CN114893143A - 一种海洋油井井口装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及油井设备技术领域，且公开了一种海洋油井井口装置，包括壳体，所述壳体内部的中间位置开设有竖槽，所述壳体内部开设有滑槽，所述滑槽中活动安装有闸板，所述闸板的侧面固定安装有液压杆，所述闸板内部开设有气腔，所述气腔中密封活动安装有推板，所述推板的侧面固定安装有连接杆，所述闸板内部开设有导气槽，所述闸板的侧面固定安装有气膜，所述推板的侧面上固定安装有导气管，所述导气管连通外腔体与导气槽，所述闸板靠近竖槽的一侧安装有密封块。本发明通过气膜与密封块的设置，使得气膜与管柱的接触面积进一步增大，降低闸板产生形变的概率，同时，通过气膜的设置，使得闸板对管柱与壳体之间的密封效果提高。
Description
技术领域
本发明涉及油井设备技术领域，具体为一种海洋油井井口装置。
背景技术
在海上石油开采作业中，通常会在钻井上设置井口装置，用来控制钻井内流体的压力与方向，有时，在开采作业中会遇到井喷现象，而为了避免石油喷出造成资源浪费及环境污染等问题，这时，就需要使用井口装置中的防喷器来封闭钻井。
现有的一些半封闭防喷器在工作时，是通过液压油带动成对水平设置的闸板伸展，使得闸板的弧形口与钻井中的管柱进行紧密贴合，进而令管柱与钻井内壁之间的空间被密封，从而避免石油喷出钻井，但是在上述作业中，由于井中的石油向上喷射，进而会对防喷器的闸板持续施加上冲力，导致闸板长时间受到压力冲击，进而容易产生形变，形变后的闸板不再对上述空间进行密封，从而使得气体带动油液喷出，造成资源浪费及环境污染。
发明内容
针对背景技术中提出的现有防喷器在使用过程中存在的不足，本发明提供了一种海洋油井井口装置，具备降低闸板产生形变的概率、降低产生资源浪费及环境污染概率的优点，解决了上述背景技术中提出的技术问题。
本发明提供如下技术方案：一种海洋油井井口装置，包括壳体，所述壳体内部的中间位置开设有用于放置管柱的竖槽，所述壳体内部位于竖槽两侧的位置均开设有滑槽，所述滑槽中活动安装有闸板，所述闸板背向竖槽的侧面固定安装有液压杆，用以带动闸板移动，所述闸板内部靠近液压杆的位置开设有气腔，所述气腔中密封活动安装有推板，用以推动气腔中的气体移动，所述推板背向竖槽的侧面固定安装有连接杆，所述推板通过连接杆与滑槽的内壁固定连接，所述推板将气腔分隔成靠近液压杆的外腔体与靠近竖槽的内腔体，所述闸板内部靠近内腔体的位置开设有导气槽，所述闸板面向竖槽的侧面固定安装有气膜，所述导气槽靠近竖槽的一侧端口与气膜连通，所述推板面向竖槽的侧面上固定安装有导气管，所述导气管与导气槽形成密封活动连接，所述导气管连通外腔体与导气槽，所述闸板靠近竖槽的一侧安装有密封块，所述气膜为四丙氟橡胶材料设置。
优选的，所述闸板内部位于导气槽上下两侧的位置均开设有伸缩腔，所述伸缩腔的内部密封活动安装有动力杆，所述动力杆的活塞端将伸缩腔分隔成靠近导气槽的动力腔与远离导气槽的排气室，所述动力杆的水平端与密封块背向竖槽的侧面固定连接，使得动力杆带动密封块移动，所述密封块与闸板面向竖槽的侧面形成密封活动连接。
优选的，所述气膜处于上侧位置密封块与下侧位置的密封块之间的位置，使得气膜会受到密封块的限制。
优选的，所述闸板内部位于伸缩腔与导气槽之间的位置开设有导气孔，用以连通导气槽与动力腔，使得气体带动动力杆移动。
优选的，所述闸板内部位于伸缩腔背向竖槽的一侧开设有排气孔，用以连通内腔体与排气室。
优选的，所述闸板内部位于上侧伸缩腔上方的位置开设有气口，用以连通伸缩腔的排气室与外界环境。
优选的，所述闸板带动密封块夹紧管柱后，所述外腔体中的气体带动气膜充分膨胀，所述外腔体的容积等于上下位置伸缩腔的容积与充分膨胀的气膜的容积之和。
本发明具备以下有益效果：
