自封式密封总成的制作方法

本实用新型涉及石油、天然气技术领域，是指一种应用于钻井、固井及完井技术中的密封配件，具体是一种油管或套管等管柱用的自封式密封总成。

背景技术：

在石油、天然气工业中，钻井是打通从地面到油气储层通道的过程，该作业过程在油气资源勘探和开发的过程中发挥着重要的作用，正所谓“钻头不到，油气不冒”；在钻井过程中，钻井液发挥着平衡井筒压力、保持井壁稳定、携砂排出、冷却润滑钻具等作用，其中，在套管钻井、下套管作业中为了方便钻井液的循环，业界多使用密封件实现油管、套管的密封，从而实现钻井液的灌注和循环。

在工程应用中，一般泥浆循环压力为35MPa，更高一级为52MPa，而油套管的密封测试压力高达70MPa，为了保证井筒的完整性及生产的安全性，特别是气体井，需要对油套管进行密封，利用密封件进行密封是一种简单快捷的方式，而现有的密封件多为圆环形密封件，在钻井液的压力作用下密封性能不稳定。

有鉴于上述现有技术存在的问题，本发明人从钻井生产安全和提高效率角度出发，并结合相关制造领域多年的设计及使用经验，辅以过强的专业知识，提供一种自封式密封总成，来克服上述缺陷。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种自封式密封总成，其设于管柱内，能实现管柱的密封，方便快捷、安全可靠。

本实用新型的上述目的可采用下列技术方案来实现：

本实用新型提供一种自封式密封总成，其中，所述自封式密封总成密封设于管柱内，其包括：底座，其具有内通道，所述底座内设有上端开口的环槽；胶套，其具有上端呈喇叭口形的内径通道，所述内径通道与所述内通道相连通，所述胶套的下端插入所述环槽内，所述胶套内嵌设有支撑网。

在优选的实施方式中，所述管柱的内径小于所述胶套上端的外径，且大于所述底座的外径。

在优选的实施方式中，所述胶套的上端外侧形成有锥部，所述锥部上端的外径小于所述锥部下端的外径，所述锥部上端的外径小于所述管柱的内径。

在优选的实施方式中，所述胶套采用粘接硫化的方法固设于所述环槽内。

在优选的实施方式中，所述环槽的槽壁设有多个结合沟槽，所述胶套的下端具有多个结合凸棱，所述结合凸棱卡设于所述结合沟槽内。

在优选的实施方式中，所述底座的内壁以及所述底座的底壁上分别凹设有密封沟槽，所述密封沟槽内设有密封圈。

在优选的实施方式中，所述支撑网下端凸出所述胶套并固设于所述底座内。

在优选的实施方式中，所述支撑网为由多个片状支撑条围设形成的环形支撑网。

在优选的实施方式中，所述支撑网为由多条支撑丝交织形成的环形支撑网。

在优选的实施方式中，所述胶套由橡胶制成，所述支撑网由弹簧钢或尼龙制成。

本实用新型自封式密封总成的特点和优点是：

本实用新型将胶套的下端粘接硫化于底座的环槽内，使胶套的内径通道和底座的内通道连通而形成中空通道，在胶套内设置支撑网，支撑网的底部固设于底座内，且使胶套的内径通道上端径向向外微微张开呈微喇叭口状，通过使管柱的内径小于胶套的外径、且大于底座的外径，既方便自封式密封总成进入管柱内，又实现了一级密封，通过在由橡胶制成的胶套内设置支撑网，使胶套在钻井液压力作用下能径向向外张开实现二级密封，且支撑网既增加了胶套的抗压性能，又辅助胶套在压力降低或消失后的回位；本实用新型通过一级密封和二级密封实现自封，可方便地进行油套管等管柱的密封性能测试和压力测试，确保钻井液循环通道的密封性，且通过管柱的密封性能测试，确保井筒的完整性，结构简单、方便快捷、密封性能好、抗压能力好、使用寿命长、作业效率高、劳动强度低。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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。

