CN102852481A - 多用途一体化四通 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种多用途一体化四通，包括四通本体，四通本体有主通道和两个侧出口，主通道的内壁上设有承重台阶，该承重台阶上装配有悬挂机构，四通本体与悬挂机构之间装配有锁紧机构，四通本体与悬挂机构之间设置有密封机构。使用该多用途一体化四通进行不同作业时，不需要更换四通，只需更根据不同作业在本发明的四通中座挂不同的作业设备悬挂器即可以完成钻井、试油和完井工作，操作简便，省事省力，密封可靠，使用方便，大大降低了钻井过程中的人力、物力和作业转换时间，省事省时省力，更重要的是提高了井口作业的安全性，消除了井口作业安全隐患，是钻井史上的又一大技术革命。

Description

多用途一体化四通

技术领域

本发明涉及四通领域，特别是指一种用于钻井、试油和采油的多用途一体化四通。

背景技术

在传统的钻井、试油、完井作业转换过程中，由于钻井四通的主通道为直通通道，不具有座挂其他作业设备的功能，因此不同的作业过程需要功能不同的钻井四通、试油时井口设备、完井井口设备，这样在相互作业转换过程中，就需要多次拆装不同的作业设备以及更换与作业设备相匹配的四通。例如，钻井到达一定深度时，需要对油层的相关数据进行测试时，由于钻井四通不具有安装相关监测仪器或装置的功能，因此必须将钻杆从井中取出，换装为测试用的四通和设备，仅仅将钻杆取出这一项工作就需要花费几天甚至一周多的时间，工作效率极低，更重要的是在设备换装期间，井口处于敞开状态，容易发生溢流和井喷事故，因此作业危险性较高。又如完成钻井工作后，需要进行试油，此时需要将钻井设备撤出，换装成试油设备，当试油完毕后还需要将试油设备换装成完井井口设备，每一次换装都需要换装不同的四通，花费很多时间，而且每次换装以后都需要对换装后的设备进行试压，以保证设备不会发生泄漏。上述传统做法工序复杂，每次换装都需要投入大量人力和物力，更重要的是在设备换装期间，井口始终处于敞开状态，作业风险很高，尤其是对于一些地质条件特殊的油井，更容易发生溢流、井喷等事故，因此工作效率极低且作业危险性高。另外，在井口作业过程中都需要对四通本体以及连接在四通上的设备进行泄漏检测，这时就需要在四通本体中放入试压塞，然后灌水进行测试，传统的泄漏测试，一般将试压塞放在四通本体的侧出口到四通本体顶端之间，这种结构只能测试出四通本体侧出口以上的设备是否存在泄漏，无法测试侧出口处是否存在泄漏，因此一旦侧出口发生泄漏，却无法检测，成为井口作业过程中的一大隐患。

发明内容

本发明提出一种多用途一体化四通，使用该多用途一体化四通进行不同作业时，不需要更换四通，只需更根据不同作业在本发明的四通中座挂不同的作业设备悬挂器即可以完成钻井、试油和完井工作。

本发明的技术方案是这样实现的：一种多用途一体化四通，包括四通本体，四通本体有主通道和两个侧出口，主通道的内壁上设有承重台阶，该承重台阶上装配有悬挂机构，四通本体与悬挂机构之间装配有锁紧机构，四通本体与悬挂机构之间设置有密封机构。

作为优选，所述悬挂机构为悬挂器或防磨套。

作为优选，主通道的内壁上，位于四通本体的侧出口和四通本体的底端之间还设有试压塞限位台阶，悬挂器上还设有悬挂限位台。

作为优选，锁紧机构由若干装配在四通本体上的顶丝总成和设置在悬挂器或防磨套上的锁紧槽构成。

作为优选，顶丝总成包括顶丝杆和顶丝头，以及活动地装配在顶丝杆的中部的顶丝杆密封圈和密封圈装配帽，顶丝头穿过四通本体与设置在悬挂器或防磨套上的锁紧槽相对应，密封圈装配帽与四通本体螺纹连接成一体，顶丝杆与四通本体呈螺纹连接，在顶丝杆尾部还装配有轴用弹性挡圈。

