CN101718167B - 失控井抢装止回阀装置 - Google Patents

Abstract

一种失控井抢装止回阀装置，属于钻井过程的井控设备制造技术领域，包括行走机构、升降伸缩机构和抢装机构，行走机构由液马达、齿轮轴、行走齿轮、轨道和轨道齿条组成；升降伸缩机构由升降柱、伸缩臂构成；抢装机构由旋紧装置和顶针装置组成；本发明采用先设置，后启动的方案，设计了一种在发生井涌或者井喷初期可以立即投入使用的失控井抢装止回阀装置，具有远距离控制完成内防喷器抢装工作的任务，可以降低抢险作业的风险的特点。

Description

失控井抢装止回阀装置

技术领域：一种失控井抢装止回阀装置，用于石油天然气钻井过程中发生井喷失控的初期抢装止回阀，属于钻井过程的井控设备制造技术领域。

背景技术：目前在钻井过程中，由于地下油气储集层的储量不能在地面完全掌握，因此，在实施钻井工程的过程中，遇到储量和压力较大的储集层时，就会发生井涌，对井涌处置不当，或者处理不及时，还会发生严重的井喷事故，甚至造成对设备和人员的严重伤害；当发生井涌的初期，或者井喷喷势较弱时，为了控制更严重的井涌或者井喷，现场操作人员通常能够靠近井口，采用简易的工具成功的抢装止回阀；但是，如喷势较大时，操作人员就无法靠近井口，特别是在有硫化氢的天然气井口，一旦发生井下气体涌出井口，就不能靠近井口抢装止回阀，结果必然会造成井喷失控的严重势态；目前，由于没有专用的远距离遥控抢装止回阀装备，一旦发生上述情况，由于井下压力较大，瞬间就使井口周边陷入严重危险状态，即使操作人员为了保护财产，在有防护的情况下，冒险到井口也无法完成抢装止回阀的任务，因此，一旦发生井喷，就会造成严重井喷失控或者着火灾难性事件，事故带来的损失也是十分惨重的，有的事故不但造成经济损失，还会造成人员的伤亡事件，对周边环境的污染也会十分严重。

发明内容：本发明的目的是为了解决在发生井涌或者井喷初期及时抢装止回阀的问题，采用预先设置，及时启动的方案，设计了一种可以在发生井涌或者井喷初期立即使用的失控井抢装止回阀装置。

本发明是这样实现的：本发明包括行走机构、升降伸缩机构和抢装机构，其特征在于：

1.行走机构设置在齿轮箱15中，由液马达20、齿轮轴16、行走齿轮17、轨道18和轨道齿条19组成，行走齿轮17与轨道齿条19相咬合，轨道齿条19设置在轨道18中间的凹槽内，液马达20通过齿轮轴16与行走齿轮17结合，行走机构设置在升降伸缩机构的下端；

2、升降伸缩机构由升降柱10、伸缩臂7构成，在升降柱10上设置有升降轨道12，伸缩臂7的前端连接抢装机构，伸缩臂7的后端装在伸缩轨道8内，伸缩轨道8的尾端安装在升降轨道12内，伸缩轨道8由升降液缸14推动；

3、抢装机构由旋紧装置和顶针装置组成，旋紧装置由蜗杆液马达22和蜗杆6构成，旋紧装置由旋紧短接4和涡轮5构成，涡轮5套装在旋紧短接4的外圆上，涡轮5的齿与蜗杆6的齿相啮合，旋转短接4的中间是贯通的通孔，在旋转短接4的下端设置有连接丝扣；顶针装置包括小液缸1、连接臂2和顶针3，顶针3的上端由连接臂2与小液缸1连接，顶针3的下端穿过旋转短接4；

所述轨道18由螺栓设置在钻台上；

所述行走齿轮17是由液马达20带动的；

所述行走机构的齿轮箱15的上端与升降伸缩机构的升降柱10连接，下端扣在轨道18的两边；

所述顶针装置固定连接在旋紧装置的前端；

所述旋转短接4中间通孔的直径与止回阀13相适应；

使用时，先在钻台上设定安装位置，然后将升降柱10固定在钻台上，然后将本装置退至后端，并事先在旋转短接4的丝扣上连接好止回阀13，以备使用；在发生井喷时，操作人员立即离开井口，通过远程液压控制操作，行走齿轮17在轨道齿条19上运动，使本装置行走至转盘边缘，再控制升降液缸14和伸缩液缸9将止回阀13送至井口的正上方，然后由升降液缸14向下移动将止回阀与井口钻具的螺纹对接后启动旋紧机构，由于止回阀13的阀门在顶针3的挤压下是打开的，所以将止回阀13移动到钻具上方时，井下喷出的液体可以通过，然后启动升降液缸14向下加压，再启动蜗杆6和涡轮5，带动旋紧短接4旋转，完成对止回阀13的上扣任务后，启动顶针装置的小液缸1向上升，顶针3退出止回阀13，使止回阀13的阀门关闭，从而实现控制油气的喷流。

