CN118088094B - 一种基于175MPa超高压的压裂井口装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了钻采设备技术领域的一种基于175MPa超高压的压裂井口装置及方法,包括油管头及套管头,所述油管头和套管头通过第一螺栓和第一螺母固定连接,所述油管头和套管头外侧设置有密封机构;本发明本发明通过密封机构的设置,当油管头和套管头因长期工作震动而导致第一螺母和第一螺栓产生松动时,第一螺母和第一螺栓在上下移动会驱动弹性钢条将橡胶密封条压紧在油管头和套管头的连接处,油管头和套管头连接处稍有松动时,橡胶密封条可以起到密封作用,可以保证采气(油)时,气(油)不会发生泄漏,同时可以给工作人员反应时间,后续需要维修时可以再将密封机构取下,可以使井口装置更好的进行工作。

Description

一种基于175MPa超高压的压裂井口装置及方法
技术领域
本发明涉及钻采设备技术领域,具体为一种基于175MPa超高压的压裂井口装置及方法。
背景技术
压裂井口装置通常用于油井作业,主要由套管头、油管头以及采气(油)树等零部件组成。
现有井口装置的套管头和油管头通过采用螺栓和螺母进行连接;油管头及采气(油)树也通过螺栓和螺母进行连接,而该装置在进行加砂压裂、注水、采气(油)等作业时,套管头、油管头以及采气(油)树连接处在长期工作中会因为震动导致松动,螺栓及螺母在松动一定程度后套管头与油管头连接处的密封件无法压紧,这会导致管内气(油)泄漏,严重的还会发生事故。
基于此,本发明设计了一种基于175MPa超高压的压裂井口装置及方法,以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于175MPa超高压的压裂井口装置及方法,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种基于175MPa超高压的压裂井口装置,包括油管头及套管头,所述油管头和套管头通过第一螺栓和第一螺母固定连接,所述油管头和套管头外侧设置有密封机构。
作为本发明的进一步方案,所述密封机构包括套筒及橡胶密封条;
所述套筒由两个呈对称布置的筒体组成,所述套筒顶部及底部均设置有多个第一滑筒,多个所述第一滑筒呈圆周阵列分布,且多个第一滑筒通过第一连通管连通;所述第一滑筒内均能滑动连接有第一活塞;所述第一活塞远离第一滑筒一端安装有螺帽,上方所述螺帽能够与第一螺栓套接,下方所述螺帽能够与第一螺母套接;
所述橡胶密封条设置有两个,两个所述橡胶密封条呈对称布置且分别位于两个筒体内部;所述橡胶密封条外侧固定连接有弹性钢条,所述弹性钢条中间位置固定连接有第二活塞,所述第二活塞上滑动连接有第二滑筒,所述第二滑筒远离第二活塞一端与套筒固定连接;所述弹性钢条两端均铰接有弹性伸缩杆,所述弹性伸缩杆远离弹性钢条一端铰接有滑块;所述滑块与套筒在水平方向上滑动连接;所述滑块上固定连接有第三活塞,所述第三活塞上滑动连接有第三滑筒,所述第三滑筒远离第三活塞一端与第二滑筒固定连通;所述第二滑筒通过第二连通管与第一连通管连通;所述第二连通管中部设置有单向阀门。
作为本发明的进一步方案,所述橡胶密封条设置为椭圆形状。
作为本发明的进一步方案,所述第一滑筒内均固定连接有用于第一活塞复位的第一弹簧。
作为本发明的进一步方案,两个所述筒体由第二螺栓及第二螺母固定连接。
作为本发明的进一步方案,所述套筒为伸缩式结构,且套筒上设置有限位块,所述限位块用于限制套筒伸缩。
