CN111706287A - 液压环形井口套管法兰快速抢装装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液压环形井口套管法兰快速抢装装置，包括主壳体、内缸筒、活塞组件、至少两个快速锁紧组件，主壳体包括上下贯通的内腔，内腔包括自上而下分布的上开口腔、活塞腔以及套管法兰容置腔；内缸筒同轴设置于内腔内，其上部与主壳体对应上开口腔处的内壁固连，下部位于活塞腔内；活塞组件位于活塞腔内，并滑动套装在内缸筒外侧；主壳体、内缸筒、活塞组件之间形成上密封腔，活塞组件与内缸筒之间形成下密封腔；主壳体上设有与上密封腔连通的上密封腔进出油孔，内缸筒的侧壁内部设有与下密封腔连通的过渡进出油孔，主壳体上设有与过渡进出油孔连通的下密封腔进出油孔；快速锁紧组件可将套管法兰卡紧在套管法兰容置腔内。

Description

液压环形井口套管法兰快速抢装装置

技术领域

本发明涉及油田用井控设备，具体涉及一种液压环形井口套管法兰快速抢装装置。

背景技术

在油田作业现场，针对油、水、气井在地面上的生产套管会出现一种特别状况，即井口套管法兰上端没有连接任何井控设备的情况下发生井喷、井涌或喷火事故。

现有技术解决上述问题一般是在套管法兰上端安装井控装置，井控装置如图1所示，包括井口大四通03、井口大四通03两侧的液压(或手动)闸阀031、井口大四通03上端连接的液动闸板防喷器04以及液动闸板防喷器04上端连接的引火筒05。安装井控装置的过程为：将井控装置吊起后坐落到套管法兰01上，然后在此带压状况下依靠操作人员近距离安装紧固螺栓02将套管法兰01和井口大四通03的下法兰连接起来；随后通过液动闸板防喷器04关井；两侧液压(或手动)闸阀031进行常规压井。但是这种方法存在不足之处：1、操作人员近距离安装紧固螺栓02费时费力，且风险较大；2、井内压力较高或出现着火的情况下，操作人员无法靠近井口进行安装。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中存在的通过井控装置进行压井时，需要操作人员近距离安装紧固螺栓将套管法兰和井口大四通的下法兰连接起来，费时费力，且风险较大，此外，在井内压力较高或出现着火的情况下，操作人员无法靠近井口进行安装的问题，而提供了一种液压环形井口套管法兰快速抢装装置。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种液压环形井口套管法兰快速抢装装置，其特殊之处在于：

