CN109025887A - 一种全液压智能井口集成装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及矿场机械领域,名称为一种全液压智能井口集成装置,包括自动对中液压密封模块、智能采样模块、多功能球阀。自动对中、可万向调心的液压密封模块套装在油井光杆上与井口油管连接,智能采样模块安装在自动对中液压密封模块左侧,多功能球阀安装在自动对中液压密封模块右侧;本申请实施中,自动对中液压密封模块、智能采样模块、多功能球阀能够组合应用,也可以结合需求单独模块使用实现功能,具有低成本、使用周期长,安装方便、易操控、便于维修、保护环境等优点。
Description
技术领域:
本发明涉及矿场机械领域,名称为一种全液压智能井口集成装置。
背景技术:
在机械采油中所用的主要设备为有杆抽油设备,日前有杆举升油井占机械采油井总数的95%以上。井口是连通地下油管和地面集输系统的通道,也是原油从地下向地面流动过程中关键的工艺控制装置,必须满足采样、光杆密封、井口压力显示、投球、工艺连接五大功能。现有的机械采油井口是由各种闸阀、光杆密封器、压力表、堵头、管线短节通过焊接或丝扣、法兰连接而成。
目前在生产现场使用的机械采油井口主要存在以下不足:(1)各种闸阀无智能控制功能,无法实现可控的无人值守,特别是采样口、压力表接口、堵头等部位被恶意开启、拆卸。(2)丝扣、法兰连接简单,易拆易卸,易遭受破坏。(3)井口自动对中功能差,盘根盒与光杆不能有效对中;当光杆与井口不垂直时,无法纠正角度;导致盘根盒中的密封件磨损大寿命短,造成原油泄漏、污染环境。(4)光杆意外断脱落井时,井口不能实现自封堵,形成井场及设备大面积污染。(5)原井口密封件使用周期短,更换和紧固困难,劳动大。(6)现有井口功能单一,无法实现投球,吹扫热洗连接困难等问题。这些缺陷给数字化条件下的可控无人值守带来严重制约,也形成很多重大安全环保隐患。
发明内容:
因此,为解决上述采油井口存在的技术问题,本申请设计了一种更加安全可靠、环保智能的采油井口。
一种全液压智能井口集成装置,包括自动对中液压密封模块、智能采样模块、多功能球阀。自动对中、可万向调心的液压密封模块套装在油井光杆上与井口油管连接,智能采样模块安装在自动对中液压密封模块左侧,多功能球阀安装在自动对中液压密封模块右侧。
自动对中液压密封模块,包括:磁性止喷球座、锥孔球阀座、磁性止喷阀球、油管短节、摆动球柱、限位挡片、过流阀套、同轴密封圈、主联接套、固定滑板、平面组合密封、顶丝、滑座、弹簧压板、球座滑环、摆动球压板、摆动球座、摆动球对开压环、带阀柱塞、主密封活塞、油堵、斜压盘、滑动垫、六方压帽、主密封压帽、防尘盖、圆垫、主密封填料、液压缸、液压芯套、双通道单向进液阀组、副密封活塞、副密封填料、副密封衬环;油管短节安装在自动对中液压密封模块的底部,且包围在油井光杆上,油管短节顶部安装锥孔球阀座,锥孔球阀座内部安装磁性止喷阀球,磁性止喷阀球左侧安装限位挡片,磁性止喷阀球右侧安装芯轴,磁性止喷阀球顶部安装摆动球柱,摆动球柱顶部内侧安装副密封衬环,副密封衬环顶部安装副密封填料,副密封填料顶部安装副密封活塞,副密封活塞顶部右侧安装双通道单向进液阀组,副密封活塞顶部安装液压芯套,液压芯套顶部安装主密封填料,主密封填料外侧安装液压缸,主密封填料顶部安装斜压盘,斜压盘顶部安装滑动垫,滑动垫顶部安装主密封压帽,主密封压帽顶部安装防尘盖,主密封压帽顶部安装六方压帽,摆动球柱外侧左边安装摆动球座,摆动球座底部外侧安装滑座,滑座底部安装固定滑板,滑座和固定滑板间安装平面组合密封,滑座中部安装顶丝,滑座顶部安装弹簧压板,摆动球座顶部右侧安装摆动球对开压环,摆动球座顶部左侧安装摆动球压板,防尘盖左侧安装油堵。
