CN116517504B - 一种大口径注、采气井口装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及注、采气井口装置技术领域，公开了一种大口径注、采气井口装置，包括：下部套管头总成；上部套管四通总成；采气树；总管；第一转板；以及传动组件；通过温感器监测Y型四通的温度，当井口装置运行导致的Y型四通温度上升至阈值后，温感器向外部控制器发送信号，外部控制器控制总管内开始流通冷却液，实现了对管道的自动控温，避免温度过高对管道造成损害；当安装盲板的侧管口重新启用后，传动组件带的第一转板与第二转板同步旋转，则总管与支管的状态改变，支管改为流通状态，总管改为封堵状态，总管内的冷却液流至总管与该支管的连接处时，冷却液仅能向该支管流动，增大了冷却液的接触面积，能够对Y型四通侧管进行降温。

Description

一种大口径注、采气井口装置

技术领域

本发明具体涉及注、采气井口装置技术领域，具体涉及一种大口径注、采气井口装置。

背景技术

盐穴地下储气库是重要的储气库类型，具有注采气量大、注采转换灵活、气质好、地面工艺流程简单、库容利用率高等特点。近年来，中国石油、中国石化及地方燃气企业和投资公司在山东、江苏、河南、云南等地陆续推进盐穴地下储气库相关工作，彰显了盐穴地下储气库良好的发展前景。

虽然天然气盐穴地下储气库能切实解决天然气的季节调峰和应急供气，但现有的盐穴地下储气库井口存在着通径小(采油树通径小于180mm)的问题，导致井口装置可能受腐蚀、盐岩蠕变等危害因素的不良影响，无法适用大口径的注、采气井口装置，而由于热胀冷缩原理，温度对井口装置的管道影响较大，市场上的井口装置无法智能控温，造成储气库稳定性和安全可靠性降低，并不适合盐穴地下储气库的注气排卤造腔作业。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种大口径注、采气井口装置，以解决无法适用小通径的盐穴地下储气库井口以及无法智能控温的技术问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种大口径注、采气井口装置，包括：

下部套管头总成；

上部套管四通总成，与下部套管头总成连接；

采气树，包括与上部套管四通总成连接的Y型四通；

总管，安装于Y型四通直管口的侧壁上，并与外部冷却液箱连通，所述总管与安装于Y型四通侧管口侧壁上的支管连接，且支管的数量为两个；

第一转板，转动安装于Y型四通上，并与总管转动配合，所述第一转板与转动安装于Y型四通上的第二转板同步旋转，且第二转板与支管转动配合，所述第一转板与第二转板之间的同步旋转传动总管与支管之间的同步启闭，且总管的状态与流通的侧管口侧壁上的支管的状态不相同；以及

传动组件，安装于总管与支管的连接处，用于驱动第一转板与第二转板同步旋转，且所述传动组件与安装于Y型四通上的温感器电连接。

作为本发明进一步的方案：所述下部套管头总成包括套管头本体、WD套管悬挂器、第一BT密封圈以及WE悬挂器，所述上部套管四通总成包括套管四通本体、第二BT密封圈、金属密封芯轴式悬挂器，所述采气树还包括设置于Y型四通上的阀门、盲板、采气树帽。

作为本发明进一步的方案：所述第一转板包括流通孔，其直径小于总管的管内径，并与总管接触，所述第一转板上与总管接触的其余区域设置有封堵环，所述第二转板包括封堵板，其直径大于总管的管内径，并与支管接触，所述第二转板上与支管接触的其余区域设置有流通环，当流通孔位于总管内时，封堵板位于支管内。

作为本发明进一步的方案：所述传动组件包括第一锥齿轮以及与其啮合的第二锥齿轮，所述第一锥齿轮与第一转板同轴固定连接，并与第二锥齿轮与第二转板同轴固定连接，所述第一锥齿轮通过皮带与转轴连接，且转轴与驱动源的输出端连接。

