CN104110230A - 复合式环形闸板防喷器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种复合式环形闸板防喷器，包括环形防喷器组件、主体、闸板防喷器驱动装置、环空注入装置、过渡法兰；将这五部分组合到一起，降低了井口高度，从而减少了资源的浪费、改善了现场施工环境，同时消除了一定的安全隐患。

Description

复合式环形闸板防喷器

技术领域

本发明涉及油田井口井控设备，特别是专用于修井、压裂、注水和酸化等作业时的复合式环形闸板防喷器。

背景技术

在油田井下作业过程中，特别是压裂过程中，井口井控方面，在地面以上，从下到上依次需要安装井口下法兰、井口分流装置（井口大四通）、单闸板或双闸板防喷器、补偿式多用途环形防喷器（或环形防喷器），然后在上面再安装闸阀组，这五个设备如图1所示连接在一起后提高了井口的实际作业高度，从地面到环形防喷器上平面高度大约为2.4米左右，井口高给井口作业的操作和安全带来很多不便和风险。

发明内容

针对上述问题，本发明一种复合式环形闸板防喷器，它将井口分流装置（井口大四通）、闸板防喷器（单闸板或双闸板）、补偿式多用途环形防喷器（或环形防喷器）集合为一体，在保证压力级别和安装通用性的前提下，大大降低了井口装置的安装高度，为井口作业的操作带来方便，提高了施工安全性和效率。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案，复合式环形闸板防喷器，包括环形防喷器组件、闸板防喷器、主体、过渡法兰；

所述的环形防喷器组件包括上法兰，与上法兰上端连接的上法兰盘，设在上法兰盘内部，且延伸到的上法兰内的油管补芯；所述的油管补芯的上端与上法兰盘的上表面平行，且油管补芯与上法兰之间还设有环形空心胶囊，所述的上法兰盘侧面设有进油口和与上法兰盖底部垂直的且与进油口相通的内部进油口；

所述的闸板防喷器包括对称设在其两侧双数个闸板防喷器驱动装置；

所述主体是内部具有内腔的中空结构，且与上法兰为一体，下端设有与井口下法兰连接的且与主体为一体的主体下法兰，所述的闸板防喷器驱动装置对称设在主体两侧，且与主体的内腔相通；

所述的主体还设有与内腔相通，且用于安装过渡法兰的旁通斜孔，所述的旁通斜孔位于闸板防喷器驱动装置的下端。

所述主体侧面上还设有和内腔相通，且用于安装闸板防喷器驱动装置的闸板椭圆孔，所述的内腔还包括主体内腔汇液腔，所述的旁通斜孔与主体内腔汇液腔相通。

所述的旁通斜孔是四个且均匀环绕主体的中心线排布设置。

所述的闸板防喷器驱动装置是2个或4个，且按照从上向下对称设置在主体的两侧。

所述旁通斜孔与主体的中心线的夹角为75°左右且旁通斜孔与主体的外表面相交处高于与内腔的相交处。

所述上法兰包括内径从大到小依次减小且用于和上法兰盘连接的上部圆环，用于放置环形空心胶囊的主体上部凹坑、用于承载支撑环形空心胶囊下部的内圆环面；所述的主体上部凹坑的上端面 设有与承载支撑环形空心胶囊配合的内密封凹形槽。

所述的主体上设有环绕在闸板椭圆孔四周的闸板防喷器侧门螺栓孔和闸板防喷器进油通道，所述的闸板防喷器驱动装置通过螺钉拧紧在闸板防喷器侧门螺栓孔中与主体固定连接。

所述的主体上还均匀设有环绕旁通斜孔的过渡法兰连接螺孔，所述的过渡法兰通过螺钉与其配合的过渡法兰连接螺孔与主体固定连接；所述的过渡法兰与旁通斜孔之间还设有密封槽，该密封槽位于套设在旁通斜孔出口的内侧面内。

所述的上法兰上表面设有用于连接上法兰盘的小螺栓孔，所述的小螺栓孔沿主体中心线环绕均匀设置；所述主体下法兰下表面设有用于固定井口下法兰且沿主体中心线环绕均匀的主体下法兰螺孔。

所述主体与上法兰之间设有上脖颈外圆；所述的主体下法兰的下表面上设有与井口下法兰配合的钢圈密封槽。

本发明采用上述的技术方案，具有以下优点：本发明将环空注入装置、闸板防喷器（单闸板或双闸板）、补偿式多用途环形防喷器（或环形防喷器）集合为一体，降低了井口高度，从而减少了资源的浪费、改善了现场施工环境，同时消除了一定的安全隐患。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是普通井口防喷器组合配套示意图；

