一种金属对金属的密封套筒结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型属于石油井下桥塞领域，尤其涉及一种石油井下桥塞用于密封的金属对金属的密封套筒结构，该结构采用合金钢，为所套的桥塞圆柱形结构配合的中空回转体，包括至少一个拱形体沿径向向外凸出，所述拱形体与桥塞圆柱形之间具有拱形空隙。本实用新型首先材料为合金钢，能够承受的温度，压强都比橡胶筒增强，其次耐腐蚀性更是克服橡胶的局限性。最后能够运用在批量生产中，可以更好的控制产品质量，因为金属的外力与变形关系是线性关系，而非金属橡胶则是非线性，在批量生产中，容易产生偏差。
【专利说明】一种金属对金属的密封套筒结构
【技术领域】
[0001]本实用新型属于石油井下桥塞领域，尤其涉及一种石油井下桥塞用于密封的金属对金属的密封套筒结构。
【背景技术】
[0002]随着现在石油消耗的量越来越大，浅层石油的可开采量越来越少，所以现在的趋势是加大开采深度，但随着开采深度的增加，井下的工况也变得越来越苛刻，深度每增加100m，温度升高3度，压力也越来越大，所以作为非金属密封材料的橡胶，更容易发生损坏，直接关系到一口井的采油成败。为此作为金属密封的替代技术变得越来越急迫。
实用新型内容
[0003]本实用新型所要解决的技术问题在于提供能够克服橡胶等非金属密封材料的一些局限性，更好的适应油田井下的工况，减缓桥塞的腐蚀损坏速度，增加桥塞的工作稳定性，降低维修井下工具的费用，提高工作效率的金属对金属的密封套筒结构。
[0004]本实用新型是这样实现的，一种金属对金属的密封套筒结构，该结构采用合金钢，为所套的桥塞圆柱形结构配合的中空回转体，包括至少一个拱形体沿径向向外凸出，所述拱形体与桥塞圆柱形之间具有拱形空隙。由于桥塞在井下工作环境为高温高压，且易受到腐蚀环境的影响，而这里用到的合金钢能比橡胶筒更能适应井下工况。为了配合合金钢的物理特性，对结构上采用包括少一个拱形体沿径向向外凸出的结构，当结构发生大变形时，拱形结构更加稳定，比其他结构更不容易发生塑性失稳。
[0005]进一步地，拱形体的两端为与第一柱型筒与第二柱型筒。
[0006]进一步地，拱形体的顶部与第一柱型筒和第二柱型筒同高。
[0007]进一步地，拱形体两端的第一柱型筒和第二柱型筒上分别设置环形凹槽。
[0008]进一步地，所述环形凹槽的底部为弧形结构，环形凹槽位置接近拱形体。
[0009]进一步地，第一柱型筒和第二柱型筒与拱形体邻近的一端面与桥塞轴线垂直后与拱形体相交。
[0010]当拱形体发生变形时，由于凹槽内部的空隙结构，造成受力的不均匀形成旋转力矩，凹槽端部也会跟着变形，其变形方式为绕着凹槽最低点进行翻转，这样两侧的翻转造成整个拱形就会向外扩展，这样也增加了密封套筒的径向变形。
[0011]进一步地，所述拱形体的凸面上设置若干个尖角形金属结构增加密封副的紧密性。在拱形体的外表面，再加工出一些微小的尖角形金属结构，当拱形体构的外表面与外层的套管挤压接触时，微小的尖角形金属结构更容易在挤压下产生塑性变形，更好的填充接触部分，使得密封副更加紧密，防止泄露。
[0012]本实用新型首先材料为合金钢，能够承受的温度，压强都比橡胶筒增强，其次耐腐蚀性更是克服橡胶的局限性。最后能够运用在批量生产中，可以更好的控制产品质量，因为金属的外力与变形关系是线性关系，而非金属橡胶则是非线性，在批量生产中，容易产生偏差。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是本实用新型所代替桥塞中胶筒设备结构示意图；
[0014]图2是本实用新型实施例提供的产品结构示意图。
【具体实施方式】
[0015]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0016]图1为本实用新型所代替桥塞中胶筒设备结构示意图，本实用新型用于代替桥塞中橡胶筒1的作用和结构位置，桥塞2的两端为推环4和椎体推动卡瓦组合体3，当推环4受到轴向的推力时，椎体推动卡瓦组合体3向外扩张，直至卡瓦牙嵌入外面的套管，而能够轴向固定。此时当继续加压时，橡胶筒1受到挤压向外扩张，直到与管壁贴合达到密封效果。当压力卸除后，橡胶回弹，推动上面的卡瓦牙嵌入套筒，而实现完全坐封。但现在受外在工况的约束，需要用到金属密封体来代替橡胶筒的目的。
