CN117211727A - 一种双封隔器间环空压力平衡装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双封隔器间环空压力平衡装置，包括与油管连通的管体，所述管体轴线方向远离进油方向的一端同轴连接流量自平衡装置，所述管体侧壁均布多个通孔，每个通孔中设置压力自平衡装置，通过补压和泄压使得环空液体的压力保持平衡状态，从而来解决因为环空液体受温度上升膨胀造成的环空压力增量、环空液体受温度下降收缩造成的环空压力减量导致的封隔器失效，油管变形安全性问题，从而保障了油管的安全性和封隔器坐封的安全性，保证了管柱的正常作业。

Description

一种双封隔器间环空压力平衡装置

技术领域

本发明涉及石油工程设备领域，特别是涉及一种双封隔器间环空压力平衡装置。

背景技术

石油钻探的管柱作业时，在压裂和生产过程中，双封隔器之间的环空内液体受到温度上升膨胀造成的环空压力增量或环空液体受到温度下降收缩造成的环空压力减量，此类现象容易使双封隔器之间的油管内外液体压差和封隔器上下端面之间的液体压差增大或减小，从而会导致封隔器失效，油管柱变形，会导致管柱作业的不安全性，目前双封隔器之间油管及封隔器的工作安全性问题未能得到足够好的解决。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种双封隔器间环空压力平衡装置，具有可以自行平衡压力，可以提高双封隔器安全性进而提高管柱安全性的优点。

本发明的技术方案是：

一种双封隔器间环空压力平衡装置，包括与油管连通的管体，所述管体轴线方向远离进油方向的一端同轴连接流量自平衡装置，所述管体侧壁均布多个通孔，每个通孔中设置压力自平衡装置。

所述流量自平衡装置包括同轴套接的流量平衡内筒与流量平衡外筒，所述流量平衡内筒轴线方向面向进油方向的一端设置堵盖，另一端为开口，所述流量平衡外筒靠近流量平衡内筒开口端的一端设置端盖，所述流量平衡内筒贯穿端盖，所述流量平衡内筒筒身均布多个连接流量平衡内筒内外的导流通孔，所述流量平衡内筒与流量平衡外筒之间的空腔处在流量平衡内筒上套设有调节弹簧，所述调节弹簧面向进油方向的一端连接环形橡胶塞体，另一端与端盖固定连接，所述环形橡胶塞体可活动的套接在流量平衡内筒上，所述环形橡胶塞体内圈与流量平衡内筒外壁接触，外圈与流量平衡外筒内壁接触。

所述压力自平衡装置包括同轴套接的压力调节外筒和压力调节活塞，所述压力调节活塞设置在压力调节外筒内部，所述压力调节外筒轴线方向一端设置进口，另一端设置出口，所述出口直径小于进口直径，所述压力调节活塞包括前端的塞体以及后端的活塞导向柱，所述塞体与进口直径大小相同，所述活塞导向柱上套接导向弹簧，所述导向弹簧一端与出口固定连接，另一端与塞体连接，所述活塞导向柱长度小于导向弹簧松弛状态长度。

所述通孔数量为八，所述通孔沿着进油方向对称设置，对称设置的四个所述通孔中设置的压力自平衡装置的进口面向管体内部，其余四个所述通孔中设置的压力自平衡装置的进口面向管体外部。

所述塞体边缘套设有密封橡胶环。

所述管体轴线方向靠近液体流入的一端连接第一接头，另一端连接第二接头，所述流量自平衡装置套接在第二接头内。

所述流量自平衡装置与管体螺纹连接，所述压力自平衡装置与管体螺纹连接。

本发明的有益效果是：

1、通过在管体一端连接流量自平衡装置，管体侧壁连接压力自平衡装置，可以使压力和流量的开关作业反应灵敏、简单可靠，自行调节管体环空压力，确保管体安全可靠，可以提高双封隔器安全性进而提高管柱安全性；

2、流量自平衡装置根据液体流量大小的变化使油液冲击环形橡胶塞体从而压缩弹簧，流入流量越大，打开的通孔越多，流出的液体流量也变大；反之流入流量变小，弹簧复位使通孔被堵塞，流出的液体流量变小；控制可靠、变化明显、传动的精度高;

3、压力自平衡装置根据工作压力的变化可以使活塞体推动弹簧实现装置的开启，通过弹簧复位又可以使其关闭，反应的步骤简单、时间快且可靠，比一般传统的压力控制阀更能适应井下管柱作业这种环境条件；

4、通过补压和泄压使得环空液体的压力保持平衡状态，从而来解决因为环空液体受温度上升膨胀造成的环空压力增量、环空液体受温度下降收缩造成的环空压力减量导致的封隔器失效，油管变形安全性问题，从而保障了油管的安全性和封隔器坐封的安全性，保证了管柱的正常作业，满足了企业生产使用的需要。

