CN101302925A - 快速封堵器 - Google Patents

Abstract

快速封堵器。一种用于封堵油气井井口管道及井喷，且还可在事后需要时能方便地撤出以利井筒复原使用的快速封堵器。它包含一个带弹性的气囊、一个插入气囊内且密封连接在气囊开口端上的钢管、一块能将钢管空间分隔成互不相通的上下两空间的隔板、一个可供压力气体从钢管的上空间进入钢管的下空间的单向阀和一个能连通钢管下空间与气囊空间的气孔、钢管在气囊外伸端的内外管壁上均带有螺纹段，并通过螺纹连接一个接头；该接头是一个进气接头或放气接头。从而解决了用现有封堵组合件只能以压井方法实施封堵所带来的对人、畜的危害，且所需人力和物力多、油或气的损失大、污染时间长且范围大，及封堵后的井筒难易复原利用等问题。

Description

快速封堵器

技术领域

本发明涉及一种能在检修石油或天然气的井口设备或管道时对井筒实施封堵的封堵器械，特别是一种能即时可靠地封堵突发的油、气井井喷，而且在消除井喷后，还可方便快捷地将它从井筒中撤出，以使该井筒迅速复原的快速封堵器。

背景技术

众所周知，在检修或更换石油油井或天然气气井的井口设备或管道时，首先要封堵其相关的管道或井筒、以防止油或气外喷；如遇油、气井突发井喷，则更应即时封堵该井筒，否则将随着井喷的巨响而喷出内含硫化氢、二氧化碳等有害气体的油、气，并且还因其带有压力而迅速发散、危及其周围大范围内的人、畜安全。目前因没有专门的器械，故即使突发井喷也只能采用一组包括高压水泥车、泥浆泵、高压管汇等在内的封堵组合件。在使用该组合件时，只能是采用一种压井方法，该方法是先将井筒内的气、油抽出来，然后通过高压水泥车、泥浆泵、高压管汇等组合件向井筒内灌入重泥浆，以此抵消地下压力、封压住外喷的油或气。现有的该封堵组合件中的各组件虽可从市场上方便地购得，但在压井封堵时却有以下的缺点：1)它的封堵速度慢，特别在用于井喷时，因其危险性极大而必须配合众多的安全措施，例如划出警戒区和安全区并疏散周围的人群、清除井口周围的障碍物，甚至还要成立抢险指挥部并制定抢险方案等，由于涉及面广、作业人员多、工作量大、花费时间长，故不仅延长了油、气外喷的时间而造成更大的浪费，而且随着油气的迅速扩散而进一步扩大污染的范围，加剧对人、畜的危害；2)用现有的组合件进行压井方法，还必须要求作业人员富有操作经验，例如要把握灌注泥浆的速度，因为该速度慢了会因封堵压力过小而封不住、油气继续外喷，但速度过快又会引发与其相邻的其它井筒井喷；3)用现有的组合件进行封堵时，所需的封堵成本比较高，因为压井方法不仅需用重泥浆，而且还要用价格较贵物料，如快干水泥；4)在要恢复以压井方法封堵的井筒时，就必须重新投入大量的人力和物力进行挖掘，这不仅麻烦费时、工作量大，而且开采油气井的成本也因此大幅提高。

综上所述，在检修油、气井的井口设备或管道，特别在消除井喷时，如果采用包括高压水泥车、泥浆泵、高压管汇等在内的现有封堵组合件，都将伴随一场极为紧张，甚至很危险的人海战役，而且所需的时间长、油气的浪费大、对环境的污染严重，并且在事后要恢复使用该井筒时，也极其费时、费力、费钱。因此，人们期待出现一种以极少的人力、物力即时可靠地用于待检修的井筒、井口设备或管道，甚至能用于油气井井喷的封堵器械，且还要求该封堵器械具有能在事后从井筒、井口设备或管道中快捷地撤出等特点。

