[实用新型]一种上下金属密封的单级套管头

说明书

技术领域

本实用新型涉及石油机械，油气井钻采设备中的套管头。

背景技术

单级套管头是石油、天然气开采过程中，普通油气井必须使用的一种基础设备，通常以底座、套管四通、套管悬挂器和盖法兰为核心，外加旁通道上的阀门或测井零部件等所组成，用来固定井位、联接套管柱和井口其它设备。在油气井高温、高压和酸性介质的作用下，套管悬挂器上的橡胶密封件比较容易损坏。而现有采用金属密封件的套管头虽形式多样，但其密封性能容易受到零件结构、压紧力度、加工精度和装配技术等因素的影响，其密封效果差强人意。

发明内容

本实用新型针对套管头中使用的橡胶密封件寿命短，金属密封件密封效果欠佳的问题，进行认真地选型和试验，研制一种密封性能较好的金属密封单级套管头。

本实用新型包括底座、套管四通、套管悬挂器、转换法兰、顶丝部件和注脂阀，其独特之处是：套管悬挂器中的套管挂，是两端细中间粗的加长颈套管挂；在套管挂外圆的中上部位与转换法兰的中心孔壁之间，装有一组由压紧圈、内密封圈、外密封圈和调节垫圈组成的锥面膨胀式金属密封组件；在套管挂外圆的中下部位与套管四通的中心孔壁之间，装有一组由下垫环、X型密封圈、上垫环、拼紧螺母和紧定螺钉组成的上下楔入式金属密封组件。

另外，在套管挂外圆的上端与转换法兰的中心孔壁之间，加工有一道凹槽；在转换法兰的圆锥体部位，加工有两个与凹槽相通的小阶台斜孔；在两个小阶台斜孔的外端口处，分别装有一个注脂阀和一个泄压阀。在转换法兰下方法兰的圆周边上，加工有两个水平的小阶台孔，与中心处的阶台通孔下端相通；在两个水平的小阶台孔外端口处，分别装有一个注脂阀和一个泄压阀。

由于本实用新型采用加长颈的套管挂，在套管挂的上下两处装有两组不同结构的金属密封组件，可以有效地密封套管与套管之间、套管与油管之间的腐蚀性高温高压介质。另外，在套管挂的上端处、转换法兰中心阶台通孔的孔壁上，还加工有一道凹槽；在套管悬挂器外圆与转换法兰以及套管四通的中心孔壁之间，还存在着环形空间和缝隙；这些凹槽、环形空间和缝隙，均可通过注脂阀和小阶台孔，接受外来注塑枪注入的密封脂，从而起到双重密封的保险作用，使之适合在含硫的和高温高压的油气井上使用。

附图说明

图1为本实用新型全剖视的总体结构示意图；

图2为图1中压紧圈零件的水平俯视示意图。

附图中标号所示的零部件名称如下：

1、底座，2、套管四通，3、套管挂，4、下垫环，5、X型密封圈，6、上垫环，7、转换法兰，8、注脂阀，9、压紧圈、10、内密封圈，11、外密封圈，12、调节垫圈，13、泄压阀，14、螺栓螺母，15、导向螺钉，16、密封垫环，17、顶丝部件，18、拼紧螺母，19、紧定螺钉。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

图1中，本实用新型中的套管悬挂器，由套管挂(3)和两组金属密封组件所组成。套管悬挂器中的套管挂(3)，是两端细中间粗的加长颈套管挂；中间的通孔是容纳油气管的过道，通孔上端的细牙螺纹用来联接装卸用的吊扣，通孔下端的锥螺纹用来联接内套管。由下垫环(4)、X型密封圈(5)、上垫环(6)、拼紧螺母(18)和紧定螺钉(19)组成的一组上下楔入式金属密封组件，安装在套管挂(3)外圆的中下部与套管四通(2)的中心孔壁之间；X型密封圈(5)与截面呈梯形凸起的下垫环(4)和上垫环(6)相互吻合后，在套管四通(2)中心孔内的台阶和套管悬挂器安装套管后的重力作用下，使X型密封圈(5)膨胀，达到密封的效果。由压紧圈(9)、内密封圈(10)、外密封圈(11)和调节垫圈(12)组成的另一组锥面膨胀式金属密封组件，安装在套管挂(3)外圆的上部与转换法兰(7)的中心孔壁之间；在联接套管四通(2)和转换法兰(7)的多根螺栓螺母(14)的压力作用下，使内密封圈(10)和外密封圈(11)的锥面相互挤压膨胀，进行密封。套管悬挂器与套管四通(2)、转换法兰(7)、注脂阀(8)、泄压阀(13)、螺栓螺母(14)、导向螺钉(15)、密封垫环(16)和顶丝部件(17)等零部件组合后，焊接在底座(1)上，交油气田使用。