高温长效光杆密封装置
技术领域
一种油田抽油机使用的高温长效光杆密封装置。
背景技术
油田采油的主要方式是通过往复式抽油机带动抽油杆柱，再带动油井下的抽油泵产生高压，将石油提升到地面，通过管线将石油输送到集输站。
抽油机与杆柱连接的第一根杆是光杆，光杆与井口之间需要很好的密封，以防止原油外泄，造成环境污染和石油浪费。为了油井能正常生产，光杆需要配置性能优良的密封装置。
以前，光杆密封装置采用的密封元件为盘根，盘根采用橡胶材料制作。调偏方式采用固定位置调偏。用橡胶材料制作的盘根，在光杆往复运动时因摩擦产生的高温和井下原油高温的双重作用下，用橡胶材料制作的密封元件会变软、变质，从而导致密封性能变差。为了保证油井正常生产，需要频繁更换盘根，因此会影响油井的生产效率；
以前的光杆密封器采用的调偏方式是固定位置调偏。固定位置调偏对光杆进行是预设强制性调偏，而不是随遇调偏。就是说，不管光杆的悬点与井口中心偏离多少，甚至不偏离，预设强制性调偏都会强制光杆偏离同一位置。所以固定式调偏不能切实起到调偏作用，有时甚至作用相反，不仅无益，反而有害。
上述技术缺憾，使得以前的光杆密封装置存在使用寿命短、更换频繁、容易因漏油污染环境、不能有效降低采油成本等不足。
发明内容
本发明的目的是用磨损可补偿的金属元件作主要密封手段，以橡胶密封元件为辅助密封手段，实现光杆密封装置的有效密封；用杆柱重力自动调偏器实现中心轴线与上悬点对中功能，在许可的范围内，其中心轴线与悬点在重力作用下可以任意位置对中，减少光杆的附加载荷及对密封器元件的偏磨；同时，通过增加防喷阀，使得，当光杆意外断裂时防喷阀可阻止原油的外喷。
本发明由辅助密封系统、防喷阀、主密封器、调偏器四部分组成，辅助密封系统由盘根、上下密封座和密封块外套组成，每一个组成为一节；盘根用橡胶材料制作，坐在上下密封块座内，由内含盘根的上下密封块座组成的辅助密封系统内结构，整体放入密封块外套中；辅助密封系统通过外套上的内外螺纹相互串接；辅助密封系统可重复设置1‑4节；由下往上数的第一节密封块外套上设置有限位螺钉；辅助密封系统上端与上端螺母螺纹相连,上端螺母中从下至上依次装有密封环、收紧环、防尘环，顶端装有锁紧螺母；防喷阀、主密封器设置在阀室套内，辅助密封系统下端与阀室套上端螺纹连接；阀室套内上部为阀板室，阀板装在阀板室侧孔内，阀板室侧孔与阀室套上部侧孔对应；阀室套两侧孔内装有弹簧、丝堵，阀室套下部装有主密封器，主密封器下端装有连接轴；连接轴下端螺纹连接有调偏器。
主密封器由阀室套、主密封块室、铸铁密封块、丝堵、弹簧组成，主密封块室圆柱面间隔180度设有两孔，圆柱孔内为一矩形孔，铸铁密封块为相对应的两块，装在主密封块室的矩形孔中，相向抱紧在光杆上；铸铁密封块背面与主密封块室两侧孔相对应，主密封块室两侧孔又和阀室套下部两孔对应；两弹簧通过阀室套、主密封块室两侧的侧孔与铸铁密封块接触；丝堵装在阀室套两侧孔内，丝堵与压缩弹簧呈压紧状态，压缩弹簧压紧在铸铁密封块上。
弹簧为柱状压缩弹簧。
调偏器由锁紧球盖、调偏球座、调偏球销、调偏球座室组成，调偏球座装在调偏球座室内，调偏球销装在调偏球座内，锁紧球盖装在调偏球座室上部，与调偏球座成压紧状态。
本发明的铸铁密封块材料为灰铸铁。灰铸铁材料硬度比光杆硬度低，相互配合摩擦力小，耐高温，沙粒不易进入摩擦面内，耐损周期长。辅助密封系统是在光杆与铸铁密封块磨合期间起密封作用。