智能采样模块,包括:取样阀座、取样接口、取样推杆、液压座、推杆液缸、液压油泵、防爆电磁铁、防爆智能盒、取样主套;取样阀座顶部安装取样推杆,取样推杆左侧安装推杆液缸,推杆液缸底部安装液压座,液压座底部安装取样接口,推杆液缸左侧安装防爆电磁铁,防爆电磁铁底部安装液压油泵,防爆电磁铁和液压油泵的外部安装防爆智能盒,取样推杆顶部安装取样主套。
多功能球阀,包括:锥螺纹端盖套、封口方板、吹扫快速接口、单向阀、T型挡圈、星型挡板、单向阀座、挡套、矩形密封环、阶梯密封座、圆弧密封环、阀球、球阀外壳、主体方钢、球阀内密封、清蜡球、储球桶、限流活塞、压力表螺纹座、针阀杆、磁柱密码花键接头、蜗杆、第一深沟球轴承、锥销、蜗轮壳、球阀限位销、蜗轮壳盖、轴用弹性挡圈、球阀标向轴、第二深沟球轴承、半圆键、蜗轮、蜗杆端头套、双密封套、球阀花键轴;锥螺纹端盖套左侧由封头圆螺栓固定安装封口方板,封口方板左侧安装吹扫快速接口,吹扫快速接口左侧安装星型挡板,星型挡板左侧安装单向阀座,单向阀座左侧安装T型挡圈,单向阀座内安装单向阀,单向阀顶部安装挡套,挡套左侧安装矩形密封环,矩形密封环底部安装阶梯密封座,矩形密封环左侧安装阀球,阀球底部安装球阀外壳,球阀外壳和阀球间安装圆弧密封环,球阀外壳底侧安装主体方钢,阀球顶部左侧安装球阀内密封,阀球顶部安装储球桶,储球桶内装有清腊球,锥螺纹端盖顶部安装针阀杆,针阀杆顶部安装压力表螺纹座,针阀杆底部安装限流活塞,阀球内安装球阀花键轴,球阀花键轴外侧安装双密封套,球阀花键轴右侧安装蜗杆,蜗杆上套装蜗轮蜗轮顶部安装蜗杆端头套,蜗轮内侧安装半圆键,半圆键右侧安装第二深沟球轴承,第二深沟球轴承右侧安装蜗轮壳盖,蜗轮壳盖内侧安装球阀标向轴,蜗轮壳盖和球阀标向轴间安装轴用弹性挡圈,蜗杆中部安装第一深沟球轴承,蜗杆顶部安装磁柱密码花键接头,蜗杆右侧安装蜗轮壳,蜗轮壳右侧安装球阀限位销。
本装置实施中,它具有降低成本、智能控制、安装方便、易操控、免维护周期长、保护环境等优点。特别是在低渗透油田边缘区块开发过程中,为单井采油集输和无人化值守输液,开辟了一条智能、高效、安全环保的途径。
附图说明:
图1为一种全液压智能井口集成装置的结构示意图。
图2为图1中A部分的放大图。
图3为图1中B部分的放大图。
图4为图1中C部分的放大图。
图5为图1中D部分的放大图。
图6为图5中A-A面的剖视图。
图7为图6中E-E面的剖视图。
图中:A部分和B部分上下组合为自动对中液压密封模块,C部分为防盗采样模块,D部分为防恶意操作球阀,锥螺纹端盖套1、封口方板3、吹扫快速接口4、单向阀5、T型挡圈6、星型挡板7、单向阀座8、挡套10、矩形密封环12、阶梯密封座13、圆弧密封环14、阀球15、球阀外壳16、钢保护层17、扁方芯轴22、锥孔球阀座23、磁性止喷阀球24、油管短节25、摆动球柱27、限位挡片28、取样阀座33、取样接口35、取样推杆36、液压座40、推杆液缸41、液压油泵43、防爆电磁铁44、防爆智能盒45、取样主套52、主联接套54、固定滑板56、平面组合密封57、顶丝58、滑座60、弹簧压板61、球座滑环63、摆动球压板64、摆动球座67、摆动球对开压环68、带阀柱塞72、主密封活塞74、油堵78、斜压盘79、滑动垫80、六方压帽81、主密封压帽83、防尘盖85、圆垫89、主密封填料90、液压缸92、液压芯套94、双通道单向进液阀组99、副密封活塞102、副密封填料105、副密封衬环106、球阀内密封110、清蜡球112、储球桶114、限流活塞119、压力表螺纹座120、针阀杆125、磁柱密码花键接头126、蜗杆127、第一深沟球轴承128、锥销129、蜗轮壳130、球阀限位销131、蜗轮壳盖134、轴用弹性挡圈135、球阀标向轴136、第二深沟球轴承139、半圆键142、蜗轮143、蜗杆端头套144、双密封套149、球阀花键轴150。
