CN111963091A - 一种井口设备快速插拔装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种石油行业井口设备快速插拔装置，其包括母连接头、公连接头、缸体、活塞、导向套、手动螺柱、指示杆和投球机构；母连接头设有泄压孔、测压孔和捕集器；泄压孔的泄压口处装有第一快速接头；测压孔的测压口处装有测试压力表；公连接头的下端安装于母连接头的上端内部；公连接头的下端设置有卡瓦；缸体套设在母连接头的上端外部；缸体的中段外壁安装有第二快速接头；活塞套设在母连接头的外部；位于活塞下端内部的母接头外部套设有弹簧；导向套套设于公连接头的上端外壁，投球机构匹配安装在公连接头的上端外壁。本发明操作使用安全可靠，能达到快速插拔的功能，实现双控制来满足油井工作需要，有效地提高了工作时效。

Description

一种井口设备快速插拔装置
技术领域
本发明涉及油田井口设备的密封连接领域，尤其涉及一种石油行业井口设备快速插拔装置。
背景技术
在传统的油田电缆作业过程中，在作业完成一层后，需要将防喷管串从井口拆卸，再次更换工具后再安装到井口作业下一层。原有作业方法为防喷管与捕集器之间安装快速试压短节来进行每次拆卸后的密封试压，这个过程需要人工攀爬井口去，进行拆装及人工投球，由于螺纹较大，因此拆装较为费时费力，而且在拆装过程中，附近的其它的电缆防喷设备，出于安全因素，是无法进行带压作业的。随着石油钻井作业对时效性、安全性、先进性的需求，本领域技术人员急需研发一种安全可靠、高效率、高自动化程度的快速连接装置。
发明内容
针对上述背景技术中存的问题，本发明提出了一种结构设计合理，安装方便，操作简单，使用安全可靠，能达到快速插拔的功能，能够保证在各种情况下能够实现插拔短节的正常工作，实现双控制来满足油井工作的需要，可有效地提高工作时效的石油行业井口设备快速插拔装置。
本发明的技术方案如下：
上述的石油行业井口设备快速插拔装置，包括母连接头、公连接头、缸体、活塞、导向套、手动螺柱、指示杆和投球机构；所述母连接头的中段匹配开设有泄压孔和测压孔，底端匹配安装有捕集器；所述泄压孔的泄压口处匹配安装有第一快速接头；所述测压孔与所述母接头的内孔连通，所述测压孔的测压口处匹配安装有测试压力表；所述公连接头的下端匹配密封安装于所述母连接头的上端内部；所述公连接头的下端露出所述母连接头外侧的部位沿圆周均匀设置有卡瓦；所述卡瓦的上端匹配卡接于所述公连接头的外壁，下端通过与所述母连接头的顶端锁紧固定；所述缸体匹配套设在所述母连接头的上端外部，所述泄压孔与所述缸体的内腔连通；所述缸体的顶端内缸底与所述卡瓦的顶端接触连接，所述缸体的中段外壁匹配安装有第二快速接头，所述第二快速接头的内孔与所述缸体的内腔连通；所述活塞为套式活塞结构且匹配套设在位于所述缸体内腔的所述母连接头的外部；所述活塞的外壁与所述缸体的内腔壁滑动配合连接；所述活塞的顶端匹配套接于所述卡瓦的顶端外壁，下端匹配套设在所述母接头的上端外壁；位于所述活塞下端内部的所述母接头的外部匹配套设有弹簧；所述导向套匹配套设于所述公连接头的上端外壁，其底端匹配固定于所述缸体的顶部；所述投球机构匹配安装在所述公连接头的上端外壁。
所述石油行业井口设备快速插拔装置，其中：所述母连接头自顶部中央沿轴向开设有公连接头装配腔，自所述公连接头装配腔的腔底中央沿轴向贯通开设有母连接头通孔；所述公连接头的下端匹配密封安装于所述公连接头装配腔内。
所述石油行业井口设备快速插拔装置，其中：所述公连接头的下端外壁与所述公连接头装配腔的内腔壁之间通过垫圈和密封圈密封连接。
所述石油行业井口设备快速插拔装置，其中：所述公连接头自顶部中央开设有公连接头凹槽，自所述公连接头凹槽的槽底中央沿轴向贯通开设有公连接头通孔；所述公连接头的顶端通过带有螺纹的由壬盖与防喷管连接。
