CN109403906B - 连续油管四闸板防喷器悬挂径缩自动补偿装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种连续油管四闸板防喷器悬挂径缩自动补偿装置。其技术方案是：补偿固定体的外侧连接运动活塞，两组补偿固定体与两组补偿活动体配合，每组补偿活动体的内侧安装有卡瓦，通过卡瓦与连续油管的外壁固定；另外，补偿活动体沿着补偿固定体的斜面移动，并在支撑弹簧的弹力和补偿活动体的重力的合力作用下，使补偿活动体向下向内的移动，并带动卡瓦与连续油管的外壁进一步抱紧固定，实现实时补偿。有益效果是：本发明使卡瓦进一步缩径，与径缩的连续油管又实现了抱紧作用，实现了动态的补偿作用，这样，在连续油管径缩到一定程度之前，一直可以得到卡瓦的补偿抱紧，从而延长了油井的工作时间，减少了修井作业的次数，提高了石油生产的效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种连续油管四闸板防喷器悬挂辅助装置，特别涉及一种连续油管四闸板防喷器悬挂径缩自动补偿装置。
背景技术
在连续油管的施工过程中，4FZ防喷器，也就是四闸板防喷器，是一种必须安装的安全防护装置，在这个装置中，连续油管四闸板防喷器在连续油管作业中有着举足轻重的地位，用来防止连续油管作业过程中出现井喷的设备。配置四闸板总成，可实现井口无管密封，油管剪切、油管悬挂、有管密封；适用于高压井口和H2S工作环境，采用液压驱动，响应速度快，并有手动锁紧，安全系数高。其中，悬挂闸板的功能是使剪切后的连续油管保持静止状态，但是连续油管一般在一两千米以上，更深的在四五千米以上，每一千米2.4吨重，这样，需要的四闸板防喷器的悬挂力非常大，短时间没问题，但是由于连续油管的自身重量较大，会出现径缩现象，类似于金属的拉伸试验出现的金属拉长的情况，这样，现有的悬挂的卡瓦就不能实时动态的调整夹紧力，这就造成了悬挂失效，导致连续油管掉入油气井内，造成生产事故，只能通过修井打捞来完成。
中国专利文献公开号为206290235U，专利名称为《连续油管四闸板防喷器》，其壳体内腔中自上而下依次安装有全封闸板、剪切闸板、悬挂闸板及半封闸板，所述壳体两侧对称安装有四组液缸，且液缸中均装有活塞；所述活塞内端分别通过挂台与各自对应的全封闸板、剪切闸板、悬挂闸板及半封闸板后端活动连接，外端与手轮芯轴连接；所述液缸的内端固定有导向杆，且导向杆的内端插入各自对应的全封闸板、剪切闸板、悬挂闸板及半封闸板下方的方槽中。本实用新型闸板体通过挂台、导向杆与活塞连接，增加受力面积，强度大，导向平稳，导向安全可靠。但是其悬挂闸板仍然存在的问题如下：虽然采用偏心结构，其目的是增大摩擦力，但是该实用新型专利并没有根本解决径缩问题的补偿，而且偏心结构还是对连续油管产生挤压作用，并造成微变形，甚至影响连续油管的内孔径，由于本实用新型没有实施补偿连续油管的径缩力，当径缩达到一定程度的时候，还是会脱落。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种连续油管四闸板防喷器悬挂径缩自动补偿装置，针对四闸板防喷器的悬挂闸板，通过增加实时的径缩补偿结构来对连续油管的径缩进行补偿，从而实现持续的对连续油管进行抱紧，避免连续油管脱落，延长了作业施工的时间，减少了施工成本。
