CN113236184A - 一种高温井口隔热系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种高温井口隔热系统，高温井口隔热系统包括耐高温隔热防喷装置、冷却管和冷却罩；所述耐高温隔热防喷装置包括管柱基体、缸套、压紧件和胶芯，所述缸套、所述压紧件和所述胶芯均安装在所述管柱基体中，且所述缸套的液压控制通道位于所述胶芯上方；所述缸套可在所述管柱基体中沿轴向移动并抵住所述压紧件，使所述胶芯被所述压紧件压紧密封；所述缸套的抵接端设置有容纳腔，当所述缸套抵住所述压紧件时，所述压紧件和所述胶芯位于所述容纳腔中；所述冷却管与所述耐高温隔热防喷装置的上端相连，所述冷却管设置为对所述耐高温隔热防喷装置内部进行冷却；所述冷却罩设置为对所述耐高温隔热防喷装置外部进行冷却。
Description
技术领域
本申请涉及但不限于井口隔热技术，特别是一种高温井口隔热系统。
背景技术
近几年，高温、超高温井及稠油热采井作业量不断增加，其井口温度达200℃以上，甚至高达350℃。现有的防喷装置不能承受200℃以上的高温，不能满足高温井口作业条件，通过压井暂停生产再进行修井、测试的作业方式周期长且成本高。
发明内容
本申请实施例提供了一种高温井口隔热系统，能够在高温情况下可靠工作，保证井控设备正常运行。
本申请实施例提供了一种高温井口隔热系统，高温井口隔热系统包括耐高温隔热防喷装置、冷却管和冷却罩；
所述耐高温隔热防喷装置包括管柱基体、缸套、压紧件和胶芯，所述缸套、所述压紧件和所述胶芯均安装在所述管柱基体中，且所述缸套的液压控制通道位于所述胶芯上方；所述缸套可在所述管柱基体中沿轴向移动并抵住所述压紧件，使所述胶芯被所述压紧件压紧密封；所述缸套的抵接端设置有容纳腔，当所述缸套抵住所述压紧件时，所述压紧件和所述胶芯位于所述容纳腔中；
所述冷却管与所述耐高温隔热防喷装置的上端相连，所述冷却管设置为对所述耐高温隔热防喷装置内部进行冷却；所述冷却罩设置为对所述耐高温隔热防喷装置外部进行冷却。
相比于一些技术，本申请具有以下有益效果：
本申请实施例提供的高温井口隔热系统，能够有效隔绝井口下方的高温，避免高温对井控设备造成损坏。高温井口隔热系统包括冷却管和冷却罩，可以分别从内部和外部对耐高温隔热防喷装置(胶芯)进行冷却，能够在接触井口高温的情况下，使胶芯温度处于较低范围内，保证自身工作的可靠性。并且，缸套的液压控制通道设置在胶芯上方，保证液压油不受井下高温影响，使缸套能够顺畅地压紧压紧件，使胶芯密封，进而使得高温井口隔热系统具备在350℃高温情况可靠工作的能力。
本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述。
附图说明
附图用来提供对本申请技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。
图1为本申请实施例所述的耐高温隔热防喷装置的结构示意图一；
图2为图1中A-A剖视图；
图3为本申请实施例所述的耐高温隔热防喷装置的结构示意图二(俯视图)；
图4为图3中B-B剖视图；
图5为图4中C部结构的放大图；
图6为图4中D部结构的放大图；
图7为本申请实施例所述的耐高温隔热防喷装置的结构示意图三；
图8为图7中E部结构的放大图；
图9为本申请实施例所述的冷却罩的结构示意图；
图10为本申请实施例所述的耐高温隔热防喷装置的结构示意图四；
图11为本申请实施例所述的耐高温隔热防喷装置的结构示意图五；
图12为本申请实施例所述的高温井口隔热系统的结构示意图；
图13为本申请实施例所述的冷却管的结构示意图。
图示说明：
