专利名称：异步自锁密封段的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及油田注水井所用配水器的测调和验封所使用的密封段。具体的说 是在桥式偏心配水器的使用中能够将中心通道完全封闭并且密封皮碗不会卡住仪器，使得 施工操作更安全的异步自锁密封段。
背景技术：
目前，在桥式偏心配水器的使用中，常用的密封段是同步压封的，当仪器坐入配水 器中，密封段在加重杆重力的作用下，上下密封段中的两皮碗很难同步张开密封，当上部皮 碗张开后，与密封壁间的阻力增加，并将加重杆托住，下部皮碗不能获很足够的压力，无法 实现密封，导致施工失败。并且常用的密封段没有自锁功能，只是靠加重杆的重力使其密 封，密封性能会受注水压力和注水量的影响和干扰，可靠性低。当作业后的水井验封时，由 于地层长时间没有注水，压力会很低，将密封段坐入配水器中后过高的油压常常会将皮碗 破坏，并压入仪器与配水器之的缝隙中造成遇卡事故。
实用新型内容为了克服密封不严和超压遇卡事故的缺欠，本实用新型提供一种可将上下两密封 段的皮碗异步坐封，同时具有可靠的自锁和卸压特点的异步自锁密封段。本实用新型的技术方案是一种异步自锁密封段，包括上接头，下接头，皮碗及上 下卡箍，所述的上下接头间置有内钢套及外钢套；而内钢套的上端凸沿卡在上接头的内环 形台阶上，内钢套的外柱面中间位置带有台阶；外钢套的上端带有内台阶，与内钢套外柱面 的台阶间置有小弹簧，外钢套的内壁设置有上环形槽及下环形槽；下接头的上段薄壁置于 内外钢套间的环形腔内并与腔壁接触，且薄壁上设置有与上下环槽位置对应的通孔，通孔 内置有钢珠；在外钢套与下接头的等径柱面上分别固定上卡箍及下卡箍，上下卡箍间固定 皮碗；上下接头及内钢套的中心孔道内置有异步弹簧。所述的通孔及钢珠径向均布，且钢珠的直径与下接头上段薄壁的壁厚差为正值； 所述的上环形槽的轴向尺寸与皮碗座封及解封所需移动距离对应；在下接头的内孔变径处 固定安全阀。本实用新型的有益效果是由于该密封段采用迭套在一起的三层圆管状钢套对拉 结构，固定在外钢套及下接头上的皮碗通过钢套的相对移动实现密封及解封；而置于内外 钢套环形腔内的下接头上段的薄壁上设置有径向均布的通孔与外钢套内壁上的环槽对应， 通孔内置有钢珠，且钢珠的直径与下接头上段薄壁的壁厚差为正值，在钢套的对拉中实现 密封和自锁，从而使密封性能更可靠和精准，在使用操作中更安全；在两密封段上下叠加 使用时，上密封段的中心通道中置有弹簧，下密封段的下接头内孔变径固定安全阀，其上密 封段内弹簧的张力使下密封段的皮碗密封自锁后，弹簧才能得到足够的力受压变形使上部 皮碗密封自锁，实现异步自锁，下密封段内的安全阀在井内油压过高时，会使油管与地层连 通，避免将皮碗压坏而遇卡。
附图1为本实用新型的结构示意图；附图2为附图1的实施例示意图；附图3为附图1中序号9下接头上段薄壁的局部结构示意图。图中1-上接头，2-内钢套，3-小弹簧，4-外钢套，5-钢珠，6-异步弹簧，7-皮碗， 8-上卡箍，9-下连接头，10-安全阀螺栓11-安全阀弹簧，12-钢球，13-密封球座，14-凸 沿，15-内环形台阶，16-内台阶，17-台阶，18-上环槽，19-下环槽，20-通孔，21-下卡箍。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明由附图1所示，该异步自锁密封段主要包括上下接头(1，9)，内外钢套(2，4)，钢珠 5，弹簧6，皮碗7及上下卡箍(8，21)，其中上接头1与下接头9间置有内钢套2及外钢套4 ； 而内钢套2的上端带有凸沿14，卡在上接头1的内环形台阶15上，而内钢套2的外柱面中 间位置带有台阶17 ；外钢套4的上端面与上接头1的下端面接触，且外钢套4的上端带有 内台阶16，台阶(16，17)与外钢套4的侧壁形成的环形腔内置有小弹簧3，而外钢套4的内 壁上设置有上环槽18及下环槽19，而上环槽18的轴向尺寸与皮碗7解封及座封所需移动 的距离对应，同时限制中间层上下移动的距离；下接头9的上段薄壁置于内外钢套(2，4)间 的环形腔内并与内外钢套(2，4)的腔壁接触，且薄壁上设置有与上下环槽(18，19)位置对 应的上下两圈通孔20，如附图3所示，其孔20为径向均布，孔内置有钢珠5，且钢珠5的直 径与下接头9上段薄壁的壁厚差为正值；在外钢套4与下接头9的等径柱面上分别固定上 卡箍8及下卡箍21，上下卡箍(8，21)间固定皮碗7，外钢套4与下接头9的相对轴向移动 实现皮碗7的解封与座封；而环槽(18，19)的径向深度略大于钢珠5的直径与所在薄壁的 差，当上下圈钢珠5位于外钢套4上对应的环形槽(18，19)内时，该密封段处于座封自锁状 态；上下接头(1，9)及内钢套2的中心孔道内置有异步弹簧6。