CN102678080A - 双级升降油水井带压作业装置 - Google Patents

Abstract

一种双级升降油水井带压作业装置，包括支撑底座、密封卡瓦一体式液动闸板防喷器、连接法兰、下平台、支撑油缸、平衡泄压四通、升降油缸、双闸板液压防喷器、筒状胶芯多功能液动环形防喷器、上平台、操作控制台、游动横梁、操作控制台护栏、游动万能卡瓦、固定器、平衡阀、泄压阀和连接管线。优化结构连接方式为具有导油管功能的密封卡瓦一体式液动防喷器下法兰与油井大四通连接，上法兰通过旋转法兰与平衡泄压四通过栽丝螺栓连接，平衡泄压四通过栽丝与双闸板封卡液压防喷器的下法兰栽丝连接，双闸板封卡液压防喷器的上法兰通过栽丝与筒状胶芯多功能液动环形防喷器的下法兰连接；双活塞双作用油缸设为对称垂直固定在下平台和上平台之间，双级活塞顶端与游动横梁固定，在游动横梁上固定有游动万能卡瓦。

Description

双级升降油水井带压作业装置

技术领域

本发明是一种油田油水井带压作业设备，具体地说是一种双级升降油水井带压作业装置。

背景技术

目前油田用的油井带压作业装置，组合设备比较多，主要由三闸板防喷器、两个快速单闸板防喷器、一个连接四通、一个环形防喷器、一个固定防顶卡瓦、一个自紧式卡瓦和一个游动防顶卡瓦组成，其高度达到6米以上，再加上井口高度有的在7米以上，造成稳固困难，高空作业不安全，且造价很高，用户不容易接受，要普遍推广应用难度比较大，形成该状况的主要原因是：一是三闸板防喷器不具备导油管和油管接箍的功能，只起半封、全封和切割油管的功能，在油井带压作业过程中三闸板防喷器是全开的，只是遇到井喷或油管柱被卡才用到三闸板防喷器，三闸板防喷器以上的设备才是油井带压作业的常用设备，三闸板防喷器以上的设备越多，整个装置就越高。二是环形防喷器由于结构的不合理问题，壳体只能铸造，为了达到强度要求，壳体必须很厚很高大。而且此种结构不适应过油管接箍，因密封件是靠硬挤压变形进行密封的，在密封过程中，密封件的弹性力小，油管接箍是硬拉通过，造成密封件寿命短，更换频繁。三是三闸板防喷器不参于与油井带压作业，造成整体结构和布局不合理。

发明内容

本发明的目的是供一种双级升降油水井带压作业装置，通过采用申请人为本发明配套开发的筒状胶芯多功能液动环形防喷器、双闸板封卡液压防喷器、密封卡瓦一体式液动闸板防喷器和双级活塞升降机构，且进行优化组合，研制出高度低的升降油管高度灵活的卡封可靠的，便于控制操作的，成本低廉的油水井带压作业装置。

本发明的技术方案是通过以下方式实现的：

本发明包括支撑底座、三闸板液压防喷器、连接法兰、下平台、支撑油缸、平衡泄压四通、升降油缸、双闸板液压防喷器、环形防喷器、上平台、操作平台、游动横梁、操作平台护栏、游动万能卡瓦、固定器、平衡阀、泄压阀和连接管线。其特征在于三闸板液压防喷器为密封卡瓦一体式液动闸板防喷器，双闸板液压防喷器为双闸板封卡液压防喷器，连接法兰特别是连接密封卡瓦一体式液动闸板防喷器上法兰的法兰为旋转法兰，双闸板液压防喷器为双闸板封卡液压防喷器，环形防喷器为筒状胶芯多功能液动环形防喷器，升降油缸为双活塞双作用油缸；优化结构连接方式为密封卡瓦一体式液动闸板防喷器下法兰与油井大四通连接，上法兰通过旋转法兰与平衡泄压四通过栽丝螺栓连接，平衡泄压四通过栽丝与双闸板封卡液压防喷器的下法兰栽丝连接，双闸板封卡液压防喷器的上法兰通过栽丝与筒状胶芯多功能液动环形防喷器的下法兰连接；双活塞双作用油缸设为对称垂直固定在下平台和上平台之间，双级活塞顶端与游动横梁固定，在游动横梁上固定有游动万能卡瓦。

密封卡瓦一体式液动闸板防喷器，包括壳体、设在壳体上的全密封液压防喷机构，半封卡瓦液压防喷机构，导油管半封液压防喷机构和液压管路，其特征在于导油管半封液压防喷机构对称设在壳体上部两侧至内中部，半封卡瓦液压防喷机构对称设在壳体中部两侧至内中部，全密封液压防喷机构对称设在壳体下部两侧至中部；在导油管接箍半封液压防喷机构的半封闸板总成的半圆形橡胶密封件内表层设有一层耐磨瓦片，与半圆形橡胶密封件镶嵌结合或硫化结合或粘结结合；在半封卡瓦液压防喷机构的半封卡瓦闸板总成的半圆形橡胶密封件的两侧设有圆弧形卡瓦，在圆弧形卡瓦内周设有锯齿状的卡牙，半圆形橡胶密封件的内周面高于卡牙的内周面。