本发明提到的一种连续油管四闸板防喷器悬挂径缩自动补偿装置，其技术方案是：包括补偿固定体（1）、补偿活动体（2）、支撑弹簧（3）、弹簧座（4）、运动钢球（5）、卡瓦（15），所述的补偿固定体（1）的外侧连接运动活塞（8），两组补偿固定体（1）形成梯形体空腔结构，并且与梯形体结构的两组补偿活动体（2）配合，且补偿活动体（2）的高度小于补偿固定体（1）的高度，每组补偿活动体（2）的内侧安装有卡瓦（15），通过卡瓦（15）与连续油管（13）的外壁固定，避免连续油管脱落；每组补偿活动体（2）的中部设有支撑孔，在支撑孔内安装支撑弹簧（3）与弹簧座（4），所述弹簧座（4）的底部设有运动钢球（5），通过运动钢球（5）与补偿固定体（1）下表面连接的本体（6）滚动配合，使补偿活动体（2）沿着补偿固定体（1）的斜面移动，并在支撑弹簧（3）的弹力和补偿活动体（2）的重力的合力作用下，使补偿活动体（2）向下向内的移动，并带动卡瓦（15）与连续油管（13）的外壁进一步抱紧固定。
优选的，上述的补偿固定体（1）为梯形体结构，梯形体结构的内侧斜面上设有一条或一条以上的T形凹槽，且两组补偿固定体（1）组合形成梯形体结构的空腔。
优选的，上述的补偿活动体（2）为梯形体结构，梯形体结构的外壁设有T形凸起，与补偿固定体（1）的T形凹槽相配合，实现补偿活动体（2）沿着补偿固定体（1）的斜面上下移动。
优选的，上述的卡瓦（15）为半圆筒形结构，两组卡瓦组成圆筒形结构，卡瓦的内表面设有卡瓦牙，通过卡瓦牙与连续油管的外壁配合固定。
优选的，上述的卡瓦内表面的卡瓦牙采用螺旋形的梯形螺纹结构。
优选的，上述的卡瓦内表面的卡瓦牙采用环形齿牙，该环形齿牙的截面为直角三角形结构。
优选的，上述的补偿固定体（1）的外侧设有压缩孔，通过调节丝杠（10）推动运动活塞（8），将补偿固定体（1）固定在一个位置。
本发明提到的一种连续油管四闸板防喷器悬挂径缩自动补偿装置的使用方法，包括以下步骤：
A、连续油管四闸板防喷器的悬挂闸板组装：
首先组装补偿活动体（2），将一组梯形体结构的补偿活动体（2）的内侧安装半圆筒形的卡瓦，然后，该组补偿活动体（2）的下侧支撑孔内安装支撑弹簧（3）和弹簧座（4），弹簧座（4）的底部安装有运动钢球（5），将该组补偿活动体（2）的外侧斜面通过T形凸起与补偿固定体（1）的一组梯形体的斜面的T形凹槽配合，然后，在补偿固定体（1）的梯形体外侧安装固定液缸压帽（9），并安装运动活塞（8）和调节丝杠（10），完成一侧的安装；同理，完成另一侧的补偿固定体（1）与补偿活动体（2）的安装组合，使两个半圆筒形的卡瓦抱紧连续油管外壁，此时，补偿活动体（2）位于补偿固定体（1）的下方；
B、四闸板防喷器的悬挂闸板的操作过程：
在连续油管下入井下到达指定位置后，四闸板防喷器的半封闸板动作实现半封操作后，再开启四闸板防喷器的悬挂闸板，通过液压缸带动运动活塞（8）移动，并推动两组补偿固定体（1）向连续油管的方向挤压，由于补偿活动体（2）内侧设有卡瓦，卡瓦紧密的抱紧连续油管的外壁，当液压缸继续打压，此时，两组补偿活动体（2）分别通过斜面上安设的T形凸起，与补偿固定体（1）的T形凹槽相配合，从而使一组补偿活动体（2）沿着补偿固定体（1）的斜面向上移动，同时将补偿活动体（2）内的支撑弹簧（3）压缩，并使补偿活动体（2）由补偿固定体（1）的下方推动到补偿固定体（1）的上方，此时卡瓦形成的圆环的内径大于补偿活动体（2）在补偿固定体（1）下方时卡瓦形成的圆环的内径；
C、连续油管长时间悬挂后出现径缩现象时：