图2是本发明结构示意图；

图3是本发明单闸主体部分结构示意图；

图4是本发明双闸主体部分结构示意图；

图5是本发明主体部分半剖结构示意图；

图6是本发明主体正视结构示意图；

图7是本发明主体侧视结构示意图；

图8是本发明主体正视剖视结构示意图；

图9是本发明主体侧视剖视结构示意图；

图10是本发明上法兰盘剖视结构示意图；

图11是本发明上法兰盘俯视结构示意图；

图12是本发明油管补芯结构示意图；

图13是本发明环形空心胶囊结构示意图；

图14是本发明过渡法兰的结构示意图。

图中：1、井口闸阀组件；2、环形防喷器组件；3、液动闸板防喷器；4、环空注入装置；5、井口下法兰；6、套管短接；7、油管补芯；8、上法兰盘；9、环形空心胶囊；10、主体；11、闸板防喷器驱动装置；12、过渡法兰；13、主体下法兰；14、连接螺栓；15、截止阀；16、内凹平台；17、内螺纹；18、密封圆柱面；19、螺栓头沉孔；20、下凸缘外圆；21、下凸缘内凹斜面；22、内部进油口；23、外沿进油口；24、大螺栓孔；25、螺纹孔；26、钢圈凹槽；27、扳手固定孔；28、胶套骨架体；29、弹性钢丝；30、O型圈槽；31、连接螺纹；32、油管衬套外围面；33、胶套自封内表面；34、胶套下部喇叭口导向面；35、密封配合面；36、上圆面；37、进油接头；38、胶囊内壁；39、环形空心胶囊内环空；40、环形空心胶囊内环空上部通道；41、环形空心胶囊内环空上部下凸密封环；42、锥面；43、下圆面；44、环形空心胶囊密封凹槽；45、环形空心胶囊凸环；46、胶囊外壁；47、下接合面；48、环形空心胶囊中空腔；49、小螺栓孔；50、内密封凹形槽；51、主体上部凹坑；52、上部圆环；53、内圆环面；54、上脖颈外圆；55、闸板椭圆孔；56、主体内腔汇液腔；57、旁通斜孔；58、下脖颈外圆；59、闸板防喷器侧门螺栓孔；60、闸板防喷器进油通道；61、过渡法兰连接螺孔；62、密封槽；63、主体下法兰螺孔；64、钢圈密封槽；65、内腔；66、法兰盘；67、螺栓孔；68、钢圈密封槽；69、过渡法兰内通道；70、上法兰；71、闸板轴；72、侧门；73、双头螺柱；74、缸盖；75、锁紧轴。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步对复合式环形闸板防喷器进行详细的说明。

图1是目前用途最广范的普通井口防喷器组合配套，它主要是在地面以上，从下到上依次需要安装井口下法兰、井口分流装置（井口大四通）、单闸板或双闸板防喷器、补偿式多用途环形防喷器（或环形防喷器），然后在上面再安装闸阀组，这五个设备连接在一起后提高了井口的实际作业高度，从地面到环形防喷器上平面高度大约为2.4米左右，井口高给井口作业的操作和安全带来很多不便和风险。

本发明为了解决上述的问题，提供了一种如图2所示的复合式环形闸板防喷器，包括环形防喷器组件2、闸板防喷器3、主体10、过渡法兰12；环形防喷器组件2通过上法兰盘8固定在主体10上，闸板防喷器3的闸板防喷器驱动装置11设在主体的两侧，环空注入装置4通过过渡法兰12固定在主体10的两侧，且位于闸板防喷器驱动装置11的下侧，在使用的过程中，井口下法兰5连接在主体10的下端，井口下法兰5的另一端连接套管短接，井口闸阀组件1通过法兰连接在主体10的上部。

本套装置把几个单一的产品有机结合后，降低了井口高度，从而减少了资源的浪费、改善了现场施工环境，同时消除了一定的安全隐患。

实施例1

如图3、4所示，主体10的上端与为圆环形法兰盘的上法兰70为一体，且内部具有不同直径、不同形状的内腔65的中空结构，下端设有与井口下法兰5连接的主体下法兰13，闸板防喷器驱动装置11对称设在主体10两侧，且与主体10的内腔65相通，主体10还设有与内腔65相通，且用于安装过渡法兰12的旁通斜孔57，所述的旁通斜孔57位于闸板防喷器驱动装置11的下端；过渡法兰12连接在主体10上的旁通斜孔57处；

主体10上部的上法兰70与环形防喷器组件2中的上法兰盘8连接，上法兰盘8内设有油管补芯7，且该油管补芯7延伸到主体10上部法兰内凹坑内，且油管补芯7与内圆环面53之间还设有环形空心胶囊9；

