CN115559682B - 一种使用连续油管悬挂器的注采两用井口装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种使用连续油管悬挂器的注采两用井口装置，属于油井装置领域。该装置包括井口密封装置，井口密封装置包括：底座，底座包括一管段和一连接法兰，管段的内侧壁上开设有两个调节部，调节部包括第一导向孔和第二导向孔；驱动部，其包括第一驱动环和第二驱动环；第一驱动环和第二驱动环上分别设置有第一导向块和第二导向块；第一驱动环和第二驱动环上均开设有收纳槽；第一驱动环上设置有同步杆，所第二驱动环上设置有同步套；密封筒，其包括呈筒状结构的筒壁和设置在筒壁两端的推力板。本发明可以使筒壁与油管贴合的更加紧密，提高密封效果。

Description

一种使用连续油管悬挂器的注采两用井口装置

技术领域

本发明涉及油井装置领域，特别涉及一种使用连续油管悬挂器的注采两用井口装置。

背景技术

井口装置是石油、天然气钻井开采工程中常用设备，安装在井口，用于悬挂套管、油管，并密封油管与套管及各层套管环形空间的装置。

对于井口装置，其多处需要进行密封，尤其是油管与套管之间。由于地下环境复杂，石油和天然气开采过程中，地下压力不稳定，对于管件密封要求较高。尤其是随着火驱采油技术的规模不断扩大，对于能够承受突变压力的密封结构要求越来越广泛。

如现有技术中，申请号为201710655049.4的发明专利公开了一种井口密封装置，其涉及油气开采技术领域，井口密封装置包括下底座，下底座在竖直方向具有第一开口；能与下底座可拆卸连接的上底座，上底座和下底座之间形成有空腔，上底座在竖直方向上具有第二开口，第一开口、空腔和第二开口中能插入油管；设置在空腔中的下密封芯，下密封芯的上端与下底座的侧壁相连接，下密封芯的下端与下底座的侧壁相连接，以使下密封芯与下底座的侧壁形成液压腔，液压腔内能填充有液压油，下密封芯的下端沿竖直方向穿设有移动件，移动件能够在下密封芯中滑动以调节液压腔的体积；当油管插入在井口密封装置中时，下密封芯与油管相抵。其在一定程度上解决了突变型压力的密封问题。

但上述方案由于移动件和下密封芯之间需要实现动密封，否则液压油会泄露或导致原油进入液压腔内，这使得移动件和下密封芯的加工精度要求极高，且长时间使用后，由于摩擦的原因，会导致密封效果变差，即使通过加设密封圈的方式，由于密封圈需要频繁的承受外力，会导致密封圈快速失效，从而依旧造成上述问题。

发明内容

本发明提供一种使用连续油管悬挂器的注采两用井口装置，可以解决现有技术中的井口装置密封效果较差的问题。

一种使用连续油管悬挂器的注采两用井口装置，包括井口密封装置，所述井口密封装置包括：

底座，所述底座包括一管段和一连接法兰，所述管段的内侧壁上开设有两个调节部，两个所述调节部的方向相反，所述调节部包括第一导向孔和第二导向孔，所述第一导向孔和所述第二导向孔沿水平方向上对称并呈八字形结构布置；

驱动部，其包括第一驱动环和第二驱动环，所述第一驱动环和所述第二驱动环均可滑动地设置在所述管段内；所述第一驱动环和所述第二驱动环上分别设置有第一导向块和第二导向块，所述第一导向块和所述第二导向块分别与所述第一导向孔和所述第二导向孔相配合；所述第一驱动环和所述第二驱动环上均开设有收纳槽；所述第一驱动环上设置有同步杆，所第二驱动环上设置有同步套，所述同步套上开设有同步孔，所述同步杆可滑动地设置在所述同步孔内；

密封筒，其包括呈筒状结构的筒壁和设置在所述筒壁两端的推力板，所述推力板呈环状结构且与所述收纳槽相配合，所述筒壁与所述管段同轴布置，所述推力板朝向所述筒壁的外侧延伸，使所述密封筒的横截面呈C字形结构，所述密封筒、所述第一驱动环、所述第二驱动环和所述管段之间形成一用于容纳液压油的变形腔；其中，

