一种水下油管悬持器用的密封装置的制作方法

本发明涉及油管固定装置，具体而言，涉及一种水下油管悬持器用的密封装置。

背景技术：

1、水下油管悬持器是海洋石油勘探开发过程中不可或缺的重要设备。其主要功能在于稳定悬挂油管，确保油管的正常运行，同时防止因水流、风浪等自然因素导致的油管晃动或位移，从而保障海洋石油开采的安全与稳定。

2、在海洋石油勘探开发过程中，油管需要长期在水下运行，而水下环境复杂多变，对油管悬持器的密封性能提出了极高的要求。因此，水下油管悬持器用的密封装置不仅需要具备出色的密封性能，还要能够承受海洋环境中各种复杂因素的考验，包括强水流、高盐度等。

3、因此，研发一种新的水下油管悬持器用的密封装置已成为海洋石油勘探开发领域亟待解决的关键问题。

技术实现思路

1、鉴于此，本发明提出了一种水下油管悬持器用的密封装置，旨在解决水下油管悬持器在使用过程中可能出现的泄漏问题，确保油管的稳定悬持与安全使用。

2、本发明提出了一种水下油管悬持器用的密封装置，包括：

3、非金属密封圈，所述非金属密封圈包括一个金属框架和四个泛塞密封圈；其中，所述金属框架材质为镍基合金，所述泛塞密封圈为内部装有特殊弹簧的u形铁氟龙；

4、四个所述泛塞密封圈分别安装在所述金属框架的四个凹槽中，分别与采油树和油管悬持器接触，起到密封作用。

5、优选的，所述水下油管悬持器用的密封装置还包括：

6、支撑板，所述支撑板材质为高强度合金钢，设计有若干个连接孔，所述支撑板用于固定并支撑所述非金属密封圈；

7、密封垫，所述密封垫的材质为柔性橡胶，其形状与所述支撑板相匹配，设置在所述支撑板与油管悬持器之间，用于增强密封效果；

8、紧固螺栓组件，所述紧固螺栓组件包括螺栓、垫圈和螺母，所述紧固螺栓组件用于通过连接孔将所述支撑板、密封垫以及油管悬持器连接在一起。

9、优选的，所述柔性橡胶的合成原料包括重量份数比为50-60：5-10：2-4：1-2：15-25的丁腈橡胶、增塑剂、硫化剂、防老剂和填料；其中，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯，所述硫化剂为硫磺，所述防老剂为n-苯基-β-萘胺，所述填料为碳酸钙；

10、所述密封垫的合成方法包括将称量好的丁腈橡胶放入混合设备中，进行预热和搅拌，使其软化并均匀分布；接着，逐步加入增塑剂邻苯二甲酸二辛酯，通过搅拌使其充分渗透到丁腈橡胶中；随后，将硫化剂硫磺和防老剂n-苯基-β-萘胺分别加入到混合设备中，继续搅拌；再将填料碳酸钙逐渐加入到橡胶混合物中，继续搅拌至碳酸钙均匀分散，获得橡胶混合物；最后，将所述橡胶混合物进行硫化处理；硫化完成后，对柔性橡胶进行冷却和切割，得到所需形状和尺寸的密封垫。

11、优选的，所述水下油管悬持器用的密封装置还包括：

12、温度传感器，所述温度传感器安装在非金属密封圈的金属框架上，用于实时监测密封装置的工作温度；

13、报警装置，所述报警装置与所述温度传感器电连接，当所述温度传感器检测到的工作温度超过预设的安全阈值时，所述报警装置将自动启动并发出警报信号。

14、优选的，所述水下油管悬持器用的密封装置还包括：

15、润滑系统，所述润滑系统包括润滑油储存器、润滑油泵以及润滑油管道，所述润滑油储存器用于储存润滑油，所述润滑油泵用于将润滑油从储存器泵送至润滑油管道，所述润滑油管道则负责将润滑油输送至密封装置的各个部位。

16、优选的，所述水下油管悬持器用的密封装置还包括：

17、智能控制系统，所述智能控制系统包括微处理器、数据存储器、传感器接口以及无线通信模块；

18、所述微处理器用于接收和处理来自各个传感器的数据，控制所述润滑系统和报警装置的工作；所述数据存储器用于存储密封装置的工作数据；所述传感器接口用于连接和管理各个传感器，确保数据的准确传输；所述无线通信模块用于所述密封装置与外部设备进行远程通信。

