CN111706313A - 一种深水油气测试承留阀泄压保护器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种深水油气测试承留阀泄压保护器,其主要包括外壳体、弹簧、封堵块、限位块、滑套、控制油作用块、控制接头、挤压型密封圈。本发明采用封堵块、滑套、外壳体三层结构设计,通过环空处的圈闭压力和连接器控制压力,对封堵块和滑套位置进行控制,具有原位、泄压和解脱控制三个工位。本发明无需增设额外控制管线,成本低;本发明设有封堵机构,可实现环空压力的三次封堵,同时设有挤压型密封,提高工具的封堵能力;设有导向滑块、复位弹簧和泄压通道,提高工具的动作平稳性和泄压效率。本发明的应用可实现深水油气测试环空处的圈闭压力释放,避免圈闭压力未释放但连接器已断开的误操作发生,有效保障深水油气测试安全。
Description
技术领域
本发明涉及深水油气井地层测试技术领域,具体涉及一种深水油气测试承留阀泄压保护器。
背景技术
深水油气井地层测试是深水油气资源开发过中发现和准确评价油气藏的关键环节。坐落管柱系统作为深水油气测试的主要安全屏障,在紧急情况下其迅速完成管柱封堵与解脱动作,保障钻井船从井口快速撤离。其中,承留阀和水下测试树作为坐落管柱系统关键工具,承留阀用于封堵泥线上测试管柱内部液体,水下测试树用于封堵泥线下测试管柱内部液体。在坐落管柱解脱过程中,分别关闭承留阀和水下测试树的安全阀后,两者之间将产生高压圈闭压力,在水下测试树连接器断开之前需要将圈闭压力泄除,否则将会引起管柱胀裂、失效甚至爆炸等危险事故发生。
国内对于深水油气测试研究起步较晚,相关测试作业主要采取外方提供租赁或服务的方式开展,到目前为止,国内还没有具有自主知识产权的承留阀泄压保护器产品。当前国外所采用的承留阀泄压保护器功能单一,可靠性低,成本高、无法较好的满足深水油气测试更高安全性的要求,其主要存在以下几点不足:
(1)泄压保护器仅具有泄压功能,无法实现圈闭压力泄除完成后再实现连接器断开,可靠性不满足深水油气测试更高安全性的要求;
(2)泄压保护器需要设立额外的控制管线,随着水深的增加,控制管线额外成本将显著增加;
(3)当泄压保护器处于关闭状态时,工具封堵性能不理想,轴向存在泄露,将影响深水油气测试的正常进行;
(4)当泄压保护器处于开启状态时,流量波动大,工具动作不平稳,同时泄压速率慢,泄压性能不理想。
为了解决上述问题,更好地实现坐落管柱系统对于深水油气测试的安全保护,有必要发明一种深水油气测试承留阀泄压保护器,从而可以根据实际深水油气测试工况,通过开启深水油气测试承留阀泄压保护器,实现泄压、解脱控制等目的,避免圈闭压力未释放但连接器已断开的误操作发生;同时能够减少控制管线带来的额外成本;当泄压保护器处于关闭状态时,能有效减少工具泄露,提高封堵性能;当泄压保护器处于开启状态时,能够快速将圈闭压力卸除,并且工具执行动作平缓,能满足深水油气测试更高安全性的要求。
发明内容
本发明的目的在于:针对现有深水油气测试承留阀泄压保护器所存在的问题及需求,提供一种深水油气测试承留阀泄压保护器,解决了紧急情况下圈闭压力未泄除或无法判断是否已泄除,但连接器已断开的误操作发生的安全性问题,实现了仅当圈闭压力泄除后才能进行连接器断开的安全效果;解决了目前封堵结构封堵环空压力不理想的封堵性能问题,采用三次封堵,同时设有挤压型密封,提高泄压保护器的封堵能力;解决了泄压过程稳定性问题,采用导向滑块和复位弹簧,提高泄压保护器动作的平稳性,设有泄压通道,在封堵解除时可以提高泄压效率。
为了实现上述目的,本发明采用的技术方案:
一种深水油气测试承留阀泄压保护器,其特征在于:包括上部外壳体(1)、第一复位弹簧(2)、上部封堵块(3)、限位块(4)、滑套(5)、下部封堵块(6)、第二复位弹簧(7)、第三复位弹簧(8)、控制油作业块(9)、下部外壳体(10)、控制接头(11);上部外壳体(1)位于整个装置的最上侧,下部外壳体(10)通过螺纹连接在上部外壳体(1)下侧,控制接头(11)通过螺纹连接在下部外壳体(10)下侧,处于整个装置的最下侧;限位块(4)通过螺钉连接在下部外壳体(10)内,滑套(5)与控制油作用块(9)焊接后位于下部外壳体(10)内;上部封堵块(3)安装位于上部外壳体(1)和限位块(3)之间,下部封堵块(6)安装位于滑套(5)和控制接头(11)之间;第一复位弹簧(2)安装位于上部外壳体(1)和上部封堵块(3)之间,第二复位弹簧安装位于下部外壳体(10)和控制油作用块(9)之间,第三复位弹簧安装位于下部封堵块(6)和控制油作用块(9)之间。
