一种环形密封总成装置的制作方法

本发明涉及海洋石油作业钻井领域，特别涉及一种环形密封总成装置。

背景技术：

随着世界海洋油气资源勘探开发的水深不断增加，海况环境越来越复杂，对深水钻井用的井口设备也就要求越来越高。特别是深水井口随着水深的增加对它的要求也就越来越高，在深水井口系统中环形密封总成又是整个系统关键部件，它只要满足深水的环境要求，又要满足深水中的高温高压要求，在深水钻井的复杂工况条件下，要实现可靠的金属对金属密封，目前市场上只有少数国外企业能够设计加工此类产品，在我国还是一个空白领域，虽然有个别企业在研制但终究没有形成自己的产品。

故需要一种性能稳定的环形密封总成装置。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供一种性能稳定的环形密封总成装置。

本发明中的一种环形密封总成装置，包括密封总成主本体和密封本体，所述密封总成主本体与密封本体连接，用于定位，

所述密封本体在靠近套管悬挂器的一侧设有内上密封点和内下密封点，用于和套管悬挂器密封；

所述密封本体在靠近高压井口头的另一侧设有外上指形和外下指形，用于和高压井口头密封，

靠近高压井口头的另一侧还设有弹性支撑体，用于支撑整个密封本体。

上述方案中，所述密封总成主本体坐挂在套管悬挂器的上部台阶面上来实现定位，所述密封总成主本体上安装有锁环。

上述方案中，所述套管悬挂器上设有第一外侧密封点和第二外侧密封点，所述第一外侧密封点与内上密封点挤压实现高压密封，所述第二外侧密封点与内下密封点挤压实现高压密封，所述高压井口头上设有第一内侧密封点和第二内侧密封点，所述第一内侧密封点与外上指形挤压实现高压密封，所述第二内侧密封点与外下指形挤压实现高压密封。

上述方案中，所述弹性支撑体包括第一弹性支撑体和第二弹性支撑体，所述外上指形上设有第一弹性支撑体，所述外下指形下设有第二弹性支撑体，所述密封本体下部还设有密封保护凸点。

上述方案中，所述内上密封点与内下密封点之间设有上支撑点和下支撑点，所述密封本体下部还设有第一密封保护装置。

上述方案中，所述内上密封点与内下密封点之间设有第一支撑点，所述密封本体下部还设有第二密封保护装置。

上述方案中，所述内上密封点与内下密封点之间设有第二支撑点，所述第二支撑点为拱形支撑点，所述密封本体下部还设有底部加强密封装置。

上述方案中，所述内上密封点上设有第一弹性支撑环，所述内下密封点下设有第二弹性支撑环，所述弹性支撑体包括第三弹性支撑体和第四弹性支撑体，所述外上指形上设有第三弹性支撑体，所述外下指形下设有第四弹性支撑体。

上述方案中，所述密封本体呈x字型，所述套管悬挂器上设有第一密封面密封点和第二密封面密封点，所述第一密封面密封点与内上密封点挤压实现高压密封，所述第二密封面密封点与内下密封点挤压实现高压密封，所述高压井口头上设有第一内侧密封面密封点和第二内侧密封面密封点，所述第一内侧密封面密封点与外上指形挤压实现高压密封，所述第二内侧密封面密封点与外下指形挤压实现高压密封。

上述方案中，所述弹性支撑体包括第五弹性支撑体、第六弹性支撑体和第七弹性支撑体，所述外上指形上设有第五弹性支撑体，所述外下指形下设有第六弹性支撑体，所述外上指形与外下指形之间设有第七弹性支撑体，所述密封本体下部还设有第二底部加强密封装置。

本发明的优点和有益效果在于：本发明提供一种性能稳定的环形密封总成装置。通过详细细致的不断对密封总成结构进行优化，各个阶段的结构均可以满足作业的要求，但是通过不断的优化推出了最佳的方案。这种结构安装较为简便，密封能力较强和稳定，能够适应深水钻完井的作业复杂要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一的结构示意图；

