CN103089187A - 一种组合密封、双管注气、远程控制井口装置 - Google Patents

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朱宏武
李亚洲
丁中铭
姜金维
张学清
顾邦良
李海荣
周世海
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Abstract

一种组合密封、双管注气、远程控制井口装置，涉及石油机械、井口设备，其特点是：油管头壳体为整体式六通零件，上下通道内装有上、下悬挂器部件和内、外油管；悬挂器部件和下悬挂器部件，均采用金属密封圈加橡胶密封圈的组合式密封结构；油管头壳体的两个侧壁平面上四个通道口处，分别用密封垫环和螺栓螺母联接着两个上下平行的注气管阀件和测控管阀件。油管头壳体两侧的注气管阀件和测控管阀件，采油树的上下左右通道，均采用双阀结构；在油管头壳体一侧平面上固定的上边一排注气管阀件的平板阀外侧和采油树的四通下面的通道上，分别串联着一只液压控制阀。具有结构紧凑、密封性好、安装方便、安全可靠，可以方便地进行远程控制、分层注气和采油气作业。

Description

一种组合密封、双管注气、远程控制井口装置
技术领域
本发明涉及石油机械，油气田注气开采设备中的井口装置。
背景技术
采取注水或注入二氧化碳气体，或采取分层注气的方法进行石油、天然气的开采，是一项日益普及的采油气技术。现有的普通井口装置，通常是在油管四通内加单一的悬挂器和油管、单纯的橡胶密封结构、以及单纯的人工现场操控，不能适应注水、注气或分层注气的开采要求，不能适应二氧化碳气体强腐蚀的工作环境，不能适应油气井远距离操控的要求。现有个别如“同轴双层注气井口装置”(中国专利公开号：CN102242614A)新产品，也只是将两只传统的油管头叠加，采用单纯的橡胶密封结构和人工现场操控方法，仅仅是解决了分层注气的问题，并不能达到让油气田用户满意的使用功能和效果。
发明内容
本发明针对上述存在问题，采用全新的零部件结构和工作原理，研制一种能双管注气、耐气体腐蚀和远程控制的油气田井口装置。
本发明由套管联接件、油管头、采油树、注气管阀件、测控管阀件和密封件、联接件所组成，其创新之处是：油管头壳体为整体式六通零件，其上下通道内装有上悬挂器部件、下悬挂器部件和内油管、外油管；上悬挂器部件和下悬挂器部件均采用金属密封圈加橡胶密封圈的组合式密封结构；油管头壳体一侧平面上的两个通道口处，分别用密封垫环和螺栓螺母，与一上一下、两排平行的注气管阀件上的平板阀相联接；油管头壳体另一侧平面上的两个通道口处，分别用密封垫环和螺栓螺母，与一上一下、两排平行的测控管阀件上的平板阀相联接。另外，在油管头壳体一侧平面上固定的上边一排注气管阀件平板阀的外侧和采油树的四通下面的通道上，分别用密封垫环和螺栓螺母串联着一只液压控制阀。
由于本发明的油管头壳体为整体式六通零件，具有结构紧凑、密封性好、重量较轻、价格较低、安装方便。油管头壳体内的两只悬挂器部件和内外两根同轴油管，加上最外层的套管和侧壁上联接的两排平行的注气管阀件，可以方便的实行分层注气和开采作业。安装在上边一排注气管阀件上的液压控制阀和采油树四通下面的液压控制阀，可以根据远程指令和液压油的作用，及时对注气通道和采油气通道进行开启和关闭。加之两只悬挂器部件均采用金属密封圈加橡胶密封圈的组合式密封结构，层层设防，增强其密封性能，可以防止高压气体的泄漏，确保安全生产。
附图说明
图1为本发明局部剖视的总体结构示意图；
图2为本发明的油管头和采油树的油管异径接头部件移出后的全剖视放大示意图；
图3为本发明图2中A-A截面的剖视放大示意图。
附图中标号所示的零部件名称如下：
1、套管短节，2、套管法兰，3、油管头壳体，4、下悬挂器部件，4-1、下悬挂器本体，4-2、紧定螺钉，4-3、拼紧螺母，4-4、支撑环，4-5、金属密封圈，4-6、矩形橡胶圈，4-7、锥顶压环，4-8、轴用挡圈，5、上悬挂器部件，5-1、上悬挂器本体，5-2、紧定螺钉，5-3、拼紧螺母，5-4、支撑环，5-5、金属密封圈，5-6、矩形橡胶圈，5-7、锥顶压环，5-8、轴用挡圈，5-9、O型橡胶圈，5-10、金属透镜垫，6、顶丝部件，7、注脂阀，8、油管异径接头，9、平板阀，10、四通，11、螺纹法兰，12、内接头，13、截止阀，14、压力表，15、盲孔盖板，16、管堵，17、液压控制阀，18、液压管路，19、密封垫环，20、螺栓螺母，21、内油管，22、外油管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