图1为本实用新型的自封式密封总成的剖视示意图；

图2为本实用新型的自封式密封总成的立体示意图；

图3为本实用新型的自封式密封总成的支撑网的第一实施例的示意图；

图4为本实用新型的自封式密封总成的支撑网的第二实施例的示意图；

图5为本实用新型的自封式密封总成的应用实例的示意图。

附图标号说明：

1胶套，11锥部，12内径通道，13结合凸棱，14台阶；

2支撑网，21片状支撑条，22支撑丝，221向左倾斜的支撑丝，222向右倾斜的支撑丝，23环形支撑条；

3底座，31环槽，311外环，312内环，32结合沟槽，33密封沟槽，34密封圈，35内通道；

4定位导向机构，41导向管；

5管柱；

D内径，d1外径，d2外径，d3外径，d4外径。

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。

除非单独定义指出的方向以外，本文中涉及到的上、下等方向均是以本实用新型所示的图1中的上、下等方向为准，在此一并说明。

如图1至图4所示，本实用新型提供一种自封式密封总成，其中，所述自封式密封总成密封设于管柱5内，其包括：底座3，其具有内通道35，所述底座3内设有上端开口的环槽31；胶套1，其具有上端呈喇叭口形的内径通道12，所述内径通道12与所述内通道35相连通，所述胶套1的下端插入所述环槽31内，所述胶套1内嵌设有支撑网2。

具体的，如图1所示，本实用新型的自封式密封总成大致呈一喇叭圆筒形，其内部由底座3的内通道35和胶套1的内径通道12相连通而形成一中空通道，以便于使用过程中的定位导向机构4的插入，其中，所述胶套1由橡胶制成，更具体的是胶套1由橡胶注塑而成，且在注塑过程中将支撑网2包络在胶套1内，所述支撑网2由弹簧钢或尼龙制成，使支撑网2兼具刚度和弹性，当然支撑网2的材料并不限于此，只要使其同时具备刚度和弹性的任意材料均可；底座3可由金属材料制成，其大致呈圆筒形，底座3上的环槽31的外环311的高度高于环槽31的内环312的高度，使胶套1更结实地固定于底座3的环槽31中，且在胶套1受液压力径向向外弯曲时，胶套1的上端弯曲而下端则与底座3保持不变形的状态，胶套1设有内径通道12，胶套1的内径通道12的上端呈喇叭口形，当然胶套1的内径通道12的上端也可为锥形，方便胶套1在受液压力作用时径向向外弯曲，胶套1上设有一台阶14，当胶套1下端插设于环槽31内时，该台阶14贴靠于环槽31的内环312的顶端，底座3的内壁面(也即环槽31的内环312的内侧面)几乎与胶套1的内壁面无断差，即二者相邻处几乎共面，使内通道35和内径通道12共同形成的中空通道更加圆滑，当定位导向机构4插入中空通道内或从中空通道内卸下时不会存在卡滞现象。

进一步的，如图1所示，所述管柱5的内径D小于所述胶套1上端的外径d1，且大于所述底座3的外径d2，使本实用新型自封式密封总成置入管柱5内时，胶套1的上端与管柱5的内壁紧密配合，也即过盈配合，保证管柱5的内壁与胶套1之间的密封，且底座3的外壁与管柱5的内壁之间存在一间隙，保证底座3可以顺利置入于管柱5内部。

更进一步的，如图1所示，所述胶套1的上端外侧形成有锥部11，所述锥部11上端的外径d3小于所述锥部11下端的外径d4(其中，外径d4可为与外径d1相同的尺寸，或外径d4的尺寸稍小于外径d1的尺寸)，所述锥部11上端的外径d3小于所述管柱5的内径D，该锥部11的设置方便胶套1进入管柱5内部，以避免将自封式密封总成置入于管柱5内时，因胶套1上端无法置入于管柱5内而不便于安装。