1-管柱基体，11-上壳体，12-上法兰，13-下壳体，14-下法兰，15-螺栓杆，16-第一腔体，17-第一开口，18-第二腔体，19-第二开口，2-缸套，21-容纳腔，211-抵接台阶，22-承压部，3-压紧件，31-铜套，311-配合部，32-缓冲垫，4-胶芯，5-冷却罩，51-入口，52-出口，6-扣帽，7-内衬管，8-冷却管，81-循环入口，82-循环出口，83-上三通管，84-下三通管，9-循环泵。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本申请的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
现有的防喷装置，在密封结构上下两端均设置压紧结构，其中一个压紧结构主要用于包覆密封结构，另一个压紧结构则进行压紧。这种双通道形式，易受井下高温油液影响，工作方式并不可靠，且无法承受井口超过200℃的高温，会对井控设备造成高温伤害，且容易造成作业人员烫伤。
本申请实施例提供了一种高温井口隔热系统，如图1至图13所示，高温井口隔热系统包括耐高温隔热防喷装置、冷却管8和冷却罩5；耐高温隔热防喷装置包括管柱基体1、缸套2、压紧件3和胶芯4，缸套2、压紧件3和胶芯4均安装在管柱基体1中，且缸套2的液压控制通道位于胶芯4上方；缸套2可在管柱基体1中沿轴向移动并抵住压紧件3，使胶芯4被压紧件3压紧密封；缸套2的抵接端设置有容纳腔21，当缸套2抵住压紧件3时，压紧件3和胶芯4位于容纳腔21中；冷却管8与耐高温隔热防喷装置的上端相连，冷却管8设置为对耐高温隔热防喷装置内部进行冷却；冷却罩5设置为对耐高温隔热防喷装置外部进行冷却。
高温井口隔热系统安装在井口的采油树上端，用于密封的胶芯4直接接触井下高温油液，胶芯4自身温度升高，胶芯4在自身温度较高(例如：高于200℃)时会损坏，但由于冷却管8和冷却罩5从内外两个方向持续对胶芯4进行冷却，保证胶芯4在接触井下高温油液的情况下仍保证自身温度处于安全范围内。并且，由于冷却管8和冷却罩5的设置，可以防止油管快速抽出时与胶芯4摩擦，导致胶芯4温度快速升高的情况。应当理解的是，冷却管8和冷却罩5均连接有循环装置，图12中仅示出了与冷却管8相连的循环泵，未示出与冷却罩5相连的循环装置。
当高温井口隔热系统启动时，缸套2下行抵住压紧件3，进而压紧胶芯4，使胶芯4受压密封严密，此时压紧件3和胶芯4位于缸套2的容纳腔21中，即缸套2对胶芯4有固定限位的作用，起到防喷作用。缸套2位置设置在胶芯4上方，即，缸套2不会直接接触井口下方的高温油液，保证了缸套2的正常工作不受高温影响，进而使耐高温隔热防喷装置可在井口高温情况下正常工作。
缸套2同时起到两个作用：一、缸套2下行抵住压紧件3时，缸套2通过压紧件3使胶芯4被压紧密封；二、缸套2下行抵住压紧件3时，缸套2覆盖胶芯4，对胶芯4起到固定限位的作用。
本申请实施例提供的高温井口隔热系统，设置单一液控通道双向控制胶芯4开合，可通过液压缸控制胶芯4密封连续油管，实现井口防喷功能。液控通道位于胶芯4以上，避免高温对液压油的影响，精准控制密封开合度。冷却管8和冷却罩5从内外两个方向持续对胶芯4进行冷却，保证胶芯4在接触井下高温油液的情况下仍保证自身温度处于安全范围内。
在一示例性实施例中，如图8所示，容纳腔21的侧壁上设置有抵接台阶211，压紧件3上设置有配合部311，抵接台阶211抵住配合部311，使胶芯4被压紧件3压紧密封。
缸套2下行过程中，当抵接台阶211抵住压紧件3的配合部311时，缸套2继续下行，就会带动压紧件3压紧胶芯4，使胶芯4密封。
在一示例性实施例中，如图1至图11所示，管柱基体1包括上壳体11、上法兰12、下壳体13和下法兰14；上壳体11下部设置有上法兰12，下壳体13上部设置有下法兰14，上法兰12和下法兰14通过螺栓杆15连接。胶芯4设置在上壳体11与下壳体13之间。
上法兰12可以通过螺纹连接的方式固定在上壳体11的下部，下法兰14可以通过螺纹连接的方式固定在下壳体13的上部。胶芯4设置在上壳体11与下壳体13之间，上法兰12与下法兰14之间通过四根螺栓杆15连接，可直接从相邻螺栓杆15之间的空隙处取下及安装胶芯4，便于胶芯4的更换。当需要更换胶芯4时，液压油注入第二腔体18中以推动缸套2上行，使胶芯4露出，即可更换。