图1中，本发明由套管联接件、油管头、采油树、注气管阀件、测控管阀件和密封件、联接件所组成。套管联接件主要包括套管短节(1)和套管法兰(2)；油管头主要包括油管头壳体(3)、下悬挂器部件(4)、上悬挂器部件(5)和顶丝部件(6)；采油树主要包括注脂阀(7)、油管异径接头(8)、平板阀(9)、四通(10)、螺纹法兰(11)、内接头(12)、截止阀(13)、压力表(14)、盲孔盖板(15)、管堵(16)和液压控制阀(17)。与油管头一侧联接的注气管阀件共有两排，主要包括两只平板阀(9)或一只平板阀(9)加一只液压控制阀(17)、螺纹法兰(11)和管堵(16)。与油管头另一侧联接的测控管阀件共有两排，主要包括两只平板阀(9)、螺纹法兰(11)、内接头(12)、截止阀(13)和压力表(14)。本发明以油管头中的油管头壳体(3)为载体：在油管头壳体(3)的下法兰与套管联接件中的套管法兰(2)之间，油管头壳体(3)的上法兰与采油树中的油管异径接头(8)之间，油管头壳体(3)左右两侧平面与两排注气管阀件和两排测控管阀件的平板阀(9)之间，均装有密封垫环(19)，并用螺栓螺母(20)将它们联接成一个整体。
为了保证采气井口的安全可靠性，本发明的油管头壳体(3)两侧平行的注气管阀件和测控管阀件，采油树的上下左右通道，均采用两只平板阀(9)或一只平板阀(9)与一只液压控制阀(17)串联的双阀结构。为了实现对油气田井口装置的远程控制，在油管头壳体(3)一侧平面上固定的上边一排注气管阀件的平板阀(9)外侧和采油树的四通(10)下面的通道上，分别用密封垫环(19)和螺栓螺母(20)串联着一只液压控制阀(17)；液压控制阀(17)通过液压管路(18)与液压泵站和控制柜相连通，在远程指令和液压油的作用，可以对油管间的注气通道和采油气通道进行开启和关闭，从而减少对人工的依赖。
图2中，本发明的油管头壳体(3)为整体式锻件或铸件，上下两端是带有V形垫环槽和数只均布螺栓孔的法兰，用于联接采油树和套管联接件；中间是较长的空心圆柱体，空心圆柱体的两侧，对称地向内加工成两个长方形的平面，用来联接注气管阀件和测控管阀件上的平板阀(9)。油管头壳体(3)内部加工成六大通道：贯穿上下两端法兰的阶梯形中心孔是主要通道，用于安装上悬挂器部件(5)、下悬挂器部件(4)和内油管(21)、外油管(22)；上下平行的贯穿左右两侧平面和上下阶梯形中心孔的两个圆柱孔是辅助通道，用来作为注气管阀件和测控管阀件的进出口；两条辅助通道在左右两侧平面的四个出口处，均加工有同一轴心线的V形垫环槽和数只均布的螺纹孔，以便用密封垫环(19)和螺栓螺母(20)对外联接；在上端法兰和空心圆柱体中部的圆周上，分别加工有四个两端带螺纹的径向阶梯孔，用来安装顶丝部件(6)。
油管头内的上悬挂器部件(5)采用的是上下两道金属密封圈加中间三道橡胶密封圈的组合式密封结构。其中：上道金属密封圈是一道外圆中间是凸台、上下是锥面的金属透镜垫(5-10)，用于密封油管异径接头(8)和上悬挂器本体(5-1)的中心通道，以防止天然气对悬挂器本体(5-1)外围橡胶密封圈的侵蚀；下道金属密封圈(5-5)的截面成平行四边形，用紧定螺钉(5-2)、拼紧螺母(5-3)、支撑环(5-4)托附在上悬挂器本体(5-1)的中下部，用于密封油管头壳体(3)上下通道与悬挂器本体(5-1)的外围；三道橡胶密封圈中：上方两道是O型橡胶圈(5-9)，用于悬挂器本体(5-1)的外围与油管异径接头(8)内孔之间的密封；下方一道是矩形橡胶圈(5-6)，在上悬挂器本体(5-1)外围中间的凸台、上方锥顶压环(5-7)和顶丝部件(6)的共同作用下，对油管头壳体(3)上下通道与悬挂器本体(5-1)外围之间进行重复密封。
油管头内的下悬挂器部件(4)，采用的是一道金属密封圈和一道橡胶密封圈的组合式密封结构；其下方是一道截面成平行四边形金属密封圈(4-5)，用紧定螺钉(4-2)、拼紧螺母(4-3)、支撑环(4-4)托附在下悬挂器本体(4-1)的中下部，用于油管头壳体(3)上下通道与悬挂器本体(4-1)外围之间的密封；上方是一道是矩形橡胶圈(4-6)，在下悬挂器本体(4-1)外围中间的凸台、上方锥顶压环(4-7)和顶丝部件(6)的共同作用下，对油管头壳体(3)上下通道与下悬挂器本体(4-1)的外围之间进行重复密封。
油管头壳体(3)上，压缩上悬挂器部件(5)中矩形橡胶圈(5-6)和锥顶压环(5-7)的顶丝部件(6)，其数量为四个，均匀的分布在油管头壳体(3)上法兰内两端带螺纹的径向阶梯孔中。图3中，压缩下悬挂器部件(4)中矩形橡胶圈(4-6)和锥顶压环(4-7)的顶丝部件(6)，其数量为四个，分布在油管头壳体(3)中部两端带螺纹的径向阶梯孔中，其径向分布夹角不均等：位于油管头壳体(3)两侧平面处的两个夹角大于90°，其他两个夹角小于90°。