半圆形橡胶密封件与圆弧形卡瓦硫化结合或用螺钉将两片圆弧形卡牙固定在半圆形橡胶密封件的两侧。

筒状胶芯多功能液动环形防喷器，包括下法兰、壳体、上法兰、内胶筒悬挂器、自封头和压环，其特征在于壳体设为圆柱形，中部设有液压接口，壳体与上下两法兰之间设有端口为T形的凹环形的外胶筒，在外胶筒凹腔内支撑有弓形环形支撑器，支撑器中部设有连通孔，在外胶筒的内侧设有上下设有固定环的圆柱形内胶筒，内胶筒上下两端面中部各自镶嵌在上固定环下端面的中部和下固定环上端面的中部，下固定环镶嵌在下法兰内，上固定环通过螺钉与内胶筒悬挂器连接，内胶筒悬挂器下部与上法兰内侧用花键连接，中下部设有法兰盘，与上法兰螺栓连接，并由定位销定位，内胶筒悬挂器中上部设有泄压接口，上部设有法兰盘，法兰盘上部设有压环，在法兰盘和压环之间压有一个带锥角的自封头，压环与法兰之间螺栓连接。

下法兰上端面设为阶梯形，从外向内设有三个逐台增高的台阶，在外台阶上设有与壳体连接的螺栓孔，在螺栓孔内侧设有与配套设备连接的螺栓孔，在与壳体内圆的接触面上设有密封圈槽，密封圈槽内设有密封圈。

上法兰下端面设为阶梯形，从外向内设有三个逐台增高的台阶，在外台阶上设有与壳体连接的螺栓孔，在上法兰上端面内侧设有与内胶筒悬挂器连接的螺栓孔，在与内胶筒悬挂器连接的螺栓孔之间设有销钉孔，在上法兰内侧上部设有竖向装配槽，中上部设有环凹形花键槽。

在内胶筒内设有不规则的金属或非金属支撑架。

在压环的上端面的两侧面上设对称的两个吊环。

旋转法兰包括法兰短节、旋转法兰和限位环，法兰短节设为圆柱式大小头形，在大头的上端面的外周面上垂直向下均匀设有栽丝孔，在上端面的内周面上设有密封钢圈槽，在小头的外周设有上内径小，下内径大的旋转法兰。在小头的下端部外周设有与小头螺纹连接的限位环，限位环的内径小于旋转法兰的下部内径，之间动配合，在小头的下端面上设有密封钢圈槽。

本发明与已有技术相比具有以下优点：

1、利用了申请人为其配套的先进设备，经优化结构显著降低了高度，由原来的6.5米降到了3米，由高空作业变为低空作业，确保了作业人员的安全，且减少了配套设备，节约了成本。

2、研制的筒状胶芯多功能液动环形防喷器，设计了合理的密封结构，使体积缩小将近一半，密封件成本由一万多元降到了二千多元，更换密封件方便，省时省力，且延长了密封件的使用寿命。

3、研制的双闸板封卡液压防喷器，具有密封油管、导油管接箍功能和卡住油管功能，体积小，封卡可靠。

4、研制的密封卡瓦一体式液动闸板防喷器，将全封、封卡和导油管接箍功能有机地结合一体，改变了原来三闸板防喷器不参于带压作业过程，只是在发生顶钻或油管砂卡处理事故才用的工作性质，具有处理事故的功能和参于带压作业的功能。

5、采用了双活塞双作用油缸，提高了导油管的提升高度，降低了操作平台的高度，为降低整个作业装置的高度起到了重要作用。

6、研制的旋转法兰解决了平衡泄压四通以上组装好的设备整体与密封卡瓦一体式液动闸板防喷器连接安装的问题，由用吊车吊着对法兰孔，变为只对中心孔就位，对法兰孔由旋转法兰完成省时省力。

附图说明

图1-本发明的结构示意图

图2-图1的左视图

图3-密封卡瓦一体式液动闸板防喷器的结构示意图

图4-图3中A-A的截面图

图5-图4的B-B的截面图

图6-筒状胶芯多功能液动环形防喷器的机构示意图

图7-旋转法兰的结构安装示意图

具体实施方式

为进一步公开本发明技术方案，下面结合说明书附图通过实施例作详细说明：

图1、图2中：

1-支撑底座  2-密封卡瓦一体式液动闸板防喷器  3-旋转法兰4-下平台  5-支撑油缸  6-平衡泄压四通  7-升降油缸  8-双闸板封卡液压防喷器  9-筒状胶芯多功能液动环形防喷器  10-上平台  11-操作平台  12-游动横梁  13-操作平台护栏  14-游动万能卡瓦  15-固定器  16-平衡阀17-连接管线  18-泄压阀

