非金属密封的环空密封总成的制作方法

本实用新型属于海洋油气开采水下井口头系统密封领域，具体涉及一种非金属密封的环空密封总成。

背景技术：

海洋油气开采过程中，水下生产系统是重要组成部分，鉴于水下油气生产高风险性，密封性能成为水下生产作业装备的核心指标。目前，水下油气开采过程中通常使用的环形密封总成多为金属对金属密封，金属密封部件结构复杂，加工成本高，装卸工序复杂费时，不易更换。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种非金属密封的环空密封总成，整个密封总成结构简单、成本低、易于更换，操作简单高效、作业成本低。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种非金属密封的环空密封总成，包括密封支撑环、密封驱动环、锁紧驱动环和锁环，密封支撑环上部与密封驱动环下部连接，密封驱动环能够相对密封支撑环轴向移动并向上提起密封支撑环，密封驱动环下部内外两侧分别设有弹性的内密封圈和外密封圈，内密封圈和外密封圈均卡在密封驱动环和密封支撑环之间，密封驱动环上部内侧从上到下依次设有锁紧驱动环和锁环，锁环支撑在密封驱动环台阶上且能够径向收缩，锁紧驱动环通过剪切销与密封驱动环连接，密封驱动环顶部设有用于防止锁紧驱动环轴脱出的挡环。

进一步地，内密封圈和外密封圈的上下两端均设有金属压环。

进一步地，内密封圈和外密封圈的内、外周表面均设有两个以上弧面沟槽。

进一步地，锁紧驱动环上设有弹簧锁销安装孔，弹簧锁销安装孔内从内到外依次设有堵头、弹簧和锁销，密封驱动环内侧设有与锁销端部轮廓适应的卡槽，锁销前端和卡槽均为弧形，弹簧锁销安装孔从内向外倾斜。

进一步地，密封支撑环上部设有U型槽，密封驱动环下部伸入U型槽内，密封驱动环位于U型槽内部分的外侧设有卡块，卡块在轴向方向上能够与U型槽上的台阶产生干涉，密封支撑环上设有与U型槽连通的卡块安装口。

进一步地，锁环为开口环，锁环上端设有倒角。

本实用新型的有益效果是：

1.密封锁紧时，锁紧驱动环（内壁上的凹槽）与下放工具连接，用下方工具将整个密封总成送入水下井口头和套管悬挂器之间的环空内，下放工具向锁紧驱动环施加轴向下压力，下压力通过剪切销传递至密封驱动环，带动密封驱动环下行，挤压内密封圈和外密封圈，形成初始密封，继续增大下放工具下压力，剪切销被剪断，锁紧驱动环下行，推动锁环径向收缩，锁环卡在套管悬挂器上、锁紧驱动环卡在锁环与密封驱动环之间，此时整个密封总成锁紧在套管悬挂器上，最后回收下放工具即可；解锁回收时，锁紧驱动环（内壁上的凹槽）与回收工具连接，回收工具对锁紧驱动环施加轴向提升力，锁紧驱动环向上移动，释放锁环，锁环径向扩大恢复至初始状态、离开套管悬挂器上的凹槽，实现整个密封总成与套管悬挂器的解锁，继续上提锁紧驱动环，直至锁紧驱动环与挡环产生干涉，并通过挡环带动密封驱动环上行，密封驱动环向上提起密封支撑环、实现整个密封总成的提升，直至整个密封总成完全回收；通过内密封圈和外密封圈的压紧和放松实现密封和非密封、结构简单、成本低，磨损后易于更换；密封锁紧和解锁回收时，仅需通过下放工具进行下压或上提操作即可，无旋转、操作简单高效、作业成本低。

2.金属压环能够减轻内密封圈和外密封圈的端部磨损。

3.多道沟槽可以形成多道密封面，提高了密封性能，降低了成本。

4.密封锁紧时，锁紧驱动环下行至最大位移处，锁销在弹簧的作用下滑入卡槽，实现锁紧驱动环的二次锁紧，防止作业过程中由于振动而导致的意外解锁，进一步增强密封可靠性，解锁回收时，当回收工具对锁紧驱动环施加轴向提升力达到一定程度时，锁销从卡槽中滑出。

5.卡块能够在U型槽内上下移动，但是在U型槽上台阶的干涉下不能脱出U型槽，密封驱动环通过卡块向上提起密封支撑环。

6.锁环上的开口可以为收缩余下间隙，设置倒角便于锁紧驱动环滑入挤压。

附图说明

图1是本发明实施例的剖视图。

图2是本发明实施例中密封支撑环上卡块安装口的示意图。

图3是本发明实施例工作时的密封锁紧状态下的剖视图。

图4是本发明实施例工作时的解锁回收状态下的剖视图。

图中：1-锁紧驱动环；2-密封驱动环；3-密封支撑环；4-锁环；5-内密封圈；6-外密封圈；7-卡块；8-挡环；9-螺钉；10-剪切销；11-堵头；12-弹簧；13-锁销；14-水下井口头；15-套管悬挂器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。