作为本发明的进一步方案,所述套筒顶部及底部均固定安装有补油箱,两个所述补油箱分别与上方和下方的第一滑筒连通;所述补油箱内设置有单向阀。
一种基于175MPa超高压的压裂井口装置的安装方法,该方法包括以下步骤:
步骤一:先将套管头与油管头通过第一螺栓和第一螺母连接;
步骤二:然后再将套筒安装到套管头和油管头的连接处,并使上下两侧螺帽分别套入第一螺栓和第一螺母上;
步骤三:当第一螺栓和第一螺母因长时间工作产生震动有脱落趋势时,套管头和油管头会有向下和向上移动的趋势;此时密封机构会将橡胶密封条压紧在套管头和油管头的连接处。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1.本发明通过密封机构的设置,当油管头和套管头因长期工作震动而导致第一螺母和第一螺栓产生松动时,第一螺母和第一螺栓在上下移动会驱动弹性钢条将橡胶密封条压紧在油管头和套管头的连接处,油管头和套管头连接处稍有松动时,橡胶密封条可以起到密封作用,可以保证采气(油)时,气(油)不会发生泄漏,同时可以给工作人员反应时间,后续需要维修时可以再将密封机构取下,可以使井口装置更好的进行工作。
附图说明
图1为本发明油管头与套管头结构示意图;
图2为本发明总体结构示意图;
图3为本发明密封机构结构剖视示意图;
图4为本发明部分结构剖视示意图;
图5为本发明橡胶密封条及弹性钢条结构示意图;
图6为本发明套筒及限位块结构剖视示意图;
图7为本发明橡胶密封条工作状态俯视示意图;
图8为本发明方法流程图。
附图中,各标号所代表的部件列表如下:
油管头1、套管头2、套筒3、橡胶密封条4、第一滑筒5、第一连通管6、第一活塞7、螺帽8、弹性钢条9、第二活塞10、第二滑筒11、弹性伸缩杆12、滑块13、第三活塞14、第三滑筒15、第二连通管16、单向阀门17、第一弹簧18、限位块19、补油箱20。
具体实施方式
参照附图,说明本发明的优选实施例,以便充分理解本发明。本发明的实施例可变形成多种形态,本发明的范畴并不限定于以下详细说明的实施例。本实施例为了向本发明所属技术领域的普通技术人员更加完整地说明本发明而提供。因此,为了进一步强调明确的说明,附图中的要素形状等可被放大示出。在各个附图中,对相同的部件赋予了相同的附图标记。将省略对于判断为有可能使本发明的主旨不清楚的公知功能及结构的详细说明。
请参阅图1-8,本发明提供一种技术方案:一种基于175MPa超高压的压裂井口装置,包括油管头1及套管头2,所述油管头1和套管头2通过第一螺栓和第一螺母固定连接,所述油管头1和套管头2外侧设置有密封机构。
所述密封机构包括套筒3及橡胶密封条4;
所述套筒3由两个呈对称布置的筒体组成,所述套筒3顶部及底部均设置有多个第一滑筒5,多个所述第一滑筒5呈圆周阵列分布,且多个第一滑筒5通过第一连通管6连通;所述第一滑筒5内均能滑动连接有第一活塞7;所述第一活塞7远离第一滑筒5一端安装有螺帽8,上方所述螺帽8能够与第一螺栓套接,下方所述螺帽8能够与第一螺母套接;
所述橡胶密封条4设置有两个,两个所述橡胶密封条4呈对称布置且分别位于两个筒体内部;所述橡胶密封条4外侧固定连接有弹性钢条9,所述弹性钢条9中间位置固定连接有第二活塞10,所述第二活塞10上滑动连接有第二滑筒11,所述第二滑筒11远离第二活塞10一端与套筒3固定连接;所述弹性钢条9两端均铰接有弹性伸缩杆12,所述弹性伸缩杆12远离弹性钢条9一端铰接有滑块13;所述滑块13与套筒3在水平方向上滑动连接;所述滑块13上固定连接有第三活塞14,所述第三活塞14上滑动连接有第三滑筒15,所述第三滑筒15远离第三活塞14一端与第二滑筒11固定连通;所述第二滑筒11通过第二连通管16与第一连通管6连通;所述第二连通管16中部设置有单向阀门17。