图3中：

2-1壳体  2-2耐磨瓦片  2-3半封闸板总成  2-4侧门  2-5活塞2-6液压缸  2-7缸盖  2-8锁紧轴  2-9封卡闸板总成  2-10半圆形橡胶密封件  2-11卡封器  2-12全封闸板总成  2-13进油法兰  2-14全封液压防喷机构  2-15-封卡液压防喷机构  2-16导油管接箍半封液压防喷机构

图6中：

9-1-下法兰  9-2-壳体  9-3-外胶筒  9-4-内胶筒  9-5-上法兰  9-6-定位销9-7-内胶筒悬挂器  9-8-自封头  9-9-压环

图7中：

3-1下横梁  3-2旋转法兰  3-3油壬

本发明包括支撑底座1、三闸板液压防喷器、连接法兰、下平台4、支撑油缸5、平衡泄压四通6、升降油缸7、双闸板液压防喷器、环形液压防喷器、上平台10、操作平台11、游动横梁12、操作平台护栏13、游动万能卡瓦14、固定器15、平衡阀16、泄压阀18和连接管线17。其特征在于三闸板液压防喷器为密封卡瓦一体式液动闸板防喷器3，双闸板液压防喷器为双闸板封卡液压防喷器8，连接法兰特别是连接密封卡瓦一体式液动闸板防喷器2上法兰的法兰为旋转法兰3，双闸板液压防喷器为双闸板封卡液压防喷器8，环形防喷器为筒状胶芯多功能液动环形防喷器9，升降油缸7为双活塞双作用油缸；优化结构连接方式为密封卡瓦一体式液动闸板防喷器2下法兰与油井大四通连接，上法兰通过旋转法兰3与平衡泄压四通6过栽丝螺栓连接，平衡泄压四通6过栽丝与双闸板封卡液压防喷器8的下法兰栽丝连接，双闸板封卡液压防喷器8的上法兰通过栽丝与筒状胶芯多功能液动环形防喷器9的下法兰连接；双活塞双作用油缸设为对称垂直固定在下平台和上平台之间，双级活塞顶端与游动横梁12固定，在游动横梁12上固定有游动万能14在用液压升降机构导油管过程中，油管和油管接箍逐序经过密封卡瓦一体式液动闸板防喷器2的全开的全封液压防喷机构2-14、封卡液压防喷机构2-15、导油管接箍半封液压防喷机构2-16、双闸板封卡液压防喷器8、筒状胶芯多功能液动环形防喷器9和游动万能卡瓦14，因每根油管长都在9米至11米，导出一根油管需要液压升降机构的活塞往复升降2次至3次，游动万能卡瓦14卡住油管上行，封卡液压防喷机构2-15打开，导油管接箍，导油管接箍半封液压防喷机构2-16的耐磨瓦片2-2开始密封油管或油管接箍，当活塞到上行程顶点时开始下降，在下降之前封卡液压防喷机构2-15的卡封器和双闸板封卡防喷器8将油管卡住，游动万能卡瓦14松开油管、活塞开始下行，活塞到下终点时，游动万能卡瓦14把油管卡住，双闸板封卡液压防喷器8的卡瓦和封卡液压防喷机构2-15的卡封器打开，活塞开始上行，带动油管和油管接箍上行。按如此程序就可把油管接箍导出，在密封卡瓦一体式液动闸板防喷器2与双闸板封卡液压防喷器8和筒状胶芯多功能液动环形防喷器9的之间的相互配合，保证了带压作业的密封，保证了带压作业的安全。在井内压力低于5MPa时，只用筒状胶芯多功能液动环形防喷器9和自封头9-8进行带压作业，用作业机的吊钩和吊卡提升或下油管。

平衡泄压四通6主要用于安装平衡阀16和泄压阀18，平衡阀16通过管线与井口大四通连接，平衡泄压四通6内的压力与井内压力保持平衡，使密封卡瓦一体式液动闸板防喷器2开关方便。

Claims (9)

