CN104695899A - 一种页岩气压裂井口装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种页岩气压裂井口装置，包括与井口相连的直通式油管头、第一平板闸阀、第二平板闸阀、固定节流阀、压裂头六通和升高法兰；所述直通式油管头与井口相连端口的相邻两端口上分别依次连接有两个第一平板闸阀和固定节流阀；所述直通式油管头上井口相对的端口上依次连接两个第二平板闸阀、压裂头六通、第二平板闸阀和升高法兰；所述第一平板闸阀和第二平板闸阀结构相同；本发明的页岩气压裂井口装置，采用滚珠丝杠驱动阀门，能有效的减小阀门开启和关闭的扭矩力，使操作人员能手动开启大口径压裂阀，其结构简单、操作方便、易于维修、可靠性高，且开发单井费用低，具有良好的经济效益、社会效益和环境保护效益。
Description
技术领域
本发明属于油井作业技术领域，尤其涉及一种页岩气压裂井口装置。
背景技术
近年来,页岩气在非常规天然气中异军突起，已经成为全球油气资源勘探开发的新亮点，同时页岩气开发对我国具有战略意义，清洁低碳的页岩气能够增加天然气供应、优化能源结构、缓解减排压力。据统计，目前世界页岩气资源量为456万亿立方米,主要分布在北美、中亚和中国、中东和北非、拉丁美洲、前苏联等地区,其潜力远远大于常规天然气。
随着国家能源局召开的"十三五"能源规划会议上制定的到2020年页岩气产量需达300亿立方米目标确认，页岩气急需进行大量的开采，其中页岩气压裂井口装置是页岩气开发的必备设备，国外特别是北美地区，页岩气开采已相对成熟，开发单井费用为250-350万美元，但订货周期长，零配件难以供应，维修不便利，加之北美人少地多，开发页岩气以平原为主，地层1000-3500米，开发技术与我国地层，地貌并不相符，我国人口相对稠密，页岩气地层在3000-5000米，压力高、开采难，严重制约我国页岩气能源的发展。
现有的常规油气井一般采用103及以下通径的井口，这对于页岩气的井口来说不能适应施工要求，因此，急需一种大通径、高压力的压裂井口来满足页岩气开采油田的需求，专利申请号为201220360993.X的一种大通径压裂井口装置，其压裂阀门采用的是齿轮驱动的设计方法，这样的设计方法是为了减小开启力矩，但是在实际使用过程中力矩减小并不明显，开启转动圈数更加繁重，无法进行纯手动开启，不便于带压操作和更换，工作效率低且使用寿命短。
发明内容
本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种使用寿命长、效率高、带压作业性能好，并能手动开启大口径压裂阀的页岩气压裂井口装置。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种页岩气压裂井口装置，包括与井口相连的直通式油管头、第一平板闸阀、第二平板闸阀、固定节流阀、压裂头六通和升高法兰；所述直通式油管头与井口相连端口的相邻两端口上分别依次连接有两个第一平板闸阀和固定节流阀；所述直通式油管头上井口相对的端口上依次连接两个第二平板闸阀、压裂头六通、第二平板闸阀和升高法兰；所述第一平板闸阀和第二平板闸阀结构相同；所述第一平板闸阀包括阀体、上阀盖、下阀盖、设置在阀体内的阀座、位于阀座上的阀杆、阀杆颈块、闸板、尾杆、支撑板、手轮杆、滚珠丝杠、阀杆接、手轮和注脂阀；所述阀体上下两端分别与上阀盖和下阀盖螺栓连接；所述阀座与上阀盖之间设有两个支撑板；所述阀杆上设有阀杆颈块；所述阀杆颈块下端设有与阀杆相连的闸板；所述阀杆下端还设有尾杆；所述上阀盖上端与手轮杆相连；所述手轮杆上部通过传动键与滚珠丝杠相连；所述滚珠丝杠与阀杆相连；所述手轮杆上端通过阀杆接与手轮相连；所述上阀盖和下阀盖一侧还设有注脂阀；所述手轮通过手轮杆、传动键和滚珠丝杠驱动与阀杆相连的闸板上下运动。
优选的，所述直通式油管头、第一平板闸阀、第二平板闸阀和压裂六通之间均通过法兰连接。
优选的，所述上阀盖外还设有阀罩；所述阀罩通过外六角螺钉与手轮杆相连；所述手轮杆与上阀盖之间设有推力轴承。
优选的，所述尾杆外还设有尾杆保护罩。
优选的，所述阀罩与手轮杆之间还设有O型圈和导向带。
