[发明专利]一种自激发全金属密封高压井口装置

说明书

本发明公开了一种自激发全金属密封高压井口装置，涉及井口设备技术领域，该自激发全金属密封高压井口装置包括下部本体、上部本体和芯轴悬挂器，下部本体和上部本体之间设有容纳芯轴悬挂器的空间；下部本体的上部与外圆部之间形成第一容纳空间；第一容纳空间内设有主密封自激发密封圈和主密封楔形密封圈；上部本体的下部与外圆部之间形成第二容纳空间；第二容纳空间内设有副密封自激发密封圈和副密封楔形密封圈；试压孔内侧端口与主密封自激发密封圈、副密封自激发密封圈之间的空隙连通。本发明巧妙地利用流体的压力激发主密封自激发密封圈和副密封自激发密封圈，并利用主、副密封自激发密封圈进一步激发主、副密封楔形密封圈。

技术领域

本发明涉及井口设备技术领域，具体涉及一种自激发全金属密封高压井口装置。

背景技术

石油钻井与采油最常用工作温度的范围KU(-60℃至121℃)，工作温度范围比较大，并且石油管材的外圆公差按5.5英寸石油管计，其外圆公差是其直径尺寸+1％D到-0.5％D(石油管密封间隙远大于液压行业的密封间隙的原因是石油管的密封面即石油管外径公差很大)，其中D为5.5英寸的外径尺寸。由此所产生的石油管与套在石油管上的密封本体(即井口装置)间会形成一个环空，对环空部分的密封至少应有2.495毫米间隙的密封能力。如此大的间隙对任何橡胶密封件都是考验，并且工况极其恶劣，例如-60℃至121℃的工况，并且待密封介质含有硫化氢等腐蚀流体。

为了替代橡胶密封圈，出现了金属密封的设计方案。国内的金属密封设计方案承袭了上世纪60年代国外进口井口装置的金属密封等结构，其基本原理是把软金属做成V型、U型或双U型即H型密封圈，然后用楔形锥面激发软金属密封圈，达到密封的目的。

例如，申请号为CN201810196776.3的中国发明专利申请公开了一种3U型多级全金属密封芯轴式悬挂器，包括芯轴、四通、上部双U型金属密封组件、下部单U型金属密封组件；所述芯轴从上到下设有上圆锥台阶面、圆柱台肩、下圆锥台阶面，所述四通内壁上部设有圆锥面，内壁中部设有斜台阶面；所述芯轴竖直设置在四通内，所述上圆锥台阶面与圆锥面之间形成上锥形间隙，所述下圆锥台阶面与斜台阶面之间形成下锥形间隙，所述下部单U型金属密封组件设置在下锥形间隙内。

又例如，申请号为CN201611176615.5的中国发明专利申请公开了一种可补偿X型金属密封垫环套管头，用于解决橡胶密封件在恶劣工况下容易密封失效的问题，该发明包括套管头，所述套管头内套设有套管悬挂器，所述套管头的上部连接有上部套管头，所述套管悬挂器的上端伸入上部套管头内并与上部套管头密封，所述套管悬挂器包括套管悬挂器本体，所述套管悬挂器本体的上端设置有环形的台阶，所述台阶从下至上依次设置有垫环、X型金属密封垫环和压环，所述X型金属密封垫环依靠上部套管头的重量以及螺栓的拧紧力挤压变形实现套管悬挂器本体与套管头和上部套管套头之间的密封。

但是，上述技术仍然存在以下缺点：1、H型密封圈有8个独立的密封面，不但是制作复杂，不容易制作出高精度低成本的密封圈，并且八个密封面极难做到同步密封，如果其中有两个密封面密封失效就会造成整个密封圈密封失效。2、H型密封圈在悬挂器下部，悬挂器悬挂时需要向下通过10米的钻井通道，密封圈在最下端，很容易碰伤密封圈，造成密封失效。

为克服上述缺点，发明人经数年攻关，摒弃了现有技术方案，设计了一种全新原理和结构的自激发全金属密封高压井口装置。

发明内容

本发明实施例通过提供一种自激发全金属密封高压井口装置，替代X型密封圈实现了井口的全金属密封。

一种自激发全金属密封高压井口装置，包括下部本体、上部本体和芯轴悬挂器，

所述下部本体和所述上部本体之间设有容纳芯轴悬挂器的空间；

所述下部本体从内设有第一内孔部和第二内孔部，所述第一内孔部的直径大于所述第二内孔部的直径，所述第一内孔部位于所述第二内孔部的上侧，在所述第一内孔部和所述第二内孔部之间形成支撑锥面；