所述第一导向块和所述第二导向块分别可滑动地设置在所述第一导向孔 和所述第二导向孔内；所述筒壁两端的两个所述推力板分别固定设置在所述第一驱动环和所述第二驱动环的所述收纳槽内；

当所述第一驱动环和/或所述第二驱动环受压时，所述第一驱动环和所述第二驱动环分别带动所述筒壁两端的推力板相向运动。

更优地，所述筒壁的中部向内收拢。

更优地，所述第一驱动环和所述第二驱动环朝向所述管段内壁的侧面上均开设有密封槽，所述密封槽内设置有密封圈。

更优地，还包括一加热装置，用于安装在井口装置的管道内，所述加热装置包括热力球和引流部；

所述引流部固定设置在所述管道内并自管道的管壁朝向所述管道的轴心线方向延伸设置，所述引流部沿开采物的流动方向的前后两侧分别开设有第一引流面和第二引流面，所述第一引流面和所述第二引流面均呈弧形结构，所述引流部沿所述管道的轴线环向延伸设置，所述引流部与所述管道的内壁之间形成一用于容纳开采物流通的泄流部；所述第一引流面和所述热力球位于所述引流部的两侧；

所述热力球可转动地设置在所述管道内，所述热力球包括一转轴和若干动力片，所述动力片呈半圆形结构且其直径端固定连接至所述转轴，若干所述动力片周向均匀地设置在所述转轴上，所述开采物流动时，带动所述热力球转动；所述热力球与所述第二引流面相配合，以及，

热力装置，其包括第一磁块、第二磁块和磁感线圈，所述第一磁块和所述第二磁块分别固定设置在所述管道的两侧，所述第一磁块和所述第二磁块的N极和S极相对布置以用于形成磁场，所述磁感线圈设置在所述动力片上，所述动力片转动时，所述磁感线圈切割磁感线，产生热量。

更优地，所述热力球还包括扩展片，所述动力片上开设有扩展槽，所述扩展片可滑动地设置在所述扩展槽内；所述转轴偏心设置在所述管道内。

本发明提供一种使用连续油管悬挂器的注采两用井口装置，通过第一导向环和第二导向环支撑密封筒，当第一导向环和/或第二导向环受到压力时，第一导向环和/或第二导向环在第一导向孔和/或第二导向块的作用下，第一导向环和第二导向环相向移动，从而使变形腔的有效空间变小，使变形腔内压力增大，从而使筒壁与油管贴合的更加紧密，提高密封效果。

附图说明

图1为注采两用井口装置结构示意图；

图2为井口密封装置的结构示意图一；

图3为图2中A处局部放大图；

图4为图2中B处局部放大图；

图5为井口密封装置的结构示意图二（隐藏部分部件）；

图6为图5中管段的结构示意图；

图7为管段的内表面展开示意图；

图8为热力装置的结构示意图一；

图9为热力装置的结构示意图二；

图10为热力装置的另一实施例的结构示意图；

图11为图10中C处局部放大图；

图12为图8中动力片的剖面结构示意图。

附图标记说明：

00 四通管；01 第一导向孔；02 第二导向孔；10 密封筒；11 推力板；20 第一驱动环；201 第一导向块；202 同步杆；21 第二驱动环；211 第二导向块；212 同步套；22 收纳槽；23 密封圈；30 热力球；31 动力片；311 扩展槽；32 线圈；33 转轴；34 扩展片；40 引流部；41 第一引流面；42 第二引流面；43 泄流部。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

如图1所示，其展示了现有技术中井口装置的结构示意图。

实施例1

如图2至图6所示，本发明实施例提供的一种使用连续油管悬挂器的注采两用井口装置，包括井口密封装置，井口密封装置包括底座、驱动部和密封筒10。

底座包括一管段00和一连接法兰，其中，管段00指代井口装置中任意位置的、与需要密封处的法兰相连接的输液/气管，如图5和图6所示，管段00的内侧壁上开设有两个调节部，两个调节部方向相反，如图6所示，调节部包括第一导向孔01和第二导向孔02，第一导向孔01和第二导向孔02沿水平方向上对称并呈八字形结构布置，第一导向孔01向右下方倾斜布置，第二导向孔02向右上方倾斜布置，图7 展示了两个调节部的展开图，当其展开时，两个调节部方向相同，呈阵列布置，但当其呈圆周状时，两个调节部方向相反，也即两个调节部的成型方式为图7所示形状卷曲为圆柱状时的分布形式；