作为本发明进一步的方案：所述传动组件的数量为两个，分别设置于总管的输入端与输出端，所述传动组件与转轴之间通过联动组件可拆卸式连接。

作为本发明进一步的方案：所述联动组件的数量为两个，分别与两个传动组件配合，所述联动组件包括：

转环，与皮带过盈配合，且转环与转轴转动配合；

定位环，与转轴同轴固定连接，且其上转动安装有弹性伸缩杆，所述弹性伸缩杆与定位环上的定位孔配合。

作为本发明进一步的方案：所述第一转板与总管接触的位置上以及第二转板与支管接触的位置上均设置有密封件。

本发明的有益效果：

(1)本发明中，通过温感器监测Y型四通的温度，当井口装置运行导致的Y型四通温度上升至阈值后，温感器向外部控制器发送信号，外部控制器控制总管内开始流通冷却液，实现了对管道的自动控温，避免温度过高对管道造成损害；当安装盲板的侧管口重新启用后，传动组件带的第一转板与第二转板同步旋转，则总管与支管的状态改变，支管改为流通状态，总管改为封堵状态，总管内的冷却液流至总管与该支管的连接处时，冷却液仅能向该支管流动，增大了冷却液的接触面积，能够对Y型四通侧管进行降温，实际使用时也可根据侧管口的温度实时控制传动组件带动第一转板与第二转板旋转，以实现根据侧管口温度实时控制冷却液的流向，提升控温效果；

(2)本发明中，采用所述传动组件与转轴之间通过联动组件可拆卸式连接，可调整转轴是否控制传动组件，进而实现对多处总管与支管之间的可调式联动控制。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明整体结构示意图；

图2是本发明的侧视结构示意图；

图3是本发明中图1的A处局部放大结构示意图；

图4是本发明中第一转板的结构示意图；

图5是本发明中传动组件的结构示意图；

图6是本发明中图1的B处局部放大结构示意图。

图中：1、下部套管头总成；101、套管头本体；102、WD套管悬挂器；103、第一BT密封圈；104、WE悬挂器；2、上部套管四通总成；201、套管四通本体；202、第二BT密封圈；203、金属密封芯轴式悬挂器；3、采气树；301、Y型四通；302、阀门；303、盲板；304、采气树帽；4、第一转板；401、流通孔；402、封堵环；5、第二转板；501、封堵板；502、流通环；6、传动组件；601、第一锥齿轮；602、第二锥齿轮；604、皮带；7、联动组件；701、转环；702、定位环；703、弹性伸缩杆；8、温感器；9、总管；10、支管；11、密封件；12、转轴。

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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图4所示，本发明为一种大口径注、采气井口装置，包括：

下部套管头总成1；

上部套管四通总成2，与下部套管头总成1连接；

采气树3，包括与上部套管四通总成2连接的Y型四通301；

总管9，安装于Y型四通301直管口的侧壁上，并与外部冷却液箱连通，所述总管9与安装于Y型四通301侧管口侧壁上的支管10连接，且支管10的数量为两个；

第一转板4，转动安装于Y型四通301上，并与总管9转动配合，所述第一转板4与转动安装于Y型四通301上的第二转板5同步旋转，且第二转板5与支管10转动配合，所述第一转板4与第二转板5之间的同步旋转传动总管9与支管10之间的同步启闭，且总管9与支管10的状态不相同；以及

传动组件6，安装于总管9与支管10的连接处，用于驱动第一转板4与第二转板5同步旋转，且所述传动组件6与安装于Y型四通301上的温感器8电连接。

在本实施例的一种情况中，所述下部套管头总成1包括套管头本体101、WD套管悬挂器102、第一BT密封圈103以及WE悬挂器104，所述上部套管四通总成2包括套管四通本体201、第二BT密封圈202、金属密封芯轴式悬挂器203，所述采气树3还包括设置于Y型四通301上的阀门302、盲板303、采气树帽304；所述下部套管头总成1还包括侧翼闸阀，所述上部套管四通总成2还包括双C型金属密封与侧翼闸阀，均为现有技术，在此不进行赘述；所述WD套管悬挂器102安装于套管头本体101的底部，所述套管四通本体201与下部套管头总成1连接，其上设置有第二BT密封圈202以及金属密封芯轴式悬挂器203，所述Y型四通301上的盲板303实现了可拆卸式封堵管道口，无需流通的侧管口即可通过盲板303进行封堵，此侧管口则不需要流通冷却液进行控温。

需要说明的是，所述第一转板4设置于总管9上靠近支管10的位置处，所述第二转板5设置于支管10上靠近总管9的位置处；所述总管9上设置有加压泵，本申请所述的温感器8、加压泵均与外部控制器连接，所述外部控制器为现有技术，本申请未对其进行改进，因此，不需要公开其具体的机械结构以及电路结构，并不影响本申请的完整性。

