抽油机井口密封防溢工具
阅读说明：本技术 抽油机井口密封防溢工具 (Wellhead sealing anti-overflow tool for oil pumping unit ) 是由 梁伟成 梁闯 于 2021-06-29 设计创作，主要内容包括：一种抽油机井口密封防溢工具,涉及抽油机井口防喷盒领域。采用分体式密封胶筒和胶筒外套,使密封件的更换更加便捷。增加补偿弹簧,当密封胶筒轻微磨损时会在弹簧的作用下保持原有压缩量达到密封光杆的目的；增加防喷球防止当光杆断脱时井液溢出污染环境,该球的材质密度接近井液密度,既能保证光杆断脱时在井液的冲击下快速上浮封住通道又能保证在正常生产时不接触光杆避免球体磨损。在与井口三通连接处设置球铰机构,可以在水平和垂直方向自动适应抽油机与井口的位置,保证抽油机在上下工作行程中的抽油杆光杆处于正确位置,从而避免抽油杆光杆与密封胶筒以及工具主体的偏磨,增加密封胶筒、抽油杆、以及工具主体的使用寿命,提高经济效益。(A wellhead sealing and anti-overflow tool for a pumping unit relates to the field of blowout prevention boxes of pumping units. And the split type sealing rubber cylinder and the rubber cylinder outer sleeve are adopted, so that the sealing element is more convenient to replace. The compensation spring is added, and when the sealing rubber barrel is slightly worn, the original compression amount can be kept under the action of the spring to achieve the purpose of sealing the polished rod; the anti-blowout ball is added to prevent well fluid from overflowing to pollute the environment when the polished rod is broken and taken off, the material density of the ball is close to the density of the well fluid, the polished rod can be ensured to float upwards quickly under the impact of the well fluid when the polished rod is broken and taken off to seal a channel, and the polished rod can be ensured not to be contacted with the polished rod to avoid the abrasion of the ball body during normal production. The spherical hinge mechanism is arranged at the joint of the three-way joint with the wellhead, so that the automatic adaptation to the positions of the pumping unit and the wellhead in the horizontal and vertical directions