CN200975227Y - 油气井油管防喷堵塞器 - Google Patents

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本实用新型是一种油气井设备,特别是油气井起钻过程中油管内的防井溢、井喷及有毒有害气体的油气井油管防喷堵塞器。油管堵塞器本体2至少包括主体9、主体9一端的的单流阀,主体9另一端的密封件,主体9中部的卡瓦固定机构,油管堵塞器主体9的中心是通腔的管状体,单流阀固定在主体9一端内腔,密封件连接在主体9另一端的外圈。这种油气井油管防喷堵塞器,它在油气井起钻前,投入油管内,能够保证起钻作业过程中,油管内无有毒有害气体逸出,也不会发生油管内溢流、井喷现象,为起钻作业提供安全条件。

Description

油气井油管防喷堵塞器
技术领域
本实用新型涉及油气井设备,特别是油气井起钻过程中油管内的防井溢、井喷及有毒有害气体的油气井油管防喷堵塞器。
背景技术
在油气井起钻过程中,由于伴生气(天然气)及地层压力的影响,油管内常常存在井溢甚至井喷的危险,而且井溢、井喷往往先起始于油管,致使起钻作业存在不安全隐患。目前油管内防喷的井口控制措施是发现井喷预兆后立即安装油管旋塞或者简易井口,但这种措施方法存在一定的不足之处,一是许多井在发现井口溢流到井喷之间的时间很短,导致抢装油管旋塞或井口难度较大。二是现场对井喷预兆难以预测,以致井溢、井喷具有突发性,给现场井控工作造成难度。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种油气井油管防喷堵塞器,它在油气井起钻前,投入油管内,能够保证起钻作业过程中,油管内无有毒有害气体逸出,也不会发生油管内溢流、井喷现象,为起钻作业提供安全条件。
本实用新型的技术方案是:设计一种油气井油管防喷堵塞器,其特征是:本体2它至少包括主体9、主体9一端的的单流阀,主体9另一端的密封件,主体9中部的卡瓦固定机构,油管堵塞器主体9的中心是通腔的管状体,单流阀固定在主体9一端内腔,密封件连接在主体9另一端的外圈。
所述的单流阀由单流阀球座5、钢球6、弹簧7、内弹簧套8、泄水孔16、扶正球17组成,单流阀球座5的外部为圆形结构,它的中心开有中心园孔,中心园孔上部内径大于中部内径,两交接处为一台阶,其下部为锥形园孔,钢球6卡接在锥形园孔内,单流阀球座5的上方一侧有泄水孔16,泄水孔16与中心园孔连通,内弹簧套8外套接有弹簧7,弹簧7卡接在钢球6上,扶正球17镶嵌在堵塞器主体9上部外侧。
所述的扶正球17有三个,互成120度夹角。
所述的卡瓦固定机构由主体中心通道18、卡瓦19、外弹簧座10、弹簧11、堵塞器主体9组成,堵塞器主体9的外部为锥体状,堵塞器主体9的中心是主体中心通道18,锥体的中部外围共有三道燕尾槽,燕尾槽内有卡瓦19,在锥体的下端套接有环形的外弹簧座10,弹簧11卡接在外弹簧座10与堵塞器主体9下部的密封结构上的压环12之间。
所述的卡瓦19有3片,卡瓦19径向互成120度夹角。
所述的堵塞器主体9一端内腔连接有单流阀,堵塞器主体9的另一端依次套接有压环12、调节密封圈22、支撑环13、托环14,过水孔20在堵塞器主体9下端部的卡台处。
所述过水孔20是矩形孔,它是2个径向对称且与主体中心通道18连通的通孔。
所述的压环12为环形钢质压板。
所述的油管堵塞器本体2上有加重杆1。