本发明所述的采气树3采用Y型结构，阀门302通径达到14寸，大大增大了过流面积，能够有效地缩短排卤造腔的作业周期；主要承压件采用AISI4130材质，内腔堆焊625镍基合金，阀杆阀座采用718镍基合金，可有效防止天然气中的硫化氢、二氧化碳以及卤水中的氯离子腐蚀,大幅度提高产品的使用寿命。

本发明的采气树四通部分设计成“Y”型结构，能够有效减小油气体的通过阻力，减小对采气树承压件的冲刷，提高装置使用寿命；套管头本体101底部采用倒卡瓦连接，依靠收紧底部螺栓合抱套管，并设计有两道BT型二次密封圈，第一BT密封圈103依靠注脂实现密封；套管四通本体201底部的二次密封采用金属和橡胶组合密封结构，金属密封圈采用双C结构，依靠扭矩扳手收紧两法兰螺栓实现密封，第二BT密封圈202依靠注脂实现密封；套管四通本体201内腔座挂金属密封芯轴式悬挂器203，金属密封圈依靠套管自重和顶丝共同激发；金属密封芯轴式悬挂器203和转换法兰之间采用金属和橡胶组合密封结构，金属密封依靠扭矩扳手上紧螺栓激发。

另外，为流通状态的侧管口，其侧壁上的支管10同为流通状态，此时总管9为封堵状态，是指总管9内的冷却液流至总管9与该支管10的连接处时，总管9封堵，使得冷却液仅能向该支管10流动，以增大冷却液的接触面积；未流通状态的侧管口，其侧壁上的支管10同为封堵状态，此时总管9为流通状态，是指总管9内的冷却液流至总管9与该支管10的连接处时，该支管10封堵，冷却液仅能不改向地继续向总管9的输出端流动。

本实施例在实际应用时，初始状态下，总管9为连通状态，安装盲板303的侧管口的侧壁上对应的支管10为封堵状态，此时通入冷却液时，冷却液不经过未在使用状态的侧管口侧壁，仅经过直管口侧壁以及使用状态的侧管口侧壁，冷却效率更高，降低温度能耗；温感器8监测Y型四通301的温度，当井口装置运行导致的Y型四通301温度上升至阈值后，温感器8向外部控制器发送信号，外部控制器控制总管9内开始流通冷却液，实现了对管道的自动控温，避免温度过高对管道造成损害；当安装盲板303的侧管口重新启用后，传动组件6带的第一转板4与第二转板5同步旋转，则总管9与支管10的状态改变，支管10改为流通状态，总管9改为封堵状态，总管9内的冷却液流至总管9与该支管10的连接处时，冷却液仅能向该支管10流动，增大了冷却液的接触面积，能够对Y型四通301侧管进行降温，实际使用时也可根据侧管口的温度实时控制传动组件6带动第一转板4与第二转板5旋转，以实现根据侧管口温度实时控制冷却液的流向，提升控温效果。

如图1-图4所示，作为本发明的一种优选实施例，所述第一转板4包括流通孔401，其直径小于总管9的管内径，并与总管9接触，所述第一转板4上与总管9接触的其余区域设置有封堵环402，所述第二转板5包括封堵板501，其直径大于总管9的管内径，并与支管10接触，所述第二转板5上与支管10接触的其余区域设置有流通环502，当流通孔401位于总管9内时，封堵板501位于支管10内。

在本实施例的一种情况中，所述第一转板4与总管9接触的位置上以及第二转板5与支管10接触的位置上均设置有密封件11；所述密封件11可以选用橡胶等具有密封性的部件，能够避免第一转板4以及第二转板5旋转时泄露冷却液的问题。

需要说明的是，流通孔401与封堵环402共同形成第一转板4旋转时与总管9接触的路径区域，同理地，封堵板501与流通环502共同形成第二转板5旋转时与支管10接触的路径区域；总管9为流通状态时，流通孔401位于总管9内，总管9为封堵状态时，总管9与封堵环402接触；同理地，支管10为流通状态时，支管10与流通环502接触，支管10为封堵状态时，封堵板501位于支管10内；并且，当流通孔401位于总管9内时，与该第一转板4靠近的第二转板5上的封堵板501位于支管10内，当封堵环402位于总管9内时，与该第一转板4靠近的第二转板5上的流通环502位于支管10内，以使流至总管9与支管10连接处的冷却液仅有单向可流通。