附图说明

图1是本发明实施例所述一种双封隔器间环空压力平衡装置的整体结构示意图；

图2是本发明实施例所述一种双封隔器间环空压力平衡装置的管内压力大于管外压力的状态示意图；

图3是本发明实施例所述一种双封隔器间环空压力平衡装置的管内压力小于管外压力的状态示意图；

图4是本发明实施例所述一种双封隔器间环空压力平衡装置的压力自平衡装置结构示意图；

图5是本发明实施例所述一种双封隔器间环空压力平衡装置的压力自平衡装置的轴测图；

图6是本发明实施例所述一种双封隔器间环空压力平衡装置的流量自平衡装置的结构示意图；

图7是本发明实施例所述一种双封隔器间环空压力平衡装置的流量自平衡装置的轴测图；

图8是本发明实施例所述一种双封隔器间环空压力平衡装置的流量自平衡装置的流量平衡外筒的结构示意图；

图9是本发明实施例所述一种双封隔器间环空压力平衡装置的流量自平衡装置的流量平衡外筒的轴测图；

图10是本发明实施例所述一种双封隔器间环空压力平衡装置的流量自平衡装置的流量平衡内筒的结构示意图；

图11是本发明实施例所述一种双封隔器间环空压力平衡装置的流量自平衡装置的流量平衡内筒的轴测图；

图12是本发明实施例所述一种双封隔器间环空压力平衡装置的管体的结构示意图；

图13是本发明实施例所述一种双封隔器间环空压力平衡装置的管体的轴测图；

图14本发明实施例所述一种双封隔器间环空压力平衡装置的第一接头的结构示意图；

图15本发明实施例所述一种双封隔器间环空压力平衡装置的第一接头的轴测图；

图16本发明实施例所述一种双封隔器间环空压力平衡装置的第二接头的结构示意图；

图17本发明实施例所述一种双封隔器间环空压力平衡装置的第二接头的轴测图。

附图标记说明：

1为管体、2为流量自平衡装置、3为压力自平衡装置、4为第一接头、5为第二接头、11为通孔、21为流量平衡内筒、22为流量平衡外筒、23为调节弹簧、24为环形橡胶塞体、31为压力调节外筒、32为压力调节活塞、33为导向弹簧、211为堵盖、212为导流通孔、221为端盖、311为进口、312为出口、321为塞体、322为活塞导向柱、323为密封橡胶环。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作进一步说明。

实施例：

如图1-图3所示，一种双封隔器间环空压力平衡装置，包括与油管连通的管体1，管体1轴线方向远离进油方向的一端同轴连接流量自平衡装置2，管体1侧壁均布多个通孔11，每个通孔11中设置压力自平衡装置3。

上述技术方案的工作原理如下：

通过管柱串将双封隔器间环空压力平衡装置的管体1下放至指定位置，此时双封隔器间环空压力平衡装置处于关闭状态如图1所示，当双封隔器间环空压力平衡装置已下放至指定位置且固定后，随着管柱作业的进行，当环空液体受温度下降液体体积收缩时，此时装置处于开启状态如附图2所示，压力自平衡装置3打开，将管体1中的管柱液体流入环空液体中，同时管体1中的管柱液体冲击流量自平衡装置2，流量自平衡装置2自动打开，根据油管中液体的流量大小决定打开的程度，进而自动平衡管体内外压力，在管体内外压力平衡后，压力自平衡装置3自动关闭，当环空液体受温度上升影响液体体积膨胀时，此时装置开启状态如图3所示，压力自平衡装置3打开，将环空液体流入管体1内，同时管体1中的管柱液体冲击流量自平衡装置2，流量自平衡装置2自动打开，根据油管中液体的流量大小决定打开的程度，进而自动平衡管体内外压力，在管体内外压力平衡后，压力自平衡装置3自动关闭，通过补压和泄压使得环空液体的压力保持平衡状态，从而来解决因为环空液体受温度上升膨胀造成的环空压力增量、环空液体受温度下降收缩造成的环空压力减量导致的封隔器失效，油管变形安全性问题，从而保障了油管的安全性和封隔器坐封的安全性，保证了管柱的正常作业。

在另外一个实施例中，如图4、图5所示，流量自平衡装置2包括同轴套接的流量平衡内筒21与流量平衡外筒22，流量平衡内筒21轴线方向面向进油方向的一端设置堵盖211，另一端为开口，流量平衡外筒22靠近流量平衡内筒21开口端的一端设置端盖221，流量平衡内筒21贯穿端盖221，流量平衡内筒21筒身均布多个连接流量平衡内筒21内外的导流通孔212，流量平衡内筒21与流量平衡外筒22之间的空腔处在压力平衡内筒21上套设有调节弹簧23，调节弹簧23面向进油方向的一端连接环形橡胶塞体24，另一端与端盖221固定连接，环形橡胶塞体24可活动的套接在流量平衡内筒21上，环形橡胶塞体24内圈与流量平衡内筒21外壁接触，外圈与流量平衡外筒22内壁接触，通过调节弹簧23、倒流通孔212与环形橡胶塞体24的配合，可以有效的根据流量大小自行打开，可以确保管内液体的安全性，可以有效的配合压力自平衡装置3对管体1的安全性进行保障。

