CN103912230A - 套管阀的不丢手换阀装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种套管阀的不丢手换阀装置，包括：堵塞器；液压送进机构，包括与堵塞器可拆卸连接的送进杆、与送进杆连接的用于带动送进杆沿送进杆的轴向往复运动的送进液压缸；机械锁紧机构，包括用于与油管头固连的锁紧支架、连接于锁紧支架上并与送进杆保持轴向一致的锁紧螺杆、以及与锁紧螺杆可拆卸连接的锁紧压板，锁紧压板与送进杆连接；液压式取安机构，包括用于与闸阀固连并带动沿送进传动杆的轴向往复运动的移阀支架、用于带动移阀支架沿送进杆的轴向往复运动的移阀液压缸，移阀液压缸与移阀支架固连；一堵塞器固定装置。本发明的套管阀的不丢手换阀装置在不丢手的情况下更换采油（气）树的套管主控阀，确保了换阀过程安全可靠。

Description

套管阀的不丢手换阀装置

技术领域

本发明涉及油气开采设备领域，具体涉及一种套管阀的不丢手换阀装置。

背景技术

全国各油田的采气树的井口装置，经过几十年的开采，采气井井口装置因当时的技术条件、系统维护水平、冲刷、腐蚀或阀门密封件老化等原因，致使其主要控制部件（闸阀）出现不同程度的泄漏。

井口（闸阀）泄漏对气井的安全生产十分不利，且天然气中含有较多有害气体（如H2S等有害气体），这些有害气体不仅严重威胁人们的身体健康，还会造成环境的污染，同时它对金属设备、工具及用具也将造成严重的腐蚀破坏。一旦井口失控后果将无法想象，可引起火灾、爆炸及人员伤害事故的发生，所以需要及时更换泄漏采气树的闸阀和井口相关部件。

以常规的压井作业整体更换采气树，作业需要的时间为十天到十五天，不仅影响油气井产量，并且不能得到及时修复井口，造成环境污染。因此，如何安全的更换泄漏的闸阀是井下作业工作中制约生产和改善环境当前急需解决的关键问题。

目前为各油田更换闸阀的技术采用：

1）堵塞器座封后丢手的方式进行更换，一旦堵塞器工作失效后会发生飞出来伤人的重大安全事故。

2）由于大部分油气田采（油）气树的套管主阀在地表以下，周围有钢筋水泥的方井围住，可供更换套管主阀操作的的空间较小。

3）在移动油套管主阀的过程中，通过人力来移动或机械式提升方式移动。

发明内容

本发明的目的就是提供一种套管阀的不丢手换阀装置，能够快速、安全地更换油套管主阀。

本发明所提供的技术方案为：

一种套管阀的不丢手换阀装置，包括：

一用于穿过待更换的闸阀，以置于预定位置，堵塞油管头的堵塞器；

一用于将所述堵塞器送至所述预定位置处的液压送进机构，包括一与所述堵塞器可拆卸连接的送进杆、一与所述送进杆连接的用于带动所述送进杆沿所述送进杆的轴向往复运动的送进液压缸；

一用于在所述送进杆将所述堵塞器送至所述预定位置后，锁紧所述送进杆，以将所述堵塞器抵压于所述预定位置处的机械锁紧机构，包括一用于与油管头固连的锁紧支架、一连接于所述锁紧支架上并与所述送进杆保持轴向一致的锁紧螺杆、以及与所述锁紧螺杆可拆卸连接的锁紧压板，所述锁紧压板与所述送进杆连接；

用于将待更换的闸阀取出和将待安装闸阀送进的液压式取安机构，包括一用于与闸阀固连并带动所述沿所述送进传动杆的轴向往复运动的移阀支架、一用于带动所述移阀支架沿所述送进杆的轴向往复运动的移阀液压缸，所述移阀液压缸与所述移阀支架固连；以及，

一用于将待更换的闸阀取出后，可拆卸地连接于所述油管头上，以将所述堵塞器抵压于所述预定位置处的堵塞器固定装置。

优选的，所述移阀液压缸设置于所述锁紧螺杆的中部；

所述移阀支架连接于所述锁紧螺杆上，并可沿所述锁紧螺杆往复运动。

优选的，所述液压送进机构还包括一送进压板，所述送进液压缸有两个，所述送进压板连接于两个所述送进液压缸的一端，用于在所述送进液压缸驱动下沿所述送进杆的轴向往复运动，且所述送进压板与所述送进杆和所述堵塞器固连，用于带动所述送进杆沿其轴向往复运动；