1、本发明通过密封块与气膜的设置，当闸板伸出时，推板会将外腔体中的气体挤入气膜与伸缩腔中，使得气膜膨胀，且密封块展开，之后，气膜与密封块接触并夹紧管柱，与原装置相比较，本装置与管柱的接触面积增大，使得闸板与管柱之间的摩擦力增大，进而抵消部分闸板所受石油的上冲力，降低闸板产生形变的概率，从而令石油不易喷出，造成资源浪费及环境污染。
2、本发明通过气膜与密封块的设置，在气膜与密封块夹紧管柱的过程中，气膜的膨胀会受到上下位置的密封块的限制，进而令膨胀的气膜贴合密封块与管柱所围成的空间，使得气膜与管柱的接触面积进一步增大，降低闸板产生形变的概率，同时，通过气膜的设置，使得闸板对管柱与壳体之间的密封效果提高。
3、本发明通过气口与动力杆的设置，在闸板夹紧管柱的过程中，石油会对下侧位置的密封块施加上冲力，进而促使应进入该密封块对应伸缩腔中的气体进入气膜，使得气膜内部气体的压力进一步增大，导致气膜对管柱的夹紧力增大，从而进一步降低闸板产生形变的概率。
4、本发明通过推板与闸板的设置，由于推板与闸板内部的气腔紧密贴合，且推板与滑槽的内壁固定连接，使得当闸板伸出，且石油对闸板施加上冲力时，推板会对闸板施加阻力，进而降低闸板产生形变的概率，使得石油不易喷出，并造成资源浪费及环境污染。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明图1中A处结构局部放大示意图；
图3为本发明闸板内部结构示意图；
图4为本发明结构闸板伸出状态示意图。
图中：1、壳体；2、竖槽；3、滑槽；4、闸板；5、液压杆；6、气腔；7、推板；8、导气槽；9、气膜；10、导气管；11、伸缩腔；12、动力杆；13、密封块；14、导气孔；15、排气孔；16、气口；17、连接杆；18、弧形槽。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1与图4，一种海洋油井井口装置，包括壳体1，壳体1内部的中间位置纵向贯穿开设有竖槽2，用于放置管柱，壳体1内部位于竖槽2两侧的位置均开设有滑槽3，滑槽3中密封滑动安装（类似现有技术中油缸与活塞之间的连接关系）有闸板4，闸板4背向竖槽2的侧面固定安装有液压杆5，液压杆5与后续液压机构连通（液压杆5类似现有液压缸中的输出杆，液压机构类似现有液压缸结构），闸板4内部靠近液压杆5的位置开设有气腔6，气腔6中密封滑动安装有推板7，推板7背向竖槽2的侧面焊接有连接杆17，连接杆17的另一端伸出气腔6，并与滑槽3的内壁固定连接，推板7将气腔6分隔成靠近液压杆5的外腔体与靠近竖槽2的内腔体，闸板4内部靠近内腔体的位置开设有导气槽8，闸板4面向竖槽2的侧面固定安装有气膜9，导气槽8靠近竖槽2的一侧端口与气膜9连通，推板7面向竖槽2的侧面上固定安装有导气管10，导气管10伸入导气槽8，并与导气槽8形成密封滑动连接，导气管10的一端与外腔体连通，导气管10的另一端与导气槽8连通，闸板4靠近竖槽2的一侧安装有密封块13，密封块13面向竖槽2的侧面开设有弧形槽18，当闸板4伸入竖槽2时，推板7会挤压外腔体中的气体，使得该气体通过导气管10与导气槽8，进而进入气膜9中，令气膜9膨胀，之后，膨胀的气膜9被闸板4带动接触并夹紧管柱，使得膨胀的气膜9被挤压，从而增大气膜9对管柱的夹紧力，使得闸板4不易被上冲的石油冲击形变，进而造成密封失效，引起井喷现象，最终造成环境污染及资源浪费，同时，由于膨胀的气膜与管柱之间相互挤压，使得气膜发生形变，进而堵塞密封块13与管柱之间的缝隙，从而提高管柱与壳体1之间的密封效果，另外，由于推板7与闸板4内部的气腔6紧密贴合，且推板7通过连接杆17与滑槽3的内壁固定连接，使得当闸板4伸出时，推板7会对闸板4施加水平固定力，进而一定程度的抵消石油所施加的上冲力，使得闸板4产生形变的概率降低，从而令石油不易喷出，并造成资源浪费及环境污染。
