CN211058757U - 手动式压裂及生产井口装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及采油井口装置技术领域，是一种手动式压裂及生产井口装置，其包括油管头异径接头、第一闸阀、小四通和控压油管头四通，控压油管头四通包括油管头四通和主控闸阀，油管头四通、油管头异径接头、第一闸阀和小四通自下而上依序固定连接。本实用新型结构合理而紧凑，使用方便，其将油管头四通和主控闸阀集成一体后，既可以实现压裂作业需求，同时可以对套管通道进行压力控制，在后续转反排和自喷生产时，通过控制油管头四通内置阀板的启闭，实现套压可控情况下完成采油树安装作业；该装置的使用，减少了井口上方垂直通径上闸阀的配置数量，大幅降低了采油树的整体高度，便于后期生产的操作。

Description

手动式压裂及生产井口装置

技术领域

本实用新型涉及采油井口装置技术领域，是一种手动式压裂及生产井口装置。

背景技术

近年来，新疆油田在勘探和开发领域取得了巨大成就，陆续发现了玛湖油田和吉木萨尔等十亿吨级大油气田，同时也拉开了原油上产会战的帷幕。

由于该油田区块属于非常规油气藏，开发工艺需要采用水平井体积压裂技术，在目前的压裂作业过程中，采用了压裂井口装置+2只大通径闸阀（即包括一个主控闸阀）+压裂树结构进行压裂。当压裂钻塞作业完成后，关闭大通径闸阀，安装与压裂井口相同规格的采油树进行压裂液反排和生产。由于在不控制井筒压力的情况下该闸阀无法拆除，导致井口装置和采油树在垂直通径上始终存在1只或2只大通径的闸阀，使采油树整体高度增高，给后期生产操作带来很大麻烦，也造成了采油树资源的巨大浪费。

发明内容

本实用新型提供了一种手动式压裂及生产井口装置，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有采油树整体高度较高的问题。

本实用新型的技术方案是通过以下措施来实现的：一种手动式压裂及生产井口装置，包括油管头异径接头、第一闸阀、小四通和控压油管头四通，控压油管头四通包括油管头四通和主控闸阀，油管头四通、油管头异径接头、第一闸阀和小四通自下而上依序固定连接，在小四通前后两侧端口分别固定连接有生产闸阀，在油管头四通前后两侧端口分别固定连接有套管闸阀，在阀板上方的油管头四通内密封固定安装有油管悬挂器，油管悬挂器的上部伸入油管头异径接头内；

主控闸阀包括阀板和能控制阀板开关油管头四通主通道的伞形齿轮传动机构，在油管头四通前端口和后端口的上方以及油管头四通上端口下方之间的油管头四通上设置有左右对称的左端口和右端口，左端口和右端口通过油管头四通主通道连通，阀板自油管头四通的横穿油管头四通的右端口的右端口，伞形齿轮传动机构的固定端通过连接装置与油管头四通的左端口固定连接。

下面是对上述实用新型技术方案的进一步优化或/和改进：

上述油管头四通的左端口、前端口、右端口和后端口在水平面上呈错开分布；在与左、右端口对应的油管头四通内设置有安装环槽，在安装环槽内固定安装有阀座；阀座的内径与其衔接处的油管头四通的内径相同，在阀座左端设置有与油管头四通左端口同轴对应的左通孔，在阀座右端设置有与油管头四通右端口同轴对应的右通孔，阀板通过左通孔和右通孔横穿阀座，在阀板上设置有能使油管头四通上端口与其下端口连通且直径与阀座内径相同的阀孔。

上述油管头四通左端口外侧密封固定安装有遮盖油管头四通左端口的左阀盖，在油管头四通右端口外侧密封固定安装有遮盖油管头四通右端口的右阀盖，在左阀盖上横向设置有左窄右宽且与左通孔轴向对应连通的左阶梯孔，在右阀盖上横向设置有左宽右窄且与右通孔轴向对应连通的右阶梯孔，阀板自左而右依序穿过左阶梯孔、左通孔、右通孔和右阶梯孔；连接装置包括连接套，连接套右部与左阀盖左端密封固定连接，连接套左部与伞形齿轮传动机构右部固定连接。