驱动部包括第一驱动环20和第二驱动环21，第一驱动环20和第二驱动环21均可滑动地设置在管段00内，第一驱动环20和第二驱动环21均呈环状结构，其周侧壁与管段00的内壁之间过渡配合；第一驱动环20和第二驱动环21上分别设置有第一导向块201和第二导向块211，第一导向块201和第二导向块211分别与第一导向孔01和第二导向孔02相配合，第一导向块201和第二导向块211分别能够沿第一导向孔01和第二导向孔02的延伸轨迹滑动，进而带动第一驱动环20和第二驱动环21相互靠近或远离；第一驱动环20和第二驱动环21上均开设有收纳槽22，收纳槽22呈环状结构；第一驱动环20上设置有同步杆202，所第二驱动环21上设置有同步套212，同步套212上开设有同步孔，同步杆202可滑动地设置在同步孔内；如图2所示，同步杆202和同步套212位于第一驱动环20和第二驱动环21之间，同步杆202垂直于第一驱动环20的上端面，同步套212垂直于第二驱动环21的下端面，通过同步杆202和同步套212的配合，当第一驱动环20转动时，会同步带动第二驱动环21转动。

密封筒10包括呈筒状结构的筒壁和设置在筒壁两端的推力板11，推力板11呈环状结构且与收纳槽22相配合，推力板11沿背离筒壁的方向延伸布置，筒壁与管段00同轴布置，推力板11朝向筒壁的外侧延伸，使密封筒10的横截面呈C字形结构，密封筒10、第一驱动环20、第二驱动环21和管段00之间形成一用于容纳液压油的变形腔，变形腔内可灌装液压油，以增加变形腔空间压缩时所形成的压力；其中，

第一导向块201和第二导向块211分别可滑动地设置在第一导向孔01和第二导向孔02内；筒壁两端的两个推力板11分别固定设置在第一驱动环20和第二驱动环21的收纳槽22内；当第一驱动环20和/或第二驱动环21受压时，第一驱动环20和第二驱动环21分别带动筒壁两端的推力板11相向运动。

工作时，油管穿过密封筒10的内孔，筒壁和油管贴合，形成密封结构。当管段00内压力突变，压力变大时，第一驱动环20所受到的压力增大（以图2中下方压力增大为例），会迫使第一驱动环20具有向上运动的趋势，如图5和图6所示，此时第一驱动环20会在第一导向块201的带动下，产生转动的同时向上运动一段位移，而由于同步杆202和同步套212的作用，第一驱动环20转动时，会带动第二驱动环21同步转动，而第二驱动环21转动时，会在第二导向块211的作用下，沿着第一导向孔01的延伸方向滑动，进而使得第二驱动环21向下移动，最终形成第一驱动环20和第二驱动环21相向移动，进而使得其挤压变形腔，使得变形腔内体积变小，迫使密封筒10挤压油管，使筒壁与油管之间的压力变大，进一步提升密封强度。

进一步的，筒壁的中部向内收拢。如图2所示，筒壁中部收拢可以使得压力更为集中，筒壁变形所产生的压力更加集中在筒壁与油管的接触位置，使筒壁与油管密封效果提升。

进一步的，第一驱动环20和第二驱动环21朝向管段00内壁的侧面上均开设有密封槽，密封槽内设置有密封圈23。密封圈23的存在使得第一驱动环20及第二驱动环21与管段00内壁之间的密封效果更好。

实施例2

由于原油中含石蜡，当温度较低时，石蜡容易析出造成结蜡，容易造成管道堵塞。现有技术中往往是通过注入热水的方式提高管道内的温度，使石蜡部分或全部溶解，从而提高采出液的流动性，达到顺利输送的目的。但这种方式掺水温度下降快，热量损失大，难以持续进行。

