专利名称：一种钢丝绳井口密封装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种油田捞油作业用钢丝绳井口密封装置。
背景技术：
在油气田开发过程中，经常要进行大量的诸如试油、捞油、油气井排液等的抽汲作业，这些抽汲作业抽汲行程一般都很长，基本上是从井下具体某一深度一直抽到井口 ，其距离一般有几十米到几百米甚至是上千米。由于抽汲行程太长，抽汲作业不能采用传统有杆抽油机的光杆，而只能采用有一定柔性的钢丝绳来代替光杆，因此井口密封问题一直是困扰油田抽汲作业的一大难题，很好的解决钢丝绳密封问题对油田生产特别是油田生产的自动化有着非常重大的意义。 目前油田现场的试油、捞油抽汲作业采用的井口密封装置基本上沿用了抽油机光杆密封的基本结构，即通过压紧密封盒，使得密封盒与钢丝绳之间有足够的接触压力以实现井口密封；由于钢丝绳自身有螺旋槽，要实现密封需要比密封光杆更大的接触压力，但是当密封件与钢丝绳之间的接触压力达到井口密封要求的时候，在捞油下行的过程中会出现捞油抽子下行受阻的情况，所以为了满足钢丝绳下行过程要求阻力小的要求，现场大都采用人工操作的液压或气压密封。 一般抽汲作业往往需要两人配合操作完成(一人操作绞车，一人控制井口密封)。 具体工作原理是在钢丝绳上行过程中(需要密封的过程)，专人启动手压泵向密封盒内泵入一定压力的液压油(或气压)，将井口密封盒与钢丝绳压紧，实现井口密封；上行结束，井口排液完毕后井下抽子在配重的作用下下行，此时井口需要的井口密封压力很小，为了降低密封盒与钢丝绳之间的摩擦阻力(阻力太大将可能使抽子无法下行)，需要泄掉加在密封盒上的压力，此时要及时打开泄油口泄掉密封盒外侧的高压油以降低密封盒与钢丝绳之间的摩擦阻力。如此反复实现抽汲作业。 由于现有的钢丝绳密封装置的密封件不能随钢丝绳旋转，而且采取一次性密封，
决定了其效果不好，导致密封效果不良的原因是钢丝绳不同于普通光杆，它自身存在着螺
旋槽，要求钢丝绳与密封件之间有较高的挤压力才能有较好的密封效果；但是，当钢丝绳与
密封件之间的接触压力增加的时候，在钢丝绳上行或下行的过程中必然要施加给密封件一
个旋转的扭矩，这个扭矩的大小取决于钢丝绳与密封件之间的接触压力，接触压力越大这
个旋转扭矩也越大；而目前采用的钢丝绳井口密封件中的密封件是静止不转的，所以这个
旋转扭矩将反作用在钢丝绳上使得钢丝绳发生打扭，严重的时候会发生抽丝现象，此外太
大的接触压力会加剧密封盒的磨损，所以钢丝绳与密封件之间的接触压力又不能太大，正
因为如此，这种密封装置的密封效果不好，在现场都可以看到在绞车上提的时候井口密封
会出现较大量的泄漏现象。 因此，在保证井口密封性良好的情况下，钢丝绳与密封件之间必然存在一个较大的作用力，在工作中将导致钢丝绳打扭或抽丝的情况，而且还会加剧密封件的磨损，縮短密封装置的使用寿命。
实用新型内容有鉴于此，本实用新型提供了一种钢丝绳井口密封装置，用以避免在工作中钢丝
绳出现打扭或抽丝的情况，以及避免密封件磨损，从而延长密封装置的使用寿命。 本实用新型实施例是这样实现的 —种钢丝绳井口密封装置，包括井口连接体、旋转轴、旋转轴连接体、盘根盒、调节压套、压帽、滚动轴承、上密封盘根和下密封盘根； 所述井口连接体固定在井口上，所述旋转轴通过所述滚动轴承设置在所述井口连接体上，所述旋转轴可在所述井口连接体内绕钢丝绳轴心转动； 所述旋转轴、所述旋转轴连接体、所述盘根盒、所述调节压套和所述压帽之间依次固定连接； 所述上密封盘根和所述下密封盘根设置在所述盘根盒内，并且所述上密封盘根和所述下密封盘根在实现井口密封的前提下可与钢丝绳相对旋转滑动。 