由于连续油管下入井下长度很长，长时间的使用后，其自身重量造成连续油管的径缩现象，补偿活动体（2）在支撑弹簧（3）的作用下可以沿着梯形体的斜面向下移动，同时，由于补偿活动体（2）安装有运动钢球（5），使补偿活动体（2）在下移过程中，同时沿着本体（6）的上表面径向移动，进而使卡瓦也出现径缩现象，进一步抱紧径缩的连续油管，实现连续油管径缩的自动补偿，直至补偿活动体（2）的下表面抵达本体（6）的上表面，补偿结束。
本发明的有益效果是：本发明通过设计的梯形体结构的补偿固定体和补偿活动体，且二者通过斜面上的T型凸起和T型凹槽配合，在补偿活动体内设有支撑弹簧、弹簧座、运动钢球和卡瓦，使补偿活动体在初期位于补偿固定体的上方，此时可以牢固的抱紧连续油管；当连续油管长期使用后出现径缩现象后，补偿活动体可以沿着斜面，并在支撑弹簧和重力的作用下，推动补偿活动体沿着补偿固定体的斜面下移，同时，在运动钢球的辅助作用下，带动补偿活动体在下移的同时径向运动，进而使卡瓦进一步缩径，与径缩的连续油管又实现了抱紧作用，也就是实现了动态的补偿作用，这样，在连续油管径缩到一定程度之前，一直可以得到卡瓦的补偿抱紧，从而延长了油井的工作时间，减少了修井作业的次数，提高了石油生产的效率；
另外，卡瓦内表面的卡瓦牙采用螺旋形的梯形螺纹结构或者环形齿牙，更耐疲劳，也提高了抱紧连续油管的能力。
附图说明
附图1是本发明应用在四闸板防喷器的整体示意图；
附图2是本发明组合后的结构示意图；
附图3是本发明安装初期的结构示意图；
附图4是本发明在运动活塞推进后的结构图；
附图5是连续油管出现一定程度的径缩时的结构示意图；
附图6是本发明补偿最大时的结构示意图；
附图7是补偿活动体的结构示意图；
附图8是补偿活动体的俯视图；
附图9是补偿固定体的结构示意图；
附图10是补偿固定体的俯视图；
附图11是一组卡瓦的侧向示意图；
附图12是一组卡瓦的俯视图；
附图13是实施例4的卡瓦的内表面示意图；
上图中：补偿固定体1、补偿活动体2、支撑弹簧3、弹簧座4、运动钢球5、本体6、液压连接块7、运动活塞8、液缸压帽9、调节丝杠10、连接螺栓11、压帽连接螺栓12、连接油管13、液压缸14、卡瓦15，压缩孔1.1、支撑孔2.1、T形凸起2.2、卡瓦牙15.1。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1，参照附图1，本发明提到的一种连续油管四闸板防喷器悬挂径缩自动补偿装置，其技术方案是：包括补偿固定体1、补偿活动体2、支撑弹簧3、弹簧座4、运动钢球5、卡瓦15，所述的补偿固定体1的外侧连接运动活塞8，两组补偿固定体1形成梯形体空腔结构，并且与梯形体结构的两组补偿活动体2配合，且补偿活动体2的高度小于补偿固定体1的高度，每组补偿活动体2的内侧安装有卡瓦15，通过卡瓦15与连续油管13的外壁固定，避免连续油管脱落；每组补偿活动体2的中部设有支撑孔2.1，在支撑孔内安装支撑弹簧3与弹簧座4，所述弹簧座4的底部设有运动钢球5，通过运动钢球5与补偿固定体1下表面连接的本体6滚动配合，使补偿活动体2沿着补偿固定体1的斜面移动，并在支撑弹簧3的弹力和补偿活动体2的重力的合力作用下，使补偿活动体2向下向内的移动，并带动卡瓦15与连续油管13的外壁进一步抱紧固定。
参照附图9和10，本发明的补偿固定体1为梯形体结构，梯形体结构的内侧斜面上设有一条或一条以上的T形凹槽，且两组补偿固定体1组合形成梯形体结构的空腔。