进一步的，所述胶套1采用粘接硫化的方法固设于所述环槽31内，具体的，所述粘接硫化即将胶套1先通过粘接剂与底座3的环槽31粘接后再对胶套1进行硫化，使二者牢固地结合为一体，胶套1插入于环槽31内的下端可以涂抹粘接剂(例如有机硅橡胶粘接剂，其可用于金属与橡胶的粘合，其作用与胶水相同)，通过粘接剂将胶套1和环槽31粘接在一起，使胶套1与底座3的结合力增强，同时胶套1是由橡胶材料注塑而形成，其可塑性大，在胶套1插入环槽31内并与环槽31粘接在一起后，对胶套1进行硫化，使插入环槽31内的胶套1的强度、硬度和寿命均增加，使胶套1与底座3结合更加牢固和稳定。

进一步的，如图1所示，所述环槽31的槽壁(该槽壁可为环槽31的外环311或环槽31的内环312)设有多个结合沟槽32，所述胶套1的下端具有多个结合凸棱13，所述结合凸棱13卡设于所述结合沟槽32内，具体的，在一实施例中，环槽31内的多个结合沟槽32可以呈规则的波浪形、锯齿形等形状，也可以呈不规则的间隔设置的沟槽，在此不做限制，胶套1的下端的多个结合凸棱13可以呈规则的波浪形、锯齿形等形状，也可以呈不规则的间隔设置的沟槽，只要结合凸棱13与结合沟槽32的数量相同、大小和形状相对应，使结合凸棱13能卡设于结合沟槽32内即可，以增强胶套1与底座3的结合强度；在另一实施例中，环槽31内的多个结合沟槽32与胶套1的下端的多个结合凸棱13的形状相对应，但结合沟槽32的尺寸微大于结合凸棱13的尺寸，并在结合沟槽32内涂抹粘接剂，或者直接在结合凸棱13上涂抹粘接剂，使胶套1的下端置入于环槽31内后，与环槽31相互粘接而固定在一起，以增强胶套1与底座3的结合强度；在又一实施例中，还可以只在环槽31的槽壁上设有多个结合沟槽32，而胶套1的下端不设置结合凸棱13，当胶套1的下端插入环槽31内，对胶套1的下端进行硫化，使胶套1的下端重新塑形并填充满多个结合沟槽32，冷却后即可实现胶套1与结合沟槽32的固定。

进一步的，如图1和图5所示，所述底座3的内壁(也即，环槽31的内环312的内侧面)以及所述底座3的底壁上分别凹设有密封沟槽33，所述密封沟槽33内设有密封圈34，当定位导向机构4插入于自封式密封总成的中空通道内时，通过底座3内壁上的密封沟槽33内设置密封圈34，实现定位导向机构4与自封式密封总成的底座3之间的密封，并通过底座3底壁上的密封沟槽33内设置密封圈34，实现与定位导向机构4相连的导向管41与底座3底壁之间的密封，以保证钻井液不会通过自封式密封总成与定位导向机构4之间的接触面泄露。

进一步的，如图1和图5所示，所述支撑网2下端凸出所述胶套1并固设于所述底座3内，即支撑网2底部根植于底座3内，且支撑网2整体被胶套1所包络，以加强胶套1下端、支撑网2下端与底座3之间的固定连接。

在一实施例中，如图3所示，所述支撑网2为由多个片状支撑条21围设形成的环形支撑网，具体的，支撑网2呈微喇叭状，每个片状支撑条21大致呈n形，两两相邻的片状支撑条21首尾相连，且多个片状支撑条21的底部连接成一体，使多个片状支撑条21如同多个向外微微张开的花瓣，进而使得支撑网2设于胶套1内，在胶套1受钻井液作用而使胶套1径向向外张开时，既不会阻止胶套1向外张开，又能增加胶套1的抗压性能，还能起到带动胶套1回位的作用，较佳的，在多个片状支撑条21的中部通过一环形支撑条23将多个片状支撑条连接起来，以更好的保证支撑网2在受力后的回复作用，当然，片状支撑条21也可以为其他形状，例如m形或长条形，在此不做限制；

