一种锚定密封组件及具有其的井下工具的制作方法

1.本实用新型涉及石油井下施工领域，具体涉及一种锚定密封组件及具有其的井下工具。


背景技术：

2.井下工具中用于密封锚定结构在密封锚定后，密封锚定件容易与井下工具的芯轴发生相对位移，其密封会受到影响，同时还会造成无法有效锚定，产生安全隐患。现有的井下工具为了确保锚定件与芯轴不发生相对移动，在锚定件或者密封件的内表面整个表面上都设置有与芯轴外表面锚定的限位结构，这种限位结构锁定限位时，由于芯轴外表面与锚定和密封结构的内表面的整个密封面上都设置有限位结构，使得芯轴的密封面不是面接触，影响了芯轴外表面的密封效果；再有，锚定件和密封件在径向上会产生回缩的情况，会造成密封失败。


技术实现要素：

3.本实用新型为解决上述的技术问题提供一种锚定密封组件及井下工具，以提高锚定件和密封件与芯轴外壁的锁定和密封效果。
4.本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种锚定密封组件，所述锚定密封组件为具有轴向锥形通孔的一体结构，并套设在井下工具的芯轴上，所述锚定密封组件具有径向贯穿的螺旋缝隙，所述螺旋缝隙之间的所述锚定密封组件包括密封锚定主体和用于与所述井下工具的芯轴限位锁定的锁定主体。
5.本实用新型的工作原理及有益效果是：由于将锚定密封组件设置为螺旋结构，只有其中的部分螺旋结构为锁定主体，在芯轴外表面上设置有与其限位锁定的芯轴锁定结构，这样密封锚定主体的内表面和芯轴的外表面之间的密封面是面接触，使之具有良好的密封效果，避免密封失效的问题。同时，在锁定的时候，由于螺旋结构的锁定主体径向展开后具有向其轴线方向的回缩力，直接通过其回缩力使锁定主体在径向上回缩与芯轴锁定结构匹配锁定，其他部分的密封锚定主体不会回缩，使得密封锚定组件的外表面与井筒内壁任然保持可靠锚定和密封，不会对球座整体的锚定和密封效果产生影响。再有，由于锚定密封组件为螺旋结构，螺旋结构需要一定初始力才会展开膨胀，能起到防止提前坐封的效果。
6.在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
7.进一步，所述锁定主体的内表面设置有锁定齿。
8.采用上述进一步方案的有益效果是：芯轴锁定结构为锁定槽，其也设置为锁定齿结构，通过锁定齿的相互匹配锁定确保了锁定主体与芯轴相互锁定的效果。
9.在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
10.进一步，所述锚定密封组件为变螺距结构，所述锁定主体位于所述锚定密封组件的较小内径端，所述锁定主体的螺距小于密封锚定主体的螺距。
11.采用上述进一步方案的有益效果是：一般情况下，芯轴的外表面上的锁定槽设置
为凹槽结构，凹槽在芯轴的径向上具有凹槽侧面，远离芯轴的小端的凹槽侧面为倾斜侧面，倾斜侧面开口处远离芯轴的小端，在锚定密封组件中的密封锚定主体移动到凹槽后，在外部推力的作用下，密封锚定主体可以沿倾斜面从凹槽顺利移出，确保锚定密封组件对井筒的密封锁定。采用上述进一步技术方案的结构，与其匹配的锁定槽在芯轴轴向上的宽度设置为大于锁定主体的螺距，小于所述密封锚定主体的螺距；这样，锚定密封组件在与芯轴相对移动的过程中，密封锚定主体就不会落入锁定槽中，提高了锚定密封组件及其井下工具在井下施工的效率。
12.在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
13.进一步，所述密封锚定主体具有密封段和锚定段，所述密封段具有密封凸台。
