CN111720108A - 油气井出砂冲蚀预警及监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及井口安全装备技术领域，是一种油气井出砂冲蚀预警及监测装置，其包括仪表法兰、传压杆和监测头，传压杆的上端密封固定安装在仪表法兰下端内侧，传压杆的下端与监测头的上部固定安装在一起，在传压杆内设置有与仪表法兰内孔连通的传压中心孔，在监测头上设置有与传压中心孔连通的传压通道。本发明结构合理而紧凑，使用方便，其实现对高压高产油气井出砂冲蚀现象的及时预警及监测功能，为技术人员采取防砂或其他措施提供依据，为制定合理防砂措施提供缓冲时间，有效保护井口，保障人身安全、财产安全和环境安全。

Description

油气井出砂冲蚀预警及监测装置

技术领域

本发明涉及井口安全装备技术领域，是一种油气井出砂冲蚀预警及监测装置。

背景技术

地层出砂是油气井生产过程中较为常见的现象，这种现象使得油气生产过程中的普通液相流转变为磨料流，其会对弯头、三通、法兰、阀门等生产流程中的常用管件产生较为严重的冲蚀，影响人身安全、环境安全及财产安全，在高压高产油气井中这种影响尤为明显。亟需一种针对高压高产油气井出砂冲蚀具有预警及监测功能的装置，保证其安全生产。

发明内容

本发明提供了一种油气井出砂冲蚀预警及监测装置，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有高压高产油气井地层出砂冲蚀生产管件等，容易引起安全生产事故的问题。

本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种油气井出砂冲蚀预警及监测装置，包括仪表法兰、传压杆和监测头，传压杆的上端密封固定安装在仪表法兰下端内侧，传压杆的下端与监测头的上部固定安装在一起，在传压杆内设置有与仪表法兰内孔连通的传压中心孔，在监测头上设置有与传压中心孔连通的传压通道，监测头下部呈圆锥状，在监测头下部外侧沿圆周间隔设置有能将井内出砂冲蚀压力经传压通道向上传递的传压冲蚀构件，在与仪表法兰底部衔接的传压杆外侧固定安装有调节压环。

下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：

上述监测头下部外侧沿圆周间隔设置有开口朝外的安装槽，在每个安装槽与传压通道之间的监测头上均连通有第一传压通道；传压冲蚀构件包括传压板和冲蚀板，冲蚀板固定安装在安装槽内，在与第一传压通道对应的冲蚀板内侧面设置有开口槽，传压板固定安装在开口槽内，且传压板内侧面覆盖第一传压通道的进口端。

上述安装槽呈内窄外宽的阶梯孔，传压板内端坐在阶梯孔的窄径段，传压板外端固定安装在阶梯孔的宽径段；与开口槽槽底对应的冲蚀板为冲蚀段，冲蚀段的厚度小于非冲蚀段的厚度，在传压板内设置有割缝。

上述围绕冲蚀段的冲蚀板上设置有至少一个开口朝外的拧紧口；在传压板内侧面设置有至少一道围绕第一传压通道的第一密封槽，在第一密封槽内固定安装有密封圈，在与开口槽侧面对应的传压板侧面设置有至少一道第二密封槽，在第二密封槽内固定安装有密封圈。

上述监测头下端外侧面与监测头中线之间的夹角为锐角。

上述监测头下端外侧面与监测头中线之间的夹角为30度。

上述传压杆包括上传压杆和下传压杆，上传压杆的下端和下传压杆上端固定安装，上传压杆的上端密封固定安装在仪表法兰内孔内，下传压杆的下端与监测头上部固定安装，在与仪表法兰底部衔接的上传压杆外侧固定安装有调节压环。

上述上传压杆的上端外侧与仪表法兰内侧之间设置有至少一道密封圈。

本发明结构合理而紧凑，使用方便，其实现对高压高产油气井出砂冲蚀现象的及时预警及监测功能，为技术人员采取防砂或其他措施提供依据，为制定合理防砂措施提供缓冲时间，有效保护井口，保障人身安全、财产安全和环境安全。

附图说明

附图1为本发明最佳实施例造使用状态下的主视剖视结构示意图。

附图2为附图1 A处的放大结构示意图。

附图3为监测头的剖视放大结构示意图。

附图4为冲蚀板平放状态的剖视放大结构示意图。

附图5为传压板平放状态的剖视放大结构示意图。

附图中的编码分别为：1为仪表法兰，2为监测头，3为仪表法兰内孔，4为传压中心孔，5为传压通道，6为清蜡闸门，7为四通，8为安装槽，9为第一传压通道，10为传压板，11为冲蚀板，12为开口槽，13为冲蚀段，14为拧紧口，15为第一密封槽，16为密封圈，17为第二密封槽，18为上传压杆，19为下传压杆，20为传压冲蚀构件，21为调节压环，ɑ为夹角。