本发明的有益效果和优点是：设置的失控井抢装止回阀装置是在远距离控制下有液压完成工作的，所以，操作人员可以远离井口操作，可以降低抢险作业的风险；由于本发明的装置是在事先安装在井口的，所以当井喷失控发生后，人员可以尽快离开井口，并操作本装置实施井控程序，可以快速阻止事故的蔓延和扩大，防止人员伤亡，减少财产损失、环境污染，由于能够快速控制井喷失控，还可以有效的保护地下的油气资源。

附图说明：

图1是本发明的局部剖视正面结构示意图。

图2是本发明图1的右侧局部剖视结构示意图。

图3是本发明的俯视图。

具体实施方式：

下面结合附图给出本发明的实施例：本发明包括行走机构、升降伸缩机构和抢装机构，行走机构由液马达20、齿轮轴16、行走齿轮17、轨道18和轨道齿条19组成，行走机构设置在升降伸缩机构的下端，轨道18由螺栓设置在钻台上，轨道18的中间有一道凹槽，轨道齿条19设置在凹槽内，由液马达20带动的行走齿轮17与轨道齿条19相咬合，行走机构安装在齿轮箱15中，齿轮箱15的上端与升降伸缩机构的升降柱10连接，下端扣在轨道18的两边；

升降伸缩机构由升降柱10、伸缩臂7构成，在升降柱10上设置有升降轨道12，伸缩臂7的前端连接抢装机构，伸缩臂7的后端装在伸缩轨道8内，伸缩轨道8的尾端安装在升降轨道12内，伸缩轨道8由升降液缸14推动升降；

抢装机构由旋紧装置和顶针装置组成，

旋紧装置由旋紧短接4和涡轮5构成，涡轮5套装在旋紧短接4的外圆上，涡轮5的齿与蜗杆6的齿相啮合，在蜗杆6的带动下，涡轮5带动旋紧短接4旋转，旋转短接4的中间是贯通的通孔，通孔的直径与止回阀13相适应，在旋转短接4的下端设置有连接丝扣；顶针装置固定连接在旋紧装置的前端，顶针装置包括小液缸1、连接臂2和顶针3，顶针3的上端由连接臂2与小液缸1连接，顶针3的下端穿过旋转短接4中间贯通的通孔；

使用时，在钻台预先安装失控井抢装止回阀装置，方法是：先在钻机的钻台上设定安装的位置，然后前后移动升降柱10，使轨道18上的螺栓孔21先后露出来，再将固定螺栓插入螺栓孔21，旋紧后就装好了轨道18，然后将本装置退至后端，并事先在旋转短接4的丝扣上连接好止回阀13，以备使用；在钻井过程中如果内防喷器失效发生井喷时，操作人员立即远离井口通过远程液压控制操作，失控井抢装止回阀装置在液马达的驱动下，通过液马达20的动力，由齿轮轴16将动力传给行走齿轮17，行走齿轮17在轨道齿条19运动，使本发明行走至转盘边缘，再通过控制升降液缸14调整高度，通过伸缩液缸9调整伸缩臂7伸出的长度，将止回阀13送至井喷井口的正上方，然后控制升降液缸14向下移动，将止回阀13与喷口钻具螺纹对接后启动旋紧机构，由于止回阀13的阀门在顶针3的挤压下是打开的，所以将止回阀13移动到钻具上方时，井下喷出的液体可以通过，不会造成太大的压力，然后启动升降液缸14向下加压，再启动蜗杆液马达22，在蜗杆6的带动下，使涡轮5转动，并带动旋紧短接4旋转，完成对止回阀13的上扣任务，在上扣完成后，启动顶针装置的小液缸1向上升，在连接臂2的带动下，顶针3退出止回阀13，失去抵压的止回阀13的阀门关闭，从而控制油气喷流；图号11是升降柱盖。

Claims (4)

1.一种失控井抢装止回阀装置，包括行走机构、升降伸缩机构和抢装机构，其特征在于：

行走机构设置在齿轮箱中，由液马达、齿轮轴、行走齿轮、轨道和轨道齿条组成，行走齿轮与轨道齿条相咬合，轨道齿条设置在轨道中间的凹槽内，液马达通过齿轮轴与行走齿轮结合，行走机构设置在升降伸缩机构的下端，齿轮箱的上端与升降伸缩机构的升降柱连接，下端扣在轨道的两边；

升降伸缩机构由升降柱、伸缩臂构成，在升降柱上设置有升降轨道，伸缩臂的前端连接抢装机构，伸缩臂的后端装在伸缩轨道内，伸缩轨道的尾端安装在升降轨道内；

抢装机构由旋紧装置和顶针装置组成，旋紧装置由蜗杆液马达和蜗杆构成，旋紧装置由旋紧短接和涡轮构成，涡轮套装在旋紧短接的外圆上，涡轮的齿与蜗杆的齿相啮合，在旋转短接的下端设置有连接丝扣；顶针装置包括小液缸、连接臂和顶针，顶针的上端由连接臂与小液缸连接，顶针的下端穿过旋转短接。

2.根据权利要求1所述的失控井抢装止回阀装置，其特征在于：所述轨道由螺栓设置在钻台上。

3.根据权利要求1所述的失控井抢装止回阀装置，其特征在于：所述顶针装置固定连接在旋紧装置的前端。

4.根据权利要求1所述的失控井抢装止回阀装置，其特征在于：所述旋转短接中间通孔的直径与止回阀相适应。 

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