进一步地所述的上部外壳体(1)设计有上部外壳体螺纹(101)、滑槽(102)、上部锥形接触面(103),上部定位口(104)、圈闭压力接口(105)。
进一步地所述的上部封堵块(3)设计有导向滑块(301)、上封堵球面(302)、封堵活塞(303)。
进一步地所述的限位块(4)设有限位面(401)、上部导流孔(402)、限位块定位孔(403)。进一步地所述的滑套(5)设有下部导流孔(501)、滑套外限位面(502)、滑套内限位面(503)、泄压口(504)、控制油出口(505)。
进一步地所述的下部封堵块(6)设有下封堵球面(601)、泄油通道(602)、密封圈安装槽(603)、控制油导向槽(604),下部锥形接触面(605)。
进一步地所述的控制油作业块(9)设有第一接触面(901)、第二接触面(902)、控制油通道(903)、控制油作用面(904)。
进一步地所述的下部外壳体(10)设有下部外壳体上螺纹(1001)、外壳体限位面(1002)、泄油端连接口(1003)、下部外壳体下螺纹(1004)、限位块安装孔(1005)、安装螺纹(1006)、控制出油接口(1007)。
进一步地所述的控制接头(11)设有外螺纹(1101)、控制油导流孔(1102)、安装孔(1103)、控制端接口(1104)。
进一步地连接器控制管线与所述的控制端接口(1104)、控制出油接口(1007)相连。
进一步地所述的上部封堵块(3)、滑套(5)和下部封堵块(6)受环空圈闭压力和连接器控制压力共同控制,当连接器控制压力未导通时,该工具处于原位状态,圈闭压力还未开始泄除;当连接器控制压力导通,圈闭压力未泄除时,该工具处于泄压状态,控制压力未导通,当连接器控制压力导通,圈闭压力泄除时,该工具处于解脱状态,控制压力导通,连接器开始断开。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
(1)采用纯机械结构设计,泄压保护器可靠性高,当且仅当圈闭压力泄除完成后,才能进行连接器断开操作;
(2)无需增加额外的控制管线,增设工具的额外成本低,可实现原位、泄压和解脱控制三个工位;
(3)采用三次封堵设计,同时采用挤压型密封圈,泄压保护器封堵性能好,减少轴向泄露;
(4)采用导向滑块和复位弹簧,提高泄压保护器动作的平稳性,设有泄压通道,在封堵解除时可以提高泄压效率。
附图说明
附图1:深水油气测试承留阀泄压保护器原位状态全剖视图
附图2:深水油气测试承留阀泄压保护器泄压状态全剖视图
附图3:深水油气测试承留阀泄压保护器解脱控制状态全剖视图
附图4:深水油气测试承留阀泄压保护器外观及全剖视图
附图5:上部外壳体主视图
附图6:上部外壳体全剖视图
附图7:上部封堵块主视图
附图8:限位块四分之三剖视图
附图9:滑套四分之三剖视图
附图10:下部封堵块主视图
附图11:控制油作用块四分之三剖视图
附图12:下部外壳体四分之三剖视图
附图13:控制接头四分之三剖视图
1-上部外壳体、101-上部外壳体螺纹、102-滑槽、103-上部锥形接触面、104-上部定位口、105-圈闭压力接口;2-第一复位弹簧;3-上部封堵块、301-导向滑块、302-上封堵球面、303-封堵活塞;4-限位块、401-限位面、402-上部导流孔、403-限位块定位孔;5-滑套、501-下部导流孔、502-滑套外限位面、503-滑套内限位面、504-泄压口、505-控制油出口;6-下部封堵块、601-下封堵球面、602-泄油通道、603-密封圈安装槽、604-控制油导向槽、605-下部锥形接触面;7-第二复位弹簧;8-第三复位弹簧;9-控制油作用块、901-第一接触面、902-第二接触面、903-控制油通道、904-控制油作用面;10-下部外壳体、1001-下部外壳体上螺纹、1002-外壳体限位面、1003-泄油端连接口、1004-下部外壳体下螺纹、1005-限位块安装孔、1006-安装螺纹、1007-控制出油接口;11-控制接头、1101-外螺纹、1102-控制油导流孔、1103-安装孔、1104-控制端接口。
具体实施方式
