一种可承受高低温交变的定位插入密封的制作方法

本发明属于油气田开发的插入密封装置领域，尤其是涉及一种可承受高低温交变的定位插入密封。

背景技术：

1、在稠油油田的开发过程中，为了增加原油的流动性，通常会往地层里注入高温热蒸汽，来提高地层原油的温度，降低原油粘度。为了控制注入蒸汽的流动方向，降低热损耗，需要采用高温封隔器或插入密封的方式来保证所有的蒸汽能够直接进入目的层，防止蒸汽进入油套环空。

2、目前常规的定位插入密封主要两种：一种是橡胶硫化环结构，采用橡胶材料过盈密封；另外一种是采用v型密封或泛塞封等硬密封形式，密封材料多使用ptfe、peek等非弹性材料。以上这些密封形式最高适用温度只能达到300℃，无法满足目前稠油热采井下350℃的高温。

3、在蒸气吞吐的油井中，定位插入密封不仅涉及到高温的难题，还涉及到高低温交变的问题(低温50℃，高温350℃)，很多密封结构和材料能够满足持续高温，但是一旦降温后就会密封失效。因此，急需一种能够适应热采井高低温交变的定位插入密封装置。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明旨在提出一种能够满足热采井高低温交变、自带锁定和温度补偿的可承受高低温交变的定位插入密封。

2、为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种可承受高低温交变的定位插入密封，包括上部芯管和下部芯管，所述上部芯管的右端与下部芯管螺纹连接，所述上部芯管的外部设置有连接双公，所述连接双公的左端螺纹连接有复合密封件，右端螺纹连接有活动套，所述活动套的右端设置有补偿压套，同时所述活动套右端内表面设置的变径台阶与所述补偿压套左端设置的限位台阶贴合，所述连接双公、活动套和补偿压套三者配合连接后形成有一个空腔，空腔内设置有多组碟簧，所述下部芯管的外部设置有外套，所述外套的左端与补偿压套螺纹连接，右端依次螺纹连接有转换接头、定位接头和可溶导向引鞋，所述外套为圆筒状结构，其内表面设置有细牙螺纹，所述外套和下部芯管之间设置有c型齿环，所述c型齿环的外表面与所述外套螺纹连接，内表面与所述下部芯管螺纹连接；所述下部芯管的外表面设置有环形凹槽，所述外套对应所述环形凹槽的位置处设置有多个圆周均布的螺纹孔，螺纹孔内部连接有剪钉，同时剪钉的下端伸进环形凹槽内。

3、进一步的，所述上部芯管的左端设置有与其它管柱连接的螺纹结构，外表面由左往右依次设置有与复合密封件配合的外密封面和引导面，最右端设置有连接下部芯管的螺纹结构；

4、所述复合密封件包括金属密封基座和多个非金属密封环，所述金属密封基座的外表面设置有多个环形槽，内表面左端设置有导向面，右端设置有螺纹结构，所述环形槽等距分布，且各个环形槽的尺寸相同，每一个环形槽内对应安装有一个非金属密封环。

5、进一步的，所述外密封面的外径小于复合密封件的内径；所述导向面与上部芯管的引导面具有相同的角度和光洁度。

6、进一步的，所述非金属密封环为高温硬塑材料，采用高温硫化工艺粘接成一体，所述非金属密封环与环形槽具有相同的宽度，且非金属密封环的外径大于金属密封基座的外径0.5mm-1mm。

7、进一步的，所述连接双公的两端分别设置有螺纹结构；所述活动套为薄壁筒结构，其左端设置有螺纹结构，右端内表面设置有变径台阶；所述补偿压套的右端设置有螺纹结构，左端设置有限位台阶；

8、所述下部芯管左端的内表面设置有螺纹结构，与上部芯管连接，右端外表面设置有锯齿形螺纹结构，与c型齿环连接；所述转换接头左端的外表面设置有螺纹结构，右端的内表面设置有螺纹结构；所述定位接头左端的外表面设置有螺纹结构，右端的内表面设置有螺纹结构。

9、进一步的，所述碟簧具有相同的结构尺寸，多组碟簧重合安装，多组碟簧的左端与连接双公对正挤压，右端与补偿压套对正挤压。

10、进一步的，所述外套的两端分别设置有螺纹结构，同时所述外套内表面设置的细牙螺纹为锯齿形螺纹。

11、进一步的，所述c型齿环为开口环结构，该环结构上设置有开口部，使得所述c型齿环具备一定弹性，所述c型齿环的外表面具有与所述外套内壁相同牙型的细牙锯齿形螺纹，内表面具有与所述下部芯管连接的粗牙锯齿形螺纹。

12、进一步的，所述转换接头的外表面设置有密封平面，所述密封平面内安装有刮泥环，所述刮泥环为多环状弹性体，该多环状弹性体的内表面为光滑面，外表面具有均布的梯形圆环结构；所述刮泥环为ptfe、peek或者其他类似的耐油塑料材料。

13、进一步的，所述可溶导向引鞋采用可溶铝镁合金材料制作，其一端设置有连接螺纹，另一端设置有大倒角结构，同时其内表面设置有多组内切过流槽。

14、相对于现有技术，本发明所述的可承受高低温交变的定位插入密封具有以下优势：

15、(1)本发明所述的定位插入密封，采用下部定位，上部管柱压载的方法，强制挤压膨胀复合密封件，使金属密封件与非金属同时封堵井筒，金属密封件在高温下具有更好的密封效果，非金属密封件在低温下效果更好，两者结合后解决了高低温交变井密封的难题；

16、(2)为了补偿由于温度变化引起的挤压载荷的波动，本发明利用了锯齿形锁环只能单向移动的特点以及碟簧的大负荷储能优势，保证了压载后的插入密封具有持续性的作用力来保证最佳的密封效果；