为了解决这一问题，本实施例中，还包括一加热装置，用于安装在井口装置的管道内，加热装置包括热力球30和引流部40。

如图8和图9所示，引流部40固定设置在管道内并自管道的管壁朝向管道的轴心线方向延伸设置，引流部40沿开采物（油或气）的流动方向的前后两侧分别开设有第一引流面41和第二引流面42，第一引流面41和第二引流面42均呈弧形结构，引流部40沿管道的轴线环向延伸设置，本实施例中，以引流部40沿轴线环向周转180°为例，引流部40与管道的内壁之间形成一用于容纳开采物流通的泄流部43；第一引流面41和热力球30位于引流部40的两侧，以图8视角为例，第一引流面41位于下侧、第二引流面42位于上侧，热力球30位于第二引流面42的一侧；

热力球30可转动地设置在管道内，热力球30包括一转轴33和若干动力片31，动力片31呈半圆形结构且其直径端固定连接至转轴33，若干动力片31周向均匀地设置在转轴33上，开采物流动时，通过动力片31带动热力球30转动；热力球30与第二引流面42相配合。

热力装置包括第一磁块、第二磁块和磁感线圈32，第一磁块和第二磁块分别固定设置在管道的两侧，第一磁块和第二磁块的N极和S极相对布置以用于形成磁场，如图12所示，磁感线圈32设置在动力片31上，动力片31转动时，磁感线圈32切割磁感线，产生热量。

工作时，以采油为例。原油在管道内流动，如图8所示，流动的原油会在第一引流面41的导向作用下朝向右侧流动，流动的原油会带动动力片31转动，动力片31转动时驱动整个热力球30转动。由于管道的两侧设置第一磁块和第二磁块，第一磁块和第二磁块形成磁场，磁感线圈32设置在动力片31上，动力片31转动时带动磁感线圈32转动，磁感线圈32转动时切割磁感线形成电流，磁感线圈32可采用电阻值较大的材料制成，磁感线圈32在电流作用下产生热量，从而对原油进行加热。可以理解的是，单个热力装置的发热能力有限，但可通过设置多组热力装置的方式，来提高原油温度，降低石蜡的析出量。由于第二引流面42的存在，如图8所示，第二引流面42所指示的位置含有部分原油，由于原油会通过泄流部43流过，泄流部43的速度较快，根据伯努利原理，此处的压力较小而第二引流面42处的压力较大，因此热力球30与第二引流面42之间位置的原油会被吸附，进一步驱动动力片31转动，减小此部分原油给动力片31转动带来的阻力。

在另一实施例中，为了充分利用原油的动能，提高热力球30的转速，如图密封筒10和图推力板11所示，热力球30还包括扩展片34，动力片31上开设有扩展槽311，扩展片34可滑动地设置在扩展槽311内；转轴33偏心设置在管道内。

以图密封筒10的视角为例，当扩展片34转动到右下角的位置时，扩展片34在重力作用下会从扩展槽311内滑出，从而增大与原油的作用面积，使热力球30的转动动力更大，转速更快。而转动到右上角的位置时，扩展片34继续转动所带来的是阻碍热力球30转动的阻力，此时期望动力片31的作用面积较小，面积越小所受到的阻力越小，而转动到此位置时的扩展片34会在重力作用下滑动至扩展槽311内，降低动力片31的有效工作面积，从而降低所受到的阻力。当转动到左下角时，扩展片34在管道内壁和第二引流面42的作用下也不会滑出，当热力球30继续转动至扩展片34与第二引流面42相脱离后，扩展片34在重力作用下滑出扩展槽311，从而增大有效工作面积，提高热力球30转动的动力，提高转速，增大发热效果。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种使用连续油管悬挂器的注采两用井口装置，包括井口密封装置，其特征在于，所述井口密封装置包括：

底座，所述底座包括一管段(00)和一连接法兰，所述管段(00)的内侧壁上开设有两个调节部，两个所述调节部的方向相反，所述调节部包括第一导向孔(01)和第二导向孔(02)，所述第一导向孔(01)和所述第二导向孔(02)沿水平方向上对称并呈八字形结构布置；