如附图1-4所示,一种深水油气测试承留阀泄压保护器,其特征在于:包括上部外壳体(1)、第一复位弹簧(2)、上部封堵块(3)、限位块(4)、滑套(5)、下部封堵块(6)、第二复位弹簧(7)、第三复位弹簧(8)、控制油作业块(9)、下部外壳体(10)、控制接头(11);上部外壳体(1)位于整个装置的最上侧,下部外壳体(10)通过螺纹连接在上部外壳体(1)下侧,控制接头(11)通过螺纹连接在下部外壳体(10)下侧,处于整个装置的最下侧;限位块(4)通过螺钉连接在下部外壳体(10)内,滑套(5)与控制油作用块(9)焊接后位于下部外壳体(10)内;上部封堵块(3)安装位于上部外壳体(1)和限位块(3)之间,下部封堵块(6)安装位于滑套(5)和控制接头(11)之间;第一复位弹簧(2)安装位于上部外壳体(1)和上部封堵块(3)之间,第二复位弹簧安装位于下部外壳体(10)和控制油作用块(9)之间,第三复位弹簧安装位于下部封堵块(6)和控制油作用块(9)之间。
如附图5-6所示,所述的上部外壳体(1)设计中上部外壳体螺纹(101)与下部外壳体上螺纹(1001)连接、滑槽(102)与导向滑块(301)连接、上部锥形接触面(103)和上部定位口(104)用于工具安装定位、圈闭压力接口(105)与环空圈闭压力连接。
如附图7所示,所述的上部封堵块(3)设计有导向滑块(301)、上封堵球面(302)、封堵活塞(303),上封堵球面(302)和封堵活塞(303)与限位面(401)接触完成封堵。
如附图8所示,所述的限位块(4)设有限位面(401)、上部导流孔(402)、限位块定位孔(403),上部导流孔(402)提供圈闭压力泄压通道,限位块定位孔(403)与限位块安装孔(1005)采用螺钉连接。
如附图9所示,所述的滑套(5)设有下部导流孔(501)、滑套外限位面(502)、滑套内限位面(503)、泄压口(504)、控制油出口(505),下部导流孔(501)与上部导流孔(402)连通,滑套外限位面(502)与外壳体限位面(1002)接触,滑套内限位面(503)与下封堵球面(601)接触实现二次封堵,泄压口(504)与泄油端连接口(1003)连通时实现泄压,控制油出口(505)与控制出油接口(1007)连通时实现解脱。
如附图10所示,所述的下部封堵块(6)设有下封堵球面(601)、泄油通道(602)、密封圈安装槽(603)、控制油导向槽(604),下部锥形接触面(605),密封圈安装槽(603)用于安装挤压型密封圈,下部锥形接触面(605)与安装孔(1103)接触。
如附图11所示,所述的控制油作业块(9)设有第一接触面(901)、第二接触面(902)、控制油通道(903)、控制油作用面(904),第一接触面(901)与下部外壳体(10)之间安装有第二复位弹簧(7),第二接触面(902)与下部封堵模块(6)之间安装有第二复位弹簧(8),控制油通道(903)与控制出油接口(1007)连通,连接器控制压力作用于控制油作用面(904)。
如附图12所示,所述的下部外壳体(10)设有下部外壳体上螺纹(1001)、外壳体限位面(1002)、泄油端连接口(1003)、下部外壳体下螺纹(1004)、限位块安装孔(1005)、安装螺纹(1006)、控制出油接口(1007),下部外壳体(10)通过下部外壳体下螺纹(1004)与外螺纹(1101)连接,在承留阀上通过安装螺纹(1006)连接。
如附图13所示,所述的控制接头(11)设有外螺纹(1101)、控制油导流孔(1102)、安装孔(1103)、控制端接口(1104),控制油导流孔(1102)提供地面控制流体通道,控制端接口(1104)与水下测试树连接器断开控制管线相连。
在深水油气测试正常进行时,此时深水油气测试承留阀泄压保护器处于原位状态,此时连接器控制压力未导通,环空处的压力和第一复位弹簧(2)共同作用在上部封堵块(3),此时上封堵球面(302)与限位面(401)接触,实现上部封堵,滑套(5)和下部封堵模块(6)受第二复位弹簧(7)和第三复位弹簧(8)作用,滑套内限位面(503)和下封堵球面(601)接触,实现二次封堵,同时泄压口(504)与泄油端连接口(1003)未连通,滑套(5)安装有挤压型密封圈,实现三次封堵;当深水油气测试遭遇紧急情况,承留阀和水下测试树球阀关闭,环空存在高压圈闭压力,连接器控制压力未导通时,此时深水油气测试承留阀泄压保护器仍保持原位状态,和上述动作一致;当环