参照附图7-8，本发明的补偿活动体2为梯形体结构，梯形体结构的外壁设有T形凸起2.2，与补偿固定体1的T形凹槽相配合，而且，补偿活动体2的高度小于补偿固定体1的高度，一般可以设计补偿活动体2的高度为补偿固定体1的高度的二分之一到四分之三，这样，补偿活动体2相对于补偿固定体1的斜面有一定的活动空间，可以实现补偿活动体2沿着补偿固定体1的斜面上下移动，从而带动卡瓦与连续油管的配合固定，但是此种设计的缺陷是与连续油管接触固定的卡瓦的接触面积也相应的减小，导致夹持力相应的减小，而且补充的范围有限，当补偿活动体2下落到本体的上表面时，则结束补偿。
参照附图12，本发明的卡瓦15为半圆筒形结构，两组卡瓦组成圆筒形结构，卡瓦的内表面设有卡瓦牙15.1，通过卡瓦牙与连续油管的外壁配合固定，其中，卡瓦内表面的卡瓦牙采用螺旋形的梯形螺纹结构，可以使卡瓦与连续油管之间形成的抓力更加持久。
另外，补偿固定体1的外侧设有压缩孔1.1，通过调节丝杠10推动运动活塞8，将补偿固定体1固定在一个位置。另外，关于连续油管四闸板防喷器的其他部分为现有技术，在此不再详述。
本发明提到的一种连续油管四闸板防喷器悬挂径缩自动补偿装置的使用方法，包括以下步骤：
A、连续油管四闸板防喷器的悬挂闸板组装：
首先组装补偿活动体2，将一组梯形体结构的补偿活动体2的内侧安装半圆筒形的卡瓦，然后，该组补偿活动体2的下侧支撑孔内安装支撑弹簧3和弹簧座4，弹簧座4的底部安装有运动钢球5，将该组补偿活动体2的外侧斜面通过T形凸起与补偿固定体1的一组梯形体的斜面的T形凹槽配合，然后，在补偿固定体1的梯形体外侧安装固定液缸压帽9，并安装运动活塞8和调节丝杠10，完成一侧的安装；同理，完成另一侧的补偿固定体1与补偿活动体2的安装组合，使两个半圆筒形的卡瓦抱紧连续油管外壁，此时，补偿活动体2位于补偿固定体1的下方；
B、四闸板防喷器的悬挂闸板的操作过程：
在连续油管下入井下到达指定位置后，四闸板防喷器的半封闸板动作实现半封操作后，再开启四闸板防喷器的悬挂闸板，通过液压缸带动运动活塞8移动，并推动两组补偿固定体1向连续油管的方向挤压，由于补偿活动体2内侧设有卡瓦，卡瓦紧密的抱紧连续油管的外壁，当液压缸继续打压，此时，两组补偿活动体2分别通过斜面上安设的T形凸起，与补偿固定体1的T形凹槽相配合，从而使一组补偿活动体2沿着补偿固定体1的斜面向上移动，同时将补偿活动体2内的支撑弹簧3压缩，并使补偿活动体2由补偿固定体1的下方推动到补偿固定体1的上方，此时卡瓦形成的圆环的内径大于补偿活动体2在补偿固定体1下方时卡瓦形成的圆环的内径；
C、连续油管长时间悬挂后出现径缩现象时：
由于连续油管下入井下长度很长，长时间的使用后，其自身重量造成连续油管的径缩现象，补偿活动体2在支撑弹簧3的作用下可以沿着梯形体的斜面向下移动，同时，由于补偿活动体2安装有运动钢球5，使补偿活动体2在下移过程中，同时沿着本体6的上表面径向移动，进而使卡瓦也出现径缩现象，进一步抱紧径缩的连续油管，实现连续油管径缩的自动补偿，直至补偿活动体2的下表面抵达本体6的上表面，补偿结束。
实施例2，参照附图11，本发明提到的一种连续油管四闸板防喷器悬挂径缩自动补偿装置，与实施例1不同之处是：本发明提到的卡瓦内表面的卡瓦牙采用环形齿牙，该环形齿牙的截面为直角三角形结构，使两组卡瓦组合形成的圆筒形卡瓦面与连续油管的外壁在接触时，可以牢固固定抱紧。
