CN117307079A - 可实施井内天然气和压力监测以及泄压的防盗封井器 - Google Patents

Abstract

一种可实施井内天然气和压力监测以及泄压的防盗封井器，涉及油田采油井口装置领域，包括基座总成、防盗外环总成、泄压总成和测压设备；基座总成，包括基座、密封底板、解锁锥体、专用钥匙、单向阀，密封底板固定且密封连接在基座下端的内侧，解锁锥体通过螺纹连接在基体的外侧，解锁锥体上端的外侧加工有外锥面，密封底板上，单向阀用于阻止下方的压力向上泄漏；防盗外环总成，包括外套和锁套，锁套通过固定连接在外套的内侧，锁套的下端沿圆周均匀分布有弹性爪；测压设备，包括压力计主机和压力传感器，测量压力时，将压力计主机通过导线与电连接器连接，从而实现压力计主机与压力传感器之间的电连接。本发明能够对井口进行全面保护。

Description

可实施井内天然气和压力监测以及泄压的防盗封井器

技术领域

本发明属于油田采油井口装置领域，尤其涉及一种可实施井内天然气和压力监测以及泄压的防盗封井器。

背景技术

随着油田开发进入中后期，部分油水井出现高含水或采出率较低的问题，失去开发价值，需要对这部分井进行关井、封井。国家环保法明确，为保护和改善环境，防治污染和其他公害，保障公众健康，推进生态文明建设，促进经济社会可持续发展，这对石油企业的安全文明生产提出了更高要求。停产井封堵技术的好坏直接决定长关井发生跑油冒油的风险程度。目前国内油田油水井封井主要是使用丢手封隔器进行封堵，对长期封井除采用丢手封隔器封堵外，也会采取在套管内打水泥柱塞，也就是地下永久封井，其目的是防止封隔器失效，但也存在诸多问题；另一类封井措施是增加封井器，但封井器裸露于地面大幅增加了被盗风险，常规的防盗封井器只具有防盗功能，但一部分封井工艺需要间断性电子测量井内压力，必要时采取泄压措施，目前还没有满足要求的产品。

发明内容

本发明的目的是提供一种可实施井内天然气和压力监测以及泄压的防盗封井器，以改善现有封井器的防盗性能、压力测量的便捷性。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：本发明提供了一种可实施井内天然气和压力监测以及泄压的防盗封井器，包括基座总成、防盗外环总成、泄压总成和测压设备；

基座总成，包括基座、密封底板、解锁锥体、专用钥匙、单向阀，基座下端的外侧加工有套管螺纹，密封底板固定且密封连接在基座下端的内侧，解锁锥体通过螺纹连接在基座的外侧，解锁锥体上端的外侧加工有外锥面，密封底板上加工有用于安装单向阀的通孔，单向阀固定安装在该通孔内，单向阀用于阻止下方的压力向上泄漏；

防盗外环总成，包括外套和锁套，锁套固定连接在外套的内侧，锁套的下端沿圆周均匀分布有弹性爪，所述基座的外侧加工有与弹性爪匹配的缩径台肩，弹性爪钩住缩径台肩后，能够将外套锁定在基座上；

弹性爪下端的内侧加工有与所述外锥面匹配的内锥面，通过使所述解锁锥体向上移动，能够使解锁锥体楔入弹性爪下端的内侧，继而迫使弹性爪的下端向外扩张，最终与所述缩径台肩脱离，从而解除外套与基座之间的锁定关系；

锁定状态下，所述解锁锥体隐藏在外套的内侧，解锁锥体的底部设置有对接槽，对应地，所述专用钥匙上设置有与所述对接槽匹配的插入部，使用时，将插入部插入对接槽，然后通过专用钥匙向解锁锥体施加转动力矩，从而使隐藏在外套内侧的解锁锥体得以转动，实现解锁；

泄压总成，包括密封套筒、传动套、连接头、压杆和支管，传动套和连接头分别固定连接在密封套筒的上下两端，压杆滑动安装在套筒内，支管固定连接在密封套筒的侧面，支管内部空间与密封套筒内部空间连通；压杆上设置有螺纹区段、密封区段和滑杆区段，其中，螺纹区段与所述传动套之间通过传动螺纹配合连接，密封区段与密封套筒的内壁滑动配合，滑杆区段与所述连接头的内孔滑动配合；所述连接头的下端和所述单向阀的上端分别加工有相互匹配的外螺纹和内螺纹；