14.采用上述进一步方案的有益效果是：设置为密封凸台的密封段，当密封段受到径向压力时，凸台的表面积较小，在同等压力的条件下，凸台位置受到的压强较大，使得凸台很容易挤压进井筒内壁并与井筒内壁形成密封，提高了密封效果。
15.在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
16.进一步，所述密封段和所述锚定段均为多段并相互交替设置。
17.采用上述进一步方案的有益效果是：实现了多级密封和多级锚定，进一步提高了球座的密封锚定效果。
18.在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
19.进一步，所述密封段位于所述密封锚定主体的较大内径一端，所述螺旋缝隙在所述密封锚定主体的轴向上不贯穿于所述密封段，所述密封凸台在所述密封段的外表面周向上具有至少一圈完整的凸台。
20.采用上述进一步方案的有益效果是：至少一圈完整的密封凸台，确保了球座整个周向上的密封效果，不会产生泄漏的情况。
21.在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
22.进一步，所述密封凸台为与所述螺旋缝隙螺旋方向一致的多圈密封凸台。
23.采用上述进一步方案的有益效果是：多圈螺旋密封凸台实现了多级密封，确保了密封效果。
24.在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
25.进一步，所述锚定段的表面设置为波浪状。
26.采用上述进一步方案的有益效果是：波浪状的锚定表面中的波峰受到压强较大，便于锚定段与井筒内壁的锚定；同时，波峰位置的锚定段还可以起到辅助密封的作用。
27.在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
28.进一步，所述锚定段的表面设置有锚定层。
29.采用上述进一步方案的有益效果是：锚定层进一步提高了锚定段的锚定效果。
30.本实用新型还提供一种井下工具，包括上述的锚定密封组件和芯轴，所述芯轴上设置有与所述锁定主体匹配的锁定槽。
31.井下工具的有益效果是：由于所述锁定主体匹配的锁定槽，当井下工具中的锚定密封组件移动到芯轴上设定的位置时，锁定主体利用其弹性特性在径向上回落至锁定槽中，实现了锚定密封组件和芯轴的锁定。其中，锚定密封结构的内表面和芯轴的外表面之间的密封面是面接触，使之具有良好的密封效果，避免密封失效的问题。只有锁定主体在径向
上回缩锁定，其他部分的密封锚定主体不会回缩，使得密封锚定主体的外表面与井筒内壁任然保持可靠锚定和密封，不会对球座整体的锚定和密封效果产生影响。
附图说明
32.图1是本实用新型锚定密封组件实施例一的立体结构示意图；
33.图2是锚定密封组件实施例一的一个方向上的剖视图；
34.图3是与锚定密封组件实施例一匹配的芯轴的实施例一结构示意图；
35.图4是锚定密封组件实施例一与芯轴的实施例一配合的井下工具实施例一的第一工作状态示意图；
36.图5是锚定密封组件实施例一与芯轴的实施例一配合的井下工具实施例一的第二工作状态示意图；
37.图6是锚定密封组件实施例二的一个方向上的剖视图；
38.图7是锚定密封组件实施例二与芯轴的实施例二配合的井下工具实施例二第二工作状态示意图；
39.图8是锚定密封组件实施例三的一个方向上的剖视图；
40.图9是锚定密封组件实施例三与芯轴实施例三配合的井下工具实施例三第二工作状态示意图；
41.图10是锚定密封组件实施例四的一个方向上的剖视图；
42.图11是锚定密封组件实施例四与芯轴实施例二配合的井下工具实施例四第二工作状态示意图；