包括主壳体、内缸筒、活塞组件、至少两个快速锁紧组件；

所述主壳体包括本体、设置在本体上端部的上过渡法兰以及上下贯通的内腔；

所述内腔包括自上而下分布的上开口腔、活塞腔以及套管法兰容置腔；

所述内缸筒同轴设置于内腔内，其上部与主壳体对应上开口腔处的内壁固连，下部位于活塞腔内；

所述活塞组件位于活塞腔内，并滑动套装在内缸筒外侧；

所述主壳体、内缸筒、活塞组件之间形成上密封腔；

所述活塞组件与内缸筒之间形成下密封腔；

所述主壳体上设有与上密封腔连通的上密封腔进出油孔；

所述内缸筒的侧壁内部设有与下密封腔连通的过渡进出油孔；

所述主壳体上设有与过渡进出油孔连通的下密封腔进出油孔；

所述主壳体对应套管法兰容置腔的侧壁上周向均匀设置有与快速锁紧组件数量一致且一一对应的至少两个锁紧组件安装腔；

所述快速锁紧组件设置在相应的锁紧组件安装腔内，用于将套管法兰卡紧在套管法兰容置腔内。

进一步地，所述快速锁紧组件包括拉簧、锁舌和锁舌轴；

所述锁舌轴固定安装在锁紧组件安装腔内；

所述锁舌中部与锁舌轴铰接，锁舌一端伸入套管法兰容置腔内；

所述拉簧用于锁舌复位，其自由端与锁舌另一端固定连接，其固定端与主壳体连接；

所述锁紧组件安装腔底部设置有限位凸台，用于限制锁舌伸入套管法兰容置腔内的一端向下摆动。

进一步地，所述锁紧组件安装腔顶部设置有耳板；

所述拉簧的固定端通过耳板与主壳体连接。

进一步地，所述拉簧始终处于拉伸状态。

进一步地，所述活塞组件包括活塞本体和固定安装在活塞本体底部的异型钢圈；

所述活塞本体滑动套装在内缸筒外侧；

所述异型钢圈下端面设有凸起的密封圈；

所述密封圈与套管法兰上端面的钢圈槽相适配。

进一步地，所述快速锁紧组件的数量为4个或6个。

进一步地，所述锁舌伸入套管法兰容置腔内的一端设置有导向斜面。

进一步地，所述主壳体对应套管法兰容置腔的入口处设置有导向内锥面。

本发明相比现有技术的有益效果是：

(1)本发明提供的液压环形井口套管法兰快速抢装装置，上端通过上过渡法兰与井控装置连接，下端通过快速锁紧组件将套管法兰直接卡在套管法兰容置腔内无法脱出，再控制活塞组件运动，将套管法兰顶紧，实现固定连接，即可进行常规压井，不需要操作人员近距离安装紧固螺栓来连接套管法兰和井口大四通的下法兰，大大缩短了抢险时间，且保护了操作人员的生命安全，达到快捷、安全、高效的目的；

(2)用于将套管法兰卡紧在套管法兰容置腔内的快速锁紧组件结构简单，卡紧过程方便快捷；

(3)异型钢圈下端面的密封圈与套管法兰上端面的钢圈槽配合实现密封，可防止压井液通过时刺漏；

(4)快速锁紧组件的数量为4个或6个时，装置可靠性较高且受力对称均等；

(5)锁舌伸入套管法兰容置腔内的一端设置有导向斜面，便于套管法兰顺畅地进入套管法兰容置腔内；

(6)主壳体对应套管法兰容置腔的入口处设置有导向内锥面，可确保套管法兰与套管法兰容置腔快速对准。

附图说明

图1是现有技术中井控装置与套管法兰的连接示意图；

图2是本发明液压环形井口套管法兰快速抢装装置一个实施例的剖视图；

图3是图2的A-A剖视图；

图4是本发明实施例中本体的剖视图；

图5是图4的B-B剖视图；

图6是本发明实施例中锁舌的剖视图；

图7是本发明实施例中内缸筒的剖视图；

图8是本发明实施例中活塞组件的剖视图；

图9是本发明实施例的一个状态图；

图10是本发明液压环形井口套管法兰快速抢装装置的安装示意图；

图1中，01-套管法兰，02-紧固螺栓，03-井口大四通，031-液压(或手动)闸阀，04-液动闸板防喷器，05-引火筒；

图2至图10中，1-上过渡法兰，2-本体，201-上密封腔进出油孔，202-下密封腔进出油孔，203-内腔，204-锁紧组件安装腔，205-限位凸台，206-耳板，207-导向内锥面，3-活塞组件，301-活塞本体，3011-第二环形凸台，302-异型钢圈，3021-密封圈，4-内缸筒，401-过渡进出油孔，402-第一环形凸台，5-快速锁紧组件，501-拉簧，502-锁舌，5021-导向斜面，503-锁舌轴，6-上密封腔，7-下密封腔；

11-套管法兰，12-井口大四通，121-液压(或手动)闸阀，13-液动闸板防喷器，14-远程液压控制台，15-引火筒。

具体实施方式

为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本发明提出的液压环形井口套管法兰快速抢装装置作进一步详细说明。

如图2所示，该装置包括主壳体、内缸筒4、活塞组件3、至少两个快速锁紧组件5。

主壳体如图2至图5所示，包括本体2、设置在本体2上端部的上过渡法兰1以及上下贯通的内腔203，内腔203包括自上而下分布的上开口腔、活塞腔以及套管法兰容置腔，本实施例中，上开口腔位于上过渡法兰1内，活塞腔和套管法兰容置腔位于本体2内。内缸筒4同轴设置于内腔203内，其上部与主壳体对应上开口腔处的内壁固连，即内缸筒4上部与上过渡法兰1的内壁固连，下部位于活塞腔内，活塞组件3位于活塞腔内，并滑动套装在内缸筒4下部的外侧，从而在主壳体、内缸筒4、活塞组件3之间形成上密封腔6，活塞组件3与内缸筒4之间形成下密封腔7。