所述的调节密封圈22,它一端有环状凸棱中部是圆柱通孔另一端是喇叭通孔,喇叭的最大直径端在端口处,圆柱通孔与喇叭通孔连通。
本实用新型的特点是:堵塞器本体2包括单流阀功能、卡瓦固定、密封件。①本体2上部为单流阀结构,它一是阻止内部气液上行进入油管;二是设计弹簧性能参数,确保作业过程中,当油管内液面高于油套环形空间一定的液面高度时,油管内液面自行下落;三是能够保障该管柱具有正循环功能。②本体2中部卡瓦结构,当遇到下部气液动力时(即井喷迹象)固定工具自身,阻止工具上移。③本体2下部为密封结构,本工具到位后自行密闭油管,承压压差油井21MPa,气井35MPa。④本体1为加重杆,可使得本体2在到达预定位置后立即坐封,对油管实施全径密闭。
本实用新型自由下落到达油管变径处后,在加重杆1及本体2自重作用下,本体2相对下移,本体2内的压环12、支撑环13、托环14、调节密封圈22等支撑于油管变径处而不动。从而压缩调节密封圈22,此时堵塞器在管柱下部对油管全径实施了密封。同时,卡瓦固定本体,防止工具上移。在起钻过程中,当油管内的液面高于油套环形空间液面高度时,钢球6下移打开堵塞器中心通道18,油管内的液面自行回落,保证油管在井口卸扣以后无油水洒落于井口。本油管堵塞器能够完全阻止伴生气(天然气)、井筒液体从油管内进入,有效防止油管内有毒有害气体逸出及井喷的发生;该工具体积小、使用方法简便、可重复使用多次。
附图说明
下面结合实施例附图对本实用新型做进一步说明。
图1是实施例1油管堵塞器应用管柱位置示意图;
图2是实施例1油管堵塞器整体结构剖示图;
图3是图2A-A剖视图,为油管堵塞器上部局部结构剖视图;
图4是图2B-B剖视图,为油管堵塞器下部局部结构剖视图;
图中:1、加重杆;2、本体;3、水力锚;4、压裂封隔器;5、单流阀球座;6、钢球;7、弹簧;8、内弹簧座;9、堵塞器主体;10、外弹簧座;11、弹簧;12、压环;13、支撑环;14、托环;15、定位螺母;16、泄水孔;17、扶正球;18、堵塞器主体中心通道;19、卡瓦;20、过水孔;21、“0”密封圈;22、调节密封圈。
具体实施方式
实施例如图1所示,实施例中各部件的形状及作用:
堵塞器主体9;是堵塞器的钢质空心主体,各段外形均呈圆形,是其它各部件的载体。实施例1单流阀球座5:位于油管堵塞器本体2顶部,与堵塞器主体9丝扣连接;外部圆形,开有中心园孔(下部为锥形园孔),作用是油管内液体下落及正洗井的通道,同时锥形园孔又是钢球6的球座。
钢球6:实心钢球,常态下被弹簧7上顶密闭油管堵塞器主体中心通道,防止气液上返,正循环时,钢球受压压缩弹簧7下移,打开正循环通道。
弹簧7:座于内弹簧座8之上,常态下上顶钢球5密闭油管堵塞器主体中心通道,正循环时,受钢球压缩下移,打开正循环通道。
内弹簧座8:为圆柱形(开有中心孔),下端镶嵌座于主体9,主要作用是固定弹簧7。
泄水孔16:位于单流阀座上端侧面,与其中心孔连通,它可以是多个孔。作用是在起钻过程中堵塞器上部液体能够顺利回落的通道,防止在堵塞器侧面沉积固体杂质。
扶正球17:内置式镶入堵塞器主体上部侧面的小钢球(三个,相互夹角120度),钢球下面装置小弹簧。其作用是对堵塞器加以扶正,使其居中保证堵塞器坐封良好。
主体中心通道18:是纵向贯穿堵塞器主体的圆形中心通道,作用是在起钻过程中,堵塞器以上的液体能够回落到井筒中,否则每起一根油管,油管内的油或水就会洒落于井口周围;另一作用是具有正循环功能,以便处理一些井筒异常情况。