43.图12是锚定密封组件实施例五的一个方向上的剖视图；
44.图13是锚定密封组件实施例五与芯轴实施例三配合的井下工具实施例五第二工作状态示意图。
45.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
46.1、螺旋缝隙，2、密封锚定主体，21、密封段，22、锚定段，3、锁定主体，4、圈密封凸台，5、芯轴，51、锁定槽，6、井筒
具体实施方式
47.以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
48.本实用新型锚定密封组件实施例一、芯轴实施例一及井下工具实施例一的结构示意图参见图1至图5。
49.一种锚定密封组件，锚定密封组件为具有轴向锥形通孔的一体结构，并套设在井下工具的芯轴上，锚定密封组件具有径向贯穿的螺旋缝隙1，螺旋缝隙1之间的锚定密封组件包括密封锚定主体2和用于与井下工具芯轴限位锁定的锁定主体3。
50.在本实施例中，锁定主体3的内表面设置有锁定齿，芯轴上设置有与锁定主体3匹配的锁定槽51，锁定齿和锁定槽51都为多个。锚定密封组件为等螺距螺旋结构，锁定槽51在芯轴5的轴向上的宽度是锁定主体3的螺距的1.5倍。
51.将锚定密封组件设置为螺旋结构，只有其中的部分螺旋结构为锁定主体，这样密
封锚定主体的内表面和芯轴的外表面之间的密封面是面接触，使之具有良好的密封效果，避免密封失效的问题。同时，在锁定的时候，只有锁定主体在径向上回缩锁定，其他部分的密封锚定主体不会回缩，使得密封锚定主体的外表面与井筒内壁任然保持可靠锚定和密封，不会对球座整体的锚定和密封效果产生影响。
52.现有的井下工具的芯轴整个面上的限位齿结构，锚定件和密封件在径向上会产生回缩的情况，座封工具需要提供能较大的座封行程才能确密封锚定，如果座封行程不够会造成密封失败的问题。本实施例提供的锚定密封组件，在锁定的时候，由于螺旋结构的锁定主体3径向展开后具有向其轴线方向的回缩力，直接通过其回缩力使锚定密封组件上的锁定主体3在径向上回缩锁定，其他部分的密封锚定主体不会回缩，使得密封锚定主体外表面与井筒内壁任然保持可靠锚定和密封，不会对球座整体的锚定和密封效果产生影响。再有，由于锚定密封组件为螺旋结构，螺旋结构需要一定初始力才会展开膨胀，能起到防止提前坐封的效果。
53.再有，井下完成座封时，确保有部分锁定主体3通过自身弹力回缩至锁定槽51中，通过设置多个锁定齿相互锁定限位，保证了锁定结构的限位锁定效果。
54.在本实施例中，密封锚定主体2具有密封段21和锚定段22，密封段21具有密封凸台4。其中，具有两段密封段21和两段锚定段22，密封段21和锚定段22相互交替设置。
55.在本实施例中，密封凸台为与螺旋缝隙1螺旋方向一致的多圈密封凸台4。
56.设置为密封凸台的密封段，当密封段受到径向压力时，凸台的表面积较小，在同等压力的条件下，凸台位置受到的压强较大，使得凸台很容易挤压进井筒内壁并与井筒内壁形成密封，提高了密封效果。相互交替设置的密封段21和锚定段22实现了多级密封和多级锚定，进一步提高了球座的密封锚定效果。螺旋结构的圈密封凸台4实现了凸台多级密封，进一步提高了井下工具的密封效果。
57.在本实施例中，锚定段22的表面设置为波浪状，锚定段22的表面设置有锚定层。
58.波浪状的锚定表面中的波峰受到压强较大，便于锚定段与井筒内壁的锚定；同时，波峰位置的锚定段还可以起到辅助密封的作用；锚定层进一步提高了锚定段的锚定效果。
59.在本实施例中，锁定主体3位于锚定密封组件的较小内径端。锁定的位置位于井下工具受压的相对的一端，承受了井下工具的全部压力，提高了限位锁定的效果。