所述石油行业井口设备快速插拔装置，其中：所述导向套的底端与所述缸体的顶部之间还均匀竖直安装有手动螺柱和指示杆；所述卡瓦、所述手动螺柱和所述指示杆沿所述缸体的圆周方向均匀设置；所述指示杆的下端还与所述活塞匹配连接。
所述石油行业井口设备快速插拔装置，其中：所述投球机构为压裂球投放装置且包括压裂球放置箱和气缸；所述压裂球放置箱固定安装在所述公连接头的上端外壁；所述气缸设置于所述压裂球放置箱一侧，其外壁上接有两个进气接头并通过两个所述进气接头与外部气压系统连接。
所述石油行业井口设备快速插拔装置，其中：所述母连接头的中段外侧壁向外凸起形成有凸出部；所述凸出部沿竖直方向开设有所述泄压孔，所述凸出部自底部向上倾斜开设有所述测压孔。
所述石油行业井口设备快速插拔装置，其中：所述活塞的下端内壁匹配开设有限位槽；所述母连接头在位于所述限位槽与所述凸出部的顶部之间的外壁上匹配活动套设有所述弹簧。
有益效果：
本发明石油行业井口设备快速插拔装置结构设计合理，安装方便，操作简单，使用安全可靠，能达到快速插拔的功能，能够保证在各种情况下能够实现插拔短节的正常工作，实现双控制来满足油井工作的需要，可有效地提高工作时效。
本发明通过手动螺柱和液压控制系统(缸体和活塞的组合结构)的设置，可实现液压控制和手动控制；其中，液压控制是将活塞轴向方向推进，压紧卡瓦沿缸体的径向方向推进，通过卡瓦的径向往复运动，实现卡瓦与公连接头轴向的锁紧和松开，达到快速插拔的功能，将快速接头与液压管线连接，用液压可实现远距离操纵，安全可靠，操作简单；手动控制是利用操作者手动驱动拧紧手动螺柱，将活塞向母连接头方向推动，从而使卡瓦张开，松开公连接头，达到快速插拔的功能，可以实现应急预案，在液控出现故障时候可以采取补救，减少损失；两种控制方式，能够保证在各种情况下能够实现插拔短节的正常工作，实现双控制来满足油井工作的需要。
本发明通过设置的测压口和泄压口，实现自测试密封与泄压功能，可有效地提高工作时效；本发明监测装置的设置，机械检测的监测方式，能够保证各种情况下对设备进行有效直观的检测。
本发明安装方便，使用便捷，智能化程度高，远程投球装置的设置能实现远程操作，取消和减少井口工人高空、高压区域的作用风险，具体是通过远程液压控制系统控制卡瓦锁紧和松开公连接头来实现快速插拔功能；气压控制系统控制压裂球的投球作业来实现远程投球功能，通过穿过缸体与活塞相连接的指示杆来观察工作时公连接头和母连接头是否完全连接，能够替代人工操作，大大提高安全性，允许现场带压作业。
本发明通过液压控制，将油路处的第一快速接头、第二快速接头与液压管线连接，达到快速插拔的功能；本发明通过气压控制，将气缸处的快速接头与气压管线连接，达到远程投球的功能，可实现远距离操纵，安全可靠，操作简单，通径能通过仪器或工具，可以满足钻井作业的需求，使用时，本发明安装在捕集器与防喷管中间连接部位或其他任意部位连接，利用液控系统与吊车进行快速插拔操作；手动控制可以在液控系统不起作用时候，实现紧急锁紧公连接头，保证作业的安全性。
附图说明
图1为本发明石油行业井口设备快速连接装置轴向剖视图。
图2为本发明石油行业井口设备快速连接装置的压紧螺栓、手动螺柱和指示杆的分布示意图。
图3为本发明石油行业井口设备快速连接装置的外观图。
图4为本发明石油行业井口设备快速连接装置的另一外观图。
具体实施方式
如图1、2所示，本发明石油行业井口设备快速插拔装置，包括母连接头1、公连接头2、缸体3、活塞4、导向套5和投球机构6。
该母连接头1自顶部中央沿轴向开设有公连接头装配腔，自公连接头装配腔的腔底中央沿轴向贯通开设有母连接头通孔11；该母连接头通孔11的上端内孔开设有一段公连接头装配腔；该母连接头1的中段外侧壁向外凸起形成有凸出部12；该凸出部12沿竖直方向开设有泄压孔13，该泄压孔13的下端泄压口处匹配安装有第一快速接头8；该凸出部12自底部向上倾斜开设有测压孔14；该测压孔14的上端与公连接头装配腔连通，该测压孔14的下端测压口处匹配安装有测试压力表7。该母连接头1的底端外部匹配安装有捕集器15，该捕集器15通过由壬螺母16与该母连接头1的底端锁紧固定。