优选地，在上述钢丝绳井口密封装置中，所述下密封盘根的下部设置有下行程缓冲弹簧。 优选地，在上述钢丝绳井口密封装置中，所述上密封盘根的上部设置有上盘根压帽。 优选地，在上述钢丝绳井口密封装置中，所述调节压套的内部空腔设置有刮油套，所述刮油套通过刮油套垫圈和支撑环固定在所述上盘根压帽上。 优选地，在上述钢丝绳井口密封装置中，所述支撑环与所述调节压套的对应位置设置有孔，所述孔处设置有引流管，所述引流管用以实现所述调节压套的内腔与外界的空气联通。 优选地，在上述钢丝绳井口密封装置中，所述旋转轴下端设置有机械密封和机械密封调节螺母。 优选地，在上述钢丝绳井口密封装置中，所述旋转轴、所述旋转轴连接体、所述盘根盒、所述调节压套和所述压帽之间依次采用螺纹固定连接。 与现有技术相比，本实用新型实施例提供的技术方案具有以下优点和特点 由上文可知，由于旋转轴通过滚动轴承设置在井口连接体上，旋转轴可在井口连
接体内绕钢丝绳轴心转动，而且旋转轴、旋转轴连接体、盘根盒、调节压套和压帽之间依次
固定连接，所以钢丝绳作用在密封盒内的上密封盘根和下密封盘根上的旋转扭矩，通过盘
根盒带动压帽、旋转轴连接体、旋转轴以及滚动轴承绕钢丝绳轴心转动而被释放，避免了钢
丝绳在上、下行程过程中的打扭、抽丝等现象，而且也降低了密封件的磨损，从而延长了密
封装置的使用寿命。
为了更清楚地说明本实用新型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。[0022] 图1为本实用新型所提供的钢丝绳井口密封装置的示意图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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作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。 请参见图1，一种钢丝绳井口密封装置，包括井口连接体20、旋转轴16、旋转轴连接体11、盘根盒9、调节压套3、压帽1、滚动轴承14、上密封盘根8和下密封盘根IO，其中，井口连接体20固定在井口上，旋转轴16通过滚动轴承14设置在井口连接体20上，旋转轴16可在井口连接体20内绕钢丝绳轴心转动；旋转轴16、旋转轴连接体11、盘根盒9、调节压套3和压帽1之间依次采用螺纹固定连接；上密封盘根8和下密封盘根10设置在盘根盒9内，并且上密封盘根8和下密封盘根10在实现井口密封的前提下可与钢丝绳相对旋转滑动。下密封盘根10是锥角向上安装的，用于在钢丝绳上行程中起密封作用；上密封盘根8是锥角向下安装的，用于在钢丝绳下行程中气密封作用。 此种结构可以使钢丝绳作用在盘根盒9内的上密封盘根8和下密封盘根IO上的旋转扭矩，通过盘根盒9带动压帽1、旋转轴连接体11、旋转轴16以及滚动轴承14绕钢丝绳轴心转动而被释放，避免了钢丝绳在上、下行程过程中的打扭、抽丝等现象，而且也降低了密封件的磨损，从而延长了密封装置的使用寿命。 在图1所示的实施例中，下密封盘根10的下部设置有下行程缓冲弹簧12，通过调节盘根盒9与旋转轴连接体11之间的螺纹旋紧程度，来调节下密封盘根10与钢丝绳之间的压紧程度以及下行程缓冲弹簧12的压縮量。上密封盘根8的上部设置有上盘根压帽7，通过调节盘根盒9与调节压套3之间的螺纹旋紧程度，可通过上盘根压帽7压紧上密封盘根8。旋转轴16下端设置有机械密封18和机械密封调节螺母19。