油套管用自封式密封總成

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設計名稱

一種油套管用自封式密封總成

技術領域

油套管用自封式密封總成，應用于石油天然氣鉆井、固井及完井技術領域，特別適合于套管鉆井、下套管作業、油套管試壓作業用密封。利用該密封總成實施密封具有快捷、方便的特點，適用于油套管內孔的密封，以便鉆井液循環或壓力測試。

技術背景

在石油天然氣工業中，鉆井是打通從地面到油氣儲層通道的過程，在油氣資源勘探和開發的過程中發揮著重要的作用，正所謂“鉆頭不到，油氣不冒”。在鉆井過程中，鉆井液發揮著平衡井筒壓力、保持井壁穩定、攜砂排出、冷卻潤滑鉆具等作用。在套管鉆井、下套管作業中為了方便鉆井液的循環，業界多使用自封式密封總成實現套管的密封，從而實現鉆井液的灌注和循環。工程應用中，一般泥漿循環壓力為35MPa，更高一級為52MPa。為了保證井筒的完整性，特別是氣體井，需要對油套管的氣密封性能進行測試，油套管的氣密封測試壓力高達70MPa，利用自封式密封總成是一種簡單快捷的方式。由此可見，油套管用自封式密封總成的重要性。基于此，從鉆井生產安全和提高效率角度出發，為保證鉆井生產的安全進行，設計了該自封式密封總成。

設計內容

本設計的目的是：提供一種適用于油套管的自封式密封總成，該密封總成可用于鉆井液循環或油套管柱密封性能測試，具有方便快捷、安全可靠的特點。應用本密封總成可極大地降低勞動強度、提高作業效率。

本設計采用的技術方案是：

一種油套管用自封式密封總成由膠套（1）、支撐網（2）、底座（3）共同組成。

其結構及組成關系如下：

a) 膠套通過粘接后與底座硫化為一體，膠套內部包絡有支撐網；

b) 膠套的外徑與油套管的內徑配合，直徑略大于油套管內徑；膠套外圓上端為錐形，其直徑小于套管內徑；膠套內徑為錐形呈喇叭口狀；

c) 底座內徑及端面上加工有密封溝槽，用于安裝密封圈；底座與膠套的結合面加工有溝槽，以提高膠套與底座的結合強度；

d) 支撐網底部植根于底座內，整體被膠套所包絡。

本設計的有益效果是：

該自封式密封總成結構簡單，可以方便地進行油套管的密封性能測試，確保鉆井液循環通道的密封性；通過通過油套管柱的密封性能測試，可以確保井筒的完整性。

圖1是油套管用自封式密封總成的結構示意圖，由膠套（1）、支撐網（2）、底座（3）組成。

圖 1 自封式密封總成結構示意圖

根據實際使用工況，自封式密封總成內部的支撐網可設計為片狀支撐網（見圖2a），或絲狀支撐網（見圖2b），也可以為二者的組合或類似變形設計。當自封式密封總成的工作壓力較低時，支撐網亦可取消。

圖 2a 片狀支撐網

圖 2b 絲狀支撐網

具體實施方式

實施舉例：

見圖3所示，（1）為自封式密封總成，（2）為自封式密封總成的定位導向機構，（3）為套管柱。作業時，將自封式密封總成（1）安裝在自封式密封總成的定位導向機構（2）上，然后在導向結構的引導下，將自封式密封總成插入到套管內孔中。由于自封式密封總成的外徑略大于套管內徑，因而二者的配合是過盈配合，橡膠緊貼在套管的內徑上，這樣就建立了初始密封。當鉆井液通過內部流道泵入到套管后，內部壓力逐步升高，流體壓力迫使膠套外張，這樣膠套作用于管體內壁的壓力增大，密封能力進一步提高，從而形成了自密封。當鉆井液壓力降低后，膠套作用于管體內壁的壓力同步減小。由于支撐網的存在，它在保障膠套強度的同時有助于膠套復位，提高了密封總成的抗壓能力，延長了密封總成的使用壽命。

以上為本密封總成的一個應用舉例，實際應用中根據套管、油管規格不同，循環或測試壓力不同，對應試壓方法亦或不同。某些場合，也可兩個或多個自封式密封總成串聯組合使用。

圖 3 自封式密封總成應用示意圖
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附件： CAXA原始設計3D文件

Miaojun

哇哦，又是專利產品

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已經申報國家發明專利。