在另一实施例中，如图4所示，所述支撑网2为由多条支撑丝22交织形成的环形支撑网，具体的，多条支撑丝22包括多条向左倾斜的支撑丝221和多条向右倾斜的支撑丝222，多条向左倾斜的支撑丝221平行且间隔设置，多条向右倾斜的支撑丝222平行且间隔设置，向左倾斜的支撑丝221与向右倾斜的支撑丝222交叉设置而形成环形网状，且多条支撑丝22的底部连接成一体，并自其底部向顶部呈微喇叭状，当然，支撑网2也可以由多条交织的支撑丝和多个片状支撑条组合而成环形支撑网，例如在由多条支撑丝交织形成的环形支撑网外部连接设置多个片状支撑条，以增强胶套1的抗压能力，在此不做限制；

当然，在其他实施例中，当自封式密封总成的工作压力较低时，可以将支撑网2取消，胶套1在钻井液并不大的压力作用下径向向外微微张开，在钻井液去除后，胶套1因其由橡胶制成，即可自行恢复。

本实用新型自封式密封总成适合于套管钻井、下套管作业、油套管试压作业的密封，下面以其应用于管柱5(例如油管或套管)内孔的密封为例，说明其具体的工作过程：

本实用新型自封式密封总成在工作时，如图5所示，将其套设安装在定位导向机构4上，并使自封式密封总成的底座3的底面抵接于与定位导向机构4相连的导向管41上，然后在定位导向机构4的导引下，将自封式密封总成插入到管柱5的内孔中，由于自封式密封总成的胶套1上设置的锥部11，且锥部11上端的外径小于管柱5的内径，使自封式密封总成在定位导向机构4导引下顺利进入管柱5，由于胶套1上端的外径略大于管柱5的内径，即二者为过盈配合，使橡胶制成的胶套1紧贴在管柱5的内壁上，如此即建立了一级密封(也即初始密封)；

当钻井液通过内部通道泵入到管柱5内后，管柱5内部压力逐渐升高，管柱5内的流体压力作用于具有弹性的胶套1上，使胶套1露出底座3的上端沿径向向外张开，进而使胶套1作用于管柱5内壁的压力增大，密封能力进一步提高，而形成二级密封；

当钻井液从管柱5内流出，使管柱5内的流体压力降低，胶套1作用于管柱5内壁的压力同步减小，使具有弹性的胶套1在自身弹性作用下，及其内的支撑网2的回复力的作用下，实现胶套1的复位；

当然，本实用新型在实际应用中可以根据油管或套管的规格不同、循环或测试压力的不同，使用也可做稍微的改动，例如，当管柱5内的工作压力较低时，可以将胶套1内的支撑网2取消，具体的，胶套1在钻井液并不大的压力作用下径向向外微微张开，在钻井液去除后，胶套1因其由橡胶制成，即可自行复位；当管柱5内的工作压力特别大时，本实用新型在使用过程中还可以将两个或多个自封式密封总成串联组合使用，即多个自封式密封总成的顶部和底部依次相连，以实现更多级的密封，使密封更加可靠。

本实用新型自封式密封总成的特点和优点是：

本实用新型将胶套1的下端粘接硫化于底座3的环槽31内，使胶套1的内径通道12和底座3的内通道35连通而形成中空通道，在胶套1内设置支撑网2，支撑网2的底部固设于底座3内，且使胶套1的内径通道12上端径向向外微微张开呈微喇叭口状，通过使管柱5的内径小于胶套1的外径、且大于底座3的外径，既方便自封式密封总成进入管柱5内，又实现了一级密封，通过在由橡胶制成的胶套1内设置支撑网2，使胶套1在钻井液压力作用下能径向向外张开实现二级密封，且支撑网2既增加了胶套1的抗压性能，又辅助胶套1在压力降低或消失后的回位；本实用新型通过一级密封和二级密封实现自封，可方便地进行油套管等管柱5的密封性能测试和压力测试，确保钻井液循环通道的密封性，且通过管柱5的密封性能测试，确保井筒的完整性，结构简单，方便快捷、密封性能好、抗压能力好、使用寿命长、作业效率高、劳动强度低。

以上所述仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型做任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本实用新型技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。