通过调节盘根盒9的上、下螺纹的旋紧程度可调节上密封盘根8和下密封盘根10与钢丝绳之间的接触压力，从而密封沿钢丝绳沟槽向上的流体，同时旋转轴16下端的机械密封18阻止了井内流体经旋转轴16外侧泄漏的通道，从而达到密封的效果。 为了增加密封效果降低密封件的磨损，可采用二级密封或多级密封。本实施例采用二级密封结构，其中下密封盘根10为主密封，该盘根同时利用了井内压力自密封原理在钢丝绳上行过程中，捞油机处于井口排油状态，要求密封压力高，此时下密封盘根10受钢丝绳向上的一个拉力，挤压下密封盘根10压紧盘根盒9 ;同时井内高压流体经旋转轴16的中心孔进入下密封盘根10的底部，对下密封盘根IO产生向上的一个作用力，由于下密封盘根10与盘根盒9的锥角效应，使得下密封盘根10进一步压紧钢丝绳实现有效密封。[0028] 钢丝绳下行的过程是抽子下放的过程，井内压力较低，同时要求密封盘根对钢丝绳之间的摩擦阻力尽量小，在钢丝绳下行的过程中钢丝绳对下密封盘根10有向下的拉力，使密封盘根有向下运动的趋势，从而压縮下行程缓冲弹簧12，使得下密封盘根10与盘根盒9之间的压力降低，从而降低了密封盘根与钢丝绳之间的接触压力，同时，在下行过程中井内流体的压力较低，作用在下密封盘根10底部向上的液体压力也大大降低，从而进一步降低了下密封盘根10与钢丝绳之间的接触压力，从而大大的降低了钢丝绳下行过程中的摩擦阻力，减少了钢丝绳对密封盘根的磨损，增加了密封件的使用寿命。本实用新型的上密封盘根8主要用于下行过程中的密封作用，其预压紧程度要大大小于下密封盘根10的压紧力。 在图1所示的实施例中，调节压套3的内部空腔设置有刮油套2，刮油套2通过刮油套垫圈4和支撑环6固定在上盘根压帽7上。支撑环6与调节压套3的对应位置设置有孔，孔处设置有引流管5，引流管5用以实现所述调节压套3的内腔与外界的空气联通。[0030] 对于钢丝绳密封不应该采用一次性密封死，而应该有一定的泄漏量，刮油套2用于清洁钢丝绳上可能携带的油污。所以本实用新型的盘根与钢丝绳之间在正常工作的时候仍允许有一定的泄漏；以降低钢丝绳与密封件之间的摩擦阻力和增加密封件的使用寿命。在钢丝绳上行过程中，钢丝绳与密封盘根之间允许有一定的泄漏，泄漏的流体经钢丝绳螺旋槽进入到上部调节压套3的中间的空腔，经引流管5排出；在下行的过程中会有一定的气体，产生的气体同样经引流管5排出。 在图1所示的实施例中，滚动轴承14a上设置有轴承压盖13，轴承压盖13用于将
滚动轴承14a固定住，轴承压盖13通过轴承压盖锁紧螺母15固定在井口连接体20上；滚
动轴承14b下部设置有轴承座17，轴承座17用于固定滚动轴承14b。 综上所述，本实用新型主要包含旋转机制、液压自密封机制和二次密封机制。 旋转机制为密封盘根能随着钢丝绳的上下移动而自由旋转，当密封件随着钢丝
绳相对转动的时候，就可以很好的解决钢丝绳打扭抽丝的现象，同时也可以大大的降低钢
丝绳对密封件的磨损； 二次密封机制为采用高、低压二级密封。高压密封为上、下密封盘根，起主要密封作用，要求有一定的密封效果，同时又有一定的泄漏量，泄漏的液体进入二级密封盒，对钢丝绳润滑作用，以缓减钢丝绳对密封件的磨损增加密封件的使用寿命；低压密封为顶部的刮油套，用于密封高压密封泄漏出来的液体，从高压密封泄漏出来的液体在低压密封盒内经引流管排出，低压密封的主要作用是清洁钢丝绳上所带的油； 液压自密封机制为考虑到钢丝绳上、下行过程中要求的密封压力差异很大，本实用新型的密封装置充分利用了井内液体的压力来实现自密封，使得上行程盘根和钢丝绳之间的接触压力随井内密封压力的增加而增加，从而提高了密封效果，而在下行的过程中，密封压力降低，密封盘根与钢丝绳之间的接触压力降低，同时密封盘根在钢丝绳的带动下下压缓冲弹簧，使得密封盘根与钢丝绳之间的接触压力进一步降低，从而大大的降低了盘根与钢丝绳之间的摩擦阻力，极大的增加了密封件的使用寿命。 需要说明的是，图1所示的实施例只是本实用新型所介绍的一个优选实施例，本