测压设备，包括压力计主机和压力传感器，压力传感器固定安装在所述密封底板上，用于获取密封底板下方的压力，所述基座上端的侧面设置有电连接器，压力传感器通过导线与电连接器连接；测量压力时，将压力计主机通过导线与电连接器连接，从而实现压力计主机与压力传感器之间的电连接。

作为优选方案，基座下端的内侧加工有扩径台肩，密封底板从基座的底部装入基座内，

作为优选方案，所述单向阀包括上阀体、下阀体、锁紧螺母、阀座、预紧塞、弹簧和密封球，上阀体和下阀体之间固定连接，从而将阀座限制在二者之间，预紧塞通过螺纹连接在下阀体的底部，从而将弹簧和密封球封装在下阀体内，密封球位于弹簧的上方并在弹簧的弹力作用下抵在阀座的内孔处，从而实现单向阀的密封。

作为优选方案，所述单向阀的上端连接有防污染丝堵。

作为优选方案，所述电连接器为磁吸式电连接器。

作为优选方案，所述基座上与电连接器对应设置有用于保护电连接器的密封塞，对应地，所述外套上加工有与密封塞对应的测试孔，通过测试孔能够将密封塞拆下，以便将所述压力计主机连接在电连接器上，测试孔上安装有用于封堵测试孔的封闭塞。

作为优选方案，所述基座上端设置有尼龙垫片，尼龙垫片夹在基座和外套之间。

本发明的有益效果为：

1、本发明设置了包括外套、锁套和解锁锥体的防盗结构，外套可以完全遮挡住基座，当偷盗者向外套施加扭转力矩时，外套只会绕着基座的轴线自由转动，而不会将扭矩传导给基座，保证基座下端的套管螺纹不会卸扣，当偷盗者向外套施加上提力时，弹性爪将外套牢固锁定在基座上，防止防盗外环总成与基座脱离，从而对井口进行全面保护。另外，本发明在基座内部设置了用于泄压的单向阀，为了防止偷盗者通过单向阀提供的通道盗取井下油气资源，本发明中的单向阀需要使用专用的泄压总成才能开启，从而进一步改善了防盗性能。

2、现有技术中，需要进行井下压力采集的每口井均需配备一台电子压力计，并且需要为其提供持续供电方案，设备成本较高。为了解决这一问题，本发明创造性地将测压设备分成压力计主机和压力传感器两部分，将压力传感器设置在基座内部，在基座的侧面设置了电连接器，进行压力测试时，通过电连接器将压力计主机和压力传感器连接在一起，屏显读数、保存，压力测试完毕后，将压力计主机与电连接器断开即可，与现有的压力采集方式相比，只需要一台压力计主机便可完成对所有井的压力数据采集，同时可采用电池为压力计主机供电，从而大幅降低了设备成本和供电设施的成本。

另外，在外套的侧面设置了与电连接器对应的测试孔，测试时，只需旋转外套，使测试孔与电连接器对正即可，而无需拆除外套，因此操作更加简单、快速。

3、本发明通过地面人工进行安装、泄压、解封等操作，工序简单易施工，单人即可操作，可用于提捞井周期性封井、生产井临时封井及井口压力25MPa以内的“四类井”长期封井。实现了“封得住、可泄压、解得开、能监测”的目的，确保了“四类井”停用时的环保与开井时的安全。

附图说明

图1是基座总成和防盗外环总成组合后的结构示意图。

图2是泄压总成的结构示意图。

图3是单向阀的结构示意图。

图4是基座总成和泄压总成组合后的结构示意图。

图5是解锁锥体的结构示意图。

图6是图5的左视图。

图7是锁套的结构示意图。

图8是图7中A-A处的剖视图。

图9是专用钥匙的结构示意图。

图10是图9的俯视图。

图中，1、外套，2、密封塞，3、电连接器，4、锁套，5、基座，6、弹性爪，7、解锁锥体，8、对接槽，9、压力传感器，10、密封底板，11、锁紧螺母，12、预紧塞，13、下阀体，14、弹簧，15、密封球，16、上阀体，17、防污染丝堵，18、封闭塞，19、尼龙垫片，20、加力杆，21、传动套，22、密封套筒，23、连接头，24、螺纹区段，25、密封区段，26、支管，27、滑杆区段，28、插入部，29、压力计主机，30、缩径台肩，31、扩径台肩。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步描述：