60.本实施例的工作状态如图4至图5所示，将本实施例一的井下工具放置在井筒6内，通过座封工具将锚定密封组件挤压至芯轴5大端的外侧(如图所示的左端)，由于锚定密封组件是螺旋结构，在径向上展开的距离很大，实现了锚定密封组件在径向上较大延伸率，可以实现较大内径端的井筒密封。当锚定密封组件中的密封锚定主体2被展开延伸至井筒6内壁与其密封锚定，并且锁定主体3内表面上的多个锁定齿与芯轴5外表面上的多个锁定槽51相会配合锁定，实现限位防脱(如图5所示)。
61.本实用新型锚定密封组件实施例二的结构示意图及与其匹配的井下工具实施例二的结构示意图参见图6和图7。
62.本实施例与实施例一的区别在于，锁定主体3的内表面没有设置锁定齿，芯轴5的外表面上的锁定槽51设置为凹槽结构，凹槽在芯轴5的径向上具有凹槽侧面，远离芯轴5的小端的凹槽侧面为倾斜侧面，倾斜侧面开口处远离芯轴1的小端，其中，凹槽在芯轴5轴向上的宽度为锁定主体3的螺距的1.5倍。
63.通过设置凹槽，直接利用回缩的锁定主体3与凹槽匹配锁定，简化了锁定结构的结构；同时，将该凹槽侧面设置为倾斜面，在锚定密封组件中的密封锚定主体移动到凹槽后，在外部推力的作用下，密封锚定主体可以沿倾斜面从凹槽顺利移出，确保锚定密封组件对井筒的密封锁定。
64.本实用新型锚定密封组件实施例三的结构示意图及与其匹配的井下工具实施例三的结构示意图参见图8和图9。
65.本实施例与实施例二的区别在于，锚定密封组件为变螺距结构，锁定主体3位于锚定密封组件的较小内径端，锁定主体3的螺距小于密封锚定主体2的螺距。在本实施例中，与其匹配的井下工具实施例三中的芯轴5的外表面上的锁定槽51设置为凹槽，其中，密封锚定主体2的螺距为锁定主体3的螺距的1.5倍，凹槽在芯轴5轴向上的宽度为锁定主体3的螺距的1.2倍。
66.由于凹槽在芯轴5轴向上的宽度大于锁定主体3的螺距，小于密封锚定主体2的螺距，这样，锚定密封组件在向芯轴上移动的过程中，密封锚定主体2就不会落入凹槽中，提高了井下工具在井下施工的效率，同时也不需要在凹槽的侧面设置倾斜面，加工过程也比较简单。
67.本实用新型锚定密封组件实施例四的结构示意图，及与其匹配的井下工具实施例二的结构示意图参见图10和图11。
68.本实施例与实施例二的区别在于，密封段21位于密封锚定主体2的较大内径一端，螺旋缝隙1在密封锚定主体2的轴向上不贯穿于密封段21，密封凸台4在密封段21的外表面周向上具有至少一圈完整的凸台。
69.本实施例中的密封段21的外表面周向上具有一圈完整的密封凸台，确保了球座整个周向上的密封效果，不会产生泄漏的情况。
70.在具体实施例中，可以根据球座的使用条件在密封段21的外表面周向上设置多圈完整的密封凸台以提高密封可靠性。
71.本实用新型锚定密封组件实施例五，及与其匹配的井下工具实施例三的结构示意图参见图12至图13。
72.本实施例与实施例三的区别在于，密封段21位于密封锚定主体2的较大内径一端，螺旋缝隙1在密封锚定主体2的轴向上不贯穿于密封段21，密封凸台4在密封段21的外表面周向上具有至少一圈完整的凸台。
73.在具体实施例中，锁定槽51可以设置为与锁定主体3螺旋方向匹配的螺旋结构，这样大部分锁定主体3都可以落入锁定槽51内并与其匹配面接触，使得锁定主体3与锁定槽51在径向上具有更大的接触面积，提高了锁定主体3与锁定槽51的锁定限位可靠性。比如：锁定主体3与锁定槽51设置为相互锁定的锁定齿结构，螺旋凹槽结构等。
74.以上仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。