当然，实际应用时可以选用截止阀配合单向阀实现总管9与支管10的同步启闭，但是各阀门之间无法联动，需要多个开关同时进行操作，使用不便，且极易存在误差，控制效果并没有本申请中联动的第一转板4与第二转板5好。

如图1-图5所示，作为本发明的一种优选实施例，所述传动组件6包括第一锥齿轮601以及与其啮合的第二锥齿轮602，所述第一锥齿轮601与第一转板4同轴固定连接，并与第二锥齿轮602与第二转板5同轴固定连接，所述第一锥齿轮601通过皮带603与转轴12连接，且转轴12与驱动源的输出端连接。

在本实施例的一种情况中，所述驱动源可以是电机组件，也可以是由电机带动的齿轮组件或者皮带轮组件，只要能够使得转轴12发生转动即可，本实施例在此不进行具体的限定；驱动源驱动转轴12旋转时每次仅旋转半圈，具体地可以通过与驱动源连接的外部控制器以及编码器进行控制，所述外部控制器与编码器均为现有技术，本申请未对它们进行改进，因此，不需要公开它们具体的机械结构以及电路结构，并不影响本申请的完整性。

本实施例在实际应用时，当流通孔401位于总管9内时，转轴12旋转半圈后，通过传动组件6带动流通孔401转离总管9，同时使得封堵环402转入总管9内；当封堵环402与总管9接触时，转轴12旋转半圈后，通过传动组件6带动封堵环402转离总管9，同时使得流通孔401转入总管9内；第二转板5与支管10之间同理。

驱动源驱动转轴12旋转时，通过皮带603带动第一锥齿轮601旋转，进而带动第二锥齿轮602旋转，以使第一转板4与第二转板5同步旋转，进而实现对总管9与支管10启闭的控制。

如图1-图6所示，作为本发明的一种优选实施例，所述传动组件6的数量为两个，分别设置于总管9的输入端与输出端，所述传动组件6与转轴12之间通过联动组件7可拆卸式连接。

在本发明的一种实施例中，所述转轴12与外部驱动器以及编码器配合，以控制转轴12旋转角度。

实际应用中若采用换向阀实现冷却液流向的切换，需多处设置换向阀，无法联动控制总管9与支管10的多个连接处的流通状态，而且换向阀的使用原理时两个输出管道分别连接在换向阀的两个通向出口，也就是说，由于换向阀机械原理，仅能够选择一根管道进行输出，但是本申请中，设置转轴12与外部驱动器以及编码器配合实现总管9与支管10状态不同是为了降低能耗，实际使用时可以通过编码器控制转轴12的旋转角度，使得第一转板4与第二转板5同步旋转一定角度，直至流通孔401与总管9以及封堵板501与支管10之间均只有部分区域接触，即总管9内冷却液仅小范围能够通过流通孔401流通，同时，支管10内有小范围与流通环502接触以能够流通冷却液，此时总管9与支管10内均能够流通冷却液，降低能耗的同时能够确保Y型四通301整体性的降温，此为工作人员的具体设置可实现，增加了本发明的实用性。

在本实施例的一种情况中，所述联动组件7的数量为两个，分别与两个传动组件6配合，所述联动组件7包括：

转环701，与皮带603过盈配合，且转环701与转轴12转动配合；

定位环702，与转轴12同轴固定连接，且其上转动安装有弹性伸缩杆703，所述弹性伸缩杆703与定位环702上的定位孔配合。

其中，所述弹性伸缩杆703为多级管件嵌套而成的结构，实际应用时也可以采用齿轮齿条、电动伸缩杆的结构，本实施例在此不进行具体的限定，且其内部设置有能够实现复位的弹簧。

本实施例在实际应用时，初始状态下，弹性伸缩杆703与定位环702侧壁紧贴，并不与定位孔接触，按压弹性伸缩杆703使其缩短后将其旋转，即可将弹性伸缩杆703的活动端插入定位孔内，即可实现转环701与定位环702之间的连接，则转轴12旋转可带动转环701与定位环702同步旋转，实现对总管9或支管10状态的调整；若调整弹性伸缩杆703脱离定位孔至初始状态，则转环701与定位环702分离，转轴12旋转无法带的转环701以及传动组件6旋转，此时转轴12可带动另一个单独与其上定位环702连接的转环701，进而单独控制该传动组件6，即单独调整该传动组件6对应的侧管口侧壁的降温效果。