卡瓦19(3片):位于堵塞器主体9中偏上侧面,共开三道燕尾槽,安装3片卡瓦,径向夹角120度。作用是堵塞器到达预定位置后固定堵塞器,防止堵塞器受到下部气液压力后产生上移。卡瓦是本行业的标准用语,出处在标准:SY/T5952-2005
外弹簧座10:位于堵塞器主体9中部,为环形,套于主体9之上。作用主要是限定压环12等的上移行程,另一作用是固定弹簧11。
弹簧11:位于堵塞器主体9中偏下,套在主体9之上。作用是在堵塞器下落过程中防止压环12等上移而遮挡过水孔20。
压环12:位于堵塞器主体9中偏下,为环形钢质压板,套在主体9之上。作用是在堵塞器坐封时对调节密封圈22产生全面压缩。
支撑环13:位于堵塞器主体9下部,为钢质园环,套在主体9之上。作用是在堵塞器坐封时对调节密封圈22产生全面支撑压缩。
托环14:位于堵塞器主体9下部,为环形钢质压板,下端为锥形,套在主体9之上。作用一是在堵塞器坐封时对调节密封圈22产生全面压缩;二是堵塞器到达预定位置后,托环14下端锥面座于预定位置(管柱内径的变径处-小于58mm)。
定位螺母15:位于堵塞器主体9下端,圆形螺母,与主体9丝扣连接。作用一是托环14的下止点;二是螺母外径必须能够进入预定位置(工具)的中心孔,以保证堵塞器坐封时主体9能够下移而压缩调节密封圈22。
调节密封圈22:它是胶质弹性材料环形密封圈,如图2所示,它一端有环状凸棱,中部是圆柱通孔,另一端是喇叭通孔喇叭端口直径最大,圆柱通孔与喇叭通孔连通。这种结构的密封圈弹性好,可调节范围大。作用是堵塞器坐封时被压缩而封闭堵塞器与油管之间。“O”密封圈21:胶质环形密封圈,剖面为“O”形,它套于主体9上2个置于支撑环13内壁两端作用是堵塞器坐封时,卡住过水孔20,对其密封。
过水孔20:矩形孔有2个,径向对称,两端为圆弧形,与主体中心通道18沟通。作用是堵塞器在下落过程中,部分液体流经的通道,以减少堵塞器下落的过水阻力,当堵塞器达到预定位置后,该孔被支撑环13密封。
其功能是:到位后在加重杆1及自重作用下压缩调节密封圈22,封闭油管与堵塞器本体2之间的环形空间,堵塞器本体2中心孔通道18由钢球6密封,这样,堵塞器本体2对油管全径实施了密封。在起钻过程中,当油管内的液面高于油套环形空间液面高度时,油管内的液面自行回落,保证油管卸扣后无油水洒落于井口。
实施例如图1所示:油管堵塞器本体2它至少包括主体9、主体9一端的的单流阀,主体9另一端的密封件,主体9中部的卡瓦固定机构,油管堵塞器主体9的中心是通腔的管状体,单流阀固定在主体9一端内腔,密封件连接在主体9另一端的外圈。在通常情况下,井口至下而上分别依次固定连接有压裂封隔器4、水力锚3,为防止井溢、井喷及有毒有害气体的溢出,在起钻前将油管堵塞器本体2与加重杆1相继从井口投入油管内,30min左右到达油管变径处(压裂管柱为水力锚3顶部),到位后即自行封闭油管。
如图2所示:油管堵塞器本体2是中心为通腔的圆柱形管状体,它自上而下依次为单流阀结构、卡瓦固定结构、密封结构(如图2所示,为从左至右)。油管堵塞器本体2由密封连接在堵塞器主体9上方内腔的单流阀、堵塞器主体9及套接在堵塞器主体9下方的密封件组成。油管堵塞器本体2中部为卡瓦结构,它由堵塞器主体9、主体中心通道18、3片卡瓦19、外弹簧座10、弹簧11组成。油管堵塞器本体2中部的堵塞器主体9外部为一段锥体状结构,堵塞器主体9的中心是主体中心通道18,锥体的中部侧面开有三道燕尾槽,燕尾槽内安装有3片卡瓦19,3片卡瓦19径向互成120度夹角。其作用是堵塞器到达预定位置后固定堵塞器,防止堵塞器受到下部气液压力后产生上移。在锥体的下端套接有环形的外弹簧座10,弹簧11卡接在外弹簧座10与堵塞器主体9下部的密封结构上的压环12之间,作用是在堵塞器下落过程中防止压环12等上移而遮挡过水孔20。