上述连接套的左部固定连接有包围伞形齿轮传动机构的安装箱，安装箱包括开口朝右的左槽体和开口朝左的右槽体，右槽体与连接套的左部固定安装，左槽体的右下端和右槽体的左下端固定安装，在左槽体和右槽体之间形成容纳伞形齿轮传动机构的安装腔，伞形齿轮传动机构设置在安装腔内；伞形齿轮传动机构包括伞形齿轮传动组件和滚珠丝杠副；伞形齿轮传动组件包括伞齿轮以及转杆，伞齿轮固定在转杆的底部；滚珠丝杠副包括丝杠以及配合安装在丝杠上的螺母，丝杠的右端与阀板左端固定安装；在左槽体的右上端和右槽体的左上端之间形成能使转杆穿过的竖直孔，在伞齿轮上方的安装箱内侧的转杆外安装有轴承，丝杠横向布置在安装腔内，螺母通过螺母座安装在安装箱内，在螺母座外侧安装有以丝杠为转轴的转筒，在转筒的左端设置有与伞齿轮啮合的齿轮部，伞齿轮通过齿轮部与转筒的左端配合连接。

上述转杆的上部从竖直孔伸出安装箱外，在转杆顶部设置有用于转动转杆的手轮；在丝杠的左端轴向固定有指示杆，在指示杆左端设置有指示环，在左槽体上设置有与丝杠同轴且能遮盖指示杆的遮挡盖，在遮挡盖上设置有指示环位置的观察口；在右阶梯孔外侧的右阀盖上设置有保护阀盖。

上述左阶梯孔窄径段设置有开口朝左的左密封槽，在左密封槽内固定安装有密封件，密封件采用弹簧蓄能密封填料或弹簧蓄能密封圈，在密封件外端的左密封槽内固定安装有密封压盖；在右阶梯孔窄径段设置有开口朝右的右密封槽，在右密封槽内固定安装有密封件，在密封件外端的右密封槽内固定安装有密封压盖；在阀板上方以及下方的阀座外侧与油管头四通内侧之间设置有至少一道密封圈。

上述油管头四通上端口处沿圆周分布有径向锁紧孔，在径向锁紧孔内固定安装有能防止油管悬挂器向上移动的顶丝锁紧机构，在顶丝锁紧机构下方的油管悬挂器外侧固定安装有能与油管悬挂器一起被提出井口的密封件；在油管头四通下端口处沿圆周分布有径向注脂孔和径向泄压孔。

本实用新型结构合理而紧凑，使用方便，其将油管头四通和主控闸阀集成一体后，既可以实现压裂作业需求，同时可以对套管通道进行压力控制，在后续转反排和自喷生产时，通过控制油管头四通内置阀板的启闭，实现套压可控情况下完成采油树安装作业；该装置的使用，减少了井口上方垂直通径上闸阀的配置数量，大幅降低了采油树的整体高度，便于后期生产的操作。

附图说明

附图1为本实用新型最佳实施例的左视局部剖视结构示意图。

附图2为控压油管头四通的主视剖视结构示意图。

附图中的编码分别为：1为控压油管头四通，2为油管头异径接头，3为第一闸阀，4为小四通，5为生产闸阀，6为伞形齿轮传动机构，7为套管闸阀，8为油管悬挂器， 10为阀板，11为前端口，12为左端口，13为右端口，14为油管头四通，15为油管头四通主通道，16为阀座，17为BT密封圈，18为径向泄压孔，19为阀孔，20为左阀盖，21为右阀盖，22为左阶梯孔，23为右阶梯孔，24为连接套，25为左槽体，26为右槽体，27为安装腔，28为伞齿轮，29为转杆，30为丝杠，31为螺母，32为轴承，33为转筒，34为齿轮部，35为手轮，36为指示杆，37为指示环，38为遮挡盖，39为保护阀盖，40为密封件，41为密封压盖，42为密封圈，43为顶丝锁紧机构，44为径向注脂孔，45为螺母座。

