CN202417402U - 一种水平井双管作业防喷器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种水平井双管作业防喷器，它由全封装置和半封、悬挂、锁紧装置组合而成，所述全封装置为双闸板合拢封闭结构，所述半封、悬挂、锁紧装置为双卡瓦合拢半封、悬挂、锁紧结构，其特征在于所述半封、悬挂、锁紧装置中的液压缸活塞为内、外活塞串联的复合活塞，由内侧悬挂活塞和外侧锁紧活塞串联而成，既可独立运动又可整体运动，当防喷器需要实现悬挂油管功能时，内、外侧活塞整体运动；当防喷器需要实现夹紧油管功能时，只有外侧活塞运动；当防喷器悬挂油管后，上层全封闸板封闭实现关井。本实用新型具有结构紧凑、设计合理、技术含量高、体积小、重量轻、耐高温，并集全封、半封、悬挂和锁紧于一体的显著优点。

Description

一种水平井双管作业防喷器

技术领域

本实用新型涉及一种油田井口防喷器，特别是一种针对水平井双管作业的防喷器，属于石油装备设计制造技术领域。 

背景技术

防喷器是用于试油、修井、完井等作业过程中关闭井口，防止井喷事故发生的安全密封井口装置，它通过高压油管连接远程控制台并受其控制，当远程控制台指令向高压油管内输入高压油时，液控系统高压油进入左右液缸闸板关闭腔，推动活塞带动左右闸板总成沿壳体闸板腔分别向井口中心移动，实现封井，当高压油井入左右液缸闸板开启腔时，推动活塞带动左右闸板总成向离开井口中心方向运动，打开井口，由此其又称闸板防喷器。闸板防喷器又分全封闸板结构、半封闸板结构、全封闸板和半封闸板相结合结构。但这样的防喷器一般都运用在油田的直井井口当中，随着我国对水平井技术的广泛应用，水平井业已成为当前条件下高效开发油田的重要手段；伴随着水平井数量的不断增加，水平井采油技术日趋成熟，然而水平井作业技术尚处于探索、跟进阶段，尤其在双管作业井控技术方面，仍然沿用直井的井控技术；虽然开发了一些单项技术，但工艺不配套，没有成熟的技术系列，大多采用直井常规的工艺，施工周期长，成功率低，尤其在SAGD井和双管注气井的施工作业中，由于井口结构复杂，井内管柱配置特殊，井筒温度较高，井底压差变化大，地面井控设施和井控技术相对落后，存在井筒报废、井喷失控等重大安全隐患；水平井双管作业较普通直井作业井控风险大，不仅井筒泻油面积大，产量是直井的2-5倍，井底压差较大，而且蒸汽吞吐、蒸汽驱、SAGD、双管注汽等采油方式决定了水平井的底层压力是极不稳定的；水平井双管作业较普通直井作业井控技术 难，不仅特殊的井身结构造成一段井控呈多变状态，需随时采取措施保持井底压力平衡和井筒温度控制；井下事故处理难度较大，不允许随便实施扔管关井动作；而且特殊的井口环境和现有井控装置的功能缺陷造成二级井控的关井动作操作速度较慢，乃易酿成井喷失控。 

发明内容

针对目前直井井口防喷器不能有效适应水平井双管作业井控要求的难题，本实用新型提出一种水平井双管作业防喷器，旨在实现在水平井双管起下作业中发现溢流后可成功规避井口的不利环境(井口高、井温高)快速把管柱悬挂在井口，卸单根后关闭全封闸板，实施快速关井的目的。 

为了实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案实施：1、一种水平井双管作业防喷器，它由全封装置和半封、悬挂、锁紧装置组合而成，所述全封装置为对称分布于主通径中心线两侧的双闸板合拢封闭结构，且每侧的闸板封闭结构中都包括一只液压缸、一只全封闸板、一只全封闸板前密封，液压缸中的活塞杆与全封闸板的一侧相连接，全封闸板前密封嵌镶在全封闸板的另一侧面上；所述半封、悬挂、锁紧装置亦为对称分布于主通径中心线两侧的双卡瓦合拢半封、悬挂、锁紧结构，且每侧的卡瓦半封、悬挂、锁紧结构中都包括一只液压缸、一卡瓦、一半封胶芯、一卡瓦片、一弹簧座、一弹簧、一楔块，其特征在于：所述半封、悬挂、锁紧装置中的液压缸活塞为内侧悬挂活塞与外侧锁紧活塞串联的复合活塞，且外侧锁紧活塞的一端设有斜面；所述卡瓦与内侧悬挂活塞相连接，且卡瓦的壁部设有一径向通孔，内侧的中下部为半内圆柱面与半内锥面的组合面；所述半封胶芯固定于卡瓦的内侧上部；所述卡瓦片外侧为半外圆柱面与半外锥面的组合面，其置于卡瓦内侧的中下部且通过螺钉与楔块相连接；所述楔块、弹簧、弹簧座均置于卡瓦壁部的径向通孔中，且楔块的一侧 上设有斜面，弹簧一端抵靠于楔块斜面的背面，其轴心线与斜面之间的夹角为90°，另一端通过弹簧座抵靠在卡瓦上。其特征还在于所述外侧悬挂活塞一端设有的斜面与楔块一侧上设有的斜面互为相对并偶合；所述卡瓦内侧中下部的半内圆柱面与半内锥面的组合面与卡瓦片外侧的半外圆柱面与半外锥面的组合面相互密贴偶合；所述全封装置中的双闸板底面与半封、悬挂、锁紧装置中的半封胶芯上面之间的平行距离大于油管接箍的轴向长度。 