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

在本发明中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图1的布图方向来确定的。

下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：

如附图1至5所示，该油气井出砂冲蚀预警及监测装置包括仪表法兰1、传压杆和监测头2，传压杆的上端密封固定安装在仪表法兰1下端内侧，传压杆的下端与监测头2的上部固定安装在一起，在传压杆内设置有与仪表法兰内孔3连通的传压中心孔4，在监测头2上设置有与传压中心孔4连通的传压通道5，监测头2下部呈圆锥状，在监测头2下部外侧沿圆周间隔设置有能将井内出砂冲蚀压力经传压通道5向上传递的传压冲蚀构件20，在与仪表法兰1底部衔接的传压杆外侧固定安装有调节压环21。

使用该装置前，先将井口关闭，再将该装置的仪表法兰1固定安装在清蜡闸门6上端，在仪表法兰1的传压孔处连接冲蚀预警仪器（出砂报警仪器）与监测仪器（压力监测仪器），传压杆穿过清蜡闸门6，并使监测头2下端伸入四通7各端口交汇处，恢复生产后，若地层出砂，携砂产出液直接冲击至传压冲蚀构件20上后分流至四通7两侧出口，该装置的传压冲蚀构件20遭遇最为强烈的冲蚀作用，一段时间后，传压冲蚀构件20被携砂产出液击穿，使井筒内压力依次通过监测头2的传压通道5、传压杆的传压中心孔4、仪表法兰内孔3（仪表法兰1为现有公知用于连接测试仪器仪表的法兰，仪表法兰1的传压孔与其内孔连通），最终传递至预警仪器与监测仪器，进而实现出砂冲蚀的预警及监测作用，为技术人员采取防砂或其他措施提供依据。

由上述可知，本装置实现对高压高产油气井出砂冲蚀现象的及时预警及监测功能，为技术人员采取防砂或其他措施提供依据，为制定合理防砂措施提供缓冲时间，有效保护井口，保障人身安全、财产安全和环境安全。

该装置不影响原井口已有结构，安装方便、操作简洁、实用性强，也适合普通油井以及气井。

通过调节调节压环21，调整本装置的下入深度的作用，增大工具适用性和灵活性，提高了装置的现场实用性。

监测头2下部呈圆锥状时，可使该圆锥侧面受到较强的冲蚀压力作用。

可根据实际需要，对上述油气井出砂冲蚀预警及监测装置作进一步优化或/和改进：

如附图1至5所示，在监测头2下部外侧沿圆周间隔设置有开口朝外的安装槽8，在每个安装槽8与传压通道5之间的监测头2上均连通有第一传压通道9；传压冲蚀构件20包括传压板10和冲蚀板11，冲蚀板11固定安装在安装槽8内，在与第一传压通道9对应的冲蚀板11内侧面设置有开口槽12，传压板10固定安装在开口槽12内，且传压板10内侧面覆盖第一传压通道9的进口端。

开口朝外的安装槽8设计，便于安装槽8内的冲蚀板11充分受到携砂产出液的冲蚀作用。

如附图1至5所示，安装槽8呈内窄外宽的阶梯孔，传压板10内端坐在阶梯孔的窄径段，传压板10外端固定安装在阶梯孔的宽径段；与开口槽12槽底对应的冲蚀板11为冲蚀段13，冲蚀段13的厚度小于非冲蚀段13的厚度，在传压板10内设置有割缝。

若地层出砂，则该装置的冲蚀板11遭遇最为强烈的冲蚀作用，一段时间后，冲蚀板11被携砂产出液击穿，井筒内压力将依次通过布有割缝的传压板10、传压杆的中心孔、仪表法兰1，最终传递至冲蚀预警仪器与监测仪器，进而实现出砂冲蚀的预警及监测作用。

传压板10的割缝能有效防止冲蚀板11直接被井内高压挤扁，为冲蚀板11提供了一定的支撑作用，同时又能保证冲蚀板11被井内携砂产出液击穿后，井筒压力能顺利通过其向上传递。

在冲蚀段13的厚度小于非冲蚀段的厚度且监测头2下部呈圆锥状时，冲蚀板11的冲蚀段13为整个井口最薄弱且冲蚀作用最强位置，使冲蚀板11最先被携砂产出液冲蚀穿透。

冲蚀板11的非冲蚀段是除了冲蚀段13以外的冲蚀板11部位，冲蚀板11厚度可设计为2mm，井口其它部位壁厚远大于此数值。

如附图1至5所示，在围绕冲蚀段13的冲蚀板11上设置有至少一个开口朝外的拧紧口14；在传压板10内侧面设置有至少一道围绕第一传压通道9的第一密封槽15，在第一密封槽15内固定安装有密封圈16，在与开口槽12侧面对应的传压板10侧面设置有至少一道第二密封槽17，在第二密封槽17内固定安装有密封圈16。