座封过程如附图2所示，当仪器坐入工作筒后外钢套4被向下推动，下接头9的上 端薄壁钢套在内外层钢套(2，4)间相对上移，而钢珠5的直径大于薄壁的厚度，使得内层钢 套2被钢珠5顶着向上推，当下圈钢珠5行至外层钢套4的下环槽19处时，此处缝隙变宽， 内层钢套2又在小弹簧3的作用下向下移动，将钢珠5推进下环槽19内，此时上圈钢珠5 已行至上环槽18的最上端并卡住，外钢套4与下接头9柱面上的上下卡箍(8，21)间的轴 向距离缩短，使皮碗7径向膨胀，紧贴工作筒内壁，从而完成皮碗座封过程。当仪器上提，与仪器连接的上接头1上移，因内钢套2的上端凸沿14卡在上接头 1的内环形台阶15上，内钢套2跟随上移，当内层钢套2的下端提过下圈钢珠5的位置时， 缝隙增大后钢珠5从下环槽19中脱出，下接头9在自身重量和皮碗7张力的作用下向下移 动，皮碗7的轴向尺寸拉长，恢复原始状态，完成解封过程，如附图1所示。使用时，可两件密封段上下叠加使用，中间由接箍螺纹连接，可将下面的密封段通 道中的弹簧6去掉，且在下接头9的内孔变径处安装由空管状螺栓10，弹簧11，钢球12，密 封球座13组成的安全阀，如附图2所示，当井内油压过高时，会克服弹簧11的作用力，将钢 球12向上顶起，使油管与地层连通，避免将皮碗7压坏而遇卡。其上密封段内弹簧6的张
4力使下密封段的皮碗7密封自锁后，弹簧6才能得到足够的力受压变形使上密封段的皮碗 7密封自锁，实现异步自锁。该密封段能够将配水器的中心通道异步密封，实现双重座封自 锁，从而使密封性能更可靠和精准，并且密封皮碗不会因井下压力过高受破坏而卡住仪器， 使得施工操作更安全。
权利要求一种异步自锁密封段，包括上接头(1)，下接头(9)，皮碗(7)及上下卡箍(8，21)，其特征在于上下接头(1，9)间置有内钢套(2)及外钢套(4)；而内钢套(2)的上端凸沿(14)卡在上接头(1)的内环形台阶(15)上，内钢套(2)的外柱面中间位置带有台阶(17)；外钢套(4)的上端带有内台阶(16)，台阶(16，17)间置有小弹簧(3)，外钢套(4)的内壁设置有上环槽(18)及下环槽(19)；下接头(9)的上段薄壁置于内外钢套(2，4)间的环形腔内并与腔壁接触，且薄壁上设置有与上下环槽(18，19)位置对应的两圈通孔(20)，通孔(20)内置有钢珠(5)；在外钢套(4)与下接头(9)的等径柱面上分别固定上卡箍(8)及下卡箍(21)，上下卡箍(8，21)间固定皮碗(7)；上下接头(1，9)及内钢套(2)的中心孔道内置有异步弹簧(6)。
2.根据权利要求1所述的异步自锁密封段，其特征在于所述的通孔(20)及钢珠(5) 径向均布，且钢珠(5)的直径与下接头(9)上段薄壁的壁厚差为正值。
3.根据权利要求1所述的异步自锁密封段，其特征在于所述的上环槽(18)的轴向尺 寸与皮碗(7)座封及解封所需移动的距离对应。
4.根据权利要求1所述的异步自锁密封段，其特征在于在下接头(9)的内孔变径固 定安全阀。
专利摘要本实用新型涉及一种油田注水井注水时，在桥式偏心配水器中使用的异步自锁密封段。其特征在于上下接头间置有内钢套及外钢套；而内钢套的上端凸沿卡在上接头的内环形台阶上，内钢套的外柱面中间位置带有台阶；外钢套的上端带有内环形台阶，与内钢套外柱面的台阶间置有小弹簧，外钢套的内壁设置有上环槽及下环槽；下接头的上段薄壁置于内外钢套间的环形腔内并与腔壁接触，且薄壁上设置有与上下环槽位置对应的孔，孔内置有钢珠；在外钢套与下接头的等径柱面上分别固定上卡箍及下卡箍，上下卡箍间固定皮碗；上下接头及内钢套的中心孔道内置有异步弹簧。该密封段叠加使用时，可实现上下两密封段的皮碗异步坐封，同时具有可靠的自锁和卸压特点。
文档编号E21B33/126GK201606032SQ20092027601
公开日2010年10月13日 申请日期2009年12月3日 优先权日2009年12月3日
发明者张文杰 申请人:张文杰