作为优选，顶丝头上还设有顶丝头密封圈。

作为优选，顶丝头与顶丝杆为一体设置或者顶丝头与顶丝杆呈螺纹连接。

作为优选，密封机构包括橡胶密封圈或金属密封结构。

作为优选，悬挂器上还设有悬挂限位台，金属密封结构设置在悬挂限位台上，它包括设置在悬挂器上的金属密封圈、装配在金属密封圈上端的上密封座和装配在金属密封圈下端的下密封座，金属密封圈的上端面和下端面分别开有呈内凹的横截面呈梯形的环槽，上密封座和下密封座上还分别设有与环槽相对应的环状凸台。

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：功能齐全，结构优化，操作简便，密封可靠，使用方便，大幅度降低了钻井过程中的人力、物力和作业转换时间，省事省时省力，更重要的是提高了井口作业的安全性，消除了井口作业安全隐患，是钻井史上的又一大技术革命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的第一个实施例的结构示意图；

图3为图1中第二个实施例的结构示意图；

图4为图1的俯视图；

图5为图1顶丝总成的结构示意图；

图6为顶丝总成的另一个实施例的结构示意图；

图7为悬挂器与四通本体之间的密封结构的结构示意图；

图8为图1中第三个实施例的结构示意图；

图9为图1中第四个实施例的结构示意图；

图10为图9中的三通的E向示意图。

图中：1、四通本体；2、主通道；3、侧出口；4、承重台阶；5、悬挂器；6、防磨套；7、锁紧机构；8、密封机构；9、试压塞限位台阶；10、试压塞；11、顶丝总成；12、锁紧槽；13、顶丝杆；14、顶丝头；15、轴用弹性挡圈；16、顶丝杆密封圈；17、密封圈装配帽；18、顶丝头密封圈；19、金属密封结构；20、金属密封圈；21、上密封座；22、下密封座；23、环槽；24、环状凸台；25、三通；26、第一出口；27、第一手动平板阀；28、第二出口；29、第二手动平板阀；30、第三出口；31、液面监视仪器接口；32、第一丝扣法兰；33、第三手动平板阀；34、第四手动平板阀；35、第二丝扣法兰；36、液动平板阀；37、调整短节；38、限位台；39、橡胶密封圈。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1和图2所示，本发明的多用途一体化四通包括带有主通道2和两个侧出口3的四通本体1，主通道2的内壁上设有承重台阶4，该承重台阶4上装配有悬挂器5或防磨套6，四通本体1与悬挂器5或防磨套6之间装配有锁紧机构7，四通本体1与悬挂器5之间设置有密封机构8。钻井时可以在四通本体1中装配加长防磨套6，加长的防磨套6的长度与四通本体1长度相对应，不仅能够防止钻井时损坏主通道2内壁的密封面，还能够起到对四通本体1底端的保护，另外可以在加长防磨套6上设置有加宽的锁紧槽12和加深的止动块，这样能够使顶丝顶的更紧，防磨效果更明显。安装防磨套6或悬挂器5时，先将顶丝总成11完全退回到顶丝孔内，使防磨套6缓慢、平稳的坐落在四通本体1內腔，然后再锁紧防磨套6或悬挂器5。

如图3所示，本发明的主通道2的内壁上，位于四通本体1的侧出口3和四通本体1的底端之间还设有试压塞限位台阶9，试压塞10装配在该限位台38阶上。将试压塞10的装配位置设置在侧出口3与四通本体1的底端之间，灌水测试时，不仅可以测试四通本体1上部是否存在泄漏而且能够测试四通本体1的侧出口3位置的泄漏情况。