内缸筒4的具体结构如图7所示，其侧壁内部设有与下密封腔7连通的过渡进出油孔401，其下端外壁设有第一环形凸台402。活塞组件3的具体结构如图8所示，包括凸型结构的活塞本体301和固定安装在活塞本体301底部的异型钢圈302，活塞本体301滑动套装在内缸筒4下部的外侧，其上端内壁设有第二环形凸台3011，第二环形凸台3011位于第一环形凸台402上方。异型钢圈302下端面设有凸起的密封圈3021，密封圈3021与套管法兰11上端面的钢圈槽相适配，可实现与套管法兰11密封对接。

主壳体上还设有与上密封腔6连通的上密封腔进出油孔201以及与过渡进出油孔401连通的下密封腔进出油孔202，上密封腔进出油孔201和下密封腔进出油孔202可与外部的远程液压控制台14连通。通过上密封腔进出油孔201向上密封腔6内供液压油，同时下密封腔7通过过渡进出油孔401、下密封腔进出油孔202排出液压油，活塞组件3将向下运动；通过下密封腔进出油孔202、过渡进出油孔401向下密封腔7内供液压油，同时上密封腔6通过上密封腔进出油孔201排出液压油，活塞组件3将向上运动。

主壳体对应套管法兰容置腔的侧壁上周向均匀设置有与快速锁紧组件5数量一致且一一对应的至少两个锁紧组件安装腔204，快速锁紧组件5设置在相应的锁紧组件安装腔204内，用于将套管法兰11卡紧在套管法兰容置腔内。

本实施例中，快速锁紧组件5的数量为4个，相应地，锁紧组件安装腔204也为4个。如图2、图3所示，快速锁紧组件5包括拉簧501、锁舌502和锁舌轴503，锁舌轴503固定安装在锁紧组件安装腔204内，锁舌502中部与锁舌轴503铰接，锁舌502一端伸入套管法兰容置腔内，拉簧501用于锁舌502复位，其自由端与锁舌502另一端固定连接，其固定端与主壳体连接，锁紧组件安装腔204底部设置有限位凸台205，用于限制锁舌502伸入套管法兰容置腔内的一端向下摆动，锁舌502靠近套管法兰容置腔一端的底面抵靠在限位凸台205上，因此仅能向上摆动。

只要能够确保锁舌502伸入套管法兰容置腔内的一端向上摆动后，在拉簧501的作用下回复到原位，拉簧501的固定端与主壳体对应锁紧组件安装腔204处的内壁连接位置不限。本实施例中，锁紧组件安装腔204顶部设置有耳板206，拉簧501的固定端通过耳板206与主壳体连接，锁舌502处于水平状态。

当套管法兰11从下方进入套管法兰容置腔内时，会推动锁舌502伸入套管法兰容置腔内的一端向上摆动，锁舌502另一端相应地向下摆动，使拉簧501处于拉伸状态，如图9所示；当套管法兰11通过后，在拉簧501的回复力作用下，锁舌502另一端向上摆动，锁舌502伸入套管法兰容置腔内的一端相应地向下摆动，直至回复到水平状态，且位于套管法兰11的下方，由于锁舌502伸入套管法兰容置腔内的一端不能向下摆动，从而将套管法兰11卡在套管法兰容置腔内无法脱出。锁舌502摆动前后，拉簧501始终处于拉伸状态，可靠性更高。

锁舌502的具体结构如图6所示，其伸入套管法兰容置腔内的一端设置有导向斜面5021，便于套管法兰11顺畅地进入套管法兰容置腔内。主壳体对应套管法兰容置腔的入口处设置有导向内锥面207，可确保套管法兰11与套管法兰容置腔快速对准。

现场使用时，先将本发明装置的上过渡法兰1与井控装置的井口大四通12下法兰固定连接，将主壳体上的上密封腔进出油孔201和下密封腔进出油孔202与远程液压控制台14的供油管连接，然后利用托举设备将整体吊起，并下放到套管法兰11上。下放过程中，套管法兰11沿主壳体下端的导向内锥面207进入套管法兰容置腔，并推动快速锁紧组件5的锁舌502摆动，通过锁舌502将套管法兰11快速卡在套管法兰容置腔内。通过远程液压控制台14向上密封腔6内供液压油，下密封腔7排出液压油，液压油通过上密封腔进出油孔201进入上密封腔6内并推动活塞组件3向下运动，直至异型钢圈302的密封圈3021顶紧在套管法兰11上端面的钢圈槽内。继续给上密封腔6内供液压油，由于套管法兰11固定不动，活塞组件3顶紧在套管法兰11上也不动，则主壳体整体上移，锁舌502也随之上移并顶紧在套管法兰11下面，从而将本装置与套管法兰11固定连接，如图10所示。