图2为本发明实施例二的结构示意图；

图3为本发明实施例三的结构示意图；

图4为本发明实施例四的结构示意图；

图5为本发明实施例五的结构示意图。

图中：1、密封总成主本体2、密封本体3、套管悬挂器4、内上密封点5、内下密封点6、高压井口头7、外上指形8、外下指形9、上部台阶面10、锁环11、第一外侧密封点12、第二外侧密封点13、第一内侧密封点14、第二内侧密封点15、第一弹性支撑体16、第二弹性支撑体17、密封保护凸点21、上支撑点22、下支撑点23、第一密封保护装置24、第一弹性支撑环25、第二弹性支撑环26、第三弹性支撑体27、第四弹性支撑体31、第一支撑点32、第二密封保护装置41、第二支撑点42、底部加强密封装置51、第一密封面密封点52、第二密封面密封点53、第一内侧密封面密封点54、第二内侧密封面密封点55、第五弹性支撑体56、第六弹性支撑体57、第七弹性支撑体58、第二底部加强密封装置

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

本发明是一种环形密封总成装置，包括密封总成主本体1和密封本体2，密封总成主本体1与密封本体2连接，用于定位，

密封本体2在靠近套管悬挂器3的一侧设有内上密封点4和内下密封点5，用于和套管悬挂器3密封；

密封本体2在靠近高压井口头6的另一侧设有外上指形7和外下指形8，用于和高压井口头6密封，

靠近高压井口头6的另一侧还设有弹性支撑体，用于支撑整个密封本体2。

密封总成主本体1坐挂在套管悬挂器的上部台阶面9上来实现定位，密封总成主本体1上安装有锁环10，用来实现密封总成主本体1与套管悬挂器3的定位锁紧。

实施例一：

如图1所示，套管悬挂器3上设有第一外侧密封点11和第二外侧密封点12，第一外侧密封点11与内上密封点4挤压实现高压密封，第二外侧密封点12与内下密封点5挤压实现高压密封，高压井口头6上设有第一内侧密封点13和第二内侧密封点14，第一内侧密封点13与外上指形7挤压实现高压密封，第二内侧密封点14与外下指形8挤压实现高压密封。

弹性支撑体包括第一弹性支撑体15和第二弹性支撑体16，外上指形7上设有第一弹性支撑体15，外下指形8下设有第二弹性支撑体16，密封本体2下部还设有密封保护凸点17。

在套管悬挂器3的外轮廓面设计有一个锥形角度，在送入密封总成过程中密封总成的密封本体2沿着套管悬挂器3的外轮廓面，向下挤压并同时径向向外张开，在挤压过程中密封总成的内上密封点4、内下密封点5与套管悬挂器3的外轮廓挤压密封，同时在径向向外的过程中外上指形7、外下指形8与高压井口头6内侧实现密封。在下压过程中我们在密封本体2的内侧下端设有一个密封保护凸点17，它可以起到稍微抬起密封总成的密封本体2，尽可能的减小内上密封点4、内下密封点5在下压过程中摩擦所导致的磨损，当密封总成安装到位时密封保护凸点17正好进入套管悬挂器3的较小角度内，从而使得内密封点实现密封，外上指形7上设有第一弹性支撑体15，外下指形8下设有第二弹性支撑体16，主要作用就是在挤压密封过程中起到一个支撑与保护的作用。

这种环形密封总成在安装过程中需要较大的下压力，可以满足高压金属对金属的密封。

实施例二：

为了改进下压过程中较大的轴向力，对密封保护凸点17进行了改进，如图2所示，内上密封点4与内下密封点5之间设有上支撑点21和下支撑点22，密封本体2下部还设有第一密封保护装置23。

内上密封点4上设有第一弹性支撑环24，内下密封点5下设有第二弹性支撑环25，弹性支撑体包括第三弹性支撑体26和第四弹性支撑体27，外上指形7上设有第三弹性支撑体26，外下指形8下设有第四弹性支撑体27。

在密封总成安装过程中上支撑点21和下支撑点22会把整个密封本体2向高压井口头6的方向托起，减轻内上密封点4、内下密封点5的磨损，同时在向外挤压过程中也减轻了外上指形7、外下指形8与高压井口头6的磨损，从而增强所有密封点的密封效果。

实施例三：

图2这种密封总成的结构在承受上面外压和下面外压的作用的时候，上支撑点21和下支撑点22的支撑力不能达到相同的支撑效果，从而整个密封本体的受力会受到影响，特别是在较高外压的作用时会削弱各个密封点的密封效果。针对这些不足改进为如图3所示的结构，内上密封点4与内下密封点5之间设有第一支撑点31，密封本体2下部还设有第二密封保护装置32。

