CN205000931U - 一种中心管与油缸同轴的保护器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种中心管与油缸同轴的保护器，包括：中心管、油缸、套管、胶筒组及套管挂，通过从第一高压液油口泵入高压液压油推动中心管向下滑动，从第二高压液油口泵入高压液压油推动套管向下滑动，压缩胶筒组，配合套管挂实现座封，将压裂液与油管头和主控阀隔离，从而起到保护油管头和主控阀的作用，将油管头和主控阀的压力等级从105MPa降低到70MPa，且满足射孔桥塞联作、分段压裂和连续油管钻塞等增产技术要求，实现降低页岩气开发成本。

Description

一种中心管与油缸同轴的保护器

技术领域

本实用新型涉及一种适用于页岩气开发井口装置的保护器，特别是一种用于降低油管头和主控阀的压力等级的中心管与油缸同轴的保护器。

背景技术

由于我国还处于页岩气开发的初级阶段，短期内页岩气无法获得产量，企业的前期投资十分巨大，为了实现商业化规模开发，需要在现有的基础上降低每方气的成本，进一步提高开发效益。

涪陵龙马溪组页岩气开发在安装采气树前，均进行水力压力进行增产。采用在主控阀的上面连接压裂头进行分段加砂压裂，所以，主控阀和油管头的压力级别均选用105MPa。而采气树的变径法兰以上部分在压裂前是要被拆下的，这部分不参与分段加砂压裂。在通常的采气状态下，井口的压力一般都低于40MPa所以，这部分阀组的压力级别选用70MPa。井口装置及采气树压力等级偏高，造成成本浪费。

国内在井口保护器的研制和应用已经进行了多年的实践探索。自1994年颁布《SY/T5861-93压裂井口保护器》标准以来，国内对井口保护器在不断改进，2002年克拉玛依采油工程技术咨询公司获得“一种采油(气)井口保护器专利”，专利号：01265010.2；2007年辽河石油勘探局获得了“大通径压裂井口保护器”专利，专利号为：200620093343.8。2012年中共石油天然气股份有限公司获得“液压座封的井口保护器”专利，专利号：CN202157777U，该专利在酸化压裂前将保护器安装于采油四通上部，采用液压控制，通过控制箱操作，使胶筒座封于油管下部的双公短接内，密封采油树进行酸压施工，保护采油树不被压裂液冲刷和腐蚀，并在工作前进行密封性能试验。由于保护器顶端设置为液压马达，驱动下部密封短接座封，而涪陵页岩气开采使用射孔桥塞联作、压裂和连续油管钻塞配合的增产技术，这种保护器不能安装压裂井口+连续油管作业井口。因此，急需开发一种保护器，能将压裂液与井口装置隔离，降低井口装置的压力等级，从而降低页岩气开发成本。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：提供一种中心管与油缸同轴的保护器，将涪陵页岩气井口油管头和主控阀的压力等级从105MPa降低到70MPa，且满足射孔桥塞联作、分段压裂和连续油管钻塞等增产作业，实现页岩气开发降本目的。

为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了一种中心管与油缸同轴的保护器，包括：

中心管，所述中心管包括固定连接的上中心管和下中心管，所述上中心管的自由端与平板阀连接，所述下中心管连接所述上中心管的连接端的外壁设有第一活塞，所述下中心管的下端的外壁设有胶筒组；

油缸，所述油缸套设在所述上中心管的外部，所述上中心管和所述油缸之间形成容纳高压液油流动的路径，所述油缸的下端通过固定法兰与主控阀固定连接，所述固定法兰的中心孔朝所述油缸方向延伸出一中空柱状凸块，用于限制所述下中心管朝远离所述油缸方向移动；所述油缸的上端外壁上设有第一高压液油口；

套管，所述套管套设在所述下中心管的外部，所述套管接近所述油缸的一端设有第二活塞，所述第二活塞设置在所述第一活塞和所述凸块形成的空间中，所述套管远离所述油缸的一端与所述胶筒组接触；以及

套管挂，所述套管挂设置在套管头的内壁上，所述套管挂为中空结构，所述套管挂的上部设有限制所述下中心管朝所述油缸方向移动的限位台阶。

优选的是，所述的一种中心管与油缸同轴的保护器，所述套管挂上端开有柱面第一通孔，下端设有第二通孔，所述第二通孔的内径小于所述第一通孔的内径，所述第一通孔与所述第二通孔相互贯通并形成所述限位台阶，所述第一通孔与所述胶筒组的外壁相配合。

