CN204402451U - 一种用于井下双管环空保护的液控单流装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于井下双管环空保护的液控单流装置，包括连接在外层管柱段之间的外层结构和密封连接在内层管柱上的内层结构；所述外层结构包括从上至下依次密封连接的上接头、本体、连接套和下接头；所述内层结构包括从上至下依次密封连接的密封筒、内过流体和密封套，所述密封套的外侧与所述下接头的内侧上端密封连接；内层管柱插装在所述内层结构内，并穿越所述内层结构；在所述本体和所述连接套与所述密封套和所述内过流体之间形成有液控环空，在所述液控环空内安装有从上至下依次设置的活塞上体、活塞下体和弹簧。本实用新型能够通过地面液压系统控制环空的连通和关闭，有效地防止井喷或溢流现象的出现。

Description

一种用于井下双管环空保护的液控单流装置

技术领域

本实用新型涉及一种石油开采井下控制装置，特别涉及一种用于采油井或注水井井下双管环空保护的液控单流装置。

背景技术

目前，海上油田采油井或注水井为了保证安全都会下入安全控制装置，以防止发生井喷或井涌现象。对于井下单层管柱来说，可连接带有阀板的井下安全阀，通过地面液压系统控制液控管线内压力来实现安全阀阀板的开启与关闭；而在一些应用同井注采工艺或同心多管注入工艺的生产井或注入井，井中管柱由两层同心管柱组成，外层为外径较大油管，内层为外径较小油管，大小油管的环空作为采油或注水通道，在外层管柱连接阀板型安全阀时由于内层管柱的存在使得阀板无法关闭而失效。

发明内容

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种用于井下双管环空保护的液控单流装置，该装置能够通过地面液压系统控制环空的连通和关闭，有效地防止井喷或溢流现象的出现。

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种用于井下双管环空保护的液控单流装置，包括连接在外层管柱段之间的外层结构和密封连接在内层管柱上的内层结构；

所述外层结构包括从上至下依次密封连接的上接头、本体、连接套和下接头，所述上接头的上端连接上部外层管柱的下端，所述下接头的下端连接下部外层管柱的上端；

所述内层结构包括从上至下依次密封连接的密封筒、内过流体和密封套，所述密封套的外侧与所述下接头的内侧上端密封连接；内层管柱插装在所述内层结构内，并穿越所述内层结构，内层管柱的插入密封插装在所述密封筒内；在所述内过流体上形成有加厚的管段，在加厚管段的外部台肩上设有轴向过流孔，所述加厚管段的外侧上部与所述本体密封固定连接；

在所述本体和所述连接套与所述密封套和所述内过流体之间形成有液控环空，在所述液控环空内安装有从上至下依次设置的活塞上体、活塞下体和弹簧，所述活塞上体的上端部内侧与所述加厚管段的外侧下部密封滑动连接，在所述活塞上体的上方且在所述加厚管段和所述本体之间形成有液压腔，在所述液压腔的上方设有轴向液压通孔，所述轴向液压通孔形成在所述本体上，所述活塞上体的中部外侧与所述连接套的上端内侧密封滑动连接，所述连接套的上端面构成所述活塞上体的定位结构；所述活塞下体套装在所述密封套的上部，二者形成滑动密封连接，所述活塞下体的上部外侧与所述活塞上体的下端内侧密封固定连接，所述弹簧夹压在所述下接头和所述活塞下体之间；

在所述活塞上体与所述密封套之间形成有与所述轴向过流孔连通的中部过流环空；

在所述下接头、密封套、所述内过流体和所述密封筒与内层管柱之间形成内部过流环空，在所述密封套的上部设有连通中部过流环空和内部过流环空的径向连通孔；

在所述本体和所述上接头与所述密封筒之间形成有与所述轴向过流孔连通的上部过流环空。

所述活塞下体的内侧上端加工有45°堆焊密封面，在所述密封套上端外侧加工有与所述活塞下体上的45°堆焊密封面适配的45°堆焊密封面，在所述活塞下体的内侧面上还硫化有两道橡胶密封环，两道所述橡胶密封环分别设置在所述径向连通孔的上方和下方，所述径向连通孔位于所述密封套上的45°堆焊密封面的下方。