Claims (6)

1.一种组合密封、双管注气、远程控制井口装置，由套管联接件、油管头、采油树、注气管阀件、测控管阀件和密封件、联接件所组成，其特征是：油管头壳体(3)为整体式六通零件，其上下通道内装有上悬挂器部件(5)、下悬挂器部件(4)和内油管(21)、外油管(22)；上悬挂器部件(5)和下悬挂器部件(4)均采用金属密封圈加橡胶密封圈的组合式密封结构；油管头壳体(3)一侧平面上的两个通道口处，分别用密封垫环(19)和螺栓螺母(20)，与一上一下、两排平行的注气管阀件上的平板阀(9)相联接；油管头壳体(3)另一侧平面上的两个通道口处，分别用密封垫环(19)和螺栓螺母(20)，与一上一下、两排平行的测控管阀件上的平板阀(9)相联接。
2.根据权利要求1所述的组合密封、双管注气、远程控制井口装置，其特征是：油管头壳体(3)两侧平行的注气管阀件和测控管阀件，采油树的上下左右通道，均采用两只平板阀(9)或一只平板阀(9)与一只液压控制阀(17)串联的双阀结构；在油管头壳体(3)一侧平面上固定的上边一排注气管阀件的平板阀(9)外侧和采油树的四通(10)下面的通道上，分别用密封垫环(19)和螺栓螺母(20)串联着一只液压控制阀(17)。
3.根据权利要求1所述的组合密封、双管注气、远程控制井口装置，其特征是：油管头壳体(3)为整体式锻件或铸件，上下两端是带有V形垫环槽和数只均布螺栓孔的法兰，中间是较长的空心圆柱体，空心圆柱体的两侧，对称地向内加工成两个长方形的平面；油管头壳体(3)内部加工成六大通道：贯穿上下两端法兰的阶梯形中心孔是主要通道，上下平行的贯穿左右两侧平面和上下阶梯形中心孔的两个圆柱孔是次要通道；两条次要通道在左右两侧平面的四个出口处，均加工有同一轴心线的V形垫环槽和数只均布的螺纹孔；在上端法兰和空心圆柱体中部的圆周上，分别加工有四个两端带螺纹的径向阶梯孔。
4.根据权利要求1所述的组合密封、双管注气、远程控制井口装置，其特征是：油管头内的上悬挂器部件(5)，采用的是上下两道金属密封圈加中间三道橡胶密封圈的组合式密封结构；其中：上道金属密封圈是一道外圆中间是凸台、上下是锥面的金属透镜垫(5-10)，下道金属密封圈(5-5)的截面成平行四边形；三道橡胶密封圈中：上方两道是O型橡胶圈(5-9)，下方一道是矩形橡胶圈(5-6)。
5.根据权利要求1所述的组合密封、双管注气、远程控制井口装置，其特征是：油管头内的下悬挂器部件(4)，采用的是一道金属密封圈和一道橡胶密封圈的组合式密封结构；其下方是一道截面成平行四边形金属密封圈(4-5)，上方是一道是矩形橡胶圈(4-6)。
6.根据权利要求1或3所述的组合密封、双管注气、远程控制井口装置，其特征是：油管头壳体(3)上，压缩下悬挂器部件(4)中矩形橡胶圈(4-6)的顶丝部件(6)，其数量为四个，分布在油管头壳体(3)中部两端带螺纹的径向阶梯孔中，其径向分布夹角不均等：位于油管头壳体(3)两侧平面处的两个夹角大于90°，其他两个夹角小于90°。
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