can be realized, the pumping rod polished rod of the pumping unit in the upper and lower working strokes is ensured to be in the correct position, the eccentric wear of the pumping rod polished rod, the sealing rubber barrel and the tool body is avoided, the service lives of the sealing rubber barrel, the pumping rod and the tool body are prolonged, and the economic benefit is improved.)
技术领域
本发明涉及抽油机井口防喷盒领域，特别涉及一种抽油机井口密封防溢工具。
背景技术
抽油机井口防喷盒是一种抽油机的井口设备，与井口三通阀连接，内部采用盘根密封，主要作用是密封抽油杆光杆，防止井内液体外泄造成井喷和污染。
目前油田现场应用较多的是普通的盘根盒，盘根盒与实际光杆偏心量不相符，造成盘根及盘根盒本体容易偏磨。当盘根或盘盒本体受损后就会产生泄漏，必须要更换盘根甚至整个盘根盒。同时由于抽油杆偏斜造成和盘根盒之间的磨损，致使光杆的寿命缩短并导致漏油现象发生。这不仅造成了原油的浪费，并且会对环境造成污染。而且更换盘根非常麻烦，还存在耽误生产、费时、费力以及其他不安全因素。油田现场应用盘根多为夹线式O型盘根或者皮带式密封材料，由于密封时主要靠挤压来实现密封，所以摩擦力较大，增加了抽油机的负荷，而且一旦压不紧就容易产生泄漏。另外由于普通盘根盒无防喷结构，当井口光杆发生断裂时会导致井喷现象，对环境造成了极大的污染。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种抽油机井口密封防溢工具。
发明所采用的技术方案是：一种抽油机井口密封防溢工具，其技术要点是，一包括调整压帽、 上弹簧座、补偿弹簧、下弹簧座、胶筒外套、密封胶筒、下导向套、固定外套、盘根盒主体、丝杠、闸板体、密封闸板、螺纹锁块、丝堵、防喷球、防喷球座、卡箍头、调偏球头、上球座、调偏压帽及下球座；下导向套利用下部的阶梯台阶定位插接在盘根盒主体内，胶筒外套利用其外壁的上锥面与位于盘根盒主体内壁的锥面贴合，胶筒外套利用其外壁的下锥面与螺接在盘根盒主体上的固定外套内壁上的锥面贴合，在胶筒外套内套接密封胶筒，且胶筒外套利用其下端面与下导向套顶部贴合，胶筒外套利用其内壁的内圆弧面与抽油杆光杆外壁贴合；下弹簧座上端插接在胶筒外套内，且下弹簧座的下端面与密封胶筒顶面相贴合，下弹簧座顶部设有与其配合的上弹簧座，补偿弹簧位于下弹簧座与上弹簧座之间，且补偿弹簧一端套接在下弹簧座上，补偿弹簧另一端套接在上弹簧座上，所述的上弹簧座上还套接有用于带动上弹簧座一起向下移动的调整压帽，调整压帽带动补偿弹簧压缩直至上弹簧座与下弹簧座的端面贴合为止；
在盘根盒主体上还连接有螺纹锁块，所述的螺纹锁块与固定外套螺接；
在盘根盒主体内还安装密封闸板和闸板体，闸板体套接在密封闸板上，丝杠穿过盘根盒主体与闸板体和密封闸板连接，并通过固定在盘根盒主体上的丝堵螺接固定，其中,第一密封闸板和第二密封闸板、第一闸板体和第二闸板体对称设置，第一闸板体套接在第一密封闸板上，第一丝杠穿过盘根盒主体一端与第一闸板体和第一密封闸板连接，并通过固定在盘根盒主体一端上的第一丝堵螺接固定；第二闸板体套接在第二密封闸板上，第二丝杠穿过盘根盒主体另一端与第二闸板体和第二密封闸板连接，并通过固定在盘根盒主体另一端上的第二丝堵螺接固定；两侧第一丝杠和第二丝杠同时旋转并带动第一闸板体和第二闸板体分别密封夹紧抽油杆光杆（A），用于更换密封胶筒；