如图1所示，本实施例包括基座总成、防盗外环总成、泄压总成和测压设备，基座总成与井口连接，用于实现封堵井口的功能，防盗外环总成用于实现防盗功能，泄压总成用于实现泄压功能，测压设备用于实现对井下压力的监测。

如图1所示，基座总成，包括基座5、密封底板10、解锁锥体7、专用钥匙、单向阀，基座5下端的外侧加工有套管螺纹，用于与井口的套管头连接。密封底板10通过焊接或者螺纹连接的方式固定且密封连接在基座5下端的内侧，解锁锥体7通过螺纹连接在基座5的外侧，解锁锥体7上端的外侧加工有外锥面。密封底板10上加工有用于安装单向阀的通孔，单向阀固定安装在该通孔内，单向阀用于阻止下方的压力向上泄漏，实现井口的密封，同时又能通过开启单向阀实现泄压。

如图1所示，防盗外环总成，包括外套1和锁套4，锁套4固定连接在外套1的内侧，锁套4的下端沿圆周均匀分布有弹性爪6，所述基座5的外侧加工有与弹性爪6匹配的缩径台肩30，弹性爪6钩住缩径台肩30后，能够将外套1锁定在基座5上；

如图5、6、7、8、9、10所示，弹性爪6下端的内侧加工有与所述外锥面匹配的内锥面，通过使所述解锁锥体7向上移动，能够使解锁锥体7楔入弹性爪6下端的内侧，继而迫使弹性爪6的下端向外扩张，最终与所述缩径台肩30脱离，从而解除外套1与基座5之间的锁定关系；锁定状态下，所述解锁锥体7隐藏在外套1的内侧，解锁锥体7的底部设置有对接槽8，对应地，所述专用钥匙上设置有与所述对接槽8匹配的插入部28，使用时，将插入部28插入对接槽8，然后通过专用钥匙向解锁锥体7施加转动力矩，从而使隐藏在外套1内侧的解锁锥体7得以转动，实现解锁。

如图2所示，泄压总成，包括密封套筒22、传动套21、连接头23、压杆和支管26，传动套21和连接头23分别固定连接在密封套筒22的上下两端，压杆滑动安装在套筒内，支管26固定连接在密封套筒22的侧面，支管26内部空间与密封套筒22内部空间连通；压杆上设置有螺纹区段24、密封区段25和滑杆区段27，其中，螺纹区段24与所述传动套21之间通过传动螺纹配合连接，密封区段25与密封套筒22的内壁滑动配合，滑杆区段27与所述连接头23的内孔滑动配合；所述连接头23的下端和所述单向阀的上端分别加工有相互匹配的外螺纹和内螺纹。

如图1所示，测压设备，包括压力计主机29和压力传感器9，压力传感器9固定安装在所述密封底板10上，用于获取密封底板10下方的压力，所述基座5上端的侧面设置有电连接器3，压力传感器9通过导线与电连接器3连接；测量压力时，将压力计主机29通过导线与电连接器3连接，从而实现压力计主机29与压力传感器9之间的电连接。电连接器3是现有技术中的常见结构，相当于一个电路接头，具体类型可根据使用需求在现有技术中选取，本实施例中，所述电连接器3的类型选为磁吸式电连接器，这种电连接器3具有连接和拆卸方便，对接快速定位准确的特点。