油管堵塞器下部为密封件,由压环12、支撑环13、托环14、定位螺母15、过水孔20、“O”密封圈21、调节密封圈22组成。压环12在堵塞器坐封时对调节密封圈22产生全面压缩,堵塞器在下落过程中,过水孔20是部分液体流经的通道,以减少堵塞器下落的过水阻力,当堵塞器达到预定位置后,过水孔被支撑环13密封,到位后在加重杆1及自重作用下压缩调节密封圈22,封闭油管与堵塞器本体2之间的环形空间,堵塞器本体2中心孔通道18由钢球6密封,堵塞器本体2对油管全径实施了密封。
如图3所示,所述的油管堵塞器本体2上部为单流阀结构,它包括单流阀球座5、钢球6、弹簧7、内弹簧套8、泄水孔16、扶正球17、堵塞器主体9。单流阀球座5位于油管堵塞器本体2顶部,与堵塞器主体9丝扣连接;单流阀球座5的外部为圆形结构,其中心开有中心园孔,中心园孔上部内径大于中部内径,两交接处为一台阶,其下部为锥形园孔,锥形园孔是钢球6的球座,钢球6卡接在锥形园孔内,单流阀球座5的上方一侧有泄水孔16,泄水孔16与中心园孔连通;油管内液体下落及正洗井的通道,在起钻过程中堵塞器上部的液体能够顺利回落到通道,防止在堵塞器侧面沉积固体杂质。
内弹簧套8下端镶嵌在堵塞器主体9内端面凹槽内,内弹簧套8是中心为通孔的倒T形结构,内弹簧套8外套接有弹簧7,弹簧7卡接在钢球6上。在常态下被弹簧7上顶密闭油管堵塞器主体中心通道,防止气液上返,正循环时,钢球受压压缩弹簧7下移,打开正循环通道。三个扶正球17镶嵌在堵塞器主体9上部外侧,互成120度夹角,钢球下面装置有小弹簧。其作用是对堵塞器加以扶正,使其居中,保证堵塞器坐封良好。
如图4所示,油管堵塞器本体2下部的堵塞器主体9上自上而下套接有压环12、调节密封圈22、支撑环13、托环14,过水孔20在堵塞器主体9的下端部的卡台处,过水孔20是矩形孔,它为2个径向对称且与主体中心通道18连通的通孔。
压环12为环形钢质压板,它在堵塞器坐封时对调节密封圈22产生全面压缩。堵塞器在下落过程中,过水孔20是部分液体流经的通道,以减少堵塞器下落的过水阻力,当堵塞器达到预定位置后,该孔被支撑环13密封。到位后在加重杆1及自重作用下压缩调节密封圈22,封闭油管与堵塞器本体2之间的环形空间,堵塞器本体2中心孔通道18由钢球6密封,这样,堵塞器本体2对油管全径实施了密封。在起钻过程中,当油管内的液面高于油套环形空间液面高度时,油管内的液面自行回落,保证油管卸扣后无油水洒落于井口。
本实用新型的工作原理是:本实用新型自由下落到达油管变径处后,在加重杆1及本体2自重作用下,本体2相对下移,压环12、支撑环13、托环14、密封圈22等支撑于油管变径处而不动,从而压缩调节密封圈22,此时堵塞器在管柱下部对油管全径实施了密封;同时,卡瓦固定本体,防止工具上移。在起钻过程中,当油管内的液面高于油套环形空间液面高度时,钢球6下移打开堵塞器中心通道18,油管内的液面自行回落,保证油管在井口卸扣以后无油水洒落于井口。