在盘根盒主体外还固定连接防喷球座，在所述的防喷球座放置防喷球，当光杆发生断脱移动至防喷球位置以下时，防喷球向上运动并挤压在盘根盒主体内壁处，并使该处密封防止井液外喷；
防喷球座下端与球铰机构连接，球铰机构一端与调偏压帽连接，调偏压帽与卡箍头连接，卡箍头内具有空隙，球铰机构下端置于卡箍头空隙内，并可在空隙内摆动自动适应抽油杆光杆的位置，用于防止抽油杆光杆与密封胶筒以及盘根盒主体之间发生偏磨。
上述方案中，所述的胶筒外套为分体式结构，由对接在一起的第一胶筒外套和第二胶筒外套构成。
上述方案中，在所述的胶筒外套内壁的内圆弧面设有通有润滑脂的槽，所述润滑脂使胶筒外套与抽油杆光杆的连接处密封。
上述方案中，所述的密封胶筒为分体式结构，由对接在一起的第一密封胶筒和第二密封胶筒构成。
上述方案中，所述的下导向套上设有环形槽，密封胶筒受力使导向套环形槽压缩，在下导向套与密封胶筒端面形成密封。
上述方案中，，所述的球铰机构主要由上球座、下球座及调偏球头构成，调偏球头上端螺接固定在防喷球座上，调偏球头下端连接调偏压帽,上球座、下球座分别套在调偏球头上且上球座的球面、下球座的球面分别与调偏球头的外表面贴合，上球座的上端面与调偏压帽贴合；下球座的下端面与固定在调偏压帽上的卡箍头内表面相贴合。
一种自动调偏方法，利用权利要求1所述的抽油机井口密封防溢工具实现，其技术要点是，包括如下步骤：
松动调偏压帽使上球座、下球座及调偏球头处于未锁紧状态的步骤；使上下球座在卡箍头的空隙内摆动直至调偏球头自然贴合在抽油杆光杆外壁的步骤。
本发明的有益效果是：该抽油机井口密封防溢工具，采用分体式密封胶筒和分体式胶筒外套，使密封件的更换更加便捷。设计了补偿弹簧，当密封胶筒轻微磨损时会在弹簧的作用下保持原有的压缩量从而长时间达到密封光杆的目的；增加了防尘密封圈，防止灰尘进入上部研磨光杆，产生泄漏；增加了防喷球可以防止当光杆断脱时井液溢出污染环境，该球的材质密度接近井液密度，既能保证光杆断脱时在井液的冲击下快速上浮封住通道又能保证在正常生产时不接触光杆，避免了球体的磨损。在与井口三通连接的部分设计了球铰机构，该机构可以在水平和垂直方向自动适应抽油机与井口的位置，保证抽油机在上下工作行程中的抽油杆光杆处于正确的位置，从而避免抽油杆光杆与密封胶筒以及工具主体的偏磨，增加密封胶筒、抽油杆、以及工具主体的使用寿命，提高了经济效益。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中抽油机井口密封防溢工具的结构示意图；
图2为本发明实施例中图1的K-K视图；
图3为本发明实施例中图1的F-F视图；
图4为本发明实施例中图1的E-E视图；
图5为本发明实施例中密封胶筒的结构示意图；
图6为本发明实施例中胶筒外套的结构示意图；
图7为本发明实施例中下导向套的结构示意图；
图中序号说明如下：1防尘密封圈、2上弹簧座、3补偿弹簧、4调整压帽、5胶筒外套、6 橡胶密封圈、7紧定螺钉、8螺母、9密封胶筒、10下导向套、11第一橡胶密封圈、12固定外套、13盘根盒主体、14丝杠、15第二橡胶密封圈、16第三橡胶密封圈、17第四橡胶密封圈、18闸板体、19螺纹锁块、20密封闸板、21第一沉头螺钉、22第二沉头螺钉、23第五橡胶密封圈、24丝堵、25防喷球、26防喷球座、27第六橡胶密封圈、28卡箍头、29调偏球头、30上球座、31调偏压帽、32下球座、33第七橡胶密封圈、34下弹簧座、35第八橡胶密封圈。
具体实施方式
使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图1～图7和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本实施例采用的抽油机井口密封防溢工具,如图1所示。在盘根盒主体13内由上至下依次装配有上弹簧座2、下弹簧座34、胶筒外套5、密封胶筒9、下导向套10、螺纹锁块19、丝杠14、闸板体18、密封闸板20、防喷球25、防喷球座26、调偏球头29、球铰机构及卡箍头28。在盘根盒主体13外壁上的槽内设有第三橡胶密封圈16。