发明内容

本发明是要克服上述现有技术中所存在的缺点，提供一种能用于井筒、井口设备或管道的检修，或者能以极少的人力、物力可靠封堵井喷，且在事后还可从井筒中撤出以便恢复使用的快速封堵器，并使它还具有结构简单合理、操作方便快捷、使用安全可靠等特点。

本发明快速封堵器，其特征是：它包含一个能在压力下胀缩的带弹性的气囊、一个插入气囊内且以气囊的弹性密封连接在气囊开口端上的钢管、一块能将钢管分隔成互不相通的上空间和下空间的隔板、一个固结在隔板上的可供压力气体从钢管的上空间进入钢管的下空间的单向阀、在钢管侧壁上设置的能连通钢管的下空间与气囊空间的气孔、钢管在气囊上外伸且外伸端的内外管壁上均带有螺纹段，并通过螺纹连接一个接头；该接头是一个内带有上凹口和下凹口的进气接头，其中上凹口的侧壁带有一个能使它与外界工具连接的螺纹接口，下凹口的侧壁上带有压力气体的通气口。

上述的接头还可以是一个放气接头，该接头也内带上凹口和下凹口、上凹口内侧面壁带有一个能使它与外界工具连接的螺纹接口、下凹口的侧壁上带有压力气体的通气口，并且下凹口内还设有一个能在它连接到钢管上时顶开单向阀以实施气囊放气的顶针。

上述的放气接头上还可带有一圈能确保该接头与钢管准确对接的导向圈。

本发明的有益效果：1)本发明快速封堵器是一件以一个整体出现的独立器械，其体积小、重量轻，在使用时只要通过其接头内的螺纹连接一个移动工具即可方便地将它放入待封堵的井筒或管道，然后接通压缩空气管路即可；与现有的封堵组合件相比较，它无须众多的组合设备和大量的泥浆、水泥等物料，更无须太多的人力，并且取用方便、操作快捷、封堵速度快、效果好，故它不仅能方便地用于井口设备与管道检修中的封堵，而且还能以极少的人力和物力快速封堵井喷、避免以现有的封堵组合件用压井方法封堵而引发的人海战术，且封堵的成本大大降低、油气井资源损失减少、环境污染的范围和污染的时间均大为缩减；2)本发明快速封堵器在井口设备或管道检修完毕，或井喷被消除后，还可方便地将它从该井筒或管道内简单又快捷地撤出，以利井筒或管道的复原使用，且无须增加任何费用；3)本发明快速封堵器不仅结构简单合理、使用方便可靠、制造成本较低，而且还因其体积小、重量轻、取用方便而不易在使用中受损，故能将它重复使用，并且还能方便地收藏。

附图说明

图1～图4是本发明快速封堵器第1实施例的结构图；其中图1和图2分别是它的主剖视图和俯视图，图3是图1所示位置上的单向阀3的放大图，图4是图1中的进气接头4的主剖视图；

图5～图7是本发明快速封堵器第2实施例的结构图；其中图5和图7分别是它的主剖视图和俯视图，图6是图5中的放气接头4’的主剖视图；

图中的标号说明：1-气囊；2-钢管；2’-上空间；2”-下空间；2a-隔板；2b-气孔；3-单向阀；3a-阀体；3b-阀块；3c-弹簧；3d-阀孔；4-进气接头；4’-放气接头；4a-上凹口；4a’-螺纹接口；4b-下凹口；4c-通气口；4d-顶针；4e-导向圈；5-密封垫圈。