两个所述送进液压缸的另一端连接有一用于与待更换闸阀连接的密封支架，且所述密封支架与所述移阀支架可拆卸地连接。

优选的，所述堵塞器包括与所述送进杆可拆卸连接的连接杆以及与所述连接杆连接用于堵塞所述油管头的堵塞体；

所述堵塞器固定装置包括用于与所述油管头连接的固定下压板和嵌套在所述固定下压板内的旋转压头，所述旋转压头套设于所述连接杆外，并与所述堵塞体配合，抵压所述堵塞体。

优选的，所述堵塞体的横截面大于所述连接杆的横截面；

所述固定下压板的侧壁上开设有第一开口，所述旋转压头的侧壁上开设有与所述第二开口贯通的第二开口，用于供所述连接杆穿过；

所述旋转压头内开设有与所述第二开口连通的用于收容所述连接杆的通孔，所述通孔的面积小于所述堵塞体的横截面。

优选的，所述旋转压头的下端开设有与所述堵塞体的上端相配合的凹槽。

优选的，所述固定下压板内开设有贯穿该固定下压板并与所述第一开口连通的螺孔，所述旋转压头的外壁上具有螺纹，所述旋转压头嵌套于所述螺孔内，与所述螺孔螺纹连接。

优选的，所述旋转压头上具有凸出于所述固定下压板的表面的凸台。

优选的，

一用于经由所述送进杆注入液压油的液压缸，包括一缸体和一能够往复运动的活塞以及一能够在所述活塞带动下往复运动的芯轴，所述芯轴一端伸出所述缸体外；

一装设于所述芯轴伸出所述缸体外的一端端部的锥体；

一装设于所述芯轴上的胶筒；

以及，一装设于所述芯轴上的的卡瓦；

其中，所述液压缸内注入液压油时，所述活塞带动芯轴向所述缸体内运动，所述胶筒在所述锥体与所述缸体配合下涨开，以堵塞所述油管头，所述卡瓦在所述锥体和所述缸体配合下涨开，以挂在油管头的侧壁上。

优选的，所述移阀液压缸为滑动式液缸。

本发明的有益效果为：

本发明的套管阀的不丢手换阀装置在不丢手的情况下更换采油（气）树的套管主控阀，同时具有双保险的功能，确保了换阀过程安全可靠，避免了因压井造成的产量减少，从而有效的保护了油气资源，并避免了因压井造成的环境污染；并且，因需要的操作空间较小，适应各油气田采（油）气树的实际情况，不需要破坏钢筋水泥的方井，缩短了工作时间，提高工作时效；移动套管主阀的过程中，通过液压系统来平移套管主阀，不会发生碰撞，因此不会发生因碰撞原因而发生天燃气泄漏事故。

附图说明

图1表示本发明的套管阀的不丢手换阀装置的结构示意图；

图2是图1中的堵塞器固定装置的主视图；

图3是图2中的A-A向剖视图；

图4表示图1中的锁紧支架的结构示意图；

图5表示堵塞器的部分结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明的实施例中提供了一种套管阀的不丢手换阀装置，包括：一堵塞器100；一液压送进机构；一机械锁紧机构；一液压式取安机构；以及，一堵塞器固定装置；

其中，堵塞器100可穿过待更换闸阀30，以置于预定位置，来堵塞油管头；

液压送进机构可将所述堵塞器100送至所述预定位置处；

机械锁紧机构可在所述送进杆将所述堵塞器100送至所述预定位置后，将所述堵塞器100抵压于所述预定位置处；

液压式取安机构可将待更换的闸阀30取出，并将待安装闸阀30送进；以及，

堵塞器固定装置可将待更换的闸阀30取出后，固定在所述油管头上，以将所述堵塞器100抵压于所述预定位置处，以解脱送进杆，从而便于将待更换闸阀30拆除。

在本实施例中，如图1所示，液压送进机构包括送进杆301和送进液压缸302，其中，送进杆301与所述堵塞器100可拆卸地连接，送进液压缸302与送进杆301连接，送进液压缸302可带动送进杆301沿其轴向往复运动，从而将堵塞器100送至预定位置。

在本实施例中，如图1所示，优选的，该液压送进机构还包括一送进压板303。本实施例中，送进液压缸302有两个，送进压板303连接于两个送进液压缸302的一端，且送进压板303与所述送进杆301和所述堵塞器100固连，送进压板303可以在送进液压缸302驱动下沿送进杆301的轴向往复运动，从而带动所述送进杆301沿其轴向往复运动。在本实施例中，如图1所示，送进杆301与堵塞器100通过一卡套304可拆卸地连接，且卡套304设置于该送进压板303上。