本实施例中的下导向套10通过位于其底部的阶梯台阶定位在盘根盒主体13内壁上。胶筒外套5为半圆柱形，成对使用，两个胶筒外套5拼接在一起形成中空的与密封胶筒配合使用的圆柱形套筒，胶筒外套5的上锥面（见图6中N处）与盘根盒主体13上的锥面贴合定位，胶筒外套5的下锥面与固定外套12上的锥面（见图1中L处）贴合定位，保证胶筒外套9的两瓣牢固的组装在一起。密封胶筒9也为半圆柱形且成对使用，两个密封胶筒9拼接在一起形成中空的圆柱形套筒，密封胶筒9的下端面与下导向套10贴合，密封胶筒9的内圆弧面与抽油杆光杆A外壁贴合，密封胶筒9的上设计有槽（见图5中M处），此槽内可以装入润滑脂，既能保证抽油杆光杆A在往复运动过程中的良好润滑又能保证良好的密封。本实施例在下导向套10上设计有环形槽（见图7中P处），当密封胶筒5被压缩时能更好的保证端面的密封效果。本实施例中，在下导向套10与盘根盒主体13的连接处设置第四橡胶密封圈17。
本实施例中，下弹簧座 34下端插入胶筒外套5内，上端插入固定外套12中，下弹簧座 34的下端面与密封胶筒9上端面贴合。在下弹簧座 34上方设有上弹簧座2，补偿弹簧3位于上弹簧座2和下弹簧座34之间，补偿弹簧3的上端面与上弹簧座2贴合，补偿弹簧3的下端套在下弹簧座34的外圆处，当补偿弹簧3被压缩时，会将这个反弹力通过下弹簧座34作用到密封胶筒9上，对密封胶筒9产生一定的压缩，从而可以较长时间的保证密封胶筒9与抽油杆光杆A之间的密封效果。
本实施例中，调整压帽4上端套在上弹簧座2，下端设置在固定外套12的外面并通过螺纹与固定外套12固定。固定外套12依次穿过调整压帽4、盘根盒主体13、下弹簧座 34、胶筒外套5并将上述部件固定。当调整压帽4顺时针旋转时就会带动上弹簧座2一起向下移动，从而使补偿弹簧3压缩直至上弹簧座2与下弹簧座34的端面贴合为止，在此过程中密封胶筒9将被部分压缩；再次旋转调整压帽4则会带动下弹簧座34移动，密封胶筒9受到进一步压缩，达到密封抽油杆光杆A的目的。紧定螺钉7螺纹连接在调整压帽4上并通过螺母8固定，防止紧定螺钉7与调整压帽4螺纹连接处松动。当紧定螺钉7顶至固定外套12外圆上的槽处时（见图1中Q处），起到防止调整压帽7与固定外套12螺纹连接处松动的作用。本实施例在调整压帽4与盘根盒主体13的连接处的槽内4内设有防尘密封圈1，用来防止灰尘进入工具内部。在盘根盒主体13与固定外套12之间设置第一橡胶密封圈11，在固定外套12外壁上的槽内设有橡胶密封圈6。
本实施例在盘根盒主体13上还安装有螺纹锁块19，螺纹锁块19通过螺纹与固定外套12连接（见图3中D处）。第一沉头螺钉21穿过螺纹锁块19上的孔后通过螺纹与盘根盒主体13连接并将螺纹锁块19固定，由于第一沉头螺钉21是一个具有偏心的螺钉，当他旋转时就会把螺纹锁块19向下移动，从而使D处的螺纹连接更加紧固达到防止盘根盒主体13与固定外套12螺纹连接处松动的目的。
本实施例中，在位于固定外套12下方的盘根盒主体13内还装配有密封闸板20，密封闸板20外套接闸板体18并通过第二沉头螺钉22将此两件连接到一起。丝杠14穿过盘根盒主体13一端面并插入闸板体18上的槽中，经密封闸板20由盘根盒主体13另一端面穿出，并通过螺纹与丝堵24连接。闸板、闸板体、丝杠、丝堵均为两件，对称的安装在盘根盒主体（13）的两侧，其连接关系相同。丝堵24通过螺纹与盘根盒主体13连接并固定。当两侧丝杠顺时针旋转时，可以将闸板体18夹紧并密封抽油杆光杆A，然后就可以更换上部的密封胶筒9。本实施例在丝杠14与盘根盒主体13的连接处设置第二橡胶密封圈15。