具体实施方式

本实用新型不受下述实施例的限制，可根据本实用新型的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

在本实用新型中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图2的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图2的布图方向来确定的。

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步描述：

如附图1、2所示，该手动式压裂及生产井口装置包括油管头异径接头2、第一闸阀3、小四通4和控压油管头四通1，控压油管头四通1包括油管头四通14和主控闸阀，控压油管头四通1、油管头异径接头2、第一闸阀3和小四通4自下而上依序固定连接，在小四通4前后两侧端口分别固定连接有生产闸阀5，在油管头四通14前后两侧端口分别固定连接有套管闸阀7，在阀板10上方的油管头四通14内密封固定安装有油管悬挂器8，油管悬挂器8的上部伸入油管头异径接头2内；

主控闸阀包括阀板10和能控制阀板10开关油管头四通主通道15的伞形齿轮传动机构6，在油管头四通14前端口11和后端口的上方以及油管头四通14上端口下方之间的油管头四通14上设置有左右对称的左端口12和右端口13，左端口12和右端口13通过油管头四通14的主通道连通，阀板10自油管头四通14的左端口12横穿油管头四通14的右端口13，伞形齿轮传动机构6的固定端通过连接装置与油管头四通14的左端口12固定连接。

本装置将油管头四通14和主控闸阀集成一体，主控闸阀的阀板10通过横穿左端口12和右端口13内置于油管头四通14内，极大降低了整体高度，其集油管头四通14和主控闸阀功能于一身，通过伞形齿轮传动机构6控制油管头四通主通道15的连通状态，即能够实现对井筒压力的控制。

油管头四通主通道15为油管头四通14的垂直通道，阀板10下方的油管头四通主通道15为套管通道，通过将套管通道设置在阀板10下方，以预留套管抢险通道。

阀板10设计在油管头四通14套管通道和油管悬挂器8之间的位置处，在压裂作业和反排、自喷生产阶段不安装油管悬挂器8，后期转生产时通过带压作业装置安装油管悬挂器8。

由上所述可知，本装置既可以实现压裂作业需求，同时可以对套管通道进行压力控制，在后续转反排和自喷生产时，通过控制油管头四通14内置阀板10的启闭，实现套压可控情况下完成采油树安装作业；该装置的使用，减少了井口上方垂直通径上闸阀的配置数量，大幅降低了采油树的整体高度，便于后期生产的操作。

可在小四通上端口固定安装有阀盖。

可根据实际需要，对上述手动式压裂及生产井口装置作进一步优化或/和改进：

如附图2所示，为了便于拆装套管闸阀7、操作传动机构，进一步降低本装置的整体高度，油管头四通14的左端口12、前端口11、右端口13和后端口在水平面上呈错开分布；在与左、右端口13对应的油管头四通14内设置有安装环槽，在安装环槽内固定安装有阀座16；阀座16的内径与其衔接处的油管头四通14的内径相同，在阀座16左端设置有与油管头四通14左端口12同轴对应的左通孔，在阀座16右端设置有与油管头四通14右端口13同轴对应的右通孔，阀板10通过左通孔和右通孔横穿阀座16，在阀板10上设置有能使油管头四通14上端口与其下端口连通且直径与阀座16内径相同的阀孔19。

阀座16可采用两瓣式结构，以便于拆装。

油管头四通14的左端口12、前端口11、右端口13和后端口沿水平面呈90°间隔分布时，操作最为方便，整体高度达到最低值。

阀座16对阀板10起支撑作用，在该主控闸阀全开时，其阀孔19与油管头四通14通径（与阀座16衔接的油管头四通主通道15处）保持一致，以不影响常规操作。

如附图2所示，油管头四通14左端口12外侧密封固定安装有遮盖油管头四通14左端口12的左阀盖20，在油管头四通14右端口13外侧密封固定安装有遮盖油管头四通14右端口13的右阀盖31，在左阀盖20上横向设置有左窄右宽且与左通孔轴向对应连通的左阶梯孔22，在右阀盖31上横向设置有左宽右窄且与右通孔轴向对应连通的右阶梯孔23，阀板10自左而右依序穿过左阶梯孔22、左通孔、右通孔和右阶梯孔23；连接装置包括连接套24，连接套24右部与左阀盖20左端密封固定连接，连接套24左部与伞形齿轮传动机构6右部固定连接。