优选的，所述阀体与上阀盖之间设有中头密封垫环；所述阀体与下阀盖之间设有下阀盖密封圈。
优选的，所述尾杆与下阀盖以及上阀盖与阀杆之间设有填料垫片和阀杆填料。
优选的，所述闸板和阀座表面喷焊有碳化钨合金。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明方案的一种页岩气压裂井口装置，其采用滚珠丝杠驱动阀门，能有效的减小阀门开启和关闭的扭矩力，使操作人员能手动开启大口径压裂阀。采用内外双圈密封，可解决压裂施工时压裂砂进入阀杆腔的问题，阀杆内腔堆焊可有效解决放喷时闸阀容易冲蚀的技术难题。本发明方案的一种页岩气压裂井口装置，具有结构简单、操作方便、易于维修、可靠性高，开发单井费用低等特点，填补了页岩气压裂井口大口径、高压力、纯手动的国内空白，对我国能源战略的优化具有十分重要的意义，有力地推动了我国石油机械产业的发展，具有良好的经济效益、社会效益和环境保护效益。
附图说明
下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明。
附图1为本发明页岩气压裂井口装置的立体结构示意图。
附图2为第一平板闸阀的结构示意图。
其中：1、直通式油管头；2、第一平板闸阀；3、第二平板闸阀；4、固定节流阀；5、压裂头六通；6、升高法兰；7、压力表；21、阀体；22、上阀盖；23、下阀盖；24、阀座；25、阀杆；26、阀杆颈块；27、闸板；28、尾杆；29、支撑板；30、手轮杆；31、滚珠丝杠；32、阀杆接；33、手轮；34、注脂阀；35、中头密封垫环；36、下阀盖密封圈；37、阀杆填料；38、填料垫片；39、尾杆保护罩；40、阀罩；41、外六角螺钉；42、推力轴承；43、O型圈；44、导向带；45、传动键；46、油杯。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如附图1-2所示的本发明所述的一种页岩气压裂井口装置，包括与井口相连的直通式油管头1、第一平板闸阀2、第二平板闸阀3、固定节流阀4、压裂头六通5和升高法兰6；所述直通式油管头1与井口相连端口的相邻两端口上分别依次连接有两个第一平板闸阀2和固定节流阀4；所述直通式油管头1上井口相对的端口上依次连接两个第二平板闸阀3、压裂头六通5、第二平板闸阀3和升高法兰6；所述第一平板闸阀2和第二平板闸阀3结构相同；所述第一平板闸阀2包括阀体21、上阀盖22、下阀盖23、设置在阀体内的阀座24、位于阀座上的阀杆25、阀杆颈块26、闸板27、尾杆28、支撑板29、手轮杆30、滚珠丝杠31、阀杆接32、手轮33和注脂阀34；所述阀体21上下两端分别与上阀盖22和下阀盖23螺栓连接；所述阀座24与上阀盖22之间设有两个支撑板29；所述阀杆25上设有阀杆颈块26；所述阀杆颈块26下端设有与阀杆25相连的闸板27；所述阀杆25下端还设有尾杆28；所述上阀盖22上端与手轮杆30相连；所述手轮杆30上部通过传动键45与滚珠丝杠31相连；所述滚珠丝杠31与阀杆25相连；所述手轮杆30上端通过阀杆接32与手轮33相连；所述上阀盖22和下阀盖23一侧还设有注脂阀34；所述手轮33通过手轮杆30、传动键45和滚珠丝杠31驱动与阀杆25相连的闸板27上下运动;所述直通式油管头1、第一平板闸阀2、第二平板闸阀3和压裂六通5之间均通过法兰连接；所述上阀盖22外还设有阀罩40；所述阀罩40通过外六角螺钉41与手轮杆30相连；所述手轮杆30与上阀盖22之间设有推力轴承42；所述尾杆28外还设有尾杆保护罩39；所述阀罩40与手轮杆30之间还设有O型圈43和导向带44；所述阀体21与上阀盖22之间设有中头密封垫环35；所述阀体21与下阀盖23之间设有下阀盖密封圈36；所述尾杆28与下阀盖23以及上阀盖22与阀杆25之间设有填料垫片38和阀杆填料37；所述闸板27和阀座24表面喷焊有碳化钨合金。
如附图1-2所示的本发明所述的一种页岩气压裂井口装置，在实际操作前，需要把页岩气压裂井口装置中的直通式油管头与井口相连，当页岩气压裂井口装置工作时，需要利用第一平板闸阀和第二平板闸阀进行压裂井口中截断压裂液的功能时，手动转动手轮，手轮通过阀杆接带动手轮杆转动，手轮杆通过传动键和滚珠丝杠驱动阀杆上的闸阀进行上下运动，其中由于滚珠丝杠的功能是将旋转运动转换成线性运动，并具有很小的摩擦阻力，这样可以有效的减小阀门开启和关闭的扭矩力，大大减轻了现场操作人员的劳动强度，使操作人员能够手动开启大口径压裂阀，满足了实际的操作需求。
