CN218563627U - 一种能密封伴电缆或液控管管柱的双芯环形防喷器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种能密封伴电缆或液控管管柱的双芯环形防喷器，其特征在于，包括上壳体、中壳体、下壳体；上壳体通过上连接螺栓与中壳体固定连接；上壳体和中壳体的安装面上开设一凹槽，凹槽里设置用于防止上中间环拔出的上限位块。中壳体通过下连接螺栓与下壳体固定连接；上中间环和上球形胶芯被上壳体压在上壳体和中壳体之间；上液压油腔由上中间环和中壳体隔开而成，液压油缸内设置一上活塞，上活塞抵靠上球形胶芯；通过注入管汇，向上球形胶芯和下球形胶芯之间腔室注入助封液；注入管汇外侧安装液动球阀，防止井压泄漏的同时可以注入助封液；本实用新型采用双芯环形防喷器结构，并通过注入助封液提高密封性能，从而达到密封效果。

Description

一种能密封伴电缆或液控管管柱的双芯环形防喷器

技术领域

本实用新型属于油田井下作业防喷器领域，尤其涉及一种能密封伴电缆或液控管管柱的双芯环形防喷器。

背景技术

目前各油田采油厂常下入潜油电泵进行原油的开采，对于地层压力高的井，在起、下潜油电泵时为了保护油层，不采用常规压井方式，而是使用丢手封隔器配合滑动底阀、浮子阀、循环阀等底阀工具，先下入封隔器和底阀屏蔽井内压力，然后在不带压的工况下下入潜油电泵管柱实现完井，不过因为此类底阀工具性能并不稳定，在下入电泵管柱作业过程中因底封失效，发生溢流、井涌甚至井喷，而常规