本实用新型的工作过程是:①.在油气井起钻过程中使用。②.起钻前将本专利从井口人工投入油管内,30min后开始起钻,由于堵塞器在管柱下部对油管全径实施了密封,所以在起钻过程中,油管内不会出现有毒有害气体逸出与液体溢流的现象。③.其工作原理:本实用新型自由下落到达油管变径处后,在加重杆1及本体2自重作用下,本体2相对下移,压环12、支撑环13、托环14、密封圈22等支撑于油管变径处而不动,从而压缩调节密封圈22,此时堵塞器在管柱下部对油管全径实施了密封;同时,卡瓦固定本体,防止工具上移。在起钻过程中,当油管内的液面高于油套环形空间液面高度时,钢球6下移打开堵塞器中心通道18,油管内的液面自行回落,保证油管在井口卸扣以后无油水洒落于井口。

Claims (10)

1、油气井油管防喷堵塞器,其特征是:本体(2)它至少包括主体(9)、主体(9)一端的的单流阀,主体(9)另一端的密封件,主体(9)中部的卡瓦固定机构,油管堵塞器主体(9)的中心是通腔的管状体,单流阀固定在主体(9)一端内腔,密封件连接在主体(9)另一端的外圈。
2、根据权利要求1所述的油气井油管防喷堵塞器,其特征是:所述的单流阀至少包括单流阀球座(5)、钢球(6)、弹簧(7)、内弹簧套(8)、泄水孔(16)、扶正球(17),单流阀球座(5)的外部为圆形结构,它的中心开有中心园孔,中心园孔上部内径大于中部内径,两交接处为一台阶,其下部为锥形园孔,钢球(6)卡接在锥形园孔内,单流阀球座(5)的上方一侧有泄水孔(16),泄水孔(16)与中心园孔连通,内弹簧套(8)外套接有弹簧(7),弹簧(7)卡接在钢球(6)上,扶正球(17)镶嵌在堵塞器主体(9)上部外侧。
3、根据权利要求2所述的油气井油管防喷堵塞器,其特征是:所述的扶正球(17)有三个,互成120度夹角。
4、根据权利要求1所述的油气并油管防喷堵塞器,其特征是:所述的卡瓦固定机构至少包括主体中心通道(18)、卡瓦(19)、外弹簧座(10)、弹簧(11)、堵塞器主体(9),堵塞器主体(9)的外部为锥体状,堵塞器主体(9)的中心是主体中心通道(18),锥体的中部外围共有三道燕尾槽,燕尾槽内有卡瓦(19),在锥体的下端套接有环形的外弹簧座(10),弹簧(11)卡接在外弹簧座(10)与堵塞器主体(9)下部的密封结构上的压环(12)之间。
5、根据权利要求4所述的油气井油管防喷堵塞器,其特征是:所述的卡瓦(19)有3片,卡瓦(19)径向互成120度夹角。
6、根据权利要求1所述的油气井油管防喷堵塞器,其特征是:所述的堵塞器主体(9)一端内腔连接有单流阀,堵塞器主体(9)的另一端依次套接有压环(12)、调节密封圈(22)、支撑环(13)、托环(14),过水孔(20)在堵塞器主体(9)下端部的卡台处。
7、根据权利要求6所述的油气井油管防喷堵塞器,其特征是:所述的过水孔(20)是矩形孔,它是2个径向对称且与主体中心通道(18)连通的通孔。
8、根据权利要求6所述的油气井油管防喷堵塞器,其特征是:所述的压环(12)是环形钢质压板。
9、根据权利要求1所述的油气井油管防喷堵塞器,其特征是:所述的油管堵塞器本体(2)上有加重杆(1)。
10、根据权利要求6所述的油气井油管防喷堵塞器,其特征是:所述的调节密封圈(22),它一端有环状凸棱中部是圆柱通孔另一端是喇叭通孔,喇叭的最大直径端在端口处,圆柱通孔与喇叭通孔连通。
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