驱动部，其包括第一驱动环(20)和第二驱动环(21)，所述第一驱动环(20)和所述第二驱动环(21)均可滑动地设置在所述管段(00)内；所述第一驱动环(20)和所述第二驱动环(21)上分别设置有第一导向块(201)和第二导向块(211)，所述第一导向块(201)和所述第二导向块(211)分别与所述第一导向孔(01)和所述第二导向孔(02)相配合；所述第一驱动环(20)和所述第二驱动环(21)上均开设有收纳槽(22)；所述第一驱动环(20)上设置有同步杆(202)，所第二驱动环(21)上设置有同步套(212)，所述同步套(212)上开设有同步孔，所述同步杆(202)可滑动地设置在所述同步孔内；

密封筒(10)，其包括呈筒状结构的筒壁和设置在所述筒壁两端的推力板(11)，所述推力板(11)呈环状结构且与所述收纳槽(22)相配合，所述筒壁与所述管段(00)同轴布置，所述推力板(11)朝向所述筒壁的外侧延伸，使所述密封筒(10)的横截面呈C字形结构，所述密封筒(10)、所述第一驱动环(20)、所述第二驱动环(21)和所述管段(00)之间形成一用于容纳液压油的变形腔；其中，

所述第一导向块(201)和所述第二导向块(211)分别可滑动地设置在所述第一导向孔(01) 和所述第二导向孔(02)内；所述筒壁两端的两个所述推力板(11)分别固定设置在所述第一驱动环(20)和所述第二驱动环(21)的所述收纳槽(22)内；

当所述第一驱动环(20)和/或所述第二驱动环(21)受压时，所述第一驱动环(20)和所述第二驱动环(21)分别带动所述筒壁两端的推力板(11)相向运动。

2.如权利要求1所述的一种使用连续油管悬挂器的注采两用井口装置，其特征在于，所述筒壁的中部向内收拢。

3.如权利要求1所述的一种使用连续油管悬挂器的注采两用井口装置，其特征在于，所述第一驱动环(20)和所述第二驱动环(21)朝向所述管段(00)内壁的侧面上均开设有密封槽，所述密封槽内设置有密封圈(23)。

4.如权利要求1所述的一种使用连续油管悬挂器的注采两用井口装置，其特征在于，还包括一加热装置，用于安装在井口装置的管道内，所述加热装置包括热力球(30)和引流部(40)；

所述引流部(40)固定设置在所述管道内并自管道的管壁朝向所述管道的轴心线方向延伸设置，所述引流部(40)沿开采物的流动方向的前后两侧分别开设有第一引流面(41)和第二引流面(42)，所述第一引流面(41)和所述第二引流面(42)均呈弧形结构，所述引流部(40)沿所述管道的轴线环向延伸设置，所述引流部(40)与所述管道的内壁之间形成一用于容纳开采物流通的泄流部(43)；所述第一引流面(41)和所述热力球(30)位于所述引流部(40)的两侧；

所述热力球(30)可转动地设置在所述管道内，所述热力球(30)包括一转轴(33)和若干动力片(31)，所述动力片(31)呈半圆形结构且其直径端固定连接至所述转轴(33)，若干所述动力片(31)周向均匀地设置在所述转轴(33)上，所述开采物流动时，带动所述热力球(30)转动；所述热力球(30)与所述第二引流面(42)相配合，以及，

热力装置，其包括第一磁块、第二磁块和磁感线圈(32)，所述第一磁块和所述第二磁块分别固定设置在所述管道的两侧，所述第一磁块和所述第二磁块的N极和S极相对布置以用于形成磁场，所述磁感线圈(32)设置在所述动力片(31)上，所述动力片(31)转动时，所述磁感线圈(32)切割磁感线，产生热量。

5.如权利要求4所述的一种使用连续油管悬挂器的注采两用井口装置，其特征在于，所述热力球(30)还包括扩展片(34)，所述动力片(31)上开设有扩展槽(311)，所述扩展片(34)可滑动地设置在所述扩展槽(311)内；所述转轴(33)偏心设置在所述管道内。