左阀盖20、右阀盖31对阀板10起支撑作用，左阶梯孔22和右阶梯孔23的宽径段处形成环腔，有利于阀板10左右行进，防止憋压。

如附图2所示，连接套24的左部固定连接有包围伞形齿轮传动机构6的安装箱，安装箱包括开口朝右的左槽体25和开口朝左的右槽体26，右槽体26与连接套24的左部固定安装，左槽体25的右下端和右槽体26的左下端固定安装，在左槽体25和右槽体26之间形成容纳伞形齿轮传动机构6的安装腔27，伞形齿轮传动机构6设置在安装腔27内；伞形齿轮传动机构6包括伞形齿轮传动组件和滚珠丝杠30副；伞形齿轮传动组件包括伞齿轮28以及转杆29，伞齿轮28固定在转杆29的底部；滚珠丝杠30副包括丝杠30以及配合安装在丝杠30上的螺母31，丝杠30的右端与阀板10左端固定安装；在左槽体25的右上端和右槽体26的左上端之间形成能使转杆29穿过的竖直孔，在伞齿轮28上方的安装箱内侧的转杆29外安装有轴承32，丝杠30横向布置在安装腔27内，螺母31通过螺母座45安装在安装箱内，在螺母座45外侧安装有以丝杠30为转轴的转筒33，在转筒33的左端设置有与伞齿轮28啮合的齿轮部34，伞齿轮28通过齿轮部34与转筒33的左端配合连接。

当需要关闭油管头四通14的主通道时，旋转转杆29，带动伞齿轮28转动，伞齿轮28以转杆29轴线为中心旋转，带动转筒33以丝杠30为中心轴线旋转，转筒33通过螺母座45带动螺母31围绕丝杠30转动，螺母31的转动驱使丝杠30右移，从而使阀板10右移，即阀板10上的阀孔19从油管头四通主通道15处右移至右端口13内，使阀板10上的阀孔19与油管头四通主通道15错开，阻断油管头四通主通道15；

反之操作则连通油管头四通主通道15。

传动机构采用伞形齿轮+滚珠丝杠30副传动设计，极大降低了手动大平板闸阀（主控闸阀阀板10）的启闭力矩。

如附图2所示，转杆29的上部从竖直孔伸出安装箱外，在转杆29顶部设置有用于转动转杆29的手轮35；在丝杠30的左端轴向固定有指示杆36，在指示杆36左端设置有指示环37，在左槽体25上设置有与丝杠30同轴且能遮盖指示杆36的遮挡盖38，在遮挡盖38上设置有指示环37位置的观察口；在右阶梯孔23外侧的右阀盖31上设置有保护阀盖39。

通过观察口观察指示环37的位置，可知内置主控闸阀的启闭状态。

如附图2所示，左阶梯孔22窄径段设置有开口朝左的左密封槽，在左密封槽内固定安装有密封件40，密封件40采用弹簧蓄能密封填料或弹簧蓄能密封圈42，在密封件40外端的左密封槽内固定安装有密封压盖41；在右阶梯孔23窄径段设置有开口朝右的右密封槽，在右密封槽内固定安装有密封件40，在密封件40外端的右密封槽内固定安装有密封压盖41；在阀板10上方以及下方的阀座16外侧与油管头四通14内侧之间设置有至少一道密封圈42。

阀杆密封采用弹簧蓄能密封结构（弹簧蓄能密封填料或弹簧蓄能密封圈），大大提高了内置主控闸阀的密封可靠性。

如附图1、2所示，油管头四通14上端口处沿圆周分布有径向锁紧孔，在径向锁紧孔内固定安装有能防止油管悬挂器8向上移动的顶丝锁紧机构43，在顶丝锁紧机构43下方的油管悬挂器8外侧固定安装有能与油管悬挂器8一起被提出井口的密封组件；在油管头四通14下端口处沿圆周分布有径向注脂孔44和径向泄压孔18。