所述上接头和所述下接头采用偏心结构，在远离孔心的一侧加工有过电缆方槽，在所述上接头和所述下接头上分别固定有电缆护环。

在所述活塞下体的下方设有弹簧垫环，所述弹簧垫环套装在所述密封套上；所述弹簧夹压在所述弹簧垫环和所述下接头之间。

本实用新型具有的优点和积极效果是：

1)可以通过地面液压控制系统控制双管环空的连通和关闭，从而实现了该装置的远程控制；

2)在密封活塞开启的情况下可以正常采油、注水和反洗井作业；在液控管线泄压或失效的情况下也可以进行正常的注水作业；

3)优化了过流流道的结构，过流通道当量直径大，节流损失小；

4)采用金属和非金属双重密封结构，密封可靠性高；

5)大内通径设计结构提高了内层管柱的通过性；

6)设置了电缆穿越保护结构，能够避免电缆在管柱下入过程中因挤压而损坏。

附图说明

图1是本实用新型的结构剖视图；

图2是本实用新型开启状态的结构剖视图。

图3是图1的A-A剖视图；

图4是图1的B部放大图。

图中：1、上接头；2、本体；21、轴向液压通孔；3、密封筒；4、内过流体；41、加厚管段；42、轴向过流孔；5、活塞上体；6、活塞下体；61、45°堆焊密封面；62、橡胶密封环；7、弹簧垫环；8、连接套；9、密封套；91、径向连通孔；92、45°堆焊密封面；10、弹簧；11、下接头；12、电缆护环；13、内层管柱；14、插入密封。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

请参阅图1～图4，一种用于井下双管环空保护的液控单流装置，包括连接在外层管柱段之间的外层结构和密封连接在内层管柱上的内层结构。

所述外层结构包括从上至下依次密封连接的上接头1、本体2、连接套8和下接头11，所述上接头1的上端连接上部外层管柱的下端，所述下接头11的下端连接下部外层管柱的上端。

所述内层结构包括从上至下依次密封连接的密封筒3、内过流体4和密封套9，所述密封套9的下端外侧与所述下接头11的内侧上端密封连接；内层管柱13插装在所述内层结构内，并穿越所述内层结构，内层管柱13的插入密封14插装在所述密封筒3内；在所述内过流体4上形成有加厚的管段41，在加厚管段41的外部台肩上设有轴向过流孔42，所述加厚管段41的外侧上部与所述本体2密封固定连接。

在所述本体2和所述连接套8与所述密封套9和所述内过流体4之间形成有液控环空，在所述液控环空内安装有从上至下依次设置的活塞上体5、活塞下体6和弹簧10，所述活塞上体5的上端部内侧与所述加厚管段41的外侧下部密封滑动连接，在所述活塞上体5的上方且在所述加厚管段41和所述本体2之间形成有液压腔，在所述液压腔的上方设有轴向液压通孔21，所述轴向液压通孔21形成在所述本体2上，所述活塞上体5的中部外侧与所述连接套8的上端内侧密封滑动连接，所述连接套8的上端面构成所述活塞上体5的定位结构；所述活塞下体6套装在所述密封套9的上部，二者形成滑动密封连接，所述活塞下体6的上部外侧与所述活塞上体5的下端内侧密封固定连接，所述弹簧10夹压在所述下接头11和所述活塞下体6之间。

在所述活塞上体5与所述密封套9之间形成有与所述轴向过流孔42连通的中部过流环空。

在所述下接头11、密封套9、所述内过流体4和所述密封筒3与内层管柱13之间形成内部过流环空，在所述密封套9的上部设有连通中部过流环空和内部过流环空的径向连通孔91。

在所述本体2和所述上接头1与所述密封筒3之间形成有与所述轴向过流孔42连通的上部过流环空。

在本实施例中，为了保证双管环空的关闭可靠，在所述活塞下体6和所述密封套9之间设置金属和非金属两重密封。具体结构为：所述活塞下体6的内侧上端加工有45°堆焊密封面61，在所述密封套9的上端外侧设有与所述活塞下体6上的45°堆焊密封面适配的45°堆焊密封面92，在所述活塞下体6的内侧面上还硫化有两道橡胶密封环62，两道所述橡胶密封环62分别设置在所述径向连通孔91的上方和下方，所述径向连通孔91位于所述密封套上的45°堆焊密封面92的下方。

所述上接头1和所述下接头11采用偏心结构，在远离孔心的一侧加工有过电缆方槽，在所述上接头1和所述下接头11上分别固定有电缆护环12。

在所述活塞下体6的下方设有弹簧垫环7，所述弹簧垫环7套装在所述密封套9上；所述弹簧10夹压在所述弹簧垫环7和所述下接头11之间。

本实用新型为了实现内外部分的载荷传递，本体2与内过流体4螺纹连接，并利用O形圈进行密封。上接头1和下接头11采用偏心结构，在一侧加工有方槽，用以穿越潜油电泵电缆，外侧有电缆护环12进行防护。本体2上部一侧设有一台肩，其上设有连接地面控制管线的轴向液压通孔21。内过流体4上均布加工有3个轴向过流孔，实现流体通过的同时保证承载强度。活塞上体5外侧面设有定位台阶，开启时与连接套8的上端面配合定位，其下端与活塞下体6连接。活塞下体6上端内侧加工有45度堆焊面，内侧圆柱面硫化有2道橡胶密封，这样一来就使得本实用新型具有金属和非金属双重密封特点。密封套9上端外侧面加工有45度堆焊面，此堆焊面与活塞下体6堆焊面配合密封，同时堆焊面下方均布4个径向连通孔91，在活塞启动到位后，此径向连通孔91被打开，中部过流环空和内部过流环空连通，实现上下沟通。