在一示例性实施例中，如图9至图11所示，冷却罩5密封套设在胶芯4外侧，冷却罩5上设置有用于冷却介质循环的入口51和出口52。
冷却介质由入口51进入冷却罩5中，对胶芯4外侧进行冷却后，由出口52流出。循环的冷却介质保证对胶芯4的持续冷却效果。冷却介质可以是冷却水(22℃的常温水)，也可以是其他用于换热的流体。
应当理解的是，对于冷却罩5的具体安装位置，除可仅套设在胶芯4外侧外，还可适当增大冷却罩5的覆盖范围，例如：上法兰12、下法兰14、螺栓杆15和胶芯4均被冷却罩5包覆。
在一示例性实施例中，冷却罩5包括半圆形的第一罩体和第二罩体，第一罩体和第二罩体扣合形成冷却罩5。
冷却罩5采用卡接扣合的方式安装，安装方便，便于拆卸。在冷却罩5内侧可设置密封橡胶，使冷却介质密封不外漏。
在一示例性实施例中，如图5和图8所示，缸套2上设置有承压部22，承压部22将管柱基体1上的液压腔分隔为第一腔体16和第二腔体18；液压油经第一开口17进入第一腔体16中，驱动缸套2向下移动；液压油经第二开口19进入第二腔体18中，驱动缸套2向上移动；液压控制通道包括第一开口17、第一腔体16、第二开口19和第二腔体18。。
在耐高温隔热防喷装置开始工作时，液压油经第一开口17进入第一腔体16中，液压油的压力作用在承压部22的上表面，使缸套2受压下行，进而通过压紧件3压紧胶芯4进行密封。在耐高温隔热防喷装置工作结束后，液压油经第二开口19进入第二腔体18中，液压油的压力作用在承压部22的下表面，使缸套2受压上行，胶芯4受到的压力撤除。
在一示例性实施例中，如图13所示，冷却管8的上端和下端分别设置有上三通管83和下三通管84，上三通管83上设置有用于冷却介质循环的循环入口81，下三通管84上设置有用于冷却介质循环的循环出口82。
冷却介质由循环入口81进入冷却管8中，对胶芯4内部进行冷却后，由循环出口82流出。循环的冷却介质保证对胶芯4的持续冷却效果。冷却介质可以是冷却水(22℃的常温水)，也可以是其他用于换热的流体。
在一示例性实施例中，耐高温隔热防喷装置还包括温度测量装置，温度测量装置设置为检测胶芯4上部和胶芯4下部区域温度。
通过温度测量装置能够实时监测耐高温隔热防喷装置上部区域和下部区域的温度，保证耐高温隔热防喷装置安全运行。
在一示例性实施例中，如图2所示，压紧件3包括铜套31，以及设置在铜套31和胶芯4之间的缓冲垫32；配合部311设置在铜套31上。
在铜套31和胶芯4之间设置缓冲垫32，避免铜套31直接挤压胶芯4对胶芯4造成损坏。
在一示例性实施例中，下壳体13下部还设置有用于与采油树相连的连接部。
下壳体13可通过扣帽6与采油树相连，便于拆装。当然，连接部还可采用法兰的形式，下壳体13通过法兰与采油树相连，以提高连接的安全性及可靠性。
本申请实施例提供的高温井口隔热系统，不仅能够满足高温井口边生产边作业要求，还可以显著降低高温对井控设备的损害，提高井控设备的使用寿命，降低作业风险。耐高温隔热防喷装置采用侧入装卸胶芯4方式，可实现胶芯4的快速更换。
高温液控隔热装置装于井控设备与采油树之间，其自身密封可以起到防喷功能，装置外体设置密封水冷却功能，装置内设置循环流动水对胶芯进行内部冷却，有效的起到了防喷、隔热的效果，使井控设备满足高温井口作业条件，保障井控作业安全。
经多次实验证明，本申请实施例提供的高温井口隔热系统具有良好的隔热性能：在承受井下高温(350℃)的情况下，胶芯的温度仍能保持在30℃以下，大大延长了胶芯的工作寿命，提高了高温井口隔热系统的工作可靠性和井口隔热性能。
在本申请中的描述中，需要说明的是，“上”、“下”、“一端”、“一侧”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的结构具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“装配”、“安装”应做广义理解，例如，术语“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