在另外一个实施例中，如图6-图11所示，压力自平衡装置3包括同轴套接的压力调节外筒31和压力调节活塞32，压力调节活塞32设置在压力调节外筒31内部，压力调节外筒31轴线方向一端设置进口311，另一端设置出口312，出口312直径小于进口311直径，压力调节活塞32包括前端的塞体321以及后端的活塞导向柱322，塞体321与进口311直径大小相同，活塞导向柱322上套接导向弹簧33，导向弹簧33一端与出口312固定连接，另一端与塞体321连接，活塞导向柱322长度小于导向弹簧33松弛状态长度，可以确保弹簧作用的可靠性，可以确保压差存在的时候，进口311打开，压差不存在的时候，在弹簧作用下自动复位。

在另外一个实施例中，如图12、图13所示，通孔11数量为八，通孔11沿着进油方向对称设置，对称设置的四个通孔11中设置的压力自平衡装置3的311进口面向管体1内部，其余四个通孔11中设置的压力自平衡装置3的进口311面向管体1外部，通过设置不同的进口311的方向，可以确保管体1内外压力不一的时候泄压或补压的可靠性。

塞体321边缘套设有密封橡胶环323，该密封橡胶环323设计为内环有凹槽式，可以确保液体压差不存在的时候紧贴进口311，起到密封作用。

如图14-图17所示，管体1轴线方向靠近液体流入的一端连接第一接头4，另一端连接第二接头5，流量自平衡装置2套接在第二接头5内，第一接头4连接上部油管，第二接头5连接下部油管，第一接头4、第二接头5均通过螺纹与管体1连接。

流量自平衡装置2与管体1螺纹连接，压力自平衡装置3与管体1螺纹连接，可以保证流量自平衡装置2与压力自平衡装置3的使用稳定性和安全性。

以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种双封隔器间环空压力平衡装置，其特征在于，包括与油管连通的管体，所述管体轴线方向远离进油方向的一端同轴连接流量自平衡装置，所述管体侧壁均布多个通孔，每个通孔中设置压力自平衡装置。

2.根据权利要求1所述的一种双封隔器间环空压力平衡装置，其特征在于，所述流量自平衡装置包括同轴套接的流量平衡内筒与流量平衡外筒，所述流量平衡内筒轴线方向面向进油方向的一端设置堵盖，另一端为开口，所述流量平衡外筒靠近流量平衡内筒开口端的一端设置端盖，所述流量平衡内筒贯穿端盖，所述流量平衡内筒筒身均布多个连接流量平衡内筒内外的导流通孔，所述流量平衡内筒与流量平衡外筒之间的空腔处在流量平衡内筒上套设有调节弹簧，所述调节弹簧面向进油方向的一端连接环形橡胶塞体，另一端与端盖固定连接，所述环形橡胶塞体可活动的套接在流量平衡内筒上，所述环形橡胶塞体内圈与流量平衡内筒外壁接触，外圈与流量平衡外筒内壁接触。

3.根据权利要求1所述的一种双封隔器间环空压力平衡装置，其特征在于，所述压力自平衡装置包括同轴套接的压力调节外筒和压力调节活塞，所述压力调节活塞设置在压力调节外筒内部，所述压力调节外筒轴线方向一端设置进口，另一端设置出口，所述出口直径小于进口直径，所述压力调节活塞包括前端的塞体以及后端的活塞导向柱，所述塞体与进口直径大小相同，所述活塞导向柱上套接导向弹簧，所述导向弹簧一端与出口固定连接，另一端与塞体连接，所述活塞导向柱长度小于导向弹簧松弛状态长度。

4.根据权利要求3所述的一种双封隔器间环空压力平衡装置，其特征在于，所述通孔数量为八，所述通孔沿着进油方向对称设置，对称设置的四个所述通孔中设置的压力自平衡装置的进口面向管体内部，其余四个所述通孔中设置的压力自平衡装置的进口面向管体外部。

5.根据权利要求3所述的一种双封隔器间环空压力平衡装置，其特征在于，所述塞体边缘套设有密封橡胶环。

6.根据权利要求1所述的一种双封隔器间环空压力平衡装置，其特征在于，所述管体轴线方向靠近液体流入的一端连接第一接头，另一端连接第二接头，所述流量自平衡装置套接在第二接头内。

7.根据权利要求1所述的一种双封隔器间环空压力平衡装置，其特征在于，所述流量自平衡装置与管体螺纹连接，所述压力自平衡装置与管体螺纹连接。