优选的是，所述的一种中心管与油缸同轴的保护器，所述油缸顶部设置有盖帽，所述盖帽与所述上中心管形成密封空间，所述盖帽上包括密封槽和密封圈。

优选的是，所述的一种中心管与油缸同轴的保护器，所述胶筒组包括多个通过垫圈连接的胶筒，位于最下端的胶筒与锁紧螺母螺纹连接，所述锁紧螺母和所述下中心管的下端的外壁螺纹连接。

优选的是，所述的一种中心管与油缸同轴的保护器，所述油缸的下端外壁上设有第二高压液油口，所述第二高压液油口设置于当所述下中心管移动到极限位置时，所述第一活塞的下端所对应的所述油缸的侧壁上。

优选的是，所述的一种中心管与油缸同轴的保护器，所述油缸的下端外壁上还设有第三高压液油口，所述第三高压液油口位于所述第二高压液油口的下方，所述第三高压液油口设置于所述凸块的上端对应的所述油缸的侧壁上。

优选的是，所述的一种中心管与油缸同轴的保护器，所述油缸的轴向长度大于所述上中心管的长度。

优选的是，所述的一种中心管与油缸同轴的保护器，所述平板阀为PFF180-105手动平板阀。

优选的是，所述的一种中心管与油缸同轴的保护器，所述上中心管和所述下中心管的同定连接是通过螺纹连接实现的。

本实用新型至少包括以下有益效果：

第一、中心管设计为上下两个中心管连接的结构，一方面便于设置第一活塞，使得中心管在油缸内成为一个可以移动的活塞杆，另一方面是为了在上下中心管外部分别设置油缸和套管，缩短油缸和套管的使用长度，降低成本，同时方便制作和装配；

第二、油缸套设在上中心管的外部，使得油缸与中心管同轴，增大中心管的通径，可以直接从装置顶部灌入压裂液，不需要另外开设管口，射孔座封联作和连续油管钻桥塞等专用工具能够穿过中心管，满足射孔桥塞联作、分段加沙压裂和连续油管钻塞配合的增产作业的需求；

第三、压裂液直接通过中心管到达地底下，能够将压裂液和油管头和井口装置的主控阀隔离，防止压裂液中沙子冲刷油管头内壁，损伤油管头，导致后期油管悬挂器与油管头密封失效，提高油管头的使用寿命，从而降低页岩气采收成本，同时便于安装和操作；

第四、油缸顶部的盖帽通过密封槽和密封圈对油缸起到密封作用，密封槽和密封圈提高密封性能，油缸的上端外壁上设置有第一高压液油口，当从第一高压液油口泵入高压液压油时能使第一活塞并带动第二活塞推动中心管和套管朝远离油缸的方向移动；

第五、油缸的下端外壁上设置有第二高压液油口，第二高压液油口的位置在当所述上中心管移动到极限位置时，第一活塞的下端所对应的油缸的侧壁上，当中心管移动到极限位置时，从第二高压液油口泵入高压液压油，推动第二活塞朝远离油缸的方向继续移动，使得套管压缩胶筒组，配合套管头座封，使得高压液的压力不会施加油管头和井口装置的主控阀，降低了油管头和主控阀承受的压力，压力等级从105MPa降低到70MPa，实现施工压力达到安全生产的目的，油缸的下端外壁上还设有第三高压液油口，当从第三高压液油口泵入高压液压油时，能推动套管第二活塞并带动第一活塞朝靠近油缸的方向移动，将中心管向上举起，解除座封；

第六、油缸的下端设置固定法兰可以控制第二活塞向下移动极限，固定法兰通过与井口装置的主控阀上法兰连接，将保护器固定在井口装置上。

本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本实用新型所述的中心管压缩到极限位置时主视刨面结构示意图；

图2为本实用新型所述的中心管压缩到极限位置时右视刨面结构示意图；

图3为I局部放大结构示意图；

图4为II局部放大结构示意图；

图5为III局部放大结构示意图；

图6为本实用新型所述的套管挂的结构示意图；

图7为本实用新型所述的保护器与所述的套管挂的组合密封示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

如图1～7所示，所述一种中心管和油缸同轴的保护器，包括：

中心管2，所述中心管2包括固定连接的上中心管2a和下中心管2b，所述上中心管2a和所述下中心管2b的固定连接是通过螺纹连接实现的，中心管2设计为上下两个中心管连接的结构，一方面便于设置第一活塞10，使得中心管2在油缸3内成为一个可以上下移动的活塞杆，另一方面是为了在上下中心管2b外部分别设置油缸3和套管5，缩短油缸3和套管5的使用长度，降低成本，同时方便制作和装配，所述上中心管2a的自由端与PFF180-105手动平板阀1连接，所述下中心管2b连接所述上中心管2a的连接端的外壁设有第一活塞10，所述下中心管2b的下端的外壁设有胶筒组6，其中所述胶筒组6包括多个通过垫圈6a连接的胶筒6b，位于最下端的胶筒6b与锁紧螺母6c螺纹连接，所述锁紧螺母6c和所述下中心管2b的下端的外壁螺纹连接；