此外在本体2与连接套8之间、在连接套8与活塞上体5之间、在活塞上体5与活塞下体6之间、在活塞下体6与密封套9之间，均设有O形密封圈进行密封。

本实用新型的具体工作过程如下：

1)下入过程

将上述液控单流装置的上接头与上部外层油管的下端连接，下接头与下部外层油管的上端连接，将本体2上的轴向液压通孔与液控管线连接，然后随外层油管一起下入生产井或注水井至预定深度，然后将内层管柱13下入，并使其穿越液控单流装置后，内层管柱13上的插入密封14与密封筒3配合形成密封。

2)开启过程

地面液压控制系统通过液控管线向液压腔内施加液压力，当液压力大于弹簧10的预紧力时，活塞上体5带动活塞下体6沿轴向移动，弹簧10被继续压缩。当液压力达到设定值后，活塞上体5上的限位台阶到达连接套8的上端面位置，此时密封套9上的径向连通孔91处于完全打开状态，进入内部过流环空中的井液向上通过径向连通孔91进入中部过流环空，再向上进入轴向过流孔42和上部过流环空，最终进入液控单流装置上面的双管环空。在地面液压控制系统失效同时需要进行注入作业时，通过向装置上面的双管环空内打压，同样可以推动活塞上体5和活塞下体6向下运动并压缩弹簧10，打开径向连通孔91实现注入要求。具体过程是：向液控单流装置上面的双管环空内注入有压液体，注入液经由内过流体4上的轴向过流孔42后，推动活塞下体6向下移动，使径向连通孔91打开，注入液通过径向连通孔91进入内部过流环空，并最终进入液控单流装置下面的双管环空内。

3)关闭过程

当遇到特殊情况需要紧急关井时，地面切断液控管线内压力，活塞上体5和活塞下体6在弹簧10作用下开始复位，活塞下体6与密封套9之间形成密封，这样径向连通孔91关闭从而防止了井喷或溢流现象的出现。

尽管上面结合附图对本实用新型的优选实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种用于井下双管环空保护的液控单流装置，其特征在于，包括连接在外层管柱段之间的外层结构和密封连接在内层管柱上的内层结构；

所述外层结构包括从上至下依次密封连接的上接头、本体、连接套和下接头，所述上接头的上端连接上部外层管柱的下端，所述下接头的下端连接下部外层管柱的上端；

所述内层结构包括从上至下依次密封连接的密封筒、内过流体和密封套，所述密封套的外侧与所述下接头的内侧上端密封连接；内层管柱插装在所述内层结构内，并穿越所述内层结构，内层管柱的插入密封插装在所述密封筒内；在所述内过流体上形成有加厚的管段，在加厚管段的外部台肩上设有轴向过流孔，所述加厚管段的外侧上部与所述本体密封固定连接；

在所述本体和所述连接套与所述密封套和所述内过流体之间形成有液控环空，在所述液控环空内安装有从上至下依次设置的活塞上体、活塞下体和弹簧，所述活塞上体的上端部内侧与所述加厚管段的外侧下部密封滑动连接，在所述活塞上体的上方且在所述加厚管段和所述本体之间形成有液压腔，在所述液压腔的上方设有轴向液压通孔，所述轴向液压通孔形成在所述本体上，所述活塞上体的中部外侧与所述连接套的上端内侧密封滑动连接，所述连接套的上端面构成所述活塞上体的定位结构；所述活塞下体套装在所述密封套的上部，二者形成滑动密封连接，所述活塞下体的上部外侧与所述活塞上体的下端内侧密封固定连接，所述弹簧夹压在所述下接头和所述活塞下体之间；

在所述活塞上体与所述密封套之间形成有与所述轴向过流孔连通的中部过流环空；

在所述下接头、密封套、所述内过流体和所述密封筒与内层管柱之间形成内部过流环空，在所述密封套的上部设有连通中部过流环空和内部过流环空的径向连通孔；

在所述本体和所述上接头与所述密封筒之间形成有与所述轴向过流孔连通的上部过流环空。

2.根据权利要求1所述的用于井下双管环空保护的液控单流装置，其特征在于，所述活塞下体的内侧上端加工有45°堆焊密封面，在所述密封套上端外侧加工有与所述活塞下体上的45°堆焊密封面适配的45°堆焊密封面，在所述活塞下体的内侧面上还硫化有两道橡胶密封环，两道所述橡胶密封环分别设置在所述径向连通孔的上方和下方，所述径向连通孔位于所述密封套上的45°堆焊密封面的下方。

3.根据权利要求1所述的用于井下双管环空保护的液控单流装置，其特征在于，所述上接头和所述下接头采用偏心结构，在远离孔心的一侧加工有过电缆方槽，在所述上接头和所述下接头上分别固定有电缆护环。

4.根据权利要求1所述的用于井下双管环空保护的液控单流装置，其特征在于，在所述活塞下体的下方设有弹簧垫环，所述弹簧垫环套装在所述密封套上；所述弹簧夹压在所述弹簧垫环和所述下接头之间。