[0017]如图2所示，一种金属对金属的密封套筒结构，该结构采用合金钢，为所套的桥塞圆柱形结构配合的中空回转体，包括至少一个拱形体11沿径向向外凸出，所述拱形体11与桥塞圆柱形之间具有拱形空隙。由于桥塞在井下工作环境为高温高压，且易受到腐蚀环境的影响，而这里用到的合金钢能比橡胶筒更能适应井下工况。为了配合合金钢的物理特性，对结构上采用包括少一个拱形体沿径向向外凸出的结构，当结构发生大变形时，拱形结构更加稳定，比其他结构更不容易发生塑性失稳。
[0018]拱形体两端的第一柱型筒13与第二柱型筒14。拱形体11的顶部与第一柱型筒13和第二柱型筒14同高。。拱形体11两端的第一柱型筒13和第二柱型筒14上分别设置环形凹槽12。环形凹槽12的底部17为弧形结构，环形凹槽12位置接近拱形体。第一柱型筒13和第二柱型筒14与拱形体11邻近的一端面与桥塞轴线垂直后与拱形体相交。未变形时，形成空隙提供给环形凹槽旋转所需的受力，以及拱形体两端变形的空间。
[0019]当拱形体发生变形时，由于凹槽内部的空隙结构，造成受力的不均匀形成旋转力矩，凹槽端部也会跟着变形，其变形方式为绕着凹槽最低点进行翻转，这样两侧的翻转造成整个拱形就会向外扩展，这样也增加了密封套筒的径向变形。
[0020]所述拱形体11的凸面上设置若干个尖角形金属结构15增加密封副的紧密性。在拱形体11的外表面，再加工出一些微小的尖角形金属结构，当拱形体构的外表面与外层的套管挤压接触时，微小的尖角形金属结构更容易在挤压下产生塑性变形，更好的填充接触部分，使得密封副更加紧密，防止泄露。
[0021]这里所受外力的方式与前段所说的橡胶筒的受力方式完全一样。既可以看做一段固定，另一端受到轴向的压力作用。其变形步骤为，首先其中的拱形体会先发生弯曲变形，随着压力的增加，变形也会逐渐增加，拱形结构对两边的凹槽的挤压力也会逐渐增加，凹槽会以其圆弧的最低点为支点进行偏转，这样偏转的结果就是拱形体的端部16就会相应向外扩展，来进一步增加径向的变形量。
[0022]当径向变形达到一定程度后，拱形体的外壁与套管进行接触，此时拱形体上的微型凸起，就会在接触压力的挤压下发生塑性变形，这样就能填充弧面与平面接触之间的空隙，来保证密封效果。
[0023]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种金属对金属的密封套筒结构，其特征在于，该结构采用合金钢，为所套的桥塞圆柱形结构配合的中空回转体，包括至少一个拱形体沿径向向外凸出，所述拱形体与桥塞圆柱形之间具有拱形空隙。
2.如权利要求1所述的金属对金属的密封套筒结构，其特征在于，拱形体的两端为第一柱型筒与第二柱型筒。
3.如权利要求2所述的金属对金属的密封套筒结构，其特征在于，拱形体的顶部与第一柱型筒和第二柱型筒同高。
4.如权利要求2所述的金属对金属的密封套筒结构，其特征在于，拱形体两端的第一柱型筒和第二柱型筒上分别设置环形凹槽。
5.如权利要求4所述的金属对金属的密封套筒结构，其特征在于，所述环形凹槽的底部为弧形结构，环形凹槽位置接近拱形体。
6.如权利要求5所述的金属对金属的密封套筒结构，其特征在于，第一柱型筒和第二柱型筒与拱形体邻近的一端面与桥塞轴线垂直后与拱形体相交。
7.如权利要求1?6任意一项所述的金属对金属的密封套筒结构，其特征在于，所述拱形体的凸面上设置若干个尖角形金属结构增加密封副的紧密性。
【文档编号】E21B33/134GK204252944SQ201420692327
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年11月17日 优先权日:2014年11月17日
【发明者】金平, 尚进, 尚晓峰, 马龙, 刘岩岩 申请人:吉林市旭峰激光科技有限责任公司