19、优选的，所述镍基合金的合成原料包括：

20、镍、铬、钼、铁、铜、铝、钛以及微量元素，所述微量元素包括硅、硼和锆；

21、其中，以重量份数计，镍的含量为60-75份，铬的含量为15-25份，钼的含量为3-8份，铁的含量为2-5份，铜的含量为1-3份，铝的含量为0.5-2份，钛的含量为0.1-0.5份，硅、硼和锆的含量均为0.01-0.1份。

22、优选的，所述非金属密封圈的制备方法包括：

23、将全部合成原料按照重量份数混合均匀，得到合金混合粉末；

24、将所述合金混合粉末置于真空感应熔炼炉中，在惰性气体保护下进行熔炼，得到镍基合金熔液；

25、将所述镍基合金熔液进行浇铸或模压成型，得到镍基合金铸件或锻件；

26、对镍基合金铸件或锻件进行热处理，以提高其力学性能和耐腐蚀性；

27、按照目标尺寸和形状对热处理后的镍基合金进行机械加工，将加工好的镍基合金金属框架与泛塞密封圈进行组装，得到所述非金属密封圈。

28、优选的，所述泛塞密封圈的特殊弹簧的合成原料包括：

29、不锈钢、镍、铬、钼以及微量元素，所述微量元素包括钨、钒和铌；其中，以重量份数计，不锈钢的含量为50-65份，镍的含量为10-20份，铬的含量为5-15份，钼的含量为2-5份，钨、钒和铌的含量均为0.1-1份。

30、优选的，所述特殊弹簧的制备方法包括：

31、将全部合成原料按照重量份数混合均匀，得到弹簧合金混合粉末；

32、将所述弹簧合金混合粉末置于真空感应熔炼炉中，在惰性气体保护下进行熔炼，得到特殊弹簧合金熔液；

33、将所述特殊弹簧合金熔液进行线材拉拔或丝材卷绕，得到所需尺寸的弹簧线材或弹簧片材；

34、对弹簧线材或弹簧片材进行热处理，以增强其弹性和抗疲劳性能；

35、根据泛塞密封圈的设计要求，将处理好的弹簧线材或弹簧片材进行弯曲、焊接或组装，形成所述特殊弹簧。

36、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

37、本发明通过采用镍基合金作为非金属密封圈的金属框架材料，并结合特殊弹簧的设计，使得密封装置在高温、高压、高腐蚀性的海洋环境下仍能保持优良的密封性能。本密封装置安装于油管悬持器上，其主要功能为密封油管悬持器与采油树。金属框架负责支撑泛塞密封圈，并通过两侧泛塞密封圈实现油管悬持器与采油树的密封。金属框架的存在旨在保护密封圈，增大接触面积及提高材料强度，避免非金属密封圈直接承受高压环境带来的压力，从而损伤密封圈。同时，相较于传统非金属密封圈，两侧的泛塞密封圈在密封效果及性能方面表现更为优异且稳定。因此，本非金属密封圈可完美替代传统非金属密封圈。

38、同时，支撑板、密封垫以及紧固螺栓组件的配合使用，进一步增强了密封装置的稳定性和可靠性。此外，本发明还通过引入温度传感器、报警装置、润滑系统和智能控制系统等先进技术，实现了对密封装置工作状态的实时监测和智能控制，提高了其安全性和使用寿命。

39、在具体实施中，本发明的密封装置可广泛应用于海洋石油开采、天然气输送等领域，特别是在深海油气田的开发中，能够有效解决传统密封装置易泄漏、易损坏等问题，为海洋资源的开发和利用提供了有力保障。同时，本发明所采用的镍基合金和特殊弹簧的制备方法简单可行，原料来源广泛，有利于实现大规模生产和应用。

40、此外，本发明还可根据实际需要进行进一步的优化和改进。例如，可以通过调整镍基合金和特殊弹簧的合成原料配比和制备工艺，进一步提高其力学性能和耐腐蚀性；还可以通过优化密封装置的结构设计和材料选择，降低其制造成本和维护难度。

41、综上所述，本发明提供了一种水下油管悬持器用的密封装置及其制备方法，具有密封性能好、稳定性高、安全性强等优点，在海洋资源开发和利用领域具有广阔的应用前景。