本实施例在盘根盒主体13外螺接有防喷球座26。防喷球25放置在防喷球座26内部，当抽油杆光杆A发生断脱移动至防喷球25位置以下时井内的液体就会冲击防喷球25，使防喷球25向上运动当到达C处（见图1）时就会挤在C处（此处为锥面，小端的最大尺寸小于防喷球的直径，因此防喷球不能通过，就会挤压在锥面处），从而达到防止井液外喷，保护井场环境的目的。本实施例在盘根盒主体13与防喷球座26的连接处设置第五橡胶密封圈23。
本实施例中调偏球头29通过螺纹与防喷球座26连接并固定。调偏压帽31通过螺纹与卡箍头28连接并固定。上球座30套在调偏球头29外面并通过球面贴合，其上端面与调偏压帽31贴合；下球座32套在调偏球头29的外面并通过球面贴合（见图1中H处），其下端面与卡箍头28贴合。上球座30、下球座32及调偏球头29构成球铰机构，同时在卡箍头28内有空隙B（见图1中E-E），可以使工具既能在水平方向调整也能在垂直方向进行调整，从而自动的适应抽油杆光杆A的位置，起到防止偏磨的作用，提高密封以及抽油杆光杆的寿命。本实施例还在防喷球座26与调偏球头29的连接处设置第六橡胶密封圈27。在下球座32与调偏球头29的连接处设置第八橡胶密封圈35。在卡箍头28外壁的槽内设有第七橡胶密封圈33。
本实施例中利用抽油机井口密封防溢工具，进行自动调偏的步骤如下：
将抽油杆光杆A装至防溢工具内部，然后将抽油机井口密封防溢工具装配至井口三通上并固定（图1中G处）。将调偏压帽31松动1/8圈左右，然后启动抽油机使抽油杆光杆A上下运行2-3次，由于调偏压帽31为松动状态失去了对上球座30、下球座32及调偏球头29的锁紧，同时由于在卡箍头28内有空隙B（见图1中E-E），因此上下球座可以在水平方向有一定程度的移动；并且上球座30、下球座32和调偏球头29构成球形铰链机构，可以以球心为中心在一定角度范围内摆动；最终可以使整个工具既能在水平方向调整也能在垂直方向进行调整，从而自动的适应抽油杆光杆A的位置，起到防止偏磨的作用，提高密封以及抽油杆光杆A的寿命。当工具自动调整好位置后，将调偏压帽31拧紧固定即可正常进行生产。
本实施例中利用抽油机井口密封防溢工具，保持抽油杆光杆A长时间密封的步骤如下：
补偿弹簧3在被压缩过程中将弹力作用到密封胶筒9上，对密封胶筒9产生一定的压缩，从而可以较长时间的保证密封胶筒9与抽油杆光杆A之间的密封效果。同时本实施例采用分瓣式密封胶筒作为盘根密封件，其上设计有槽（见图5中M处），此槽内可以装入润滑脂，既能保证抽油杆光杆A在往复运动过程中的良好润滑，降低了和抽油杆光杆A之间的摩擦力，又能保证可靠的密封。同时由于下导向套10上设计有环形槽（见图7中P处），当密封胶筒9被压缩时能更好的保证端面的密封效果。当经过一段时间运行后只需要将调整压帽4顺时针旋转一定角度即可进一步压缩密封胶筒9，从而保证可靠密封；因此此种密封结构的设计能够实现对抽油杆光杆A的长时间密封。
本实施例中利用抽油机井口密封防溢工具，防止井液外喷的步骤如下：
工具内部设计有防喷球25，当抽油杆光杆A发生断脱移动至防喷球25位置以下时井内的液体就会冲击防喷球，使防喷球向上运动当到达C处（见图1）时就会挤在C处形成线密封，从而达到防止井液外喷，保护井场环境的目的。
本实施例中利用抽油机井口密封防溢工具，更换密封件的步骤如下：
当需要更换密封胶筒9时，将两侧丝杠14顺时针旋转时，将闸板体18夹紧并密封抽油杆光杆A，封住闸板以下井内的高压井液。将第一沉头螺钉21松开，然后将固定外套12拆下。由于胶筒外套5和密封胶筒9都是分体的，因此就可以很方便的将这两个零件取下来，将新的密封胶筒9换上，在装到工具内，将固定外套12的螺纹旋紧后，再将第一沉头螺钉21旋紧，这样就可以正常生产了。而其他的O型盘根更换时需要一个一个的取出，同时由于抽油杆光杆A在中心位置，空间狭小，所以盘根的取出及重新安装过程很长，浪费了时间。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
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