在径向注脂孔44和径向泄压孔18内端分别固定安装有BT密封圈17，在对应BT密封圈17上设置有将油管头四通主通道15与各自径向注脂孔44和径向泄压孔18连通的连通通道。

BT密封圈17能够实现对套管的注脂、密封功能。

弹簧蓄能密封填料、弹簧蓄能密封圈、BT密封圈17均为现有公知公用的密封件40。

顶丝锁紧机构43可以采用公开号为204851201U（专利名称：井口连接装置和注汽装置及生产装置）的中国专利文献中所述的左顶丝密封机构或右顶丝密封机构，也可以采用其它现有公知技术中的顶丝锁紧机构43。油管悬挂器8处安装的密封组件采用现有公知公用的金属密封圈等其它密封件。

以上技术特征构成了本实用新型的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。

本实用新型最佳实施例的使用过程：

压裂前，将本装置的控压油管头四通1与井口套管法兰固定连接，在控压油管头四通1上端口安装与其规格一致的压裂树进行压裂作业。压裂结束后，通过转动伞形齿轮传动机构6上的手轮35，关闭油管头四通14内置的主控闸阀，实现对井筒压力的控制，拆卸压裂树部分（开始闷井），并在控压油管头四通1上端口直接安装与井内压力级别相适应采油树，待需要进行反排及生产作业时，通过转动伞形齿轮传动机构6上的手轮35，打开油管头四通14内置的主控闸阀，进行压裂液反排和自喷生产。后期需要进行转抽时，关闭油管头四通14内置的主控闸阀，拆除采油树，在带压作业装置的配合下，完全打开油管头四通14内置的主控闸阀并下入抽油泵及油管，待下至最后一根油管时，连接油管悬挂器8并座封在油管头四通14内，安装油管头异径接头2及以上部分，转入机采生产。

Claims (10)

1.一种手动式压裂及生产井口装置，其特征在于包括油管头异径接头、第一闸阀、小四通和控压油管头四通，控压油管头四通包括油管头四通和主控闸阀，油管头四通、油管头异径接头、第一闸阀和小四通自下而上依序固定连接，在小四通前后两侧端口分别固定连接有生产闸阀，在油管头四通前后两侧端口分别固定连接有套管闸阀，在阀板上方的油管头四通内密封固定安装有油管悬挂器，油管悬挂器的上部伸入油管头异径接头内；

主控闸阀包括阀板和能控制阀板开关油管头四通主通道的伞形齿轮传动机构，在油管头四通前端口和后端口的上方以及油管头四通上端口下方之间的油管头四通上设置有左右对称的左端口和右端口，左端口和右端口通过油管头四通主通道连通，阀板自油管头四通的横穿油管头四通的右端口的右端口，伞形齿轮传动机构的固定端通过连接装置与油管头四通的左端口固定连接。

2.根据权利要求1所述的手动式压裂及生产井口装置，其特征在于油管头四通的左端口、前端口、右端口和后端口在水平面上呈错开分布。

3.根据权利要求1或2所述的手动式压裂及生产井口装置，其特征在于与左、右端口对应的油管头四通内设置有安装环槽，在安装环槽内固定安装有阀座；阀座的内径与其衔接处的油管头四通的内径相同，在阀座左端设置有与油管头四通左端口同轴对应的左通孔，在阀座右端设置有与油管头四通右端口同轴对应的右通孔，阀板通过左通孔和右通孔横穿阀座，在阀板上设置有能使油管头四通上端口与其下端口连通且直径与阀座内径相同的阀孔。

4.根据权利要求3所述的手动式压裂及生产井口装置，其特征在于油管头四通左端口外侧密封固定安装有遮盖油管头四通左端口的左阀盖，在油管头四通右端口外侧密封固定安装有遮盖油管头四通右端口的右阀盖，在左阀盖上横向设置有左窄右宽且与左通孔轴向对应连通的左阶梯孔，在右阀盖上横向设置有左宽右窄且与右通孔轴向对应连通的右阶梯孔，阀板自左而右依序穿过左阶梯孔、左通孔、右通孔和右阶梯孔；连接装置包括连接套，连接套右部与左阀盖左端密封固定连接，连接套左部与伞形齿轮传动机构右部固定连接。