请参阅图2与图4，闸板4内部位于导气槽8上下两侧的位置均开设有伸缩腔11，伸缩腔11的内部密封滑动安装有动力杆12，动力杆12的活塞端将伸缩腔11分隔成靠近导气槽8的动力腔与远离导气槽8的排气室，动力杆12的水平端伸出伸缩腔11，密封块13背向竖槽2的侧面与动力杆12的水平端固定连接，密封块13与闸板4面向竖槽2的侧面形成密封滑动连接，由于密封块13为活动设置，进而避免当石油向上冲击密封块13时，密封块13硬性受力，导致其容易产生形变。
气膜9位于上侧位置的密封块13与下侧位置的密封块13之间的位置，当石油向上冲力密封块13时，处于下侧位置的密封块13保持不变，进而促使应进入该密封块13对应伸缩腔11中的气体进入气膜9，使得气膜9内部气体的压力进一步增大，进而令气膜9对管柱的夹紧力进一步增大，从而降低闸板4产生形变的概率。
请参阅图3与图4，闸板4内部位于伸缩腔11与导气槽8之间的位置开设有导气孔14，导气孔14的一侧与导气槽8连通，导气孔14的另一侧与动力腔连通，通过导气孔14的设置，当外腔体中的气体通过导气管10进入导气槽8时，部分气体会通过导气孔14进入动力腔中，进而推动动力杆12，使得动力杆12带动密封块13展开，通过展开的密封块13与密封块13之间膨胀的气膜9，进而增大本装置与管柱的接触面积，使得闸板4与管柱之间的摩擦力增大，进而抵消闸板4所受石油的部分上冲力，降低闸板4产生形变的概率，从而令石油不易喷出，造成资源浪费及环境污染。
闸板4内部位于伸缩腔11背向竖槽2的一侧开设有排气孔15，排气孔15的一侧与内腔体连通，排气孔15的另一侧与排气室连通，通过排气孔15的设置，使得当推板7挤压外腔体中的气体时，内腔体会通过排气孔15抽取排气室中的气体，进而避免闸板4伸出阻力较大，影响最终管柱的夹紧效果。
闸板4内部位于上侧伸缩腔11上方的位置开设有气口16，气口16的一侧与上侧伸缩腔11的排气室连通，气口16的另一侧与外界环境连通，通过气口16的设置，使得在上述下侧位置的密封块13挤压气膜9的过程中，下侧位置的动力杆12不易受到对应排气室中负压的阻挡，进而影响上述功能的实现。
当闸板4带动密封块13夹紧管柱后，外腔体中的气体会带动气膜9充分膨胀，外腔体的容积等于上下位置伸缩腔11的容积与充分膨胀状态的气膜9的容积之和，进而令膨胀的气膜9受到密封块13与管柱的共同限制，使得气膜9充分在密封块13与管柱所围成的空间内膨胀，使得气膜9与管柱的接触面积进一步增大，降低闸板4产生形变的概率。
气膜9为四丙氟橡胶材料设置，当井下石油向上喷出时，会对下侧位置的密封块13施加上冲力，由于膨胀的气膜9与下侧位置密封块13接触，导致上述上冲力带动下侧位置的密封块13挤压气膜9，同时，由于下侧位置的密封块13的上移距离被动力杆12限制，进而使下侧位置的密封块13不会过度挤压气膜9，从而避免气膜9承受上冲力过大，另外，井下石油上喷时，只有部分石油与下侧位置的密封块13接触，导致下侧位置的密封块13受力较小，进而导致与下侧位置的密封块13接触的气膜9受力较小，同时，由于四丙氟橡胶具有优良的耐压缩永久变形性能，使得通过该材料设置的气膜9不会被石油所传递的压力破坏。
本发明的使用方法（工作原理）如下：
在管柱伸入竖槽2，并开始工作的过程中，当发生石油向上喷射的现象时，首先，令液压机构通过液压杆5（类似现有结构中液压缸带动输出杆伸出）带动闸板4水平伸入竖槽2中，使得弧形槽18与管柱的弧面逐渐贴合、夹紧，在这个过程中，推板7与闸板4共同挤压外腔体中的气体，使得该气体通过导气管10与导气槽8进入气膜9中，令气膜9膨胀，同时，内腔体容积增大，进而产生负压，该负压通过排气孔15传递到伸缩腔11中的排气室，使得动力杆12带动密封块13纵向展开，在这个过程中，下侧位置的密封块13受到石油的冲击力，进而保持不变，而上侧位置的密封块13纵向展开，之