该公连接头2的下端匹配安装于该母连接头1的公连接头装配腔内，该公连接头2的下端与该母连接头1的公连接头装配腔的内壁之间通过垫圈21和密封圈22密封连接；当在该泄压孔13的第一快速接头8处加压力以后，压力会向上和向下走，这样就可以测出上下密封圈22和垫圈21的密封性能，因为公连接头2需要经常插拔，所以这样测试，可以保证密封性，一般情况下，一层胶圈就可以保证密封功能，设置下密封圈22和垫圈21提高了密封性，可以实现密封压力测试。
该公连接头2自顶部中央开设有公连接头凹槽23，自公连接头凹槽23槽底中央沿轴向贯通开设有公连接头通孔24；该公连接头2的顶端与防喷管通过由壬连接；在未作业时，该公连接头2的顶端匹配安装有护丝25，该护丝25将该公连接头2的公连接头凹槽21完全罩住。其中，该公连接头2的下端露出母连接头1的公连接头装配腔外侧的部位沿圆周均匀设置有8组卡瓦26；该卡瓦26的上端匹配卡接于该公连接头2的外壁，下端通过紧固件与该母连接头1的顶端锁紧固定。
该缸体3匹配套设在该母连接头1的中上段外部，其底端内壁与母连接头1的凸出部12外壁连接，顶端缸底中央沿轴向贯通开设有缸体通孔31并通过缸体通孔31匹配套设在该公连接头2的外壁；该母连接头1的上端位于缸体3的内腔，该泄压孔13与缸体3的内腔连通；其中，该缸体3的顶端内缸底与卡瓦21的顶端接触连接，该缸体3的中段开设有液压控制口且在液压控制口处匹配安装有第二快速接头9，该第二快速接头9的内孔与该缸体3的内腔连通。
该活塞4为套式活塞结构且匹配套设在位于缸体3内腔的母连接头1外部；该活塞4的外壁与该缸体3的内腔壁滑动配合连接；该活塞4的顶端匹配套接于该卡瓦21的顶端外壁，下端匹配套设在母连接头1的上端外部；该活塞4的下端内壁匹配开设有限位槽；且位于限位槽与母连接头1的凸出部12的顶部之间的母连接头1外壁上还匹配活动套设有弹簧41。
该导向套5仿形于酒杯状结构且匹配套设于该公连接头2的上端外壁，用于对公连接头2进行导向；该导向套5的底端通过压紧螺栓51匹配固定于该缸体3的顶部；该导向套5的底端与该缸体3的顶部之间还均匀竖直安装有手动螺柱52和指示杆53；该指示杆53的下端与缸体3内的活塞4匹配连接；该活塞4移动时带动指示杆4上下移动，从而显示爪子的工作状态。该指示杆53为机械监测装置，该机械监测装置平行设置且对称安装在缸体3上端两侧；该手动螺柱52、指示杆53和压力螺栓51均位于同一圆周平面。该卡瓦26、手动螺柱52和指示杆53沿缸体3圆周方向均匀设置，使公连接头2被卡瓦26锁紧时受力均匀，缸体3设置在手动螺柱52和指示杆53的外侧并与导向套5固定连接，保护手动螺柱52和指示杆53免受磕碰。该手动螺柱52驱动活塞4沿缸体3的径向方向作做往复运动，从而使卡瓦26张开与闭合运动，使卡瓦26锁紧和松开公连接头2；当液压控制失效无法将活塞4推动向下运动时，可以手动拧紧手动螺柱52使活塞4向下压，从而打开卡瓦26，松开公连接头2。指示杆53对活塞4的运动位置进行检测并显示，使用时，公连接头2通过带有螺纹的由壬盖与防喷管连接，母接头1通过由壬螺母与捕集器15连接。
该投球机构6匹配安装在该公连接头2的上端外壁；其中，该投球机构6为压裂球投放装置且包括压裂球放置箱61和气缸62；该压裂球放置箱61固定安装在该公连接头2的上端外壁；该气缸62设置于该压裂球放置箱61一侧，其外壁上接有两个进气接头并通过两个进气接头与外部气压系统连接。当每次压裂后气缸62与公连接头2一起拆下，手动将压裂球放置在压裂球放置箱61中，随着公连接头2一起起吊，快速连接在井口装置上，实现远程投球作业。