此外，本实施例中，如图1所示，机械锁紧机构包括锁紧支架401、锁紧螺杆402和锁紧压板403，其中，锁紧支架401用于与油管头四通10固连，锁紧螺杆402有两根，分别连接于该锁紧支架401的两端，且锁紧螺杆402的轴向延伸方向与送进杆301的轴向延伸方向一致，锁紧压板403通过锁紧螺栓406可拆卸地连接于两根锁紧螺杆402的另一端，且锁紧压板403与送进杆301固连。上述方案，送进杆301在送进液压缸302驱动下带动堵塞器100穿过待更换闸阀30进入油管头四通10后，送进杆301与锁紧压板403固定连接，锁紧压板403与锁紧螺杆402连接，从而可以锁紧送进杆301，将堵塞器抵压于设定位置。

如图4所示，优选的，锁紧支架401中心有四个孔，可以以45°进行转动，以适应与不同结构的套管阀进行固定连接，避免了因套管阀结构而不能安装机械锁紧机构。

此外，本实施例中，如图1所示，液压式取安机构500包括一移阀支架501以及移阀液压缸502，其中，移阀液压缸502与移阀支架501固连，移阀液压缸502可以带动移阀支架501沿送进杆301的轴向往复运动，移阀支架501可以与闸阀30固连，并在移阀液压缸502驱动下，带动闸阀30沿送进杆301的轴向往复运动，该移阀支架501主要用于当移阀液压缸502移动时，在移阀液压缸502带动下，带动需要更换的旧闸阀30与油管头四通分离，并将待安装的新闸阀30送至油管头的法兰处进行安装。

本实施例中，优选的，如图1所示，移阀液压缸502采用滑动式液压缸，设置于锁紧螺杆402的中部。移阀支架501连接于锁紧螺杆402上，并可沿锁紧螺杆402往复运动。

本实施例中，优选的，如图1所示，两个送进液压缸302的另一端连接有一密封支架305，且密封支架305与移阀支架501可拆卸地连接。其中，密封支架305主要用于与闸阀30进行连接，从而在移阀支架501带动下，带动旧闸阀30分离或带动新闸阀30送进至安装处。

需要说明的是，本实施例中，在锁紧螺杆402上连接有锁紧支腿404，锁紧支腿404可放置于地面或工作台面上，液压式取安装置在取出旧闸阀30和送进新闸阀30过程中，其重量由机械锁紧机构的锁紧支腿404来承受。

此外，本实施例中，如图1所示，在本实施例中，堵塞器100包括堵塞体101及连接在堵塞体101上的连接杆102，连接杆102用于与送进杆301可拆卸连接。堵塞体101的横截面大于连接杆102的横截面，因此在堵塞体101和连接杆102的连接部处形成有一台阶状结构。

请一并参考图2和图3，堵塞器固定装置包括用于通过螺栓20与油管头四通10连接的固定压板201和旋转压头202，旋转压头202嵌套在固定压板201内，并与固定压板201螺纹连接。固定压板201的侧壁上开设有第一开口203，旋转压头202的侧壁上开设有第二开口204，第一开口203与第二开口204的形状相匹配，且第一开口203与第二开口204相贯通，可供连接杆102穿过。固定压板201与旋转压头202可拆卸地安装在堵塞体101的上方，通过该旋转压头202与堵塞体101的上端配合，来将堵塞体101抵压于预定位置。

具体地，在本实施例中，固定压板201内开设有贯穿该固定压板201并与第一开口203连通的螺孔，旋转压头202的外壁上具有螺纹，旋转压头202嵌套于螺孔内，其外壁与该螺孔螺纹连接。旋转压头202内开设有与第二开口204连通的通孔205，且旋转压头202的下端开设有与堵塞器100上的台阶状结构相配合的凹槽206。通孔205的孔径大于第二开口204的宽度，且通孔205的面积小于堵塞体101的横截面。为了便于转动旋转压头202，旋转压头202上具有凸出于固定压板201的上表面的凸台207。

此外，还需要说明的是，本实施例中，优选的，如图5所示，该堵塞体101包括一液压缸、一锥体112、一胶筒111以及一卡瓦113，其中，液压缸包括一缸体114、一能够往复运动的活塞115和一能够在所述活塞115带动下往复运动的芯轴116，且缸体114与送进杆连通，芯轴116一端与活塞115连接，另一端伸出所述缸体114外；锥体112装设于所述芯轴116伸出所述缸体114外的一端端部；胶筒111装设于所述芯轴116上，并位于锥体112和缸体114之间；卡瓦113装设于所述芯轴116上，并位于锥体112和缸体114之间。