如图2所示的井口闸阀组件1与上法兰盘8连接，主体10的主体下法兰13与井口下法兰5连接，井口下法兰5与套管短接6连接；

其中，如图12所示的油管补芯7，油管补芯7由上部的钢骨架、下部的耐磨胶套、中间增强弹性的弹性钢丝构成，油管补芯7的上端面设有钢圈凹槽26和扳手固定孔27，油管补芯7的轴向上穿插有增强其应力的弹性钢丝29，油管补芯7的顶部侧面为密封配合面35，该密封配合面35设有O型圈密封槽30, 油管补芯7的中部设有骨架连接螺纹31，油管补芯7内腔的下部设有胶套自封内表面33和胶套下部导向喇叭口34，胶套下部导向喇叭口34在胶套自封内表面33的下方。

如图10、11所示的上法兰盘8，其形状是一个圆环状，中部设有阶梯圆形通孔形成的密封圆柱面18，密封圆柱面18的台阶上设有内凹平台16，密封圆柱面18台阶下方的周面上设有内螺纹17，上法兰盘8的顶部设有螺栓头沉孔19、下部设有下凸缘外圆20，下凸缘外圆20的轴向中部设有与密封圆柱面18相同的下凸缘内凹斜面21，上法兰盘8的侧面设有法兰外沿进油口23，下凸缘内凹斜面21的底面设有与法兰外沿进油口23相通的内部进油口22，法兰外沿进油口23的开口处安装有截止阀15，上法兰盘8的顶部还设有绕其中心线环绕相间排布的大螺栓孔24和螺纹孔25。

如图13所示的环形空心胶囊9是由中部为空腔且由耐油、耐水、耐磨、伸缩性好、强度高的聚胺脂或橡胶制成。主要包括上圆面36、下圆面43，胶囊内壁 38、胶囊外壁46、下接合面47五部分，环形空心胶囊9上圆面36为中空圆柱状，其上平面内硫化固定一进油接头37，胶囊内壁38与胶囊外壁46之间设有环形空心胶囊内环空39和环形空心胶囊内环空上部通道40，环形空心胶囊内环空39一端密封，一端与环形空心胶囊内环空上部通道40连接，环形空心胶囊内环空上部通道40的开口设在胶囊外壁46上，上圆面36的中部设有环形空心胶囊中空腔48。环形空心胶囊中空腔48大于油管补芯7外径或工具外径，上圆面36外圆上部设有锥面42，上圆面36下部有一下坠的起密封作用的环形空心胶囊内环空上部下凸密封环41，该环形空心胶囊内环空上部下凸密封环41可落在下圆面43上设有与其配合的环形空心胶囊密封凹槽44内，起到密封作用，形成一定空间，而不会完全压死；上圆面36下部与胶囊内壁 38相连；胶囊内壁38为圆筒状，环形空心胶囊中空腔48两端有导向锥面，便于油管补芯或工具通过；上圆面36下部与胶囊外壁46胶接在一起，形成环形密封腔39；胶囊外壁46也为圆筒状，下部与胶囊内壁38胶接在一起，形成下接合面47，上部与下圆面43相连；

在安装的过程中，首先把环形空心胶囊9放进主体10上部法兰内凹坑内，然后用小螺栓14把上法兰8紧固在主体上部的圆环形法兰上。然后再从上法兰8中部穿入油管补芯7，并将油管补芯7拧入到上法兰8内。具体是通过内螺纹17与骨架连接螺纹31连接把油管补芯7与上法兰盘8连接起来，且油管补芯7顶部与上法兰盘8的顶部相平，油管补芯7的密封配合面35与上法兰盘8的密封圆柱面18密封配合。安装时，注意将上法兰盘8内的油口22对正环形空心胶囊9的进油接头37。上圆面36外圆上部的锥面42放入到上法兰盘8的下凸缘内凹斜面21内，油可以通过进油口23、进油接头37进入到环形空心胶囊内环空39和环形空心胶囊内环空上部通道40中。

在自由状态下，上圆面36与下圆面43分开，环形空间敞开；安装后，上圆面36与下圆面43结合，环形空心胶囊内环空39与环形空心胶囊内环空上部通道40形成密封空间。当油管补芯7自封功能失效时，用手压泵给环形空心胶囊9供液，液体沿进液管线、上法兰8进入环形空心胶囊9的环形空心胶囊内环空39与环形空心胶囊内环空上部通道40形成密封空间中，环形空心胶囊内环空39发生变形，使其内径变小，挤压油管补芯7将工具抱紧，防止井喷；胶囊外壁46的外圆受压外胀，与主体10内腔65的孔壁贴紧；不需密封时，手压泵泄压，环形空心胶囊9内、外壁靠弹性恢复原形，油管补芯即可顺利起下作业。