具体实施方式

实施例1、本发明快速封堵器，它的结构可从图1～图4中看到，它包含一个能在加压时膨胀而减压时能靠其本身的弹性自动恢复其原形的带缩紧开口端的气囊1、一个插入气囊内且通过气囊本身所具有的弹性密封连接在气囊缩紧端上的钢管2、一块能将钢管2内的空间分隔成互不相通的上空间2’和下空间2”的隔板2a、一个固结在隔板2a上的可供压力气体从钢管的上空间2’进入下空间2”的单向阀3、在气囊空间所在的钢管侧壁上设有一个能连通钢管的下空间2”与气囊空间的气孔2b、钢管2在气囊上外伸，该钢管2的外伸端通过其上的内螺纹以螺纹密封连接一个接头；本实施例中的该接头是一个横截面呈H形的且其内带有上凹口4a和下凹口4b的进气接头4，其中上凹口4a的内侧壁上还带有一个能使本实施例快速封堵器与外界工具(例如一个可方便移动本实施例封堵器的钻具)连接的螺纹接口4a’、下凹口4b的侧壁上带有压力气体的通气口4c，且进气接头4通过其侧外壁上带有的螺纹段并配有密封垫圈5密封连接在钢管2的内侧壁上。

本实施例中的单向阀3是一种可从市场方便购得的通用件，它的结构还可从图3中看到，它包括阀体3a、阀块3b、弹簧3c和阀孔3d。如果在阀体上方的敞口端进入压力气体，则阀块3b将在气体压力的作用下压缩弹簧3c而向下滑移，并在滑移过程中打开阀体侧壁上的阀孔3d供压力气体流出。参阅图1也可看到，当压力气体经通气口4c进入下凹口4b、钢管的上空间2’时，通过推动单向阀3中的阀块3b、压缩弹簧3c而打开阀孔3d，压力气体因此而进入钢管2的下空间2”，最后经气孔2b进入气囊1内，气囊即时膨胀，直至对井筒或管道实施封堵。

在检修油、气井的井口设备、管道，或者在油、气井发生井喷时，先通过进气接头4上的压力气体的通气口4c连接压缩空气接管(图中未予以表示)；然后通过其进气接头上凹口4a的螺纹接口4a’连接外界的一个移动工具，如钻具，以便将本实施例快速封堵器移入待封堵的管道或井筒内；在移入井筒时，应将本实施例封堵器放置到地下的地质致密岩石层所在段内(因油气层位于致密岩石层的下方)。接着打开压缩空气管路上的开关，压缩空气经通气口4c进入钢管2的上空间2’，又通过隔板2a上的单向阀3进入钢管的下空间2”，再经钢管下空间侧壁上的气孔2b进入气囊1的空间内，气囊即时膨胀并在待封堵的井筒或管道内不断扩胀、直至将井筒或管道封堵。这时留存在钢管下空间和气囊中的压缩空气与压缩空气接管内的气压平衡，也就是单向阀3中阀块3b上下的作用力平衡、阀块3b停留如图3所示的封闭状态下，确保井筒或管道的封堵可靠。整个封堵的过程所需的作业人员少，且封堵的速度快而油气的浪费少、对环境的污染也小；此外，它无须投入外界的其它的物力，例如配备现有压井方法所必需的泥浆泵、高压水泥车、高压管汇、重泥浆、快干水泥等而使封堵的成本大大减少。