5.根据权利要求4所述的手动式压裂及生产井口装置，其特征在于连接套的左部固定连接有包围伞形齿轮传动机构的安装箱，安装箱包括开口朝右的左槽体和开口朝左的右槽体，右槽体与连接套的左部固定安装，左槽体的右下端和右槽体的左下端固定安装，在左槽体和右槽体之间形成容纳伞形齿轮传动机构的安装腔，伞形齿轮传动机构设置在安装腔内；伞形齿轮传动机构包括伞形齿轮传动组件和滚珠丝杠副；伞形齿轮传动组件包括伞齿轮以及转杆，伞齿轮固定在转杆的底部；滚珠丝杠副包括丝杠以及配合安装在丝杠上的螺母，丝杠的右端与阀板左端固定安装；在左槽体的右上端和右槽体的左上端之间形成能使转杆穿过的竖直孔，在伞齿轮上方的安装箱内侧的转杆外安装有轴承，丝杠横向布置在安装腔内，螺母通过螺母座安装在安装箱内，在螺母座外侧安装有以丝杠为转轴的转筒，在转筒的左端设置有与伞齿轮啮合的齿轮部，伞齿轮通过齿轮部与转筒的左端配合连接。

6.根据权利要求5所述的手动式压裂及生产井口装置，其特征在于转杆的上部从竖直孔伸出安装箱外，在转杆顶部设置有用于转动转杆的手轮；或/和，在丝杠的左端轴向固定有指示杆，在指示杆左端设置有指示环，在左槽体上设置有与丝杠同轴且能遮盖指示杆的遮挡盖，在遮挡盖上设置有指示环位置的观察口；或/和，在右阶梯孔外侧的右阀盖上设置有保护阀。

7.根据权利要求4或5或6所述的手动式压裂及生产井口装置，其特征在于左阶梯孔窄径段设置有开口朝左的左密封槽，在左密封槽内固定安装有密封件，密封件采用弹簧蓄能密封填料或弹簧蓄能密封圈，在密封件外端的左密封槽内固定安装有密封压盖；或/和，在右阶梯孔窄径段设置有开口朝右的右密封槽，在右密封槽内固定安装有密封件，在密封件外端的右密封槽内固定安装有密封压盖；或/和，在阀板上方以及下方的阀座外侧与油管头四通内侧之间设置有至少一道密封圈。

8.根据权利要求1或2或4或5或6所述的手动式压裂及生产井口装置，其特征在于油管头四通上端口处沿圆周分布有径向锁紧孔，在径向锁紧孔内固定安装有能防止油管悬挂器向上移动的顶丝锁紧机构，在顶丝锁紧机构下方的油管悬挂器外侧固定安装有能与油管悬挂器一起被提出井口的密封件；或/和，在油管头四通下端口处沿圆周分布有径向注脂孔和径向泄压孔。

9.根据权利要求3所述的手动式压裂及生产井口装置，其特征在于油管头四通上端口处沿圆周分布有径向锁紧孔，在径向锁紧孔内固定安装有能防止油管悬挂器向上移动的顶丝锁紧机构，在顶丝锁紧机构下方的油管悬挂器外侧固定安装有能与油管悬挂器一起被提出井口的密封件；或/和，在油管头四通下端口处沿圆周分布有径向注脂孔和径向泄压孔。

10.根据权利要求7所述的手动式压裂及生产井口装置，其特征在于油管头四通上端口处沿圆周分布有径向锁紧孔，在径向锁紧孔内固定安装有能防止油管悬挂器向上移动的顶丝锁紧机构，在顶丝锁紧机构下方的油管悬挂器外侧固定安装有能与油管悬挂器一起被提出井口的密封件；或/和，在油管头四通下端口处沿圆周分布有径向注脂孔和径向泄压孔。

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