具体实施方式:
请参看如图1所示的一种全液压智能井口集成装置,包括自动对中液压密封模块、智能采样模块、多功能球阀,自动对中液压密封模块套装在油井光杆上,智能采样模块安装在自动对中液压密封模块左侧,多功能球阀安装在自动对中液压密封模块右侧。
请参看如图2、图3所示的自动对中液压密封模块,包括:扁方芯轴22、锥孔球阀座23、磁性止喷阀球24、油管短节25、摆动球柱27、限位挡片28、主联接套54、固定滑板56、平面组合密封57、顶丝58、滑座60、弹簧压板61、球座滑环63、摆动球压板64、摆动球座67、摆动球对开压环68、带阀柱塞72、主密封活塞74、油堵78、斜压盘79、滑动垫80、六方压帽81、主密封压帽83、防尘盖85、圆垫89、主密封填料90、液压缸92、液压芯套94、双通道单向进液阀组99、副密封活塞102、副密封填料105、副密封衬环106;油管短节25安装在自动对中液压密封模块的底部,且包围在油井光杆上,油管短节25顶部安装锥孔球阀座23,锥孔球阀座23内部安装磁性止喷阀球24,磁性止喷阀球23左侧安装限位挡片28,磁性止喷阀球23右侧安装扁方芯轴22,磁性止喷阀球24顶部有磁性环,磁性环安装在摆动球柱27上,摆动球柱27顶部内侧安装副密封衬环106,副密封衬环106顶部安装副密封填料105,副密封填料105顶部安装副密封活塞102,副密封活塞102顶部右侧安装双通道单向进液阀组99,副密封活塞102顶部安装液压芯套94,液压芯套94顶部安装主密封填料90,主密封填料90外侧安装液压缸92,主密封填料90顶部安装斜压盘79,斜压盘79顶部安装滑动垫80,滑动垫80顶部安装主密封压帽83,主密封压帽83顶部安装防尘盖85,主密封压帽83内侧安装六方压帽81,摆动球柱27外侧左边安装摆动球座67,摆动球座67底部外侧安装滑座60,滑座60底部安装固定滑板56,滑座60和固定滑板56间安装平面组合密封57,滑座60中部安装顶丝58,滑座60顶部安装弹簧压板61,摆动球座67顶部右侧安装摆动球对开压环68,摆动球座67顶部左侧安装摆动球压板64,防尘盖85左侧安装油堵78。
调偏液压密封器内部带阀柱塞在抽油杆往复工作中,增加液压力,压紧主密封件,结合现场工况压紧力以理论最优值设定,超过设定压紧力后通过溢流阀泄压,并可调整设定值,避免压紧力的现场操作的过大或过小,延长密封件使用寿命及效果,提高完好周期。
当密封器主密封件需要维护更换时,副密封的增压泵工作,提高副密封压紧力密封抽油杆,拆开主密封压盖,取出主填料更换,更换后电磁阀换位卸压,开始工作后在带阀柱塞提升液压力作用下,主密封部分开始工作。
密封器中的防喷机构在光杆意外脱落时,磁性止喷阀球在磁力的作用下旋转,与摆动球柱密封,可自动、即时关井。
偏心自调节机构工作范围大,适应不同油井、不同抽汲工况,可有效延长抽油杆和密封件的完好周期。
请参看如图4所示的智能采样模块,包括:取样阀座33、取样接口35、取样推杆36、液压座40、推杆液缸41、液压油泵43、防爆电磁铁44、防爆智能盒45、取样主套52;取样阀座33顶部安装取样推杆36,取样推杆36左侧安装推杆液缸41,推杆液缸41底部安装液压座40,液压座40底部安装取样接口35,推杆液缸41左侧安装防爆电磁铁44,防爆电磁铁44底部安装液压油泵43,防爆电磁铁44和液压油泵43的外部安装防爆智能盒45,取样推杆36顶部安装取样主套52。
需取样时,控制液压泵工作和电磁阀换位,液压油推动取样杆,液体流出完成取样。