如图1所示，基座5下端的内侧加工有扩径台肩31，密封底板10从基座5的底部装入基座5内，

如图3所示，所述单向阀包括上阀体16、下阀体13、锁紧螺母11、阀座、预紧塞12、弹簧14和密封球15，上阀体16和下阀体13之间固定连接，从而将阀座限制在二者之间，预紧塞12通过螺纹连接在下阀体13的底部，从而将弹簧14和密封球15封装在下阀体13内，密封球15位于弹簧14的上方并在弹簧14的弹力作用下抵在阀座的内孔处，从而实现单向阀的密封。为了防止偷盗者通过单向阀提供的通道盗取井下油气资源，本发明中的单向阀需要使用专用的泄压总成才能开启，从而进一步改善了防盗性能。

如图1所示，所述单向阀的上端连接有防污染丝堵17。

如图1所示，所述基座5上与电连接器3对应设置有用于保护电连接器3的密封塞2，对应地，所述外套1上加工有与密封塞2对应的测试孔，通过测试孔能够将密封塞2拆下，以便将所述压力计主机29连接在电连接器3上，测试孔上安装有用于封堵测试孔的封闭塞18。

如图1所示，所述基座5上端设置有尼龙垫片19，尼龙垫片19夹在基座5和外套1之间。

工作原理：

1、防盗：将基座5下端的套管螺纹将基座总成连接在井口套管头上，然后将防盗外环总成沿基座5外径向下用力按压，防盗外环总成内侧的弹性爪6沿基座5外径下行并扩张，当行进到基座5的缩径台肩30时回位，弹性爪6锁紧在缩径台肩30上，使防盗外环总成无法通过上提方式拆下（如图1）。防盗外环总成与基座5锁定后，防盗外环总成完全遮挡住基座5，当偷盗者向外套1施加扭转力矩时，外套1只会绕着基座5的轴线自由转动，而不会将扭矩传导给基座5，保证基座5下端的套管螺纹不会卸扣，当偷盗者向外套1施加上提力时，弹性爪6将外套1牢固锁定在基座5上，防止防盗外环总成与基座5脱离，从而对井口进行全面保护。

2、解锁：将专用钥匙从下方插入到解锁环的对接槽8内，转动专用钥匙带动解锁锥体7旋转向上运动，向上运动过程中，解锁锥体7上端外锥面迫使弹性爪6向外扩张，继而使弹性爪6与基座5上的缩径台肩30脱离，然后便可向上提出防盗外环总成，此时可进行泄压、拆卸井口等操作。

3、天然气及压力监测：首先用内六角扳手拆掉测试孔处的封闭塞18，然后转动外套1，使测试孔与基座5上电连接器3所在位置对齐，然后用内六角扳手拆掉密封塞2，完成测试准备工作。测试时，先通过手持式天然气检测设备检测有无天然气等可燃气体，若检测没有可燃气体，将手持式压力监测设备的磁吸接头对接到安装到基座5侧壁的压力传感器9磁吸接头，屏显读取压力。

4、泄压：当需要泄压时，首先按解锁流程将防盗外环总成解锁并向上提出，然后用扳手拆除防污染密封堵，再将泄压总成连接在单向阀上端的螺纹上，然后使用加力杆20转动压杆，压杆下行向下推动密封球15使其与阀座脱离，从而使井内液体进入泄压总成并经由支管26排出，排出的液体通过接液流程进入到接液车内，泄压完成后拆掉泄压总成，重新安装防盗外环总成，恢复井口防盗功能。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的先进性，本发明不受上述实例的限制，实例中描述的仅是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明会产生各种变化与改进，这些改进与变化都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种可实施井内天然气和压力监测以及泄压的防盗封井器，其特征在于：包括基座总成、防盗外环总成、泄压总成和测压设备；

基座总成，包括基座（5）、密封底板（10）、解锁锥体（7）、专用钥匙、单向阀，基座（5）下端的外侧加工有套管螺纹，密封底板（10）固定且密封连接在基座（5）下端的内侧，解锁锥体（7）通过螺纹连接在基座（5）的外侧，解锁锥体（7）上端的外侧加工有外锥面，密封底板（10）上加工有用于安装单向阀的通孔，单向阀固定安装在该通孔内，单向阀用于阻止下方的压力向上泄漏；

防盗外环总成，包括外套（1）和锁套（4），锁套（4）固定连接在外套（1）的内侧，锁套（4）的下端沿圆周均匀分布有弹性爪（6），所述基座（5）的外侧加工有与弹性爪（6）匹配的缩径台肩（30），弹性爪（6）钩住缩径台肩（30）后，能够将外套（1）锁定在基座（5）上；