本发明的工作原理：本发明上述实施例中提供了一种大口径注、采气井口装置，通过温感器8监测Y型四通301的温度，当井口装置运行导致的Y型四通301温度上升至阈值后，温感器8向外部控制器发送信号，外部控制器控制总管9内开始流通冷却液，实现了对管道的自动控温，避免温度过高对管道造成损害；当安装盲板303的侧管口重新启用后，传动组件6带的第一转板4与第二转板5同步旋转，则总管9与支管10的状态改变，支管10改为流通状态，总管9改为封堵状态，总管9内的冷却液流至总管9与该支管10的连接处时，冷却液仅能向该支管10流动，增大了冷却液的接触面积，能够对Y型四通301侧管进行降温，实际使用时也可根据侧管口的温度实时控制传动组件6带动第一转板4与第二转板5旋转，以实现根据侧管口温度实时控制冷却液的流向，提升控温效果。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (3)

1.一种大口径注、采气井口装置，其特征在于，包括：

下部套管头总成（1）；

上部套管四通总成（2），与下部套管头总成（1）连接；

采气树（3），包括与上部套管四通总成（2）连接的Y型四通（301）；

总管（9），安装于Y型四通（301）直管口的侧壁上，并与外部冷却液箱连通，所述总管（9）与安装于Y型四通（301）侧管口侧壁上的支管（10）连接，且支管（10）的数量为两个；

第一转板（4），转动安装于Y型四通（301）上，并与总管（9）转动配合，所述第一转板（4）与转动安装于Y型四通（301）上的第二转板（5）同步旋转，且第二转板（5）与支管（10）转动配合，所述第一转板（4）与第二转板（5）之间的同步旋转传动总管（9）与支管（10）之间的同步启闭，且总管（9）的状态与流通的侧管口侧壁上的支管（10）的状态不相同；

传动组件（6），安装于总管（9）与支管（10）的连接处，用于驱动第一转板（4）与第二转板（5）同步旋转，且所述传动组件（6）与安装于Y型四通（301）上的温感器（8）电连接；

所述第一转板（4）包括流通孔（401），其直径小于总管（9）的管内径，并与总管（9）接触，所述第一转板（4）上与总管（9）接触的其余区域设置有封堵环（402），所述第二转板（5）包括封堵板（501），其直径大于总管（9）的管内径，并与支管（10）接触，所述第二转板（5）上与支管（10）接触的其余区域设置有流通环（502），当流通孔（401）位于总管（9）内时，封堵板（501）位于支管（10）内；

所述传动组件（6）包括第一锥齿轮（601）以及与其啮合的第二锥齿轮（602），所述第一锥齿轮（601）与第一转板（4）同轴固定连接，并且第二锥齿轮（602）与第二转板（5）同轴固定连接，所述第一锥齿轮（601）通过皮带（603）与转轴（12）连接，且转轴（12）与驱动源的输出端连接；

所述传动组件（6）的数量为两个，分别设置于总管（9）的输入端与输出端，所述传动组件（6）与转轴（12）之间通过联动组件（7）可拆卸式连接；

所述联动组件（7）的数量为两个，分别与两个传动组件（6）配合，所述联动组件（7）包括：

转环（701），与皮带（603）过盈配合，且转环（701）与转轴（12）转动配合；

定位环（702），与转轴（12）同轴固定连接，且其上转动安装有弹性伸缩杆（703），所述弹性伸缩杆（703）与定位环（702）上的定位孔配合。

2.根据权利要求1所述的一种大口径注、采气井口装置，其特征在于，所述下部套管头总成（1）包括套管头本体（101）、WD套管悬挂器（102）、第一BT密封圈（103）以及WE悬挂器（104），所述上部套管四通总成（2）包括套管四通本体（201）、第二BT密封圈（202）以及金属密封芯轴式悬挂器（203），所述采气树（3）还包括设置于Y型四通（301）上的阀门（302）、盲板（303）以及采气树帽（304）。

3.根据权利要求1所述的一种大口径注、采气井口装置，其特征在于，所述第一转板（4）与总管（9）接触的位置上以及第二转板（5）与支管（10）接触的位置上均设置有密封件（11）。