本发明的使用过程如下：
首先，将公连接头2通过由壬接头与上端的防喷管连接，所述母连接头7通过由壬螺母16与下端的捕集器15连接，然后在母连接头1上依次安装缸体3和导向套5，用吊车将上端的公连接头2沿导向套5安装到缸体3和母连接头1中，而后通过控制液压系统进行锁紧并试压。
本发明结构设计合理，安装方便，操作简单，使用安全可靠，能达到快速插拔的功能，能够保证在各种情况下能够实现插拔短节的正常工作，实现双控制来满足油井工作的需要，可有效地提高工作时效。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种石油行业井口设备快速插拔装置，其特征在于：所述插拔装置包括母连接头、公连接头、缸体、活塞、导向套手动螺柱、指示杆和投球机构；
所述母连接头的中段匹配开设有泄压孔和测压孔，底端匹配安装有捕集器；所述泄压孔的泄压口处匹配安装有第一快速接头；所述测压孔与所述母接头的内孔连通，所述测压孔的测压口处匹配安装有测试压力表；
所述公连接头的下端匹配密封安装于所述母连接头的上端内部；所述公连接头的下端露出所述母连接头外侧的部位沿圆周均匀设置有卡瓦；所述卡瓦的上端匹配卡接于所述公连接头的外壁，下端通过与所述母连接头的顶端锁紧固定；
所述缸体匹配套设在所述母连接头的上端外部，所述泄压孔与所述缸体的内腔连通；所述缸体的顶端内缸底与所述卡瓦的顶端接触连接，所述缸体的中段外壁匹配安装有第二快速接头，所述第二快速接头的内孔与所述缸体的内腔连通；
所述活塞为套式活塞结构且匹配套设在位于所述缸体内腔的所述母连接头的外部；所述活塞的外壁与所述缸体的内腔壁滑动配合连接；所述活塞的顶端匹配套接于所述卡瓦的顶端外壁，下端匹配套设在所述母接头的上端外壁；位于所述活塞下端内部的所述母接头的外部匹配套设有弹簧；
所述导向套匹配套设于所述公连接头的上端外壁，其底端匹配固定于所述缸体的顶部；所述投球机构匹配安装在所述公连接头的上端外壁。
2.如权利要求1所述的石油行业井口设备快速插拔装置，其特征在于：所述母连接头自顶部中央沿轴向开设有公连接头装配腔，自所述公连接头装配腔的腔底中央沿轴向贯通开设有母连接头通孔；所述公连接头的下端匹配密封安装于所述公连接头装配腔内。
3.如权利要求2所述的石油行业井口设备快速插拔装置，其特征在于：所述公连接头的下端外壁与所述公连接头装配腔的内腔壁之间通过垫圈和密封圈密封连接。
4.如权利要求1所述的石油行业井口设备快速插拔装置，其特征在于：所述公连接头自顶部中央开设有公连接头凹槽，自所述公连接头凹槽的槽底中央沿轴向贯通开设有公连接头通孔；所述公连接头的顶端通过带有螺纹的由壬盖与防喷管连接。
5.如权利要求1所述的石油行业井口设备快速插拔装置，其特征在于：所述导向套的底端与所述缸体的顶部之间还均匀竖直安装有手动螺柱和指示杆；
所述卡瓦、所述手动螺柱和所述指示杆沿所述缸体的圆周方向均匀设置；所述指示杆的下端还与所述活塞匹配连接。
6.如权利要求1所述的石油行业井口设备快速插拔装置，其特征在于：所述投球机构为压裂球投放装置且包括压裂球放置箱和气缸；所述压裂球放置箱固定安装在所述公连接头的上端外壁；所述气缸设置于所述压裂球放置箱一侧，其外壁上接有两个进气接头并通过两个所述进气接头与外部气压系统连接。
7.如权利要求1所述的石油行业井口设备快速插拔装置，其特征在于：所述母连接头的中段外侧壁向外凸起形成有凸出部；所述凸出部沿竖直方向开设有所述泄压孔，所述凸出部自底部向上倾斜开设有所述测压孔。
8.如权利要求7所述的石油行业井口设备快速插拔装置，其特征在于：所述活塞的下端内壁匹配开设有限位槽；所述母连接头在位于所述限位槽与所述凸出部的顶部之间的外壁上匹配活动套设有所述弹簧。
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