上述的气囊1是以富有伸缩性且有足够强度的橡胶或塑胶制成，它不仅要确保其缩颈口与钢管之间以弹性密封连接，并且还必须具有显著的压力下膨胀、减压时收缩的优良特性。

本实施例中所采用的钢管与气囊的套合式结构，使钢管2还能对气囊起着支撑的作用，因而方便封堵器的移动，也增加封堵器的刚性。

实施例2、本实施例快速封堵器的结构可从图5～图7中看到，与实施例1所不同的是：钢管2在气囊外伸端上以螺纹连接的接头是一个放气接头4’。该接头与实施例1中的进气接头4的相同之处是：它的横截面也内带上凹口4a和下凹口4b，其中上凹口4a内还带有一个能使它与外界工具连接的螺纹接口4a’、下凹口的侧壁上带有压力气体的通气口4c；与实施例1所不同的是：本实施例中的放气接头4’的下凹口4b内还设有一个能在放气接头4’连接到钢管2上时即可顶开单向阀3以实施气囊放气的顶针4d；该顶针固定在上、下两凹口之间的分隔板的下方，其位置与单向阀所在的位置相匹配。因此，当放气接头4’连接到钢管2的外螺纹段上，并通过旋转以使其内螺纹与钢管的外螺纹啮合，顶针4d即在此啮合过程中插入单向阀3并不断顶推阀块3b、压缩弹簧3c，直至阀块3b向下滑移、打开阀体3b侧壁上的阀孔3d；此刻气囊1和钢管下空间2”内的压力气体即可通过单向阀上的阀孔3d进入钢管的上空间2’，再经通气口4c排放大气，气囊1因此而空瘪、可即时从井筒或管道的壁面上松脱下来；至此，本实施例封堵器即可方便地从管道或井筒中轻松地取出。

本实施例中的放气接头4’内的顶针4d长度应确保其足以插入并推动阀块3b移动，直至阀孔3d被打开。

由此可见，本实施例在将实施例1中的进气接头4更换成放气接头4’之后，即可对检修完毕的井口设备、管道，或消除井喷后仍处于封堵状态下的封堵器进行复原，从而将气囊空瘪时的封堵器从井筒或管道内轻松地取出、恢复其封堵前的状态。

本实施例的封堵器还因气囊是在空瘪的状态下撤出井口设备、管道或井筒，且其体积、重量均不算大，故封堵器在取出的过程中也不易受损，而且方便收藏、以利备用。

实施例3、本实施例快速封堵器，它的结构可从图5～图7中看到，它与实施例2所不同的是：放气接头4’上还可带有一圈能确保该接头与钢管准确对接的导向圈4e。以方便人们在距离地质致密岩石层较高的井筒上方，且井筒内的光线极其暗淡的情况下进行气囊的放空作业。

在撤出快速封堵器后，如要使用此井，则可继续钻探；如要废弃此井筒，则可用重泥浆或混凝土直接封住井筒。如果暂时不用，则还可在膨胀气囊上再接上钢管，并在钢管四周用混凝土密封；这将方便在其后的继续使用时，能以放空气囊而恢复井筒。因此，本实施例封堵器对井筒的恢复与否，或在以后任何时候恢复使用均提供了方便。

Claims (3)

1、一种快速封堵器，其特征是：它包含一个能在压力下胀缩的带弹性的气囊(1)、一个插入气囊内且以气囊的弹性密封连接在气囊开口端上的钢管(2)、一块能将钢管(2)的空间分隔成互不相通的上空间(2’)和下空间(2”)的隔板(2a)、一个固结在隔板(2a)上的可供压力气体从钢管的上空间(2’)进入钢管的下空间(2”)的单向阀(3)、在钢管(2)侧壁上设置的能连通钢管的下空间(2”)与气囊空间的气孔(2b)、钢管(2)在气囊上外伸且外伸端的内外管壁上均带有螺纹段，并通过螺纹连接一个接头；该接头是一个内带上凹口(4a)和下凹口(4b)的进气接头(4)，其中上凹口(4a)的侧壁带有一个能使它与外界工具连接的螺纹接口(4a’)、下凹口(4b)的侧壁上带有压力气体的通气口(4c)。

2、根据权利要求1所述的快速封堵器，其特征是：所说的接头是一个放气接头(4’)，该接头内带上凹口(4a)和下凹口(4b)、上凹口的内侧壁上带有一个能使它与外界工具连接的螺纹接口(4a’)、下凹口的侧壁上带有压力气体的通气口，并且下凹口(4b)内设有一个能在它连接到钢管(2)上时顶开单向阀(3)以实施气囊放气的顶针(4d)。

3、根据权利要求2所述的快速封堵器，其特征是：所说的放气接头(4’)上还带有一圈能确保该接头与钢管准确对接的导向圈(4e)。

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