领域技术人员在此基础上，完全可以设计出更多的实施例，因此不在此处赘述。 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新
型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定
义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因
此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理
和新颖特点相一致的最宽的范围。
权利要求一种钢丝绳井口密封装置，其特征在于，包括井口连接体、旋转轴、旋转轴连接体、盘根盒、调节压套、压帽、滚动轴承、上密封盘根和下密封盘根；所述井口连接体固定在井口上，所述旋转轴通过所述滚动轴承设置在所述井口连接体上，所述旋转轴可在所述井口连接体内绕钢丝绳轴心转动；所述旋转轴、所述旋转轴连接体、所述盘根盒、所述调节压套和所述压帽之间依次固定连接；所述上密封盘根和所述下密封盘根设置在所述盘根盒内，并且所述上密封盘根和所述下密封盘根在实现井口密封的前提下可与钢丝绳相对旋转滑动。
2. 根据权利要求1所述的钢丝绳井口密封装置，其特征在于，所述下密封盘根的下部设置有下行程缓冲弹簧。
3. 根据权利要求1所述的钢丝绳井口密封装置，其特征在于，所述上密封盘根的上部设置有上盘根压帽。
4. 根据权利要求3所述的钢丝绳井口密封装置，其特征在于，所述调节压套的内部空腔设置有刮油套，所述刮油套通过刮油套垫圈和支撑环固定在所述上盘根压帽上。
5. 根据权利要求4所述的钢丝绳井口密封装置，其特征在于，所述支撑环与所述调节压套的对应位置设置有孔，所述孔处设置有引流管，所述引流管用以实现所述调节压套的内腔与外界的空气联通。
6. 根据权利要求1所述的钢丝绳井口密封装置，其特征在于，所述旋转轴下端设置有机械密封和机械密封调节螺母。
7. 根据权利要求1所述的钢丝绳井口密封装置，其特征在于，所述旋转轴、所述旋转轴连接体、所述盘根盒、所述调节压套和所述压帽之间依次采用螺纹固定连接。
专利摘要本实用新型公开一种钢丝绳井口密封装置，包括井口连接体、旋转轴、旋转轴连接体、盘根盒、调节压套、压帽、滚动轴承、上密封盘根和下密封盘根；井口连接体固定在井口上，旋转轴通过滚动轴承设置在井口连接体上，旋转轴可在井口连接体内绕钢丝绳轴心转动；旋转轴、旋转轴连接体、盘根盒、调节压套和压帽之间依次固定连接；上、下密封盘根设置在盘根盒内，并且在实现井口密封的前提下可与钢丝绳相对旋转滑动。因此，钢丝绳作用在上、下密封盘根上的旋转扭矩通过盘根盒带动压帽、旋转轴连接体、旋转轴以及滚动轴承绕钢丝绳轴心转动而被释放，避免钢丝绳在上、下行程过程中打扭和抽丝等现象，而且降低了密封件的磨损，从而延长密封装置的使用寿命。
文档编号E21B33/03GK201531237SQ200920220350
公开日2010年7月21日 申请日期2009年10月29日 优先权日2009年10月29日
发明者任连城, 周秋沙, 杨敏, 谢光辉, 谭勇, 赵连臣, 魏昌祥, 黄新武 申请人:重庆科技学院