固定连接完成后，关闭液动闸板防喷器13以关闭井筒，然后通过液压(或手动)闸阀121进行常规压井。

压井完成后，井口处于不带压状态，通过远程液压控制台14向下密封腔7内供液压油，上密封腔6排出液压油，液压油依次通过下密封腔进出油孔202、过渡进出油孔401进入下密封腔7内并推动活塞组件3向上运动，主壳体整体相对下移，直至锁舌502与套管法兰11分离并有足够的空间摆动收回到锁紧组件安装腔204内时，手动翻转锁舌502将其收回到锁紧组件安装腔204内，然后通过托举设备将本发明装置及上端的井控装置吊起取回。

最后，重建采油采气树或新井控装置。

Claims (8)

1.一种液压环形井口套管法兰快速抢装装置，其特征在于：

包括主壳体、内缸筒(4)、活塞组件(3)、至少两个快速锁紧组件(5)；

所述主壳体包括本体(2)、设置在本体(2)上端部的上过渡法兰(1)以及上下贯通的内腔(203)；

所述内腔(203)包括自上而下分布的上开口腔、活塞腔以及套管法兰容置腔；

所述内缸筒(4)同轴设置于内腔(203)内，其上部与主壳体对应上开口腔处的内壁固连，下部位于活塞腔内；

所述活塞组件(3)位于活塞腔内，并滑动套装在内缸筒(4)外侧；

所述主壳体、内缸筒(4)、活塞组件(3)之间形成上密封腔(6)；

所述活塞组件(3)与内缸筒(4)之间形成下密封腔(7)；

所述主壳体上设有与上密封腔(6)连通的上密封腔进出油孔(201)；

所述内缸筒(4)的侧壁内部设有与下密封腔(7)连通的过渡进出油孔(401)；

所述主壳体上设有与过渡进出油孔(401)连通的下密封腔进出油孔(202)；

所述主壳体对应套管法兰容置腔的侧壁上周向均匀设置有与快速锁紧组件(5)数量一致且一一对应的至少两个锁紧组件安装腔(204)；

所述快速锁紧组件(5)设置在相应的锁紧组件安装腔(204)内，用于将套管法兰(11)卡紧在套管法兰容置腔内。

2.根据权利要求1所述的液压环形井口套管法兰快速抢装装置，其特征在于：

所述快速锁紧组件(5)包括拉簧(501)、锁舌(502)和锁舌轴(503)；

所述锁舌轴(503)固定安装在锁紧组件安装腔(204)内；

所述锁舌(502)中部与锁舌轴(503)铰接，锁舌(502)一端伸入套管法兰容置腔内；

所述拉簧(501)用于锁舌(502)复位，其自由端与锁舌(502)另一端固定连接，其固定端与主壳体连接；

所述锁紧组件安装腔(204)底部设置有限位凸台(205)，用于限制锁舌(502)伸入套管法兰容置腔内的一端向下摆动。

3.根据权利要求2所述的液压环形井口套管法兰快速抢装装置，其特征在于：

所述锁紧组件安装腔(204)顶部设置有耳板(206)；

所述拉簧(501)的固定端通过耳板(206)与主壳体连接。

4.根据权利要求3所述的液压环形井口套管法兰快速抢装装置，其特征在于：

所述拉簧(501)始终处于拉伸状态。

5.根据权利要求1所述的液压环形井口套管法兰快速抢装装置，其特征在于：

所述活塞组件(3)包括活塞本体(301)和固定安装在活塞本体(301)底部的异型钢圈(302)；

所述活塞本体(301)滑动套装在内缸筒(4)外侧；

所述异型钢圈(302)下端面设有凸起的密封圈(3021)；

所述密封圈(3021)与套管法兰(11)上端面的钢圈槽相适配。

6.根据权利要求1至5之任一所述的液压环形井口套管法兰快速抢装装置，其特征在于：

所述快速锁紧组件(5)的数量为4个或6个。

7.根据权利要求6所述的液压环形井口套管法兰快速抢装装置，其特征在于：

所述锁舌(502)伸入套管法兰容置腔内的一端设置有导向斜面(5021)。

8.根据权利要求7所述的液压环形井口套管法兰快速抢装装置，其特征在于：

所述主壳体对应套管法兰容置腔的入口处设置有导向内锥面(207)。

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