实施例2

如图6、7、8、9所示的主体10侧面上还设有和内腔65相通，且用于安装闸板防喷器驱动装置11的闸板椭圆孔55，所述的内腔65还包括主体内腔汇液腔56，所述的旁通斜孔57与主体内腔汇液腔56相通，旁通斜孔57是四个且均匀环绕主体10的中心线排布设置，旁通斜孔57与主体10的中心线的夹角为75°左右且旁通斜孔57与主体10的外表面相交处高于与内腔65的相交处，环绕旁通斜孔57的周边设有过渡法兰连接螺孔61，旁通斜孔57之间还设有密封槽62，如图14所示的过渡法兰12通过螺钉拧紧在过渡法兰连接螺孔61中，与主体10固定连接，密封槽62起到过渡法兰12与主体10连接时的密封作用，过渡法兰12为一个内空的工字型结构，两边有法兰盘66，法兰盘66端面有钢圈密封槽68和螺栓孔67，一边法兰盘66与主体10连接，另一边法兰盘66与井口闸阀连接，过渡法兰12中部的过渡内通道69与旁通斜孔57相通。

实施例3

在上述实施例的基础上，如图3、4、5所示，主体10上设有环绕在闸板椭圆孔55四周的闸板防喷器侧门螺栓孔59和闸板防喷器进油通道60，闸板椭圆孔55对称设在主体10的两侧，且是2个或4个，当闸板椭圆孔55是2个，选用2个闸板防喷器驱动装置11通过螺钉拧紧在闸板防喷器侧门螺栓孔59中与主体10固定连接，当闸板椭圆孔55是4个，选用4个闸板防喷器驱动装置11通过螺钉拧紧在闸板防喷器侧门螺栓孔59中与主体10固定连接。

实施例4

在上述实施例的基础上，如图6、7、8、9所述的主体10上端的上法兰70包括内径从上大小依次减小用于和上法兰盘8连接的上部圆环52，用于放置环形空心胶囊9的主体上部凹坑51、用于承载支撑环形空心胶囊9下部的内圆环面53；所述的主体上部凹坑51的上端面， 设有与承载支撑环形空心胶囊9配合的内密封凹形槽50，环形空心胶囊9的环形空心胶囊凸环45放入到内密封凹形槽50中，实现环形空心胶囊9与上法兰58连接，同时胶囊外壁46与内圆环面53相接触，当需要密封油管补芯7或发生井涌或井喷时，用手压泵给环形胶囊9供液，液体沿进液管线、上法兰8进入环形空心胶囊9的环形空心胶囊内环空39与环形空心胶囊内环空上部通道40形成密封空间中，环形空心胶囊内环空39发生变形，使其内径变小，挤压油管补芯7将工具抱紧，防止井喷；胶囊外壁46的外圆受压外胀，与上法兰70的内圆环面53贴紧；不需密封时，手压泵泄压，环形空心胶囊9内、外壁靠弹性恢复原形，油管补芯7即可顺利起下作业。

实施例5

在上述的基础上，如图8、9所示的上法兰58上表面设有用于连接上法兰盘8的小螺栓孔49，所述的小螺栓孔49沿主体10中心线环绕均匀设置；主体下法兰13下表面设有用于固定井口下法兰5且沿主体10中心线环绕均匀的主体下法兰螺孔63，如图5所示的上法兰盘8与主体10的上法兰58通过连接螺栓14拧紧在小螺栓孔49中进行固定连接，主体下法兰13与井口下法兰5通过螺栓拧紧在主体下法兰螺孔63进行固定连接。

实施例6

在上述实施例的基础上，如图9所示的，为了主体10与固定井口下法兰5能够密封连接，且主体10在不影响功能的前提下重量更轻，主体10与上法兰70之间设有上脖颈外圆54；主体10与主体下法兰13之间设有小脖颈外圆58；主体下法兰13的下表面上设有与井口下法兰5配合的钢圈密封槽64。

上述的环空注入装置4是中间为空腔，两边设有与中部空腔相同的通孔管状结构，也可以是井口大四通；

上述的闸板防喷器驱动装置11为本技术领域公知的部件，是本技术领域人员在使用闸门防喷器的一部分，具体包括如图3所示的闸板轴71、侧门72、双头螺柱73、缸盖74、锁紧轴75，闸板轴71伸入到闸板椭圆孔55中，并通过侧门72与主体10连接，锁紧轴75伸入到闸板轴71的后端与其连接，并通过缸盖74固定到侧门72的后端，缸盖74通过双头螺柱73固定在侧门74的后端。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.复合式环形闸板防喷器，包括环形防喷器组件（2）、闸板防喷器（3）、主体（10）、过渡法兰（12）；