如图1-图4所示,待油管头1安装到套管头2上后,然后工作人员再将两个筒体拼装成套筒3,套筒3在固定之前,工作人员需要将第一活塞7上的螺帽8一个一个的对准第一螺栓和第一螺母并插入到第一螺栓和第一螺母内;然后工作人员再将两个筒体连接处的相邻的两个第一滑筒5通过第一连通管6固定连通并进行密封处理;然后再将两个筒体通过锁紧件进行固定;自此,密封机构安装完成;当进口装置在进行工作,套管头2和油管头1产生上下震动时,第一螺栓和第一螺母会会有向上移动或向下移动的趋势,当第一螺栓向上移动时会带动螺帽及第一活塞7同步向上移动,第一活塞7向上移动会挤压第一滑筒5内的液压油由于上方的多个第一滑筒5通过第一连通管6连通,受挤压后第一滑筒5内的液压油会经过单向阀门17再进入第二连通管16,然后液压油会进入第二滑筒11并推动第二活塞10向靠近弹性钢条9一侧移动;与此同时,进入第二滑筒11内的液压油还会通过连通孔进入第三滑筒15并推动第三活塞14向靠近滑块13一侧移动,第三活塞14会驱动滑块13在套筒3内滑动,滑块13在滑动的过程中弹性伸缩杆12会收缩并压紧弹簧,弹性伸缩杆12远离滑块13的一端会推动弹性钢条9的端部向外侧移动;如图7所示,当弹性钢条9的中部被第二活塞10推动向靠近油管头1与套管头2连接处移动时,弹性钢条9的两端会在惯性作用下会有向外侧张开的趋势,弹性伸缩杆12可以对弹性钢条9的端部施加压力,可以使弹性钢条更好的与油管头1和套管头2连接处贴合;随着井口装置使用时间增加,油管头1与套管头2连接处会越来越松动,第一螺栓和第一螺母每震动一次,第一滑筒5内的液压油即会进入第二滑筒11一点,第二活塞10会慢慢推动弹性钢条9带动橡胶密封条4贴合在油管头1和套管头2的连接处;当两个橡胶密封条完全贴合在套管头2和油管头1的连接处后,两个橡胶密封条4的端部处于完全贴合的状态,此时两个橡胶密封条4配合将套管头2和油管头1的连接处完全包裹住,并且弹性钢条9还在持续不断的施加压力,保证橡胶密封条4可以更好的密封套管头2和油管头1的连接处;本发明通过密封机构的设置,当油管头1和套管头因长期工作震动而导致第一螺母和第一螺栓产生松动时,第一螺母和第一螺栓在上下移动会驱动弹性钢条9将橡胶密封条4压紧在油管头1和套管头2的连接处,油管头1和套管头2连接处稍有松动时,橡胶密封条4可以起到密封作用,可以保证采气(油)时,气(油)不会发生泄漏,同时可以给工作人员反应时间,后续需要维修时可以再将密封机构取下,可以使井口装置更好的进行工作。
作为本发明的进一步方案,所述橡胶密封条4设置为椭圆形状。
如图5和图7所示,将橡胶密封条4设置为椭圆形状,可以使橡胶密封条4在不进行工作时与油管头1和套管头2接触面积更小,可以在不使用时更好的保护橡胶密封条4;并且椭圆形状的橡胶密封条4可以更好的贴合在油管头1和套管头2的连接处,可以更好的起到密封作用。
作为本发明的进一步方案,所述第一滑筒5内均固定连接有用于第一活塞7复位的第一弹簧18。
如图3所示,通过第一弹簧18的设置,第一弹簧18可以对第一活塞7施加压力,同时可以对油管头1和套管头2的震动起到缓冲作用。
作为本发明的进一步方案,两个所述筒体由第二螺栓及第二螺母固定连接。
如图2所示,通过第二螺栓和第二螺母来固定两个筒体,操作简单,连接稳定。
作为本发明的进一步方案,所述套筒3为伸缩式结构,且套筒3上设置有限位块19,所述限位块19用于限制套筒3伸缩。