当从送进杆液压缸内注入液压油时，液压油便经送进杆进入缸体114内，所述活塞115即带动芯轴116向缸体114内运动，从而带动芯轴116端部的锥体112向靠近缸体114方向移动，从而，胶筒111和卡瓦113在锥体112与缸体114配合下涨开，其中，胶筒111涨开以堵塞油管头四通，卡瓦113涨开，用于挂在油管头的侧壁上。当通过送进杆卸去缸体114内的液压油时，则活塞115即带动芯轴116端部的锥体112向远离缸体114方向移动，从而，胶筒111和卡瓦113恢复原状。

所述堵塞器100本体包括胶筒111和卡瓦113，其中，胶筒111内可经由所述送进杆301注入液压油；卡瓦113用于在所述胶筒111内注入液压油后涨开，以挂在油管头的侧壁上。

下面便以更换套管阀的闸阀30为例，介绍本发明实施例中所提供的套管阀的不丢手换阀装置的应用。

请参考图1，当需要移动套管阀的闸阀30时，首先，将锁紧支架401通过螺栓连接在油管头上，将两个锁紧螺杆402固定在锁紧支架401上。然后，将锁紧压板403、液压送进机构、液压式取安机构以及堵塞器100按上述连接关系装配好；

将密封支架305安装到需要更换的套管阀的闸阀30上，开启该闸阀30，通过液压控制系统往送进液缸的进油口内泵入高压油，送进液缸即带动送进压板303沿锁紧螺杆402的轴向往靠近该闸阀30的方向移动，同时锁紧螺杆402由于其中部设置的取出液压缸进行收缩，从而将堵塞器100通过打开的旧闸阀30送入到预定的位置，该预定位置为能够堵住井底气流的位置；

当堵塞器100到达预定位置时，通过高压手动泵将液压油从送进杆301注入堵塞器100内，堵塞器100的胶筒111和卡瓦113涨开，卡瓦113挂在油管头四通10的侧壁上，胶筒111阻断了井底气流，并卸掉胶筒111外的气流；

井底气流阻断后，通过将机械锁紧装置的锁紧压板403与锁紧螺杆402连接，固定送进杆301，送进杆301即锁紧所述堵塞器100，不让堵塞器100发生位移，即送进杆301将堵塞器100抵压于预定位置处；

机械锁紧生效后，拆卸旧闸阀30和采油（气）树的连接螺栓；

往液压式取安装置的移阀液缸的下油嘴进油，在油压的作用下移阀液缸往远离油管头四通10的方向移动，从而带动移阀支架501向远离油管头四通10方向移动，从而带动旧闸阀30与油管头四通10分离，当运动要一定位置（旧闸阀30与油管头支架具有能够安装堵塞器100固定位置的空间）时，将堵塞器固定装置的固定压板201与油管头连接，并旋紧旋转压头202，使得旋转压头202将堵塞器100的堵塞体101抵压于预定位置处，此时，堵塞器100的堵塞器100通过该堵塞器固定装置抵压于预定位置，可以拆除送进杆301；

然后，将送进杆301与堵塞器100拆开，并将密封支架305与移阀支架501拆开，旧闸阀30和密封支架305即与液压式取安装置分离，再将锁紧压板403从锁紧螺杆402上拆除，取出送进杆301，从而将旧闸阀30吊离油管头四通10；

将旧闸阀30从密封支架305上拆卸下来，将新闸阀30安装到密封支架305和送进杆301上；

然后，再将密封支架305安装于移阀支架501上，从而将新闸阀30安装到液压式取安装置上，并将送进杆301和堵塞器100重新连接好，将锁紧压板403与锁紧螺杆402连接，使得机械锁紧装置生效，即送进杆301为堵塞器100提供一个抵压作用力；

然后，拆卸堵塞器固定装置，往液压式取安装置的移阀液缸上的下油嘴进油，在油压的作用下移阀液缸往靠近油管头四通10方向移动，从而带动新闸阀30往靠近油管头四通10方向移动，移动到位后，上紧新闸阀30和采油（气）树的连接螺栓；

最后，拆除锁紧螺杆402上的锁紧压板403，卸掉堵塞器100内的压力，恢复胶筒111和卡瓦113，通过送进液压缸302将送进杆301和堵塞器100退出，关闭新闸阀30，放空余气后取出整个装置，从而完成更换闸阀30的全过程。

以上所述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，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种套管阀的不丢手换阀装置，其特征在于，包括：