后，随着闸板4的继续伸出，使得部分进入导气槽8中的气体通过导气孔14进入伸缩腔11中的动力腔中，进而加快上侧位置的密封块13的纵向展开，然后，当闸板4带动密封块13与气膜9接触并夹紧管柱，使得壳体1与管柱之间的空间被密封，在这个过程中，膨胀的气膜9会受到上下密封块13与管柱的共同限制，进而在密封块13与管柱所围成的空间内充分膨胀，同时，由于下侧位置的密封块13不变，进而使应进入该密封块13对应伸缩腔11中的气体进入气膜9，使得气膜9内部气体的压力进一步增大，令气膜9进一步夹紧管柱，之后，当需要取消上述空间的密封时，令动力机构通过液压杆5带动闸板4收缩，使得上述结构复位，此为一个工作循环。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种海洋油井井口装置，包括壳体（1），所述壳体（1）内部的中间位置开设有用于放置管柱的竖槽（2），所述壳体（1）内部位于竖槽（2）两侧的位置均开设有滑槽（3），所述滑槽（3）中活动安装有闸板（4），所述闸板（4）背向竖槽（2）的侧面固定安装有液压杆（5），用以带动闸板（4）移动，其特征在于：所述闸板（4）内部靠近液压杆（5）的位置开设有气腔（6），所述气腔（6）中密封活动安装有推板（7），用以推动气腔（6）中的气体移动，所述推板（7）背向竖槽（2）的侧面固定安装有连接杆（17），所述推板（7）通过连接杆（17）与滑槽（3）的内壁固定连接，所述推板（7）将气腔（6）分隔成靠近液压杆（5）的外腔体与靠近竖槽（2）的内腔体，所述闸板（4）内部靠近内腔体的位置开设有导气槽（8），所述闸板（4）面向竖槽（2）的侧面固定安装有气膜（9），所述导气槽（8）靠近竖槽（2）的一侧端口与气膜（9）连通，所述推板（7）面向竖槽（2）的侧面上固定安装有导气管（10），所述导气管（10）与导气槽（8）形成密封活动连接，所述导气管（10）连通外腔体与导气槽（8），所述闸板（4）靠近竖槽（2）的一侧安装有密封块（13），所述气膜（9）为四丙氟橡胶材料设置。
2.根据权利要求1所述的一种海洋油井井口装置，其特征在于：所述闸板（4）内部位于导气槽（8）上下两侧的位置均开设有伸缩腔（11），所述伸缩腔（11）的内部密封活动安装有动力杆（12），所述动力杆（12）的活塞端将伸缩腔（11）分隔成靠近导气槽（8）的动力腔与远离导气槽（8）的排气室，所述动力杆（12）的水平端与密封块（13）背向竖槽（2）的侧面固定连接，使得动力杆（12）带动密封块（13）移动，所述密封块（13）与闸板（4）面向竖槽（2）的侧面形成密封活动连接。
3.根据权利要求2所述的一种海洋油井井口装置，其特征在于：所述气膜（9）处于上侧位置密封块（13）与下侧位置的密封块（13）之间的位置，使得气膜（9）会受到密封块（13）的限制。
4.根据权利要求3所述的一种海洋油井井口装置，其特征在于：所述闸板（4）内部位于伸缩腔（11）与导气槽（8）之间的位置开设有导气孔（14），用以连通导气槽（8）与动力腔，使得气体带动动力杆（12）移动。
5.根据权利要求4所述的一种海洋油井井口装置，其特征在于：所述闸板（4）内部位于伸缩腔（11）背向竖槽（2）的一侧开设有排气孔（15），用以连通内腔体与排气室。
6.根据权利要求5所述的一种海洋油井井口装置，其特征在于：所述闸板（4）内部位于上侧伸缩腔（11）上方的位置开设有气口（16），用以连通伸缩腔（11）的排气室与外界环境。
7.根据权利要求6所述的一种海洋油井井口装置，其特征在于：所述闸板（4）带动密封块（13）夹紧管柱后，所述外腔体中的气体带动气膜（9）充分膨胀，所述外腔体的容积等于上下位置伸缩腔（11）的容积与充分膨胀的气膜（9）的容积之和。
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