一种应用于RD型井下工具的增强密封结构的制作方法

一种应用于rd型井下工具的增强密封结构
技术领域
1.本实用新型涉及rd型井下工具密封技术领域，尤其涉及一种应用于rd型井下工具的增强密封结构。


背景技术：

2.rd(rupture disc，破裂盘)型井下工具是指带有破裂盘的井下工具，如rd取样器，rd安全循环阀等。破裂盘的作用为：在将其装配至井下工具上后，通过外部环空施加压力，致使破裂盘内部破裂而贯通，并实现井下工具内外贯通，并在该贯通压力流入至井下工具内部，借助其驱动力而实现井下工具相应的动作原理。
3.近些年，随着深井、超深井、高温高压井、高h2s等恶劣工况下作业量的增加，使得rd型工具经常存在破裂盘处密封失效的问题，分析原因有以下几方面：
4.1、由于结构尺寸限制，装配破裂盘处使用的常规密封圈本身规格小，尺寸小，密封高压能力较弱；
5.2、普通的橡胶密封圈均有使用的温度范围，超过使用温度范围，就会存在老化失效的问题；
6.3、橡胶密封圈对密封面的粗糙度要求很高，但在高h2s等腐蚀工况下，工具金属件的密封面处常存在腐蚀的情况，所以导致装配破裂盘的工具处密封失效。