空存在高压圈闭压力,连接器控制压力导通时,此时深水油气测试承留阀泄压保护器处于泄压状态,连接器控制流体经控制油导流孔(1102)作用于控制油作用面(904),控制油作业块(9)和滑套(5)向上运动,此时泄压口(504)与泄油端连接口(1003)已连通,工具解除三次封堵,同时滑套向上推动封堵活塞(303),上部封堵块(3)沿滑槽(102)向上挤压第一复位弹簧(2),工具上部解除封堵,在环空处的高压圈闭压力作用下,下部封堵块(6)向下运动,挤压第三复位弹簧(8),工具解除二次封堵,环空高压流体经上部导流孔(402)、下部导流孔(501)、泄油通道(602)、泄压口(504)、泄油端连接口(1003)排放;当环空高压圈闭压力泄除,连接器控制压力导通时,此时深水油气测试承留阀泄压保护器处于解脱状态,此时连接器控制流体经控制油导流孔(1102)作用于控制油作用面(904),控制油作业块(9)和滑套(5)向上运动,滑套外限位面(502)与外壳体限位面(1002)接触,滑套停止运动,控制油出口(505)与控制出油接口(1007)连通,此时连接器控制流体经控制油导流孔(1102)、控制油导向槽(604)、控制油出口(505)、控制出油接口(1007)流向连接器,连接器开始断开。
Claims (4)
1.一种深水油气测试承留阀泄压保护器,其特征在于:包括上部外壳体(1)、第一复位弹簧(2)、上部封堵块(3)、限位块(4)、滑套(5)、下部封堵块(6)、第二复位弹簧(7)、第三复位弹簧(8)、控制油作业块(9)、下部外壳体(10)、控制接头(11);上部外壳体(1)位于整个装置的最上侧,下部外壳体(10)通过螺纹连接在上部外壳体(1)下侧,控制接头(11)通过螺纹连接在下部外壳体(10)下侧,处于整个装置的最下侧;限位块(4)通过螺钉连接在下部外壳体(10)内,滑套(5)与控制油作用块(9)焊接后位于下部外壳体(10)内;上部封堵块(3)安装位于上部外壳体(1)和限位块(3)之间,下部封堵块(6)安装位于滑套(5)和控制接头(11)之间;第一复位弹簧(2)安装位于上部外壳体(1)和上部封堵块(3)之间,第二复位弹簧安装位于下部外壳体(10)和控制油作用块(9)之间,第三复位弹簧安装位于下部封堵块(6)和控制油作用块(9)之间。
2.如权利要求1所述一种深水油气测试承留阀泄压保护器,其特征在于:所述的上部外壳体(1)设计有上部外壳体螺纹(101)、滑槽(102)、上部锥形接触面(103),上部定位口(104)、圈闭压力接口(105);所述的上部封堵块(3)设计有导向滑块(301)、上封堵球面(302)、封堵活塞(303);所述的限位块(4)设有限位面(401)、上部导流孔(402)、限位块定位孔(403);所述的滑套(5)设有下部导流孔(501)、滑套外限位面(502)、滑套内限位面(503)、泄压口(504)、控制油出口(505);所述的下部封堵块(6)设有下封堵球面(601)、泄油通道(602)、密封圈安装槽(603)、控制油导向槽(604),下部锥形接触面(605);所述的控制油作业块(9)设有第一接触面(901)、第二接触面(902)、控制油通道(903)、控制油作用面(904);所述的下部外壳体(10)设有下部外壳体上螺纹(1001)、外壳体限位面(1002)、泄油端连接口(1003)、下部外壳体下螺纹(1004)、限位块安装孔(1005)、安装螺纹(1006)、控制出油接口(1007);所述的控制接头(11)设有外螺纹(1101)、控制油导流孔(1102)、安装孔(1103)、控制端接口(1104)。
3.如权利要求1所述一种深水油气测试承留阀泄压保护器,其特征在于:连接器控制管线与所述的控制端接口(1104)、控制出油接口(1007)相连。
4.如权利要求1所述一种深水油气测试承留阀泄压保护器,其特征在于:所述的上部封堵块(3)、滑套(5)和下部封堵块(6)受环空处圈闭压力和连接器控制压力共同控制,当连接器控制压力未导通时,该泄压保护器处于原位状态,圈闭压力还未开始泄除;当连接器控制压力导通,圈闭压力未泄除时,该泄压保护器处于泄压状态,控制压力未导通,当连接器控制压力导通,圈闭压力泄除时,该泄压保护器处于解脱状态,控制压力导通,连接器开始断开。
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