17、(3)本发明所述的定位插入密封，下部定位采用可溶导向引鞋结构，能够确保定位插入密封安全下入到位和可靠定位；可溶材料在一定时间溶解后，使定位插入密封内径最大化。

技术特征：

1.一种可承受高低温交变的定位插入密封，其特征在于：包括上部芯管(1)和下部芯管(9)，所述上部芯管(1)的右端与下部芯管(9)螺纹连接，所述上部芯管(1)的外部设置有连接双公(3)，所述连接双公(3)的左端螺纹连接有复合密封件(2)，右端螺纹连接有活动套(4)，所述活动套(4)的右端设置有补偿压套(6)，同时所述活动套(4)右端内表面设置的变径台阶与所述补偿压套(6)左端设置的限位台阶贴合，所述连接双公(3)、活动套(4)和补偿压套(6)三者配合连接后形成有一个空腔，空腔内设置有多组碟簧(5)，所述下部芯管(9)的外部设置有外套(7)，所述外套(7)的左端与补偿压套(6)螺纹连接，右端依次螺纹连接有转换接头(11)、定位接头(13)和可溶导向引鞋(14)，所述外套(7)为圆筒状结构，其内表面设置有细牙螺纹，所述外套(7)和下部芯管(9)之间设置有c型齿环(10)，所述c型齿环(10)的外表面与所述外套(7)螺纹连接，内表面与所述下部芯管(9)螺纹连接；所述下部芯管(9)的外表面设置有环形凹槽，所述外套(7)对应所述环形凹槽的位置处设置有多个圆周均布的螺纹孔，螺纹孔内部连接有剪钉(8)，同时剪钉(8)的下端伸进环形凹槽内。

2.根据权利要求1所述的一种可承受高低温交变的定位插入密封，其特征在于：所述上部芯管(1)的左端设置有与其它管柱连接的螺纹结构，外表面由左往右依次设置有与复合密封件(2)配合的外密封面(1.1)和引导面(1.2)，最右端设置有连接下部芯管(9)的螺纹结构；

3.根据权利要求2所述的一种可承受高低温交变的定位插入密封，其特征在于：所述外密封面(1.1)的外径小于复合密封件(2)的内径；所述导向面(2.3)与上部芯管(1)的引导面(1.2)具有相同的角度和光洁度。

4.根据权利要求2所述的一种可承受高低温交变的定位插入密封，其特征在于：所述非金属密封环(2.2)为高温硬塑材料，采用高温硫化工艺粘接成一体，所述非金属密封环(2.2)与环形槽具有相同的宽度，且非金属密封环(2.2)的外径大于金属密封基座(2.1)的外径0.5mm-1mm。

5.根据权利要求1所述的一种可承受高低温交变的定位插入密封，其特征在于：所述连接双公(3)的两端分别设置有螺纹结构；所述活动套(4)为薄壁筒结构，其左端设置有螺纹结构，右端内表面设置有变径台阶；所述补偿压套(6)的右端设置有螺纹结构，左端设置有限位台阶；

6.根据权利要求1所述的一种可承受高低温交变的定位插入密封，其特征在于：所述碟簧(5)具有相同的结构尺寸，多组碟簧(5)重合安装，多组碟簧(5)的左端与连接双公(3)对正挤压，右端与补偿压套(6)对正挤压。

7.根据权利要求5所述的一种可承受高低温交变的定位插入密封，其特征在于：所述外套(7)的两端分别设置有螺纹结构，同时所述外套(7)内表面设置的细牙螺纹为锯齿形螺纹。

8.根据权利要求7所述的一种可承受高低温交变的定位插入密封，其特征在于：所述c型齿环(10)为开口环结构，该环结构上设置有开口部(10.3)，使得所述c型齿环(10)具备一定弹性，所述c型齿环(10)的外表面具有与所述外套(7)内壁相同牙型的细牙锯齿形螺纹(10.2)，内表面具有与所述下部芯管(9)连接的粗牙锯齿形螺纹(10.1)。

9.根据权利要求1所述的一种可承受高低温交变的定位插入密封，其特征在于：所述转换接头(11)的外表面设置有密封平面，所述密封平面内安装有刮泥环(12)，所述刮泥环(12)为多环状弹性体，该多环状弹性体的内表面为光滑面，外表面具有均布的梯形圆环结构；所述刮泥环(12)为ptfe、peek或者其他类似的耐油塑料材料。

10.根据权利要求1所述的一种可承受高低温交变的定位插入密封，其特征在于：所述可溶导向引鞋(14)采用可溶铝镁合金材料制作，其一端设置有连接螺纹(14.1)，另一端设置有大倒角(14.3)结构，同时其内表面设置有多组内切过流槽。

技术总结
本发明提供了一种可承受高低温交变的定位插入密封，属于油气田开发的插入密封装置领域，包括上部芯管，复合密封件，连接双公，活动套，碟簧，补偿压套，外套，剪钉，下部芯管，C型齿环，转换接头，刮泥环，定位接头和可溶导向引鞋。本发明采用下部定位，上部管柱压载的方法，强制挤压膨胀复合密封件，使金属密封件与非金属密封件同时封堵井筒，金属密封件在高温下具有更好的密封效果，非金属密封件在低温下效果更好，两者结合后解决了高低温交变井的密封难题，同时本发明采用锯齿形开口锁环和储能碟簧的组合机构，可抵消温度变化引起的材料应力变化，确保密封件具有持续性的作用力，保证在高温和低温下均具有较好的密封效果。

技术研发人员：张斌,包陈义,李胜伟,陈杰,张少朋,郑建东,李宝龙,柴龙顺,叶芳平,陈立伟
受保护的技术使用者：中海油能源发展股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14