[实用新型]一种3U型多级全金属密封芯轴式悬挂器

说明书

本实用新型公开一种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。本实用新型不涉及橡胶密封件，可提高多种恶劣环境下的承压、防腐蚀、橡胶老化失效的能力，大大提高使用寿命，保证套管头悬挂器密封环空的可靠性，防止不同等级的压力串通给套管头以及套管串的承压造成安全风险，危及井口的安全生产。

技术领域

本实用新型涉及油气井钻采设备技术领域，尤其是一种3U型多级全金属密封芯轴式悬挂器。

背景技术

油管挂和芯轴式套管悬挂器具有基本相同的密封结构和密封机理，多数密封结构和密封件采用金属压紧密封与弹性橡胶密封的混合结构，这类密封结构常有泄漏发生，如果遇到超高温井橡胶密封件很快失效，其风险源有：安装后金属密封没有真正激发，试压合格是弹性橡胶密封起作用，时间长后橡胶老化、或被腐蚀介质侵蚀或遇高温井快速失效等，丧失密封性能力，现有结构安装时不能判别是金属密封还是弹性橡胶密封起作用，现场安装时，下放座挂悬挂器过程中要通过环形防喷器、闸板防喷器组的内孔，井架天车本生有偏移，不能判别断金属密封是否存在碰伤或挂损，存在“盲座”情况，屈服流动密封机理要求操作严格,如果座挂后密封检验不合格，必须将悬挂器连带套管串整体提离井口后检查更换，若水泥返到井口地面并已凝固或套管太重，上提困难时将导致整体安装作业失败，留下后患，油管挂也存在上潜在风险，而且密封失效的后果比套管悬挂器更严重，可能造成环空带压给井口造成安全风险，被迫压井更换金属密封。

对国内外相关专利进行调研发现：专利CN201520993567.3、专利CN201520732023.1上旋接腔与套管预留部位进行旋接，而密封部分，沿用了传统的双O型橡胶密封圈和双金属密封圈设计，具有可靠的密封性能，但密封周期短，耐高温耐腐蚀性及可靠性差；专利CN201510167051.8通过套管头本体上的试压孔检测密封可靠性，如遇密封失效可利用拆卸工具更换金属密封件，由于密封部分采用了O型橡胶圈作为主要密封圈，必然存在老化和失效的缺陷；专利CN201520424020.1上层套管头或油管头无需更换为卡瓦悬挂器配套所采用的结构形式，虽然便于更换悬挂器，但是座挂时难于判断和观察，下部密封部位没法避免下部密封部位盲座，依然靠橡胶件实现密封，寿命短和可靠性差；专利CN201420360999.6、CN201420327658.9、专利CN201220739199.6均实行金属密封与BT圈注脂的组合密封结构，橡胶密封圈均采用“高饱和氢化丁腈橡胶(HNBR)”，使之更适合在复杂井况和高温高压油气井上使用，虽然在短期内保证密封可靠性，但长期作业还是存在橡胶件失效和老化的缺陷；专利CN201110143409.5，专利CN200920255438.9虽然解决传统悬挂器的橡胶密封件容易老化且难更换的问题，无法避免产生盲座的问题，存在碰伤或挂损的风险。

现有的这些专利和产品密封部位不可避免需要使用橡胶密封件，容易发生橡胶件的老化，在外界各种恶劣环境下，橡胶件的寿命会受到极大影响，大大降低橡胶件的可靠性，不能保证永久密封及后期的安全性，另外当下放带有密封结构的悬挂器，悬挂器座挂于四通台阶位置，会形成座封盲区，难于判断下部密封碰伤或挂损，而且不便于更换密封组件，对于超深、超高压、超高温井及高含硫油气井的完井、采油、采气作业带来安全风险。

实用新型内容

本实用新型主要是为了克服上述难题和现有密封结构的缺陷，保证油气开采作业的永久性安全，防止后期密封泄漏失效事故，提供一种3U型多级全金属密封芯轴式悬挂器，本悬挂器可以用于在长期的开采过程中，井口和采油树作为多级屏障，有最高的安全余量，在多级全金属密封屏障保护作用下，产层流体不可能直接泄漏在大气环境。