CN103670354A - 一种注采合一补偿装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种注采合一补偿装置，包括管体和转接装置，所述转接装置包括直角接头、转动轴和转动箱体；所述直角接头包含两个中轴线相互垂直且相互贯通的连接孔；所述转动箱体为中空管状结构，其中一端开口设置在转动箱体的中轴线上，另一端开口设置在转动箱体侧面；所述转动轴的一端插入直角接头的转接装置连接孔内，转动轴的另一端插入转动箱体中位于中轴线上的开口内部；通过转接装置顺次将管体相互连接起来，其中位于最两头的两个管体分别连接至井口和蒸汽管线。本装置通过两两管体之间的相对转动改变在长度与高度方向的尺寸，达到自动补偿的效果；结构简单易安装拆卸、密封可靠、耐腐蚀。
Description
技术领域
本发明属于油田注汽开采工程领域，尤其是对注采合一管线井口举升高度达到自动补偿的补偿装置。
背景技术
我国的大部分稠油油藏基本上都是小断块稠油油藏，这类油藏属于低品位石油资源，原油物性差，开发、采油、地面集输与处理难度大。稠油油田开发在产能建设中，注采合一工艺技术用于小断块稠油油田的开发有着投资和运行费用最少，经济性好的优势。注采合一管道即井口到分井计量站的注蒸汽、出油功能合一的管道。在高温蒸气管路中，由于温度的交替变化，其材料的延伸长度亦随时发生变化，这就使运行管路中的管道产生扭曲变形或断裂，损坏管路的固定装置。如采油井口下方几千米的管道经高温蒸汽加热，管线膨胀对井口起到举升作用。当停止注汽时，随着温度降低，井口的高度又逐步回落到原有位置。
传统高温高压管线采用的是球形补偿器。球形补偿器是利用万向节原理，通过球体在有限角度内转动，达到自动补偿的效果。然而单套球形补偿器不具备补偿效果，为实现井口高度补偿时，必须有三套配合使用方可达到高度补偿。球形补偿器的球体经表面镀铬处理。该产品球面密封采用软硬密封结合的密封方式，这种密封结构在球体转动过程中，会造成填料的损失，导致密封效果失效，现场会出现漏汽情况。当球体在转动过程中球面的镀铬层被磨损后，球体不能耐腐蚀，又会导致后期采油阶段漏油。
球形补偿器采用对焊方式，在现场必须三套配合使用。在安装过程中至少需要6道焊口，并需与弯管、直管连接，给现场安装、检修和维护带来不便。因密封效果不佳，该产品使用寿命较短，需经常维修，维修成本高。
发明内容
要解决的技术问题：针对现有技术的不足，本发明提供一种注采合一补偿装置，解决现有技术中球形补偿器使用需要多套配合使用，现场操作及后期维护均较为繁琐且密封效果不佳的技术问题。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种注采合一补偿装置，包括管体和转接装置，所述转接装置包括直角接头、转动轴和转动箱体；所述直角接头包含两个中轴线相互垂直且相互贯通的连接孔，其中一个为转接装置连接孔，另一个为管体连接孔；所述转动箱体为中空管状结构，其中一端开口设置在转动箱体的中轴线上，另一端开口设置在转动箱体侧面；所述转动轴的一端插入直角接头的转接装置连接孔内，转动轴的另一端插入转动箱体中位于中轴线上的开口内部；每个转接装置中直角接头中的连接孔和转动箱体上的开口均与管体相匹配，通过转接装置顺次将管体相互连接起来，其中位于最两头的两个管体分别连接至井口和蒸汽管线。转动箱体可以绕着转动轴旋转，进而带动与转动箱体相连的管体实现与以转动轴为中心的旋转，从而改变两个管道之间的相对位置，多组转动装置与管体配合，便实现本装置在高度和长度方向的改变，从而配合不同的工况达到自动补偿的效果。
进一步的，在本发明中，两两管体中的一个管体一端插入并用硬质合金焊接至直角接头的管体连接孔内，另一个管体的一端插入并并用硬质合金焊接至位于转动箱体侧面的开口中。保证管体之间连接可靠，且硬质合金耐腐蚀性能良好。
进一步的，在本发明中，转动轴插入转动箱体的一端的外壁上设有一圈凹槽，在转动箱体的开口内部设有两层台阶，所述转动轴抵在靠内的一层台阶上，靠外的台阶与转动轴之间形成密封面，在密封面上设置有密封装置，沿转动箱体轴向由内向外的方向，所述密封装置上依次设有开口环、填料和填料压帽，所述开口环套在转动轴的凹槽上并架在外台阶上，所述填料与开口环、填料压帽之间还设置有填料垫环，所述填料压帽上设有手柄，所述手柄穿过填料压帽插入至转动轴上设置的对应的固定孔中。开口环和填料配合将转动轴固定在转动箱体内，填料压帽将填料压实后，手柄插入转动轴上的固定孔中，起到密封装置的固定作用。采油过程先注入高温高压蒸汽，密封装置保证本补偿装置的密封性能良好，转动箱体与转动轴在相对转动过程中的密封性不受影响。
进一步的，在本发明中，最两头的两个管体上连接有卡箍头。实现与井口和蒸汽管线之间的快速连接。
进一步的，在本发明中，所述管体和转接装置采用耐腐蚀处理和耐低温处理。适用于高寒条件下且原油具有较高腐蚀性的恶劣开采条件。
作为优选的，在本发明中，所述填料为石墨与不锈钢的混合物。石墨为柔性材料，不锈钢乃腐蚀，该混合物组成的填料密封性能佳。
有益效果：
本发明的注采合一补偿器是针对高温管路的工况专门设计制造的，通过转动装置连接两两管体，实现两两管体之间的相对转动，进而改变本装置在长度与高度方向的尺寸，达到自动补偿的效果，使其安全稳定运行；