实施例3，本发明提到的一种连续油管四闸板防喷器悬挂径缩自动补偿装置，与实施例1和2不同之处是：本发明提到的卡瓦内表面的卡瓦牙采用的“井”字形齿牙，横向和纵向均分布有沟槽，这样，两组卡瓦组合形成的圆筒形卡瓦面与连续油管的外壁接触时，抓紧力更好。
实施例4，参照附图13，本发明提到的一种连续油管四闸板防喷器悬挂径缩自动补偿装置，与实施例1、2、3不同之处是：本发明提到的卡瓦内表面的卡瓦牙采用的网格形齿牙，横向和斜向分布有沟槽，这样，两组卡瓦组合形成的圆筒形卡瓦面与连续油管的外壁接触时，抓紧力更好。
以上所述，仅是本发明的部分较佳实施例，任何熟悉本领域的技术人员均可能利用上述阐述的技术方案加以修改或将其修改为等同的技术方案。因此，依据本发明的技术方案所进行的任何简单修改或等同置换，尽属于本发明要求保护的范围。
Claims (7)
1.一种连续油管四闸板防喷器悬挂径缩自动补偿装置，其特征是：包括补偿固定体（1）、补偿活动体（2）、支撑弹簧（3）、弹簧座（4）、运动钢球（5）、卡瓦（15），所述的补偿固定体（1）的外侧连接运动活塞（8），两组补偿固定体（1）形成梯形体空腔结构，并且与梯形体结构的两组补偿活动体（2）配合，且补偿活动体（2）的高度小于补偿固定体（1）的高度，每组补偿活动体（2）的内侧安装有卡瓦（15），通过卡瓦（15）与连续油管（13）的外壁固定，避免连续油管脱落；每组补偿活动体（2）的中部设有支撑孔，在支撑孔内安装支撑弹簧（3）与弹簧座（4），所述弹簧座（4）的底部设有运动钢球（5），通过运动钢球（5）与补偿固定体（1）下表面连接的本体（6）滚动配合，使补偿活动体（2）沿着补偿固定体（1）的斜面移动，并在支撑弹簧（3）的弹力和补偿活动体（2）的重力的合力作用下，使补偿活动体（2）向下向内的移动，并带动卡瓦（15）与连续油管（13）的外壁进一步抱紧固定。
2.根据权利要求1所述的连续油管四闸板防喷器悬挂径缩自动补偿装置，其特征是：所述的补偿固定体（1）为梯形体结构，梯形体结构的内侧斜面上设有一条以上的T形凹槽，且两组补偿固定体（1）组合形成梯形体空腔结构。
3.根据权利要求2所述的连续油管四闸板防喷器悬挂径缩自动补偿装置，其特征是：所述的补偿活动体（2）为梯形体结构，梯形体结构的外壁设有T形凸起，与补偿固定体（1）的T形凹槽相配合，实现补偿活动体（2）沿着补偿固定体（1）的斜面上下移动。
4.根据权利要求1所述的连续油管四闸板防喷器悬挂径缩自动补偿装置，其特征是：所述的卡瓦（15）为半圆筒形结构，两组卡瓦组成圆筒形结构，卡瓦的内表面设有卡瓦牙，通过卡瓦牙与连续油管的外壁配合固定。
5.根据权利要求4所述的连续油管四闸板防喷器悬挂径缩自动补偿装置，其特征是：所述的卡瓦内表面的卡瓦牙采用螺旋形的梯形螺纹结构。
6.根据权利要求4所述的连续油管四闸板防喷器悬挂径缩自动补偿装置，其特征是：所述的卡瓦内表面的卡瓦牙采用环形齿牙，该环形齿牙的截面为直角三角形结构。
7.根据权利要求1所述的连续油管四闸板防喷器悬挂径缩自动补偿装置，其特征是：所述的补偿固定体（1）的外侧设有压缩孔，通过调节丝杠（10）推动运动活塞（8），将补偿固定体（1）固定在一个位置。
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| CN109403906A (zh) | 2019-03-01 |
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