如图2、图3和图6所示,当螺帽与第一螺栓和第一螺母对接后,工作人员可以通过将限位块19插入套筒3中部的不同高度的卡槽内来实现调整两个螺帽之间的距离,配合第一弹簧15可以给油管头1和套管头2的连接处施加预紧力,可以使油管头1和套管头2连接更加稳定。
作为本发明的进一步方案,所述套筒3顶部及底部均固定安装有补油箱20,两个所述补油箱20分别与上方和下方的第一滑筒5连通;所述补油箱20内设置有单向阀。
如图1和图2所示,通过补油箱20的设置,当第一滑筒5内的液压油进入第二滑筒11内后,由于第一活塞10对弹性钢条9的压力不能消失,第二滑筒11内的液压油不会再进入第一滑筒5,此时补油箱20内的液压箱可以进入第一滑筒5,使第一滑筒5内的油压保持不变。
一种基于175MPa超高压的压裂井口装置的安装方法,该方法包括以下步骤:
步骤一:先将套管头2与油管头1通过第一螺栓和第一螺母连接;
步骤二:然后再将套筒3安装到套管头2和油管头1的连接处,并使上下两侧螺帽8分别套入第一螺栓和第一螺母上;
步骤三:当第一螺栓和第一螺母因长时间工作产生震动有脱落趋势时,套管头2和油管头1会有向下和向上移动的趋势;此时密封机构会将橡胶密封条4压紧在套管头2和油管头1的连接处。
工作原理:如图1-图4所示,待油管头1安装到套管头2上后,然后工作人员再将两个筒体拼装成套筒3,套筒3在固定之前,工作人员需要将第一活塞7上的螺帽8一个一个的对准第一螺栓和第一螺母并插入到第一螺栓和第一螺母内;然后工作人员再将两个筒体连接处的相邻的两个第一滑筒5通过第一连通管6固定连通并进行密封处理;然后再将两个筒体通过锁紧件进行固定;自此,密封机构安装完成;当进口装置在进行工作,套管头2和油管头1产生上下震动时,第一螺栓和第一螺母会会有向上移动或向下移动的趋势,当第一螺栓向上移动时会带动螺帽及第一活塞7同步向上移动,第一活塞7向上移动会挤压第一滑筒5内的液压油由于上方的多个第一滑筒5通过第一连通管6连通,受挤压后第一滑筒5内的液压油会经过单向阀门17再进入第二连通管16,然后液压油会进入第二滑筒11并推动第二活塞10向靠近弹性钢条9一侧移动;与此同时,进入第二滑筒11内的液压油还会通过连通孔进入第三滑筒15并推动第三活塞14向靠近滑块13一侧移动,第三活塞14会驱动滑块13在套筒3内滑动,滑块13在滑动的过程中弹性伸缩杆12会收缩并压紧弹簧,弹性伸缩杆12远离滑块13的一端会推动弹性钢条9的端部向外侧移动;如图7所示,当弹性钢条9的中部被第二活塞10推动向靠近油管头1与套管头2连接处移动时,弹性钢条9的两端会在惯性作用下会有向外侧张开的趋势,弹性伸缩杆12可以对弹性钢条9的端部施加压力,可以使弹性钢条更好的与油管头1和套管头2连接处贴合;随着井口装置使用时间增加,油管头1与套管头2连接处会越来越松动,第一螺栓和第一螺母每震动一次,第一滑筒5内的液压油即会进入第二滑筒11一点,第二活塞10会慢慢推动弹性钢条9带动橡胶密封条4贴合在油管头1和套管头2的连接处;当两个橡胶密封条完全贴合在套管头2和油管头1的连接处后,两个橡胶密封条4的端部处于完全贴合的状态,此时两个橡胶密封条4配合将套管头2和油管头1的连接处完全包裹住,并且弹性钢条9还在持续不断的施加压力,保证橡胶密封条4可以更好的密封套管头2和油管头1的连接处。
以上说明的本发明的实施例仅为示例,本发明所属技术领域的普通技术人员可进行多种修改或导出等同的其他实施例。因此,本发明并不限定于以上详细说明中所提到的实施方式。因此,本发明的真正的技术保护范围应根据所附的发明要求保护范围的技术思想确定。并且,应当理解的是,本发明包括通过附加的发明要求保护范围定义的本发明的思想及其范围内的所有变形技术方案、等同技术方案及代替技术方案。