自动调偏装置可以在半径7mm以内依照悬点偏离度自动调偏。
自动防喷阀在压缩弹簧的作用下，当光杆意外断裂后，防喷阀可以自动关闭，防止液流外喷。
本发明的工作过程如下：本发明与光杆配套安装后，当杆柱重量全部加载在上悬点后，松开压紧球盖，在重力作用下，调偏装置瞬间自动完成调偏。此时，压紧球座盖，调偏完成。当光杆上下运动时，杆柱内有压力产生时，如果有液体向外渗漏时，由下向上数，从第二节始，逐渐旋紧密封块外套致无渗漏为止。
本发明可广泛适用于稀、稠油油井、高温注气井、高寒地区和风砂干旱地区，可以做到在一个检泵周期内不更换密封元件，具有切实的使用价值和业内广泛的市场需求。
附图说明
图1是本发明的结构示意图，也是说明书摘要用图；
图2是磨损自动补偿金属光杆密封器结构示意图；
图3是杆柱重力自动调偏器结构示意图。
图中各标号分别是（1）锁紧螺母，（2）上端螺母，（3）防尘环，（4）收紧环，（5）密封环（6）上密封块座，（7）密封块外套，（8）密封块，（9）下密封块座， （10）上防喷阀板，（11）下防喷阀板，（12）阀板室，（13）主密封室，（14）铸铁密封块，（15）弹簧，（16）丝堵，（17）密封室套，（18）连接柱，（19）调偏球销，（20）调偏球座，（21）球座室 ，（22）引导套，（23）锁紧球盖。
具体实施方式
现结合附图举一实例对本发明做进一步说明。
本发明实施例设置三节由密封块外套7、密封块8、上密封块座6和下密封块座9组成的辅助密封系统。
锁紧螺母1为四方圆角体，高38mm，四方外径60 mm，圆角外径65mm，内孔43 mm，外螺纹高30 mm，螺纹为M56×2；上端螺母2为六方体，高53mm，六方直径94 mm，上端柱面体高8 mm，外径88 mm，内孔直径80 mm，外螺纹段高36 mm，内螺纹M56 X2，外螺纹为M85×2，内孔直径为60 mm；防尘环3高38 mm，柱面外径41 mm，内孔直径35 mm，底台外径50 mm，高3.5 mm；收紧环4高20 mm，内径上端口直径58 mm，倒梯形，梯形内斜面与水平面夹角为70º，沿底面圆周均分设4个槽，槽宽6 mm，高5 mm；密封环5用氯丁橡胶材料制作，高5 mm，直径60 mm，内孔直径26 mm；上密封块座6高31 mm，外径73 mm，内孔为梯形，梯形内斜面与水平面夹角为60º，方型槽宽4.8mm，深2.8mm，距孔大端3mm；密封块外套7高90 mm，外径99 mm，内孔直径为85 mm，内孔螺纹为M85×2，下段外径为M85×2，外螺纹高39mm，内孔直径73 mm，底端内环台高3.5 mm，直径76 mm，方形槽宽4.8mm底园82.4mm距上段4mm； 密封块8由两个半圆块嵌合组成，用氯丁橡胶材料制作，高48 mm，中段柱面高16 mm，组合外径72 mm，上下两段为正反两个方向的斜面，斜面垂直角度为25º，组合内孔直径26mm，两半圆体结合方式为距型齿相互嵌入结合，距型齿高17mm，齿和齿间宽8mm，上端一齿面和下端一台面比中心平面低2.5mm，齿间平面低中心平面11mm，密封块座9与上密封块8相同；上、下防喷阀板10 、11宽52mm厚10mm，在板宽的中间线上有一半圆槽，直径26mm，槽深30mm,半圆槽中心线距左端13mm，右端为半径50mm圆弧，在板的中心线两侧对称的两螺丝孔M5之间距离11mm，两螺纹孔的中心线距离半圆的圆心40.5mm,两螺孔用螺栓紧固一厚度为10mm，直径为26mm的半圆台；上、下防喷阀板10、11两块相同；阀板室12为一圆柱体，外径97mm,内通孔直径26mm，高33mm，外圆面有一距型孔，距型孔在高度方向上宽20mm，长为52mm. 