请参看如图5、图6、图7所示的多功能球阀,包括:锥螺纹端盖套1、封口方板3、吹扫快速接口4、单向阀5、T型挡圈6、星型挡板7、单向阀座8、挡套10、矩形密封环12、阶梯密封座13、圆弧密封环14、阀球15、球阀外壳16、主体方钢17、球阀内密封110、清腊球112、储球桶114、限流活塞119、压力表螺纹座120、针阀杆125、磁柱密码花键接头126、蜗杆127、第一深沟球轴承128、锥销129、蜗轮壳130、球阀限位销131、蜗轮壳盖134、轴用弹性挡圈135、球阀标向轴136、第二深沟球轴承139、半圆键142、蜗轮143、蜗杆端头套144、双密封套149、球阀花键轴150;锥螺纹端盖套1左侧由封头螺栓固定安装封口方板3,封口方板3左侧安装吹扫快速接口4,吹扫快速接口4左侧安装星型挡板7,星型挡板7左侧安装单向阀座8,单向阀座8左侧安装T型挡圈6,单向阀座8内安装单向阀5,单向阀5顶部安装挡套10,挡套10左侧安装矩形密封环12,矩形密封环12底部安装阶梯密封座13,矩形密封环12左侧安装阀球15,阀球15底部安装球阀外壳16,球阀外壳16和阀球15间安装圆弧密封环14,球阀外壳16底侧安装主体方钢17,阀球15顶部左侧安装球阀内密封110,阀球15顶部安装储球桶114,储球桶114内装有清腊球112,锥螺纹端盖1顶部安装针阀杆125,针阀杆125顶部安装压力表螺纹座120,针阀杆125底部安装限流活塞119,阀球15内安装球阀花键轴150,球阀花键轴150外侧安装双密封套149,球阀花键轴150右侧安装蜗杆127,蜗杆127上套装蜗轮143,蜗轮143顶部安装蜗杆端头套144,蜗轮143内侧安装半圆键142,半圆键142右侧安装第二深沟球轴承139,第二深沟球轴承139右侧安装蜗轮壳盖134,蜗轮壳盖134内侧安装球阀标向轴136,蜗轮壳盖134和球阀标向轴136间安装轴用弹性挡圈135,蜗杆127中部安装第一深沟球轴承128,蜗杆127顶部安装磁柱密码花键接头126,蜗杆127右侧安装蜗轮壳130,蜗轮壳130右侧安装球阀限位销131。
多功能球阀可实现阀门投球功能,球阀芯内通孔为水平时为正常生产使用流程,投球时较大开口旋转至上部,放入球后旋转至正常流程后,由液体推出至管线。投球口可连接存球桶,配合电动球阀控制,实现一次放球,连续投球功能。球阀为涡轮蜗杆配合转动阀芯开启关闭,旋转扭矩小,可连接电动机使用,实现远程操作。开启关闭时需使用专用电磁工具,得电后磁铁互相吸合,连接蜗杆传动。
在压力表下限流活塞的作用下,拆除压力表时接头部位无液体流出,防止盗取液体和恶意破坏。正常更换压力表时,按照截断安全要求,旋入针阀杆阻挡油路,拆除压力表。
吹扫接口,内部有单向阀和挡圈构成,防止人为破坏盗取液体。当接口连接压力低于内部流程压力时,单向阀工作封闭。
本发明还具有以下优点:
1、自动对中液压密封模块、智能采样模块、多功能球阀能够组合应用,也可以结合需求单独模块使用实现功能。
2、智能采样模块和多功能球阀的部件全部集成在金属保护层内部,并填充保温固定泡沫,外观简洁,有保温防震效果,防外力破坏能力强。
3、自动对中液压密封模块,与集成在金属保护层内的两大模块分体式连接,便于现场安装及拆卸。
4、液压密封器部分集成密封、万向调心、防喷多功能一体,且结构简单,节能,环保。
5、多功能球阀模块集投球、吹扫、热洗、防盗、测压、生产等功能一体,智能电动控制,未授权无法操作。
6、智能液压取样装置结构合理,通过液压泵和三位四通电磁阀配合。给副密封提供液压力,又满足取样需要同时并有智能作用。
7、智能取样模块取样口,可配合连接单量仪、含水分析仪等作业。
8、当未关闭压力表油路时,压力表被拆除后,滑块移动自动关闭油路。
本领域技术人员可以理解,在本说明书的指导下,可以对本发明做出一些修改和调整。这些修改和调整也应当在本发明权利要求所限定的范围内。
Claims (4)