油缸3，所述油缸3套设在所述上中心管2a的外部，使得油缸3与中心管2同轴，增大中心管2的通径，可以直接从中心管2上部直接灌入压裂液，不需要另外开设管口，射孔座封联作和连续油管钻桥塞等专用工具能够穿过中心管2，满足射孔桥塞联作、分段加沙压裂和连续油管钻塞配合的增产作业的需求，压裂液直接通过中心管2到达地底下，能够将压裂液和油管头和井口装置的主控阀隔离，防止压裂液中沙子冲刷油管头内壁，损伤油管头导致后期油管悬挂器与油管头密封失效，可提高油管头的使用寿命，从而降低页岩气采收成本，同时便于安装和操作，所述油缸3的轴向长度大于所述上中心管2a的长度，所述上中心管2a和所述油缸3之间形成容纳高压液油流动的路径，所述油缸3顶部设置有盖帽，所述盖帽与所述上中心管2a形成密封空间，所述盖帽上包括密封槽和密封圈，提高密封性能，所述油缸3的下端通过固定法兰4与主控阀固定连接，所述固定法兰4的中心孔朝所述油缸3方向延伸出一中空柱状凸块，用于限制所述下中心管2b朝远离所述油缸3方向移动；所述油缸3的上端外壁上设有第一高压液油口7，当从第一高压液油口7泵入高压液压油时能使第一活塞10并带动第二活塞11推动中心管2和套管5朝远离油缸3的方向移动，所述油缸3的下端外壁上设有第二高压液油口8，所述第二高压液油口8设置于当所述下中心管2b移动到极限位置时，所述第一活塞10的下端所对应的所述油缸3的侧壁上，当中心管2移动到极限位置时，从第二高压液油口8泵入高压液压油，推动第二活塞11朝远离油缸3的方向继续移动，使得套管5压缩胶筒组6，配合套管挂12座封，使得高压液的压力不会施加油管头和井口装置的主控阀，降低了油管头和主控阀承受的压力，其压力等级从105MPa降低到70MPa，实现施工压力达到安全生产的目的，所述油缸3的下端外壁上还设有第三高压液油口9，所述第三高压液油口9位于所述第二高压液油口8的下方，所述第三高压液油口9设置于所述凸块的上端对应的所述油缸3的侧壁上，当从第三高压液油口9泵入高压液压油时，能推动套管5第二活塞11并带动第一活塞10朝靠近所述油缸3的方向移动，将中心管2向上举起，解除座封；

套管5，所述套管5套设在所述下中心管2b的外部，所述套管5接近所述油缸3的一端设有第二活塞11，所述第二活塞11设置在所述第一活塞10和所述凸块形成的空间中，所述套管5远离所述油缸3的一端与所述胶筒组6接触；以及

套管挂12，所述套管挂12设置在套管头的内壁上，所述套管挂12为中空结构，所述套管挂12的上部设有限制所述下中心管2b朝所述油缸3方向移动的限位台阶12b，所述套管挂12上端开有柱面第一通孔12a，下端设有第二通孔12c，所述第二通孔12c的内径小于所述第一通孔12a的内径，所述第一通孔12a与所述第二通孔12c相互贯通并形成所述限位台阶12b，所述第一通孔12a与所述胶筒组6的外壁相配合。