如图1所示，一种非金属密封的环空密封总成，包括密封支撑环3、密封驱动环2、锁紧驱动环1和锁环4，密封支撑环3上部与密封驱动环2下部连接，密封驱动环2能够相对密封支撑环3轴向移动并向上提起密封支撑环3，密封驱动环2下部内外两侧分别设有弹性的内密封圈5和外密封圈6，内密封圈5和外密封圈6均卡在密封驱动环2和密封支撑环3之间，密封驱动环2上部内侧从上到下依次设有锁紧驱动环1和锁环4，锁环4支撑在密封驱动环2台阶上且能够径向收缩，锁紧驱动环1通过剪切销10与密封驱动环2连接，密封驱动环2顶部设有用于防止锁紧驱动环1轴脱出的挡环8(在本实施例中，挡环8通过螺钉9固定在密封驱动环2上，挡环8可以与锁紧驱动环1上的台阶产生干涉，限制锁紧驱动环1最远的轴向位移)。

如图3所示，密封锁紧时，锁紧驱动环1（内壁上的凹槽）与下放工具连接，用下方工具将整个密封总成送入水下井口头14和套管悬挂器15之间的环空内，下放工具向锁紧驱动环1施加轴向下压力，下压力通过剪切销10传递至密封驱动环2，带动密封驱动环2下行，挤压内密封圈5和外密封圈6，形成初始密封，继续增大下放工具下压力，剪切销10被剪断，锁紧驱动环1下行，推动锁环4径向收缩，锁环4卡在套管悬挂器15上、锁紧驱动环1卡在锁环4与密封驱动环2之间，此时整个密封总成锁紧在套管悬挂器15上，最后回收下放工具即可；如图4所示，解锁回收时，锁紧驱动环1（内壁上的凹槽）与回收工具连接，回收工具对锁紧驱动环1施加轴向提升力，锁紧驱动环1向上移动，释放锁环4，锁环4径向扩大恢复至初始状态、离开套管悬挂器15上的凹槽，实现整个密封总成与套管悬挂器15的解锁，继续上提锁紧驱动环1，直至锁紧驱动环1与挡环8产生干涉，并通过挡环8带动密封驱动环2上行，密封驱动环2向上提起密封支撑环3、实现整个密封总成的提升，直至整个密封总成完全回收；通过内密封圈5和外密封圈6的压紧和放松实现密封和非密封、结构简单、成本低，磨损后易于更换；密封锁紧和解锁回收时，仅需通过下放工具进行下压或上提操作即可，无旋转、操作简单高效、作业成本低。

在本实施例中，内密封圈5和外密封圈6的上下两端均设有金属压环。金属压环能够减轻内密封圈5和外密封圈6的端部磨损。

在本实施例中，内密封圈5和外密封圈6的内、外周表面均设有两个以上弧面沟槽。多道沟槽可以形成多道密封面，提高了密封性能，降低了成本。

如图1、图3和图4所示，在本实施例中，锁紧驱动环1上设有弹簧12锁销13安装孔（在本实施例中，6个弹簧12锁销13安装孔绕轴线均匀分布），弹簧12锁销13安装孔内从内到外依次设有堵头11、弹簧12和锁销13，密封驱动环2内侧设有与锁销13端部轮廓适应的卡槽，锁销13前端和卡槽均为弧形，弹簧12锁销13安装孔从内向外倾斜（弹簧12刚度、锁销13前端弧形半径和弹簧12锁销13安装孔的倾斜角度均经过计算，确保其具有合适的锁紧力与解锁力）。密封锁紧时，锁紧驱动环1下行至最大位移处，锁销13在弹簧12的作用下滑入卡槽，实现锁紧驱动环1的二次锁紧，防止作业过程中由于振动而导致的意外解锁，进一步增强密封可靠性，解锁回收时，当回收工具对锁紧驱动环1施加轴向提升力达到一定程度时，锁销13从卡槽中滑出。

如图1、图3和图4所示，在本实施例中，密封支撑环3上部设有U型槽，密封驱动环2下部伸入U型槽内，密封驱动环2位于U型槽内部分的外侧设有卡块7（采用矩形钢条），卡块7在轴向方向上能够与U型槽上的台阶产生干涉，如图2所示，密封支撑环3上设有与U型槽连通的卡块7安装口。卡块7能够在U型槽内上下移动，但是在U型槽上台阶的干涉下不能脱出U型槽，密封驱动环2通过卡块7向上提起密封支撑环3。

如图1、图3和图4所示，在本实施例中，锁环4为开口环，锁环4上端设有倒角。锁环4上的开口可以为收缩余下间隙，设置倒角便于锁紧驱动环1滑入挤压。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。