内上密封点4上设有第一弹性支撑环24，内下密封点5下设有第二弹性支撑环25，弹性支撑体包括第三弹性支撑体26和第四弹性支撑体27，外上指形7上设有第三弹性支撑体26，外下指形8下设有第四弹性支撑体27。

这样在整个外压的作用时内上密封点4、外上指形7与第一支撑点31构成一个刚性的三角，起到稳定的密封效果，内下密封点5、外下指形8与第一支撑点31同样构成一个三角，来承受背向的外压，起到稳定的密封效果。

实施例四：

图3中，由于第一支撑点31和外上指形7、外下指形8构成的是一个简单的三角结构，在承受高压的过程中第一支撑点31的附近会出现过载的负荷，削弱各个三角的稳定性，所以改进了第一支撑点31的结构把这一支撑点改成拱形支撑点。如图4所示，内上密封点4与内下密封点5之间设有第二支撑点41，第二支撑点41为拱形支撑点，密封本体2下部还设有底部加强密封装置42。

内上密封点4上设有第一弹性支撑环24，内下密封点5下设有第二弹性支撑环25，弹性支撑体包括第三弹性支撑体26和第四弹性支撑体27，外上指形7上设有第三弹性支撑体26，外下指形8下设有第四弹性支撑体27。

在这种结构中设有第二支撑点41支撑效果更加稳定，受力也有了明显的改善，也满足了正反向高压密封的能力。

实施例五：

图4中，在受力的分析过程中，也存在密封本体2的内外侧受压不均匀，比如来自正向上面的压力时，密封本体2上部会受到图中右侧方向的压力，与左侧方向的反向的压力，也有结构本身的压力，这两个压力不能完全平衡。从而导致与第二支撑点41为圆形的密封本体反转迹象，也就是如图中外上指形7与高压井口头6之间的压力增强，而内上密封点4与套管悬挂器3密封面之间的压力降低，进而导致内上密封点4与套管悬挂器3的密封面之间密封失效。同样在来自背向压力的作用时外下指形8与高压井口头之间的挤压力增加，内下密封点5与套管悬挂器3的密封面挤压力降低，进而也有密封失效的可能性。故改进了密封总成密封点的结构，如图5所示，密封本体2呈x字型，套管悬挂器3上设有第一密封面密封点51和第二密封面密封点52，第一密封面密封点51与内上密封点4挤压实现高压密封，第二密封面密封点52与内下密封点5挤压实现高压密封，高压井口头6上设有第一内侧密封面密封点53和第二内侧密封面密封点54，第一内侧密封面密封点53与外上指形7挤压实现高压密封，第二内侧密封面密封点54与外下指形8挤压实现高压密封。

弹性支撑体包括第五弹性支撑体55、第六弹性支撑体56和第七弹性支撑体57，外上指形7上设有第五弹性支撑体55，外下指形8下设有第六弹性支撑体56，外上指形7与外下指形8之间设有第七弹性支撑体57，密封本体2下部还设有第二底部加强密封装置58。

在密封总成安装的过程中，内侧的内上密封点4和内下密封点5沿着套管悬挂器3的密封面下移，从而与套管悬挂器3的第一密封面密封点51和第二密封面密封点52进行密封，外上指形7和外下指形8在安装过程中变形并挤压高压井口头6内侧的第一内侧密封面密封点53和第二内侧密封面密封点54，从而实现密封。这种结构既能在承受正向压力或背向压力的作用时，内上密封点4和内下密封点5互为上下三角的支撑。同时密封本体2的内外侧也达到了压力的平衡，使得密封效果更加稳定。为了改善外上指形7与外下指形8的受力，添加了第五弹性支撑体55和第六弹性支撑体56起到外上指形7与外下指形8的受力均匀。在外上指形7与外下指形8之间添加了第七弹性支撑体57使得密封本体2的整体受力改善。这种密封总成满足了深水作业的要求，能承受来自正向和背向的高压，由于各个密封点都是金属对金属的稳定密封也能承受深水钻完井作业的各种复杂条件，金属密封的稳定性对高温高压的钻井作业也能起到同样的效果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。