弹性爪（6）下端的内侧加工有与所述外锥面匹配的内锥面，通过使所述解锁锥体（7）向上移动，能够使解锁锥体（7）楔入弹性爪（6）下端的内侧，继而迫使弹性爪（6）的下端向外扩张，最终与所述缩径台肩（30）脱离，从而解除外套（1）与基座（5）之间的锁定关系；

锁定状态下，所述解锁锥体（7）隐藏在外套（1）的内侧，解锁锥体（7）的底部设置有对接槽（8），对应地，所述专用钥匙上设置有与所述对接槽（8）匹配的插入部（28），使用时，将插入部（28）插入对接槽（8），然后通过专用钥匙向解锁锥体（7）施加转动力矩，从而使隐藏在外套（1）内侧的解锁锥体（7）得以转动，实现解锁；

泄压总成，包括密封套筒（22）、传动套（21）、连接头（23）、压杆和支管（26），传动套（21）和连接头（23）分别固定连接在密封套筒（22）的上下两端，压杆滑动安装在套筒内，支管（26）固定连接在密封套筒（22）的侧面，支管（26）内部空间与密封套筒（22）内部空间连通；压杆上设置有螺纹区段（24）、密封区段（25）和滑杆区段（27），其中，螺纹区段（24）与所述传动套（21）之间通过传动螺纹配合连接，密封区段（25）与密封套筒（22）的内壁滑动配合，滑杆区段（27）与所述连接头（23）的内孔滑动配合；所述连接头（23）的下端和所述单向阀的上端分别加工有相互匹配的外螺纹和内螺纹；

测压设备，包括压力计主机（29）和压力传感器（9），压力传感器（9）固定安装在所述密封底板（10）上，用于获取密封底板（10）下方的压力，所述基座（5）上端的侧面设置有电连接器（3），压力传感器（9）通过导线与电连接器（3）连接；测量压力时，将压力计主机（29）通过导线与电连接器（3）连接，从而实现压力计主机（29）与压力传感器（9）之间的电连接。

2.根据权利要求1所述的一种可实施井内天然气和压力监测以及泄压的防盗封井器，其特征在于：基座（5）下端的内侧加工有扩径台肩（31），密封底板（10）从基座（5）的底部装入基座（5）内。

3.根据权利要求1所述的一种可实施井内天然气和压力监测以及泄压的防盗封井器，其特征在于：所述单向阀包括上阀体（16）、下阀体（13）、锁紧螺母（11）、阀座、预紧塞（12）、弹簧（14）和密封球（15），上阀体（16）和下阀体（13）之间固定连接，从而将阀座限制在二者之间，预紧塞（12）通过螺纹连接在下阀体（13）的底部，从而将弹簧（14）和密封球（15）封装在下阀体（13）内，密封球（15）位于弹簧（14）的上方并在弹簧（14）的弹力作用下抵在阀座的内孔处，从而实现单向阀的密封。

4.根据权利要求1所述的一种可实施井内天然气和压力监测以及泄压的防盗封井器，其特征在于：所述单向阀的上端连接有防污染丝堵（17）。

5.根据权利要求1所述的一种可实施井内天然气和压力监测以及泄压的防盗封井器，其特征在于：所述电连接器（3）为磁吸式电连接器。

6.根据权利要求1所述的一种可实施井内天然气和压力监测以及泄压的防盗封井器，其特征在于：所述基座（5）上与电连接器（3）对应设置有用于保护电连接器（3）的密封塞（2），对应地，所述外套（1）上加工有与密封塞（2）对应的测试孔，通过测试孔能够将密封塞（2）拆下，以便将所述压力计主机（29）连接在电连接器（3）上，测试孔上安装有用于封堵测试孔的封闭塞（18）。

7.根据权利要求1所述的一种可实施井内天然气和压力监测以及泄压的防盗封井器，其特征在于：所述基座（5）上端设置有尼龙垫片（19），尼龙垫片（19）夹在基座（5）和外套（1）之间。