本申请描述的实施例是示例性的，而不是限制性的，并且对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是，在本申请所描述的实施例包含的范围内可以有更多的实施例和实现方案。尽管在附图中示出了许多可能的特征组合，并在具体实施方式中进行了讨论，但是所公开的特征的许多其它组合方式也是可能的。除非特意加以限制的情况以外，任何实施例的任何特征或元件可以与任何其它实施例中的任何其他特征或元件结合使用，或可以替代任何其它实施例中的任何其他特征或元件。
本申请包括并设想了与本领域普通技术人员已知的特征和元件的组合。本申请已经公开的实施例、特征和元件也可以与任何常规特征或元件组合，以形成由权利要求限定的独特的技术方案。任何实施例的任何特征或元件也可以与来自其它技术方案的特征或元件组合，以形成另一个由权利要求限定的独特的技术方案。因此，应当理解，在本申请中示出和/或讨论的任何特征可以单独地或以任何适当的组合来实现。因此，除了根据所附权利要求及其等同替换所做的限制以外，实施例不受其它限制。此外，可以在所附权利要求的保护范围内进行各种修改和改变。
Claims (10)
1.一种高温井口隔热系统，其特征在于，包括耐高温隔热防喷装置、冷却管和冷却罩；
所述耐高温隔热防喷装置包括管柱基体、缸套、压紧件和胶芯，所述缸套、所述压紧件和所述胶芯均安装在所述管柱基体中，且所述缸套的液压控制通道位于所述胶芯上方；所述缸套可在所述管柱基体中沿轴向移动并抵住所述压紧件，使所述胶芯被所述压紧件压紧密封；所述缸套的抵接端设置有容纳腔，当所述缸套抵住所述压紧件时，所述压紧件和所述胶芯位于所述容纳腔中；
所述冷却管与所述耐高温隔热防喷装置的上端相连，所述冷却管设置为对所述耐高温隔热防喷装置内部进行冷却；所述冷却罩设置为对所述耐高温隔热防喷装置外部进行冷却。
2.根据权利要求1所述的高温井口隔热系统，其特征在于，所述容纳腔的侧壁上设置有抵接台阶，所述压紧件上设置有配合部，所述抵接台阶抵住所述配合部，使所述胶芯被所述压紧件压紧密封。
3.根据权利要求2所述的高温井口隔热系统，其特征在于，所述管柱基体包括上壳体、上法兰、下壳体和下法兰；
所述上壳体下部设置有所述上法兰，所述下壳体上部设置有所述下法兰，所述上法兰和所述下法兰通过螺栓杆连接。
4.根据权利要求3所述的高温井口隔热系统，其特征在于，所述胶芯设置在所述上壳体与所述下壳体之间。
5.根据权利要求4所述的高温井口隔热系统，其特征在于，所述冷却罩密封套设在所述胶芯外侧，所述冷却罩上设置有用于冷却介质循环的入口和出口。
6.根据权利要求5所述的高温井口隔热系统，其特征在于，所述冷却罩包括半圆形的第一罩体和第二罩体，所述第一罩体和所述第二罩体扣合形成所述冷却罩。
7.根据权利要求1至6中任一所述的高温井口隔热系统，其特征在于，所述缸套上设置有承压部，所述承压部将所述管柱基体上的液压腔分隔为第一腔体和第二腔体；
液压油经第一开口进入所述第一腔体中，驱动所述缸套向下移动；液压油经第二开口进入所述第二腔体中，驱动所述缸套向上移动；
所述液压控制通道包括所述第一开口、所述第一腔体、所述第二开口和所述第二腔体。
8.根据权利要求1至6中任一所述的高温井口隔热系统，其特征在于，所述冷却管的上端和下端分别设置有上三通管和下三通管，所述上三通管上设置有用于冷却介质循环的循环入口，所述下三通管上设置有用于冷却介质循环的循环出口。
9.根据权利要求1至6中任一所述的高温井口隔热系统，其特征在于，所述耐高温隔热防喷装置还包括温度测量装置，所述温度测量装置设置为检测所述胶芯上部和所述胶芯下部区域温度。
10.根据权利要求3至6中任一所述的高温井口隔热系统，其特征在于，所述下壳体下部还设置有用于与采油树相连的连接部。
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