Claims (7)

1.一种基于175MPa超高压的压裂井口装置,包括油管头(1)及套管头(2),所述油管头(1)和套管头(2)通过第一螺栓和第一螺母固定连接,其特征在于:所述油管头(1)和套管头(2)外侧设置有密封机构;
所述密封机构包括套筒(3)及橡胶密封条(4);
所述套筒(3)由两个呈对称布置的筒体组成,所述套筒(3)顶部及底部均设置有多个第一滑筒(5),多个所述第一滑筒(5)呈圆周阵列分布,且多个第一滑筒(5)通过第一连通管(6)连通;所述第一滑筒(5)内均能滑动连接有第一活塞(7);所述第一活塞(7)远离第一滑筒(5)一端安装有螺帽(8),上方所述螺帽(8)能够与第一螺栓套接,下方所述螺帽(8)能够与第一螺母套接;
所述橡胶密封条(4)设置有两个,两个所述橡胶密封条(4)呈对称布置且分别位于两个筒体内部;所述橡胶密封条(4)外侧固定连接有弹性钢条(9),所述弹性钢条(9)中间位置固定连接有第二活塞(10),所述第二活塞(10)上滑动连接有第二滑筒(11),所述第二滑筒(11)远离第二活塞(10)一端与套筒(3)固定连接;所述弹性钢条(9)两端均铰接有弹性伸缩杆(12),所述弹性伸缩杆(12)远离弹性钢条(9)一端铰接有滑块(13);所述滑块(13)与套筒(3)在水平方向上滑动连接;所述滑块(13)上固定连接有第三活塞(14),所述第三活塞(14)上滑动连接有第三滑筒(15),所述第三滑筒(15)远离第三活塞(14)一端与第二滑筒(11)固定连通;所述第二滑筒(11)通过第二连通管(16)与第一连通管(6)连通;所述第二连通管(16)中部设置有单向阀门(17)。
2.根据权利要求1所述的一种基于175MPa超高压的压裂井口装置,其特征在于:所述橡胶密封条(4)设置为椭圆形状。
3.根据权利要求1所述的一种基于175MPa超高压的压裂井口装置,其特征在于:所述第一滑筒(5)内均固定连接有用于第一活塞(7)复位的第一弹簧(18)。
4.根据权利要求1所述的一种基于175MPa超高压的压裂井口装置,其特征在于:两个所述筒体由第二螺栓及第二螺母固定连接。
5.根据权利要求1所述的一种基于175MPa超高压的压裂井口装置,其特征在于:所述套筒(3)为伸缩式结构,且套筒(3)上设置有限位块(19),所述限位块(19)用于限制套筒(3)伸缩。
6.根据权利要求1所述的一种基于175MPa超高压的压裂井口装置,其特征在于:所述套筒(3)顶部及底部均固定安装有补油箱(20),两个所述补油箱(20)分别与上方和下方的第一滑筒(5)连通;所述补油箱(20)内设置有单向阀。
7.一种根据权利要求1-6任意一项所述的基于175MPa超高压的压裂井口装置的安装方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
步骤一:先将套管头(2)与油管头(1)通过第一螺栓和第一螺母连接;
步骤二:然后再将套筒(3)安装到套管头(2)和油管头(1)的连接处,并使上下两侧螺帽(8)分别套入第一螺栓和第一螺母上;
步骤三:当第一螺栓和第一螺母因长时间工作产生震动有脱落趋势时,套管头(2)和油管头(1)会有向下和向上移动的趋势;此时密封机构会将橡胶密封条(4)压紧在套管头(2)和油管头(1)的连接处。
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