一用于穿过待更换的闸阀，以置于预定位置，堵塞油管头的堵塞器；

一用于将所述堵塞器送至所述预定位置处的液压送进机构，包括一与所述堵塞器可拆卸连接的送进杆、一与所述送进杆连接的用于带动所述送进杆沿所述送进杆的轴向往复运动的送进液压缸；

一用于在所述送进杆将所述堵塞器送至所述预定位置后，锁紧所述送进杆，以将所述堵塞器抵压于所述预定位置处的机械锁紧机构，包括一用于与油管头固连的锁紧支架、一连接于所述锁紧支架上并与所述送进杆保持轴向一致的锁紧螺杆、以及与所述锁紧螺杆可拆卸连接的锁紧压板，所述锁紧压板与所述送进杆连接；

一用于将待更换的闸阀取出和将待安装闸阀送进的液压式取安机构，包括一用于与闸阀固连并带动所述沿所述送进传动杆的轴向往复运动的移阀支架、一用于带动所述移阀支架沿所述送进杆的轴向往复运动的移阀液压缸，所述移阀液压缸与所述移阀支架固连；以及，

一用于将待更换的闸阀取出后，可拆卸地连接于所述油管头上，以将所述堵塞器抵压于所述预定位置处的堵塞器固定装置。

2.根据权利要求1所述的套管阀的不丢手换阀装置，其特征在于，

所述移阀液压缸设置于所述锁紧螺杆的中部；

所述移阀支架连接于所述锁紧螺杆上，并可沿所述锁紧螺杆往复运动。

3.根据权利要求2所述的套管阀的不丢手换阀装置，其特征在于，

所述液压送进机构还包括一送进压板，所述送进液压缸有两个，所述送进压板连接于两个所述送进液压缸的一端，用于在所述送进液压缸驱动下沿所述送进杆的轴向往复运动，且所述送进压板与所述送进杆和所述堵塞器固连，用于带动所述送进杆沿其轴向往复运动；

两个所述送进液压缸的另一端连接有一用于与待更换闸阀连接的密封支架，且所述密封支架与所述移阀支架可拆卸地连接。

4.根据权利要求1所述的套管阀的不丢手换阀装置，其特征在于，

所述堵塞器包括与所述送进杆可拆卸连接的连接杆以及与所述连接杆连接用于堵塞所述油管头的堵塞体；

所述堵塞器固定装置包括用于与所述油管头连接的固定下压板和嵌套在所述固定下压板内的旋转压头，所述旋转压头套设于所述连接杆外，并与所述堵塞体配合，抵压所述堵塞体。

5.根据权利要求4所述的套管阀的不丢手换阀装置，其特征在于，

所述堵塞体的横截面大于所述连接杆的横截面；

所述固定下压板的侧壁上开设有第一开口，所述旋转压头的侧壁上开设有与所述第二开口贯通的第二开口，用于供所述连接杆穿过；

所述旋转压头内开设有与所述第二开口连通的用于收容所述连接杆的通孔，所述通孔的面积小于所述堵塞体的横截面。

6.根据权利要求5所述的套管阀的不丢手换阀装置，其特征在于，

所述旋转压头的下端开设有与所述堵塞体的上端相配合的凹槽。

7.根据权利要求4所述的套管阀的不丢手换阀装置，其特征在于，

所述固定下压板内开设有贯穿该固定下压板并与所述第一开口连通的螺孔，所述旋转压头的外壁上具有螺纹，所述旋转压头嵌套于所述螺孔内，与所述螺孔螺纹连接。

8.根据权利要求4所述的套管阀的不丢手换阀装置，其特征在于，所述旋转压头上具有凸出于所述固定下压板的表面的凸台。

9.根据权利要求1所述的套管阀的不丢手换阀装置，其特征在于，

所述堵塞器包括：

一用于经由所述送进杆注入液压油的液压缸，包括一缸体和一能够往复运动的活塞以及一能够在所述活塞带动下往复运动的芯轴，所述芯轴一端伸出所述缸体外；

一装设于所述芯轴伸出所述缸体外的一端端部的锥体；

一装设于所述芯轴上的胶筒；

以及，一装设于所述芯轴上的的卡瓦；

其中，所述液压缸内注入液压油时，所述活塞带动芯轴向所述缸体内运动，所述胶筒在所述锥体与所述缸体配合下涨开，以堵塞所述油管头，所述卡瓦在所述锥体和所述缸体配合下涨开，以挂在油管头的侧壁上。

10.根据权利要求1所述的套管阀的不丢手换阀装置，其特征在于，

所述移阀液压缸为滑动式液缸。