斜面，且与所述第一楔形环18的外侧面相抵接，所述第二楔形环19的上端面和外侧面均与所述腔体相抵接。
这样通过四通本体7、套管17和支撑环20将第一楔形环18和第二楔形环19紧密压紧，实现在全金属密封芯轴式套管悬挂器下端的密封。
本实施例提供的全金属密封芯轴式套管悬挂器，包括四通本体7，所述四通本体7的上端与盖法兰4固定连接，所述四通本体7内设有用于容纳芯轴3的腔体，所述腔体内设有芯轴3，所述芯轴3的外侧面呈锥形，所述芯轴3的外侧面直径由上到下逐渐增大，所述芯轴3的下端设置在所述腔体内的台阶面上，在所述芯轴3与所述腔体之间还设有第一密封组件，所述第一密封组件包括旋压套6和楔形密封环8，所述楔形密封环8位于所述旋压套6的下方，所述楔形密封环8的内侧面为斜面，且抵顶在所述芯轴3的外侧面上。本实施例通过将芯轴3的外侧面设置成直径由上到下逐渐增大的锥形，使得芯轴3与腔体之间形成楔形环槽，将楔形密封环8设置在该楔形环槽中并利用旋压套6将其压紧，有效的保证了套管悬挂器的密封性能，相比于现有技术的套管悬挂器，本实施例的全金属密封芯轴式套管悬挂器的密封组件零部件较少，拆卸时只需将旋压套6从芯轴3上取出即可，拆卸方便，使得本实施例的全金属密封芯轴式套管悬挂器的维修更换更为便利。本实施例还通过四通本体7、套管17和支撑环20将第一楔形环18和第二楔形环19紧密压紧，实现在全金属密封芯轴式套管悬挂器下端的密封。
进一步的，本实施例中所述芯轴3的下端与所述套管17螺纹连接。具体的，可以在芯轴3的下端的外侧面上加工外螺纹，在套管17的内侧面上加工内螺纹，通过所述外螺纹与内螺纹的配合实现芯轴3与所述套管17的螺纹连接。
为进一步提高本实施例全金属密封芯轴式套管悬挂器的密封性，在所述四通本体7与所述盖法兰4之间还设有密封圈5，所述密封圈5为密封钢圈。密封圈5的截面形状应根据四通本体7与盖法兰4之间所围成的密封槽的形状来选取，例如，在本实施例中四通本体7与盖法兰4之间所围成的密封槽的形状为八角形，相应的本实施例中密封圈5为八角密封钢圈。
本实施例提供的全金属密封芯轴式套管悬挂器，包括四通本体7，所述四通本体7的上端与盖法兰4固定连接，所述四通本体7内设有用于容纳芯轴3的腔体，所述腔体内设有芯轴3，所述芯轴3的外侧面呈锥形，所述芯轴3的外侧面直径由上到下逐渐增大，所述芯轴3的下端设置在所述腔体内的台阶面上，在所述芯轴3与所述腔体之间还设有第一密封组件，所述第一密封组件包括旋压套6和楔形密封环8，所述楔形密封环8位于所述旋压套6的下方，所述楔形密封环8的内侧面为斜面，且抵顶在所述芯轴3的外侧面上。本实施例通过将芯轴3的外侧面设置成直径由上到下逐渐增大的锥形，使得芯轴3与腔体之间形成楔形环槽，将楔形密封环8设置在该楔形环槽中并利用旋压套6将其压紧，有效的保证了套管悬挂器的密封性能，相比于现有技术的套管悬挂器，本实施例的全金属密封芯轴式套管悬挂器的密封组件零部件较少，拆卸时只需将旋压套6从芯轴3上取出即可，拆卸方便，使得本实施例的全金属密封芯轴式套管悬挂器的维修更换更为便利。本实施例还通过在四通本体7与所述盖法兰4之间设置密封圈5，进一步提高了本实施例全金属密封芯轴式套管悬挂器的密封性。
可选的，为提高本实施例上述的各密封件的使用寿命，本实施例中上述旋压套6、楔形密封环8、第一楔形环18和第二楔形环19均为金属件，相比于现有技术中普遍采用的橡胶密封件，本实施例中的密封件寿命大大提高，不会因为恶劣的自然环境发生老化失效。
进一步的，所述四通本体7上设有试压单向阀9，试压单向阀9与所述四通本体7之间螺纹连接，具体的，可以在四通本体7与试压单向阀9相连接的通孔内设置螺纹丝扣，通过该螺纹丝扣与试压单向阀9之间实现螺纹连接。
进一步的，在四通本体7的水平通道的左侧设有法兰10以用于密封，本实施例中四通本体7的水平通道左侧为常闭侧，在法兰10上还设有用于封堵通道的堵头11，堵头11可以直接设置在法兰10端面的螺纹孔内；为进一步提高水平通道左侧的密封性，还可以在法兰10和四通本体之间设置密封钢圈12。
所述四通本体7水平通道右侧为与外部管线连接的一端，其上设有平板闸阀13和直角截止阀16，所述平板闸阀13和直角截止阀16之间通过仪表法兰14相连。
进一步的，为测定全金属密封芯轴式套管悬挂器内的压力，还设有压力表15，所述压力表15与所述直角截止阀16螺纹连接。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。