所述的环形防喷器组件（2）包括上法兰（70），与上法兰（70）上端连接的上法兰盘（8），设在上法兰盘（8）内部，且延伸到的上法兰（70）内的油管补芯（7）；所述的油管补芯（7）的上端与上法兰盘（8）的上表面平行，且油管补芯（7）与上法兰（70）之间还设有环形空心胶囊（9），所述的上法兰盘（8）侧面设有进油口（23）和与上法兰盖（8）底部垂直的且与进油口（23）相通的内部进油口（22）；

所述的闸板防喷器（3）包括对称设在其两侧双数个闸板防喷器驱动装置（11）；

其特征在于：所述主体（10）是内部具有内腔（65）的中空结构，且与上法兰（70）为一体，下端设有与井口下法兰（5）连接的且与主体（10）为一体的主体下法兰（13），所述的闸板防喷器驱动装置（11）对称设在主体（10）两侧，且与主体（10）的内腔（65）相通；

所述的主体（10）还设有与内腔（65）相通，且用于安装过渡法兰（12）的旁通斜孔（57），所述的旁通斜孔（57）位于闸板防喷器驱动装置（11）的下端。

2.根据权利要求1所述的复合式环形闸板防喷器，其特征在于，所述主体（10）侧面上还设有和内腔（65）相通，且用于安装闸板防喷器驱动装置（11）的闸板椭圆孔（55），所述的内腔（65）还包括主体内腔汇液腔（56），所述的旁通斜孔（57）与主体内腔汇液腔（56）相通。

3.根据权利要求1所述的复合式环形闸板防喷器，其特征在于，所述的旁通斜孔（57）是四个且均匀环绕主体（10）的中心线排布设置。

4.根据权利要求1所述的复合式环形闸板防喷器，其特征在于，所述的闸板防喷器驱动装置（11）是2个或4个，且按照从上向下对称设置在主体（10）的两侧。

5.根据权利要求1或2所述的复合式环形闸板防喷器，其特征在于，所述旁通斜孔（57）与主体（10）的中心线的夹角为75°且旁通斜孔（57）与主体（10）的外表面相交处高于与内腔（65）的相交处。

6.根据权利要求1所述的复合式环形闸板防喷器，其特征在于，所述上法兰（70）包括内径从大到小依次减小且用于和上法兰盘（8）连接的上部圆环（52），用于放置环形空心胶囊（9）的主体上部凹坑（51）、用于承载支撑环形空心胶囊（9）下部的内圆环面（53）；所述的主体上部凹坑（51）的上端面 设有与承载支撑环形空心胶囊（9）配合的内密封凹形槽（50）。

7.根据权利要求2所述的复合式环形闸板防喷器，其特征在于，所述的主体（10）上设有环绕在闸板椭圆孔（55）四周的闸板防喷器侧门螺栓孔（59）和闸板防喷器进油通道（60），所述的闸板防喷器驱动装置（11）通过螺钉拧紧在闸板防喷器侧门螺栓孔（59）中与主体（10）固定连接。

8.根据权利要求2所述的复合式环形闸板防喷器，其特征在于，所述的主体（10）上还均匀设有环绕旁通斜孔（57）的过渡法兰连接螺孔（61），所述的过渡法兰（12）通过螺钉与其配合的过渡法兰连接螺孔（61）与主体（10）固定连接；所述的过渡法兰（12）与旁通斜孔（57）之间还设有密封槽（62），该密封槽（62）位于套设在旁通斜孔（57）出口的内侧面内。

9.根据权利要求1所述的复合式环形闸板防喷器，其特征在于，所述的上法兰（58）上表面设有用于连接上法兰盘（8）的小螺栓孔（49），所述的小螺栓孔（49）沿主体（10）中心线环绕均匀设置；所述主体下法兰（13）下表面设有用于固定井口下法兰（5）且沿主体（10）中心线环绕均匀的主体下法兰螺孔（63）。

10.根据权利要求1所述的复合式环形闸板防喷器，其特征在于，所述主体（10）与上法兰（70）之间设有上脖颈外圆（54）；所述主体（10）与主体下法兰（13）之间设有下脖颈外圆（58），所述的主体下法兰（13）的下表面上设有与井口下法兰（5）配合的钢圈密封槽（64）。