主密封室13，为一圆柱体，总高48mm，上部外径97 mm，下部有一圆台，圆台外径86 mm，高8.5 mm，中心为一方孔，边长52mm，圆柱侧面有两孔，直径19mm，两孔夹角180度，孔中心线距离端面24mm； 铸铁密封块14 用灰铸铁材料制作，由两块矩形齿相嵌组成，每块长52mm，宽30mm，高48mm，沿高方向，设有一半圆槽，直径为26 mm，中心线距背面和侧面均为26 mm，矩形齿在半圆槽开口方向，齿峰高11mm，齿宽与齿间宽度均为6mm，上端一齿高为7 mm，下端一台距背面27 mm； 15 为压缩弹簧，弹簧外径16 mm，高104 mm，钢丝直径为2mm；丝堵16总高60mm，上端直径34 mm，下端长度42 mm，下端外螺纹直径24×1.5，孔深46 mm，直径8 mm，下端有一台阶孔，内径17.5；密封室套17外径为一台阶柱，总高140 mm，下段外径120 mm，上段直径110 mm，高30 mm，下端外径有4个圆台，高32 mm，外径35 mm，内孔直径27.4 mm，长10 mm，其余为M24x1.5螺纹孔，下部两台中心距下端面44 mm，夹角180°，上部两台距内孔上平面16 mm，夹角120°，下端内孔直径97 mm，深101 mm，下端螺纹M100x2，深28 mm，上端螺纹孔M85x2；连接柱 18为一圆柱体，总长44mm，下端台阶直径74mm，高16mm，中段直径为30 mm，高8 mm，上端为螺纹M100 X2；上端设有台阶内孔，直径68mm，深8mm；下端有内螺纹孔，M56×2，深30mm，中间有小孔，直径37mm；调偏球销21为一柱状体，总高117 mm,内孔直径39 mm,外部直径56 mm,高度72 mm,上段部位为M56×2螺纹，长度28，柱状体下部为球形体，直径为70 mm；调偏球销19为柱状体，总高117 mm,内孔直径39 mm,外径上部直径56 mm,高72 mm,其上端部为螺纹M56x2，长度28 mm,，柱状体下部为球形体，其直径为70 mm；调偏球座20外径94 mm,高24 mm,内球星孔直径70 mm,水平中心线距上端面1 mm,下端孔径56 mm；球座室21总高132mm，外直径119 mm，在距离下端面20 mm以上有一环型槽，槽宽22 mm，环底直径86 mm,下侧面为斜面，与外圆面夹角60°，上侧面为垂直面；下端有一环槽，槽深7 mm,环底大径96 mm,小径80 mm,侧面为斜面，与底平面夹角77°，内径为台阶孔，上部为内螺纹M100x2，高29 mm,中部圆孔直径108 mm,高52 mm,下圆孔直径52 mm；引导套22为环形套，总高18 mm,上端外径44 mm,宽6 mm,其余外径为40 mm,内孔直径26 mm,外径小端内孔有一斜角，与内孔面夹角30°；锁紧球盖23总高53mm，大外圆高15 mm，外径119 mm，小外圆为螺纹M100 X2，底孔内径80 mm，高5 mm，中孔内径88 mm，高33 mm，大孔内径99 mm。