技术实现要素：

7.针对上述存在的问题，本实用新型旨在提供一种应用于rd型井下工具的增强密封结构，通过两级密封结构提高rd型井下工具破裂盘装配处抵的密封封堵性，以及在当矩形密封圈因高温、高压、高h2s等恶劣工况下作业量的增加时，通过开口金属形变密封圈提高抵抗井下恶劣环境的能力。
8.为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下：一种应用于rd型井下工具的增强密封结构，所述rd型井下工具具有相互穿设的密封芯轴和破裂盘外筒，在所述破裂盘外筒上开设有台阶孔，所述台阶孔内嵌入有将破裂盘外筒内外壁选择性贯通的破裂盘，其特征在于：在所述破裂盘与所述台阶孔侧壁及底面之间依次设置有一级密封装置和二级密封装置。
9.优选的，所述破裂盘的外壁底部开设有台阶面，所述一级密封装置为在所述台阶面上套设的矩形密封圈，并且所述矩形密封圈与所述台阶孔侧壁紧贴密封接触。
10.优选的，所述二级密封装置包括在所述台阶孔内底面上开设的环形嵌入槽，在其内嵌入设置有开口金属形变密封圈，并且所述开口金属形变密封圈与所述破裂盘底面紧贴密封接触。
11.优选的，所述开口金属形变密封圈具有开口、圆弧支撑段及上下对称的平贴密封段，在所述环形嵌入槽内还设置有依次与其内壁和所述圆弧支撑段同时紧贴的凹槽型挡圈。
12.优选的，所述环形嵌入槽位于所述开口一侧的内壁设置为倾斜结构，其内底端与所述开口金属形变密封圈下部的所述平贴密封段的端部相抵限位。
13.本实用新型的有益效果是：该增强密封结构包括在rd型工具的破裂盘底端套设的矩形密封圈，及在破裂盘与破裂盘外筒之间设置的开口金属形变密封圈，通过矩形密封圈加开口金属形变密封圈的组合，实现rd型工具的两级增强密封结构。
14.而在当矩形密封圈因高温、高压、高h2s等恶劣工况下作业量的增加，以及因矩形密封圈超过适用温度范围而存在老化失效的状态时，通过开口金属形变密封圈内腔再次进行有效的密封封堵，从而在整体上提高rd型工具的破裂盘结构处的密封性，以及抵抗井下恶劣环境的能力。
15.该密封结构附加操作简单，适合推广至任意的rd型工具的密封处理中；开口金属形变密封圈优选为不锈钢材料，其密封压力更可靠，并适用于高温、高h2s等腐蚀环境下使用。
附图说明
16.图1为本实用新型rd型井下工具(rd型循环阀)结构图。
17.图2为本实用新型图1中a处结构放大图。
18.图3为本实用新型图2中b处结构放大图。
19.图4为本实用新型环形嵌入槽横截面结构图。
20.图5为本实用新型开口金属形变密封圈截面结构图。
21.图6为本实用新型凹槽型挡圈截面结构图。
具体实施方式
22.为了使本领域的普通技术人员能更好的理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步的描述。
23.参照附图1～6所示的一种应用于rd型井下工具的增强密封结构，所述rd型井下工具具有相互穿设的密封芯轴1和破裂盘外筒2，在所述破裂盘外筒2上开设有台阶孔2a，所述台阶孔2a内嵌入有将破裂盘外筒2内外壁选择性贯通的破裂盘3(优选的，破裂盘3与台阶孔2a内壁为螺纹密封连接结构)。如图1所示，其名称为rd型循环阀，属于rd型井下工具的一种，其中破裂盘3具有与台阶孔2a贯通的中孔，该中孔处于封闭的状态，在外部通入环空压力时，会通过外力将破裂盘3的中孔破裂贯通，并与台阶孔2a贯通，进而将环空压力(如油液)通入到破裂盘外筒2内壁与密封芯轴1之间，通过内部结构的设计，通过该环空压力可实现相应的井下动作。而在常规状态下，如下井过程中，破裂盘3中孔处于封闭的状态，随下井深度的增加，井下压力同步增大，井内的油气等液体会从破裂盘3与台阶孔2a之间流入，进而提早使得工具动作，而造成工具在适时使用时则无法顺利完成其工作动作，影响rd型工具在井内的正常使用。
24.因此为了提高rd型工具位于破裂盘3处的密封性，在所述破裂盘3与所述台阶孔2a侧壁及底面之间依次设置有一级密封装置和二级密封装置，通过该两级密封装置在破裂盘3与台阶孔2a侧壁及底面之间形成两级密封结构，提高rd型工具克服井深过大而增加的压力对破裂盘3密封性造成的影响。同时该两级密封结构也可有效抵抗超深井、高温高压井、
高h2s等恶劣工况下的工作环境。
25.具体的，如图2所示，所述破裂盘3的外壁底部开设有台阶面3a，所述一级密封装置为在所述台阶面3a上套设的矩形密封圈4，并且所述矩形密封圈4与所述台阶孔2a侧壁紧贴密封接触。在通过破裂盘3的外壁与台阶面3a内壁螺纹连接密封的基础上，通过挤压矩形密封圈4，实现与台阶面3a侧壁、底面、及破裂盘3侧壁相互之间的紧贴密封，实现rd型工具的破裂盘3处的一级密封作用。
26.具体的，如图3-4所示，所述二级密封装置包括在所述台阶孔2a内底面上开设的环形嵌入槽2b，在其内嵌入设置有开口金属形变密封圈5，并且所述开口金属形变密封圈5与所述破裂盘3底面紧贴密封接触。通过该开口金属形变密封圈5实现破裂盘3底面与台阶孔2a内底面之间的密封作用，进而实现rd型工具的破裂盘3处的二级密封作用。当矩形密封圈4因高温、高压、高h2s等恶劣工况下作业量的增加，以及因矩形密封圈4超过适用温度范围而存在老化失效等状况下，通过所述开口金属形变密封圈5实现有效的密封封堵作用，以提高rd型井下工具破裂盘3处抵抗外部环境的密封能力。
27.具体的，如图5所示，所述开口金属形变密封圈5具有开口501、圆弧支撑段51及上下对称的平贴密封段52，该开口金属形变密封圈5实现的作用为：在当矩形密封圈4应井下环境失效后，环空压力通过矩形密封圈4的封堵后，首先流入到环形嵌入槽2b中，同时从开口501充满开口金属形变密封圈5内腔，使得其开口501向外扩张，此时上下对称的平贴密封段52进一步依次紧贴在破裂盘3底面和环形嵌入槽2b内底面上，将破裂盘3和台阶孔2a之间的间隙进行有效的封堵。
28.为了提高开口金属形变密封圈5，避免在较大的环空压力下断裂的问题，如图3、6所示，在所述环形嵌入槽2b内还设置有依次与其内壁和所述圆弧支撑段51同时紧贴的凹槽型挡圈6。通过该凹槽型挡圈6主要对开口金属形变密封圈5的圆弧支撑段51进行支撑，避免较大压力而从该处断裂的问题。
29.为了保证开口金属形变密封圈5的密封作用，如图3-4所示，所述环形嵌入槽2b位于所述开口501一侧的内壁设置为倾斜结构(图4中a所示，使得顶部形成环空压力进口b)，其内底端与所述开口金属形变密封圈5下部的所述平贴密封段52的端部相抵限位。通过该结构以及凹槽型挡圈6对开口金属形变密封圈5进行限位，避免在正常或受压状态下，开口金属形变密封圈5沿周向偏转而造成密封性下降的问题。
30.本实用新型的原理是：该增强密封结构包括在rd型工具的破裂盘3底端套设的矩形密封圈4，实现rd型工具的破裂盘3处的一级密封作用；在此基础上，通过在破裂盘3与破裂盘外筒2接触的台阶孔2a内底面上开设环形嵌入槽2b，并在其内嵌入开口金属形变密封圈5，实现rd型工具的两级增强密封结构。
31.通过矩形密封圈4可在原本破裂盘3螺纹连接密封的基础上，提高rd型工具抵抗外部环境而无法有效密封导致工具提前动作的弊端；而在当矩形密封圈4因高温、高压、高h2s等恶劣工况下作业量的增加，以及因矩形密封圈4超过适用温度范围而存在老化失效的状态时，外部环空压力经过矩形密封圈4，而从环空压力进口b处进入到环形嵌入槽2b中，同时从开口501充满开口金属形变密封圈5内腔，使得其开口501向外扩张，此时上下对称的平贴密封段52进一步依次紧贴在破裂盘3底面和环形嵌入槽2b内底面上，将破裂盘3和台阶孔2a之间的间隙进行有效的封堵，从而在整体上提高rd型工具的破裂盘3结构处的密封性，以及
抵抗井下恶劣环境的能力。
32.以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。