本发明的页岩气压裂井口装置，在直通式油管头与井口相连端口的相邻两端口的其中一个端口上的两个第一平板闸阀之间设有压力表7，用来观察页岩气压裂井口装置的压力状况；同时在阀杆接一侧还设有油杯46，用来对阀体进行润滑。
本发明的页岩气压裂井口装置，阀杆下端连接有尾杆，尾杆在阀门的开启和关闭过程当中起到平衡闸板的作用，使得开启和关闭的扭力矩更加平稳；注脂阀是通过90°旋转安装在上阀盖和下阀盖一侧的。
进一步的，闸板和阀座表面都喷焊碳化钨合金，使密封强度更优化；阀体与上阀盖和下阀盖采用常用的螺栓螺母连接，能够更好的方便拆卸，阀体与阀盖间采用金属密封圈密封，用螺栓的预紧力使金属密封圈产生形变，达到可靠的密封效果；阀杆与闸板采用了可靠性更强的T型块连接，以获得更大的强度。
进一步的，阀座、阀杆和尾杆都采用了U形密封圈，这样液体进入阀腔后可利用液体的压力将U形密封圈撑开，从而达到更好的密封效果。
本发明的页岩气压裂井口装置，采用滚珠丝杠驱动阀门，能有效的减小阀门开启和关闭的扭矩力，大大减轻了现场操作人员的劳动强度，使操作人员能手动开启大口径压裂阀，其具有结构简单、操作方便、易于维修、可靠性高和开发单井费用低等特点，填补了页岩气压裂井口大口径、高压力和纯手动的国内空白，对我国能源战略的优化具有十分重要的意义，有力地推动了我国石油机械产业的发展，具有良好的经济效益、社会效益和环境保护效益。
以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。
Claims (8)
1.一种页岩气压裂井口装置，其特征在于：包括与井口相连的直通式油管头、第一平板闸阀、第二平板闸阀、固定节流阀、压裂头六通和升高法兰；所述直通式油管头与井口相连端口的相邻两端口上分别依次连接有两个第一平板闸阀和固定节流阀；所述直通式油管头上井口相对的端口上依次连接两个第二平板闸阀、压裂头六通、第二平板闸阀和升高法兰；所述第一平板闸阀和第二平板闸阀结构相同；所述第一平板闸阀包括阀体、上阀盖、下阀盖、设置在阀体内的阀座、位于阀座上的阀杆、阀杆颈块、闸板、尾杆、支撑板、手轮杆、滚珠丝杠、阀杆接、手轮和注脂阀；所述阀体上下两端分别与上阀盖和下阀盖螺栓连接；所述阀座与上阀盖之间设有两个支撑板；所述阀杆上设有阀杆颈块；所述阀杆颈块下端设有与阀杆相连的闸板；所述阀杆下端还设有尾杆；所述上阀盖上端与手轮杆相连；所述手轮杆上部通过传动键与滚珠丝杠相连；所述滚珠丝杠与阀杆相连；所述手轮杆上端通过阀杆接与手轮相连；所述上阀盖和下阀盖一侧还设有注脂阀；所述手轮通过手轮杆、传动键和滚珠丝杠驱动与阀杆相连的闸板上下运动。
2.根据权利要求1所述的页岩气压裂井口装置，其特征在于：所述直通式油管头、第一平板闸阀、第二平板闸阀和压裂六通之间均通过法兰连接。
3.根据权利要求2所述的页岩气压裂井口装置，其特征在于：所述上阀盖外还设有阀罩；所述阀罩通过外六角螺钉与手轮杆相连；所述手轮杆与上阀盖之间设有推力轴承。
4.根据权利要求3所述的页岩气压裂井口装置，其特征在于：所述尾杆外还设有尾杆保护罩。
5.根据权利要求1或4所述的页岩气压裂井口装置，其特征在于：所述阀罩与手轮杆之间还设有O型圈和导向带。
6.根据权利要求5所述的页岩气压裂井口装置，其特征在于：所述阀体与上阀盖之间设有中头密封垫环；所述阀体与下阀盖之间设有下阀盖密封圈。
7.根据权利要求6所述的页岩气压裂井口装置，其特征在于：所述尾杆与下阀盖以及上阀盖与阀杆之间设有填料垫片和阀杆填料。
8.根据权利要求7所述的页岩气压裂井口装置，其特征在于：所述闸板和阀座表面喷焊有碳化钨合金。
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Legal Events
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20150610 |