1.一种双级升降油水井带压作业装置，包括支撑底座、三闸板液压防喷器、连接法兰、下平台、支撑油缸、平衡泄压四通、升降油缸、双闸板液压防喷器、环形防喷器、上平台、操作平台、游动横梁、操作平台护栏、游动万能卡瓦、固定器、平衡阀、泄压阀和连接管线，其特征在于三闸板液压防喷器为密封卡瓦一体式液动闸板防喷器，双闸板液压防喷器为双闸板封卡液压防喷器，连接法兰特别是连接密封卡瓦一体式液动闸板防喷器上法兰的法兰为旋转法兰，双闸板液压防喷器为双闸板封卡液压防喷器，环形防喷器为筒状胶芯多功能液动环形防喷器，升降油缸为双活塞双作用油缸；优化结构连接方式为密封卡瓦一体式液动闸板防喷器下法兰与油井大四通连接，上法兰通过旋转法兰与平衡泄压四通过栽丝螺栓连接，平衡泄压四通过栽丝与双闸板封卡液压防喷器的下法兰栽丝连接，双闸板封卡液压防喷器的上法兰通过栽丝与筒状胶芯多功能液动环形防喷器的下法兰连接；双活塞双作用油缸设为对称垂直固定在下平台和上平台之间，双级活塞顶端与游动横梁固定，在游动横梁上固定有游动万能卡瓦。

2.根据权利要求1所述的双级升降油水井带压作业装置，其特征在于密封卡瓦一体式液动闸板防喷器，包括壳体、设在壳体上的全密封液压防喷机构，半封卡瓦液压防喷机构，导油管半封液压防喷机构和液压管路，导油管半封液压防喷机构对称设在壳体上部两侧至内中部，半封卡瓦液压防喷机构对称设在壳体中部两侧至内中部，全密封液压防喷机构对称设在壳体下部两侧至中部；在导油管接箍半封液压防喷机构的半封闸板总成的半圆形橡胶密封件内表层设有一层耐磨瓦片，与半圆形橡胶密封件镶嵌结合或硫化结合或粘结结合；在半封卡瓦液压防喷机构的半封卡瓦闸板总成的半圆形橡胶密封件的两侧设有圆弧形卡瓦，在圆弧形卡瓦内周设有锯齿状的卡牙，半圆形橡胶密封件的内周面高于卡牙的内周面。

3.根据权利要求1或2所述的双级升降油水井带压作业装置，其特征在于半圆形橡胶密封件与圆弧形卡瓦硫化结合或用螺钉将两片圆弧形卡牙固定在半圆形橡胶密封件的两侧。

4.根据权利要求1所述的双级升降油水井带压作业装置，其特征在于筒状胶芯多功能液动环形防喷器，包括下法兰、壳体、上法兰、内胶筒悬挂器、自封头和压环，其特征在于壳体设为圆柱形，中部设有液压接口，壳体与上下两法兰之间设有端口为T形的凹环形的外胶筒，在外胶筒凹腔内支撑有弓形环形支撑器，支撑器中部设有连通孔，在外胶筒的内侧设有上下设有固定环的圆柱形内胶筒，内胶筒上下两端面中部各自镶嵌在上固定环下端面的中部和下固定环上端面的中部，下固定环镶嵌在下法兰内，上固定环通过螺钉与内胶筒悬挂器连接，内胶筒悬挂器下部与上法兰内侧用花键连接，中下部设有法兰盘，与上法兰螺栓连接，并由定位销定位，内胶筒悬挂器中上部设有泄压接口，上部设有法兰盘，法兰盘上部设有压环，在法兰盘和压环之间压有一个带锥角的自封头，压环与法兰之间螺栓连接。

5.根据权利要求1或4所述的双级升降油水井带压作业装置，其特征在于下法兰上端面设为阶梯形，从外向内设有三个逐台增高的台阶，在外台阶上设有与壳体连接的螺栓孔，在螺栓孔内侧设有与配套设备连接的螺栓孔，在与壳体内圆的接触面上设有密封圈槽，密封圈槽内设有密封圈。

6.根据权利要求1或4所述的双级升降油水井带压作业装置，其特征在于上法兰下端面设为阶梯形，从外向内设有三个逐台增高的台阶，在外台阶上设有与壳体连接的螺栓孔，在上法兰上端面内侧设有与内胶筒悬挂器连接的螺栓孔，在与内胶筒悬挂器连接的螺栓孔之间设有销钉孔，在上法兰内侧上部设有竖向装配槽，中上部设有环凹形花键槽。

7.根据权利要求1或4所述的双级升降油水井带压作业装置，其特征在于在内胶筒内设有不规则的金属或非金属支撑架。

8.根据权利要求1或4所述的双级升降油水井带压作业装置，其特征在于在压环的上端面的两侧面上设对称的两个吊环。

9.根据权利要求1所述的双级升降油水井带压作业装置，其特征在于旋转法兰包括法兰短节、旋转法兰和限位环，法兰短节设为圆柱式大小头形，在大头的上端面的外周面上垂直向下均匀设有栽丝孔，在上端面的内周面上设有密封钢圈槽，在小头的外周设有上内径小，下内径大的旋转法兰。在小头的下端部外周设有与小头螺纹连接的限位环，限位环的内径小于旋转法兰的下部内径，之间动配合，在小头的下端面上设有密封钢圈槽。

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