本实用新型为双闸板结构，上层内装全封闸板，起全封井口作用；下层内装卡瓦和卡瓦片，起悬挂油管和夹紧油管作用。下层活塞设计成复合活塞，由内侧悬挂活塞和外侧锁紧活塞串联而成，既可独立运动又可整体运动；内侧悬挂活塞起推动卡瓦悬挂油管柱作用，外侧锁紧活塞起推动锁紧卡瓦片夹紧油管本体作用。当防喷器在实现悬挂油管功能时，内、外侧活塞(悬挂和锁紧活塞)整体运动；当防喷器在实现夹紧油管功能时，只有外侧活塞(锁紧活塞)运动；在防喷器已实现悬挂油管后，上层全封闸板与油管接箍上端有足够距离能顺利实现关井。本实用新型中的所有密封胶件耐温达200℃。 

本实用新型具有结构紧凑、设计合理、技术含量高、体积小、重量轻、耐高温，并集全封、半封、悬挂和锁紧于一体的显著优点。 

附图说明

图1为本实用新型非操作状态下的结构示意图； 

图2为本实用新型半封和悬挂状态下的结构示意图； 

图3为本实用新型夹紧油管并摘下吊卡状态下的结构示意图； 

图4为本实用新型松开夹紧卡瓦油管下落状态下的结构示意图； 

图5为本实用新型井口全封状态下的结构示意图； 

图6为图1中I部分结构示意放大图。 

附图1、2、3、4、5、6中：1防喷器主体、2全封液压缸缸筒、3全封活塞、4全封闸板、5接箍、6吊卡、7油管、8全封闸板前密封、9半封胶芯、10卡瓦、11楔块、12卡瓦片、13主体法兰盘、14外侧锁紧活塞、15内侧悬挂活塞、16半封、悬挂、锁紧液压缸缸筒、17螺钉、18弹簧、19弹簧座。 

具体实施方式

如图1、6所示，本实用新型为双闸板结构，上层为内装全封闸板4的全封装置，起全封井口作用，它由对称分布于主通径中心线两侧的全封液压缸缸筒2、置于全封液压缸缸筒2内部的全封合塞3、连接于全封合塞3一端的全封闸板4和嵌镶在全封闸板4一侧的全封闸板前密封8组成。下层为内装卡瓦10和卡瓦片12的半封、悬挂、锁紧装置，起悬挂油管和夹紧油管作用，它由对称分布于主通径中心线两侧的半封、悬挂、锁紧液压缸缸筒16、置于半封、悬挂、锁紧液压缸缸筒16内部的内侧悬挂活塞15、串联在内侧悬挂活塞15内孔中的外侧锁紧活塞14、连接在内侧悬挂活塞15一端的卡瓦10、固定在卡瓦10内侧上部的半封胶芯9、内侧下部的卡瓦片12和置于卡瓦10壁部通孔中的楔块11、弹簧18、弹簧座19组成。全封装置与半封、悬挂、锁紧装置之间通过防喷器主体1有机相接。外侧锁紧活塞14的一端设有与轴心线呈45°角的斜面，楔块11的一侧通过螺钉17连接在卡瓦10的侧壁上，另一侧设有与外侧锁紧活塞14一端斜面相对且可偶合的斜面，且在楔块11斜面的背面设有弹簧18，弹簧18的轴心线与斜面之间呈90°角设置，弹簧18的另一端通过弹簧座19抵靠在卡瓦10上；卡瓦10内侧的中下部为半内圆柱面与半内锥面的组合面，卡瓦片12的外侧为半外圆柱面与半外锥面的组合面，其置于卡瓦10的中下部且在弹簧18 的弹力作用下相互密贴偶合。 

实际使用中，将本实用新型中的主通径套入油管7的外侧，并通过螺栓将主体法兰盘13连接在井口的采油设备上，再将本实用新型中所有液压缸的进出油口与液压控制系统中的控制阀所对应的进出油口相接通。 