1.一种全液压智能井口集成装置,其特征在于:包括自动对中液压密封模块、智能采样模块、多功能球阀,自动对中液压密封模块套装在油井光杆上与井口油管连接,智能采样模块安装在自动对中液压密封模块左侧,多功能球阀安装在自动对中液压密封模块右侧。
2.如权利要求1所述的一种全液压智能井口集成装置,其特征在于:所述自动对中液压密封模块,包括扁方芯轴、锥孔球阀座、磁性止喷阀球、油管短节、摆动球柱、限位挡片、主联接套、固定滑板、平面组合密封、顶丝、滑座、弹簧压板、球座滑环、摆动球压板、摆动球座、摆动球对开压环、带阀柱塞、主密封活塞、油堵、斜压盘、滑动垫、六方压帽、主密封压帽、防尘盖、圆垫、主密封填料、液压缸、液压芯套、双通道单向进液阀组、副密封活塞、副密封填料、副密封衬环;油管短节安装在自动对中液压密封模块的底部,且包围在油井光杆上,油管短节顶部安装锥孔球阀座,锥孔球阀座内部安装磁性止喷阀球,磁性止喷阀球左侧安装限位挡片,磁性止喷阀球右侧安装扁方芯轴,磁性止喷阀球顶部安装摆动球柱,摆动球柱顶部内侧安装副密封衬环,副密封衬环顶部安装副密封填料,副密封填料顶部安装副密封活塞,副密封活塞顶部右侧安装双通道单向进液阀组,副密封活塞顶部安装液压芯套,液压芯套顶部安装主密封填料,主密封填料外侧安装液压缸,主密封填料顶部安装斜压盘,斜压盘顶部安装滑动垫,滑动垫顶部安装主密封压帽,主密封压帽顶部安装防尘盖,主密封压帽顶部安装六方压帽,摆动球柱外侧左边安装摆动球座,摆动球座底部外侧安装滑座,滑座底部安装固定滑板,滑座和固定滑板间安装平面组合密封,滑座中部安装顶丝,滑座顶部安装弹簧压板,摆动球座顶部右侧安装摆动球对开压环,摆动球座顶部左侧安装摆动球压板,防尘盖左侧安装油堵。
3.如权利要求1所述的一种全液压智能井口集成装置,其特征在于:所述智能采样模块,包括取样阀座、取样接口、取样推杆、L液压座、推杆液缸、液压油泵、防爆电磁铁、防爆智能盒、取样主套;取样阀座顶部安装取样推杆,取样推杆左侧安装推杆液缸,推杆液缸底部安装L液压座,L液压座底部安装取样接口,推杆液缸左侧安装防爆电磁铁,防爆电磁铁底部安装液压油泵,防爆电磁铁和液压油泵的外部安装防爆智能盒,取样推杆顶部安装取样主套。
4.如权利要求1所述的一种全液压智能井口集成装置,其特征在于:所述多功能球阀,包括锥螺纹端盖套、封口方板、吹扫快速接口、单向阀、T型挡圈、星型挡板、单向阀座、挡套、矩形密封环、阶梯密封座、圆弧密封环、阀球、球阀外壳、主体方钢、球阀内密封、清蜡球、储球桶、限流活塞、压力表螺纹座、针阀杆、磁柱密码花键接头、蜗杆、第一深沟球轴承、锥销、蜗轮壳、球阀限位销、蜗轮壳盖、轴用弹性挡圈、球阀标向轴、第二深沟球轴承、半圆键、蜗轮、蜗杆端头套、双密封套、球阀花键轴;锥螺纹端盖套左侧由封头圆螺栓固定安装封口方板,封口方板左侧安装吹扫快速接口,吹扫快速接口左侧安装星型挡板,星型挡板左侧安装单向阀座,单向阀座左侧安装T型挡圈,单向阀座内安装单向阀,单向阀顶部安装挡套,挡套左侧安装矩形密封环,矩形密封环底部安装阶梯密封座,矩形密封环左侧安装阀球,阀球底部安装球阀外壳,球阀外壳和阀球间安装圆弧密封环,球阀外壳底侧安装主体方钢,阀球顶部左侧安装球阀内密封,阀球顶部安装储球桶,储球桶内装有清腊球,锥螺纹端盖顶部安装针阀杆,针阀杆顶部安装压力表螺纹座,针阀杆底部安装限流活塞,阀球内安装球阀花键轴,球阀花键轴外侧安装双密封套,球阀花键轴右侧安装蜗杆,蜗杆上套装蜗轮蜗轮顶部安装蜗杆端头套,蜗轮内侧安装半圆键,半圆键右侧安装第二深沟球轴承,第二深沟球轴承右侧安装蜗轮壳盖,蜗轮壳盖内侧安装球阀标向轴,蜗轮壳盖和球阀标向轴间安装轴用弹性挡圈,蜗杆中部安装第一深沟球轴承,蜗杆顶部安装磁柱密码花键接头,蜗杆右侧安装蜗轮壳,蜗轮壳右侧安装球阀限位销。
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