本装置在旋转轴与旋转箱体之间采用密封装置，密封可靠，能同时承受油、汽双介质的密封要求；
本装置为整体式结构，在更换和维修时可以整体拆卸，且两头的卡箍连接方式使拆卸更为方便快捷。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为手柄插入转动轴上固定孔的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1所示的一种注采合一补偿装置，包括4段管体1和3个转接装置，管体1分别长为L1、L2、L3和L4，转接装置的长度为H，管体1与转接装置均经过耐腐蚀处理和耐低温处理，以适应西部恶劣的开采环境。
所述每个转接装置包括直角接头2、转动轴3和转动箱体4；所述直角接头2包含两个中轴线相互垂直且相互贯通的连接孔，其中一个为转接装置连接孔，另一个为管体连接孔；所述转动箱体4为中空管状结构，其中一端开口设置在转动箱体4的中轴线上，另一端开口设置在转动箱体4侧面；所述转动轴3的一端插入直角接头2的转接装置连接孔内，转动轴2的另一端插入转动箱体4中位于中轴线上的开口内部，转动轴插入转动箱体的一端的外壁上设有一圈凹槽，在转动箱体的开口内部设有两层台阶，所述转动轴抵在靠内的一层台阶上，靠外的台阶与转动轴之间形成密封面，在密封面上设置有密封装置，沿转动箱体轴向由内向外的方向，所述密封装置上依次设有开口环、填料和填料压帽，所述开口环套在转动轴的凹槽上并架在外台阶上，所述填料与开口环、填料压帽之间还设置有填料垫环，所述填料压帽上设有手柄，如图2所示，所述手柄穿过填料压帽插入至管体上设置的对应的固定孔中。
转动箱体4与转动轴3之间的密封面上设置有密封装置，沿转动箱体4轴向由内向外的方向，所述密封装置上依次设有开口环5、填料6和填料压帽7，所述填料6与开口环5、填料压帽7之间还设置有填料垫环8，该填料6为柔性石墨与耐腐蚀不锈钢的混合填料，密封装置为一整体。
每个转接装置中直角接头2中的连接孔和转动箱体4上的开口均与管体1相匹配。两两管体1中的一个管体1一端插入并用硬质合金焊接至直角接头2的管体连接孔内，另一个管体1的一端插入并用硬质合金焊接至位于转动箱体4侧面的开口中。如图1中所示，通过转接装置顺次将管体1相互连接起来，其中位于最两头的两个管体1上连接有卡箍头9，通过卡箍头9方便快捷地分别连接至井口和蒸汽管线。
在使用过程中，前期通过本发明装置注入高压蒸汽，后期通过本发明装置反方向出油。本发明中的密封装置和硬质合金焊接工艺，实现同时满足油、汽双介质条件下的密封与耐腐蚀性。
图中所示，具有3个转接装置，形成3个自转轴。在使用时，随时根据热胀冷缩的变化，利用3个自转轴的旋转，调节转动角度自动补偿本装置在高度和长度方向的变化，实现自动补偿的目的。当将所有管体均选转到水平位置时，总长L为4个管体的长度之和，高度为0；当旋转转接装置一定角度后，总长变短，高度变高，如当转接状装置将中间两根管体1旋转到竖直位置时，高度为L2与L3之和。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种注采合一补偿装置，其特征在于：包括管体（1）和转接装置，所述转接装置包括直角接头（2）、转动轴（3）和转动箱体（4）；所述直角接头（2）包含两个中轴线相互垂直且相互贯通的连接孔，其中一个为转接装置连接孔，另一个为管体（1）连接孔；所述转动箱体（4）为中空管状结构，其中一端开口设置在转动箱体（4）的中轴线上，另一端开口设置在转动箱体（4）侧面；所述转动轴（3）的一端插入直角接头（2）的转接装置连接孔内，转动轴（3）的另一端插入转动箱体（4）中位于中轴线上的开口内部；每个转接装置中直角接头（2）中的连接孔和转动箱体（4）上的开口均与管体（1）相匹配，通过转接装置顺次将管体（1）相互连接起来，其中位于最两头的两个管体（1）分别连接至井口和蒸汽管线。
2.根据权利要求1所述的一种注采合一补偿装置，其特征在于：两两管体（1）中的一个管体（1）一端插入并用硬质合金焊接至直角接头（2）的管体（1）连接孔内，另一个管体（1）的一端插入并用硬质合金焊接至位于转动箱体（4）侧面的开口中。
3.根据权利要求1所述的一种注采合一补偿装置，其特征在于：转动轴（3）插入转动箱体（4）的一端的外壁上设有一圈凹槽，在转动箱体（4）的开口内部设有两层台阶，所述转动轴（3）抵在靠内的一层台阶上，靠外的台阶与转动轴（3）之间形成密封面，在密封面上设置有密封装置，沿转动箱体（4）轴向由内向外的方向，所述密封装置上依次设有开口环（5）、填料（6）和填料压帽（7），所述开口环（5）套在转动轴（3）的凹槽上并架在外台阶上，所述填料（6）与开口环（5）、填料压帽（7）之间还设置有填料垫环（8），所述填料压帽（7）上设有手柄，所述手柄穿过填料压帽（7）插入至转动轴（3）上设置的对应的固定孔中。
4.根据权利要求1所述的一种注采合一补偿装置，其特征在于：最两头的两个管体（1）上连接有卡箍头（9）。
5.根据权利要求1所述的一种注采合一补偿装置，其特征在于：所述管体（1）和转接装置采用耐腐蚀处理和耐低温处理。
6.根据权利要求3所述的一种注采合一补偿装置，其特征在于：所述填料（6）为石墨与不锈钢的混合物。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20140326 |