如图2所示，当防喷器需要实现半封与悬挂油管功能时，半封、悬挂、锁紧液压缸缸筒16内一侧的进油腔进入压力油，另一侧的回油经输油管排入油箱，内侧悬挂活塞15与外侧锁紧活塞14之间的腔中不泄油，内侧悬挂活塞15与外侧锁紧活塞杆14成为一整体并带动卡瓦10、卡瓦片12、半封胶芯9一道作向主通径中心线方向运动，当内侧悬挂活塞15的一端运动至半封、悬挂、锁紧液压缸缸筒16回油腔内端极限时，即为对油管7的半封与悬挂位置，从而实现半封与悬挂油管7功能。 

如图3所示，当防喷器需要实现锁紧功能时，半封、悬挂、锁紧液压缸缸筒16内一侧的进油腔进入压力油，内侧悬挂活塞15与外侧锁紧活塞14之间的腔中油经输油管排入油箱，此时只有外侧锁紧活塞14向主通径中心线方向运动，并通过斜面楔推楔块11上的相对斜面，使楔块11受到沿斜面法线方向上的力，这个力的径向分力使卡瓦片12向主通径中心线方向运动夹紧油管7、轴向分力使卡瓦片12沿油管7的轴线方向向下运动，由于卡瓦10内侧的中下部为半内圆柱面与半内锥面的组合面，卡瓦片12为半外圆柱面与半外锥面的组合面，因此一对内外偶合的锥面同样起到了楔推卡瓦片12向主通径中心线方向运动夹紧油管7的目的，这对夹紧油管7的稳定性起到了十分重要的作用。当油管7夹紧在半空中静止后摘下吊卡6。 

如图4、5所示，当防喷器需要实现全封井口功能时，首先使半封、悬挂、锁紧液压缸缸筒16内的内侧悬挂活塞15与外侧锁紧活塞14之间的腔中进入压 力油，外侧锁紧活塞14另一侧的回油经输油管排入油箱，外侧锁紧活塞14向背离主通径中心线方向运动并脱开楔块11上的斜面，楔块11、卡瓦片12在弹簧18的弹力作用下回复到原来位置松开油管7，油管7上接箍5的下端台阶自由下落在卡瓦10中的半封胶芯9的端面上。然后使全封液压缸缸筒2中的进油腔进入压力油，回油腔中的回油经输油管排入油箱，全封活塞3向主通径中心线方向运动，并推动全封闸板4、全封闸板前密封8合并靠拢封闭，全封井口实现防喷。由于本实用新型所有密封胶件均采用耐高温200℃的材料制成，因而本实用新型还具有耐高温功能。 

Claims (3)

1.一种水平井双管作业防喷器，它由全封装置和半封、悬挂、锁紧装置组合而成，所述全封装置为对称分布于主通径中心线两侧的双闸板合拢封闭结构，且每侧的闸板封闭结构中都包括一只液压缸、一只全封闸板、一只全封闸板前密封，液压缸中的活塞杆与全封闸板的一侧相连接，全封闸板前密封嵌镶在全封闸板的另一侧面上；所述半封、悬挂、锁紧装置亦为对称分布于主通径中心线两侧的双卡瓦合拢半封、悬挂、锁紧结构，且每侧的卡瓦半封、悬挂、锁紧结构中都包括一只液压缸、一卡瓦、一半封胶芯、一卡瓦片、一弹簧座、一弹簧、一楔块，其特征在于：

所述半封、悬挂、锁紧装置中的液压缸活塞为内侧悬挂活塞与外侧锁紧活塞串联的复合活塞，且外侧锁紧活塞的一端设有斜面；

所述卡瓦与内侧悬挂活塞相连接，且卡瓦的壁部设有一径向通孔，内侧的中下部为半内圆柱面与半内锥面的组合面；

所述半封胶芯固定于卡瓦的内侧上部；

所述卡瓦片外侧为半外圆柱面与半外锥面的组合面，其置于卡瓦内侧的中下部且通过螺钉与楔块相连接；

所述楔块、弹簧、弹簧座均置于卡瓦壁部的径向通孔中，且楔块的一侧上设有斜面，弹簧一端抵靠于楔块斜面的背面，其轴心线与斜面之间的夹角为90°，另一端通过弹簧座抵靠在卡瓦上。

2.根据权利要求1所述的一种水平井双管作业防喷器，其特征在于所述外侧悬挂活塞一端设有的斜面与楔块一侧上设有的斜面互为相对并偶合。

3.根据权利要求1所述的一种水平井双管作业防喷器，其特征在于所述卡瓦内侧中下部的半内圆柱面与半内锥面的组合面与卡瓦片外侧的半外圆柱面与半外锥面的组合面相互密贴偶合。 

Images