如图1、图2、图3、图4、图8和图9所示，本发明的锁紧机构7由若干装配在四通本体1上的顶丝总成11和设置在悬挂器5或防磨套6上的锁紧槽12构成。

如图5和图6，本发明的顶丝总成11包括顶丝杆13和顶丝头14，顶丝杆密封圈16和密封圈装配帽17活动地装配在顶丝杆13的中部，顶丝杆13穿过四通本体1与设置在悬挂器5或防磨套6上的锁紧槽12配合锁紧，密封圈装配帽17与四通本体1之间螺纹连接，顶丝杆13与四通本体1呈螺纹连接，轴用弹性挡圈15转配在顶丝杆13尾部。密封圈装配帽17与四通本体1呈螺纹连接，将顶丝固定在四通本体1上。

如图6所示，本发明的顶丝头14上还设有顶丝头密封圈18。顶丝头14还可以设置为可拆卸式结构，顶丝总成11安装在四通本体1上法兰的顶丝孔内，顶丝总成11前面采用活动结构的顶丝头14，顶丝头密封圈18能够阻挡钻井时井液泥浆流入顶丝螺纹，防止泥浆凝固在顶丝螺纹中，延长了顶丝总成11的使用寿命。钻井时，顶丝杆13推动的顶丝头14，锁紧防磨套6，防止防磨套6转动，起到良好的防磨效果，试油时和完井时顶丝总成11用来锁紧油管悬挂器5，防止悬挂器5的转动。

如图7所示，密封机构8包括橡胶密封圈39和金属密封结构19。

如图7所示，本发明的悬挂器5上还设有悬挂限位台38，金属密封结构19设置在悬挂限位台38上，它包括设置在悬挂器5上的金属密封圈20、装配在金属密封圈20上端的上密封座21和装配在金属密封圈20下端的下密封座22，金属密封圈20的上端面和下端面分别开有呈内凹的横截面呈梯形的环槽23，上密封座21和下密封座22上还分别设有与环槽23相对应的环状凸台24。本发明的悬挂器5的金属密封结构19装配在承重台阶4上，下密封座22位于承重台阶4上，作业过程中，悬挂器5底端装配有油管或钻杆等作业设备，在重力作用下，上密封座21的环形凸台顺着梯形环槽23向下挤压金属密封圈20，下密封座22在支撑力的作用下沿着梯形环槽23向上挤压金属密封圈20，在这两个力的作用下把金属密封圈20向两边挤压，向内挤压与悬挂器5的外表面紧密贴合，向外挤压与主通道2的内壁紧密贴合，实现了悬挂器5与四通本体1之间的密封。

如图8、图9和图10所示，本发明的四通本体1的一个侧出口3上装配有液面监视仪器接口31的三通25，三通25的第一出口26通过第一手动平板阀27与四通本体1的侧出口3连接，第二出口28连接有第二手动平板阀29，第三出口30上依次连接有带压力表和截止阀的第一丝扣法兰32和第三手动平板阀33，第三手动平板阀33上设有液面监视仪器接口31。在需要对井内液面进行监测时，可以在液面监视仪器接口31上装配上相关的检测仪器，对钻井或生产过程的重要参数实施监测，进一步提高井口作业的安全性。

如图8和图9所示，本发明还可以在四通本体1的另一个侧出口3上依次连接第四手动平板阀34、第二丝扣法兰35、液动平板阀36和调整短节37。调整短节37可以根据现场的作业情况来调整作业设备的长度或高度，方便现场操作。该第二丝扣法兰35含截止阀和防震压力表，手动平板阀实现该通路的开闭，仪表法兰上的压力表随时观测通道中的压力情况，液动平板阀36可以实现远程控制关闭，保证操作安全。

本发明的作业转换程序：在钻井过程中，当需要进行测试时，利用井内的钻井管柱作为测试管柱，连接好钻井管柱和钻井悬挂器5，并座挂到四通本体1内，即可进行测试；钻完井后，连接好生产管柱和油管悬挂器5，并座挂到四通本体1内，并用顶丝总成11锁紧油管悬挂器5，即可进行生产。测试井内液面实现程序：在多用途一体化四通一侧设计有特殊的三通25，三通25设有专一的第三出口30，连接有第三手动平板阀33和第一丝扣法兰32，第一丝扣法兰32上设有液面监视仪器接口31，可连接钻井专用的液面监视仪器，对钻井过程的重要参数实施监测，根据使用情况，手动平板阀可以实现该通道的开闭，确保钻井过程具有更高安全性。