可利用工具通过拧紧口14将冲蚀板11拆装于安装槽8。各处密封圈16的设置，提高各处连接的密封性能，为出砂冲蚀的预警及监测提供密封保障。

根据需要，如附图4所示，监测头2下端外侧面与监测头2中线之间的夹角ɑ为锐角时，可使监测头2下端外侧受到较强的冲蚀作用，即可使冲蚀段13受到较强的冲蚀作用，便于冲蚀段13在该作用下被穿透失效，尤其是在监测头2下端外侧面与监测头2中线之间的夹角ɑ为30度时，冲蚀作用最强。

如附图1所示，传压杆包括上传压杆18和下传压杆19，上传压杆18的下端和下传压杆19上端固定安装，上传压杆18的上端密封固定安装在仪表法兰内孔3内，下传压杆19的下端与监测头2上部固定安装，在与仪表法兰1底部衔接的上传压杆18外侧固定安装有调节压环21。

上传压杆18和下传压杆19的设置，便于拆装。上传压杆18的下端和下传压杆19上端可通过螺纹连接方式固定安装，上传压杆18的上端可通过螺纹连接方式固定安装在仪表法兰内孔3内，下传压杆19的下端与监测头2上部可通过螺纹连接方式固定安装。与仪表法兰1底部衔接的上传压杆18外侧通过螺纹连接方式固定安装有调节压环21。

如附图1所示，上传压杆18的上端外侧与仪表法兰1内侧之间设置有至少一道密封圈16。

以上技术特征构成了本发明的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。

Claims (10)

1.一种油气井出砂冲蚀预警及监测装置，其特征在于包括仪表法兰、传压杆和监测头，传压杆的上端密封固定安装在仪表法兰下端内侧，传压杆的下端与监测头的上部固定安装在一起，在传压杆内设置有与仪表法兰内孔连通的传压中心孔，在监测头上设置有与传压中心孔连通的传压通道，监测头下部呈圆锥状，在监测头下部外侧沿圆周间隔设置有能将井内出砂冲蚀压力经传压通道向上传递的传压冲蚀构件，在与仪表法兰底部衔接的传压杆外侧固定安装有调节压环。

2.根据权利要求1所述的油气井出砂冲蚀预警及监测装置，其特征在于监测头下部外侧沿圆周间隔设置有开口朝外的安装槽，在每个安装槽与传压通道之间的监测头上均连通有第一传压通道；传压冲蚀构件包括传压板和冲蚀板，冲蚀板固定安装在安装槽内，在与第一传压通道对应的冲蚀板内侧面设置有开口槽，传压板固定安装在开口槽内，且传压板内侧面覆盖第一传压通道的进口端。

3.根据权利要求1或2所述的油气井出砂冲蚀预警及监测装置，其特征在于安装槽呈内窄外宽的阶梯孔，传压板内端坐在阶梯孔的窄径段，传压板外端固定安装在阶梯孔的宽径段；或/和，与开口槽槽底对应的冲蚀板为冲蚀段，冲蚀段的厚度小于非冲蚀段的厚度，在传压板内设置有割缝。

4.根据权利要求3所述的油气井出砂冲蚀预警及监测装置，其特征在于围绕冲蚀段的冲蚀板上设置有至少一个开口朝外的拧紧口；或/和，在传压板内侧面设置有至少一道围绕第一传压通道的第一密封槽，在第一密封槽内固定安装有密封圈，在与开口槽侧面对应的传压板侧面设置有至少一道第二密封槽，在第二密封槽内固定安装有密封圈。

5.根据权利要求1或2或4所述的油气井出砂冲蚀预警及监测装置，其特征在于监测头下端外侧面与监测头中线之间的夹角为锐角。

6.根据权利要求3所述的油气井出砂冲蚀预警及监测装置，其特征在于监测头下端外侧面与监测头中线之间的夹角为锐角。

7.根据权利要求5所述的油气井出砂冲蚀预警及监测装置，其特征在于监测头下端外侧面与监测头中线之间的夹角为30度。

8.根据权利要求6所述的油气井出砂冲蚀预警及监测装置，其特征在于监测头下端外侧面与监测头中线之间的夹角为30度。

9.根据权利要求1或2或4或6或7或8所述的油气井出砂冲蚀预警及监测装置，其特征在于传压杆包括上传压杆和下传压杆，上传压杆的下端和下传压杆上端固定安装，上传压杆的上端密封固定安装在仪表法兰内孔内，下传压杆的下端与监测头上部固定安装，在与仪表法兰底部衔接的上传压杆外侧固定安装有调节压环。

10.根据权利要求9所述的油气井出砂冲蚀预警及监测装置，其特征在于上传压杆的上端外侧与仪表法兰内侧之间设置有至少一道密封圈。

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