简述一种心管与油缸同轴的保护器的工作过程。在安装好套管头时，将套管挂12安装在套管头内壁，通过固定法兰4与主控阀上法兰连接将一种中心管与油缸同轴的保护器固定在井口装置上。高压液压油通过第一高压液油口7输送到中心管2和油缸3之间形成的容纳空腔中，高压液压油的压力使第一活塞10带动中心管2朝远离油缸3的方向移动，第一活塞10移动到下极限位置，下中心管2b的下端与套管挂12的限位台阶12b接触，然后通过向第二高压液油口8输入高压液压油，高压液压油的压力使第二活塞11带动套管5朝远离油缸3的方向移动，套管5的自由端压缩胶筒组6，胶筒组6与套管挂12的柱面第一通孔12a密封，实现座封。在中心管2与套管挂12座封状态下，打开平板阀1，从保护器装置顶部输入压裂液，经过中心管2和套管挂12的第一通孔12a、第二通孔12c到达地底，完成分段压裂作业，可继续进行连续油管钻塞和射孔桥塞作业，中心管2与套管挂12的座封将压裂液与主控阀和油管头完全隔离，起到保护主控阀和油管头的作用，而且能够将主控阀和油管头的压力等级从105MPa降低到70MPa。完成分段压裂、连续油管钻塞和射孔桥塞作业后，通过第三高压液油口9向油缸3中输入高压液压油，高压液压油的压力使第二活塞11带动套管5以及第一活塞10带动中心管2朝靠近油缸3方向移动，恢复到初始状态，将主控阀和固定法兰4的连接法兰分离，拆卸保护器。

这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本实用新型的说明的。对本实用新型的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

如上所述，根据本实用新型，由于保护器的中心管2与油缸3同轴，中心管2与胶筒组6配合套管挂12实现座封，将压裂液与油管头和井口装置的主控阀隔开使其不承受压力，因此具有保护油管头和主控阀，满足射孔座封联作、分段压裂和连续油管钻桥塞的增产作业，降低油管头和主控阀的压力等级，从而实现降低页岩气采气井口装置的成本。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (9)

1.一种中心管与油缸同轴的保护器，其特征在于，包括：

中心管，所述中心管包括固定连接的上中心管和下中心管，所述上中心管的自由端与平板阀连接，所述下中心管连接所述上中心管的连接端的外壁设有第一活塞，所述下中心管的下端的外壁设有胶筒组；

油缸，所述油缸套设在所述上中心管的外部，所述上中心管和所述油缸之间形成容纳高压液油流动的路径，所述油缸的下端通过固定法兰与主控阀固定连接，所述固定法兰的中心孔朝所述油缸方向延伸出一中空柱状凸块，用于限制所述下中心管朝远离所述油缸方向移动；所述油缸的上端外壁上设有第一高压液油口；

套管，所述套管套设在所述下中心管的外部，所述套管接近所述油缸的一端设有第二活塞，所述第二活塞设置在所述第一活塞和所述凸块形成的空间中，所述套管远离所述油缸的一端与所述胶筒组接触；以及

套管挂，所述套管挂设置在套管头的内壁上，所述套管挂为中空结构，所述套管挂的上部设有限制所述下中心管朝所述油缸方向移动的限位台阶。

2.如权利要求1所述的一种中心管与油缸同轴的保护器，其特征在于，所述套管挂上端开有柱面第一通孔，下端设有第二通孔，所述第二通孔的内径小于所述第一通孔的内径，所述第一通孔与所述第二通孔相互贯通并形成所述限位台阶，所述第一通孔与所述胶筒组的外壁相配合。

3.如权利要求2所述的一种中心管与油缸同轴的保护器，其特征在于，所述油缸顶部设置有盖帽，所述盖帽与所述上中心管形成密封空间，所述盖帽上包括密封槽和密封圈。

4.如权利要求3所述的一种中心管与油缸同轴的保护器，其特征在于，所述胶筒组包括多个通过垫圈连接的胶筒，位于最下端的胶筒与锁紧螺母螺纹连接，所述锁紧螺母和所述下中心管的下端的外壁螺纹连接。

5.如权利要求4所述的一种中心管与油缸同轴的保护器，其特征在于，所述油缸的下端外壁上设有第二高压液油口，所述第二高压液油口设置于当所述下中心管移动到极限位置时，所述第一活塞的下端所对应的所述油缸的侧壁上。

6.如权利要求5所述的一种中心管与油缸同轴的保护器，其特征在于，所述油缸的下端外壁上还设有第三高压液油口，所述第三高压液油口位于所述第二高压液油口的下方，所述第三高压液油口设置于所述凸块的上端对应的所述油缸的侧壁上。

7.如权利要求6所述的一种中心管与油缸同轴的保护器，其特征在于，所述油缸的轴向长度大于所述上中心管的长度。

8.如权利要求7所述的一种中心管与油缸同轴的保护器，其特征在于，所述平板阀为PFF180-105手动平板阀。

9.如权利要求8所述的一种中心管与油缸同轴的保护器，其特征在于，所述上中心管和所述下中心管的固定连接是通过螺纹连接实现的。