调整短节37实现程序：在四通本体1的另一侧的出口位置连接一调整短节37，根据现场的情况，人性化的选择调整短节37的使用情况，方便现场的灵活操作。

顶丝总成11实现程序：顶丝总成11安装在四通本体1上法兰的顶丝孔内，顶丝总成11前面采用活动结构的顶丝头14，顶丝头14上装有密封圈，活动的顶丝头14依靠其密封圈阻止井液进入顶丝螺纹，钻井时，通过顶丝杆13推动活动的顶丝头14，锁紧防磨套6，防止防磨套6转动，起到良好的防磨效果，同样的操作，顶丝总成11在完井时可以用来锁紧油管悬挂器5，防止悬挂器5的转动。防磨套6实现程序：钻井过程中，让顶丝头14完全退回到顶丝孔内，使防磨套6缓慢、平稳的坐落在四通本体1內腔，通过顶丝杆13推动活动的顶丝头14，锁紧防磨套6。

本发明具有功能齐全，结构优化，操作简便，密封可靠，使用方便，人性化设计等优点，大大降低了钻井过程中的人力、物力和作业转换时间，可实现良好经济效益。装置的人性化设计更适合人机工程学原理。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种多用途一体化四通，包括四通本体（1），四通本体（1）有主通道（2）和两个侧出口（3），其特征在于：主通道（2）的内壁上设有承重台阶（4），该承重台阶（4）上装配有悬挂机构，四通本体（1）与悬挂机构之间装配有锁紧机构（7），四通本体（1）与悬挂机构之间设置有密封机构（8）。

2.根据权利要求1所述的多用途一体化四通，其特征在于：所述悬挂机构为悬挂器（5）或防磨套（6）。

3.根据权利要求2所述的多用途一体化四通，其特征在于：主通道（2）的内壁上，位于四通本体（1）的侧出口（3）和四通本体（1）的底端之间还设有试压塞限位台阶（9），悬挂器（5）上还设有悬挂限位台（38）。

4.根据权利要求1、2或3所述的多用途一体化四通，其特征在于：锁紧机构（7）由若干装配在四通本体（1）上的顶丝总成（11）和设置在悬挂器（5）或防磨套（6）上的锁紧槽（12）构成。

5.根据权利要求4所述的多用途一体化四通，其特征在于：顶丝总成（11）包括顶丝杆（13）和顶丝头（14），以及活动地装配在顶丝杆（13）的中部的顶丝杆密封圈（16）和密封圈装配帽（17），顶丝头（14）穿过四通本体（1）与设置在悬挂器（5）或防磨套（6）上的锁紧槽（12）相对应，密封圈装配帽（17）与四通本体（1）螺纹连接成一体，顶丝杆（13）与四通本体（1）呈螺纹连接，在顶丝杆（13）尾部还装配有轴用弹性挡圈（15）。

6.根据权利要求5所述的多用途一体化四通，其特征在于：顶丝头（14）上还设有顶丝头密封圈（18）。

7.根据权利要求5或6所述的多用途一体化四通，其特征在于：顶丝头（14）与顶丝杆（13）为一体设置或者顶丝头（14）与顶丝杆（13）呈螺纹连接。

8.根据权利要求1、2或3所述的多用途一体化四通，其特征在于：密封机构（8）包括橡胶密封圈（39）或金属密封结构（19）。

9.根据权利要求8所述的多用途一体化四通，其特征在于：悬挂器（5）上还设有悬挂限位台（38），金属密封结构（19）设置在悬挂限位台（38）上，它包括设置在悬挂器（5）上的金属密封圈（20）、装配在金属密封圈（20）上端的上密封座（21）和装配在金属密封圈（20）下端的下密封座（22），金属密封圈（20）的上端面和下端面分别开有呈内凹的横截面呈梯形的环槽（23），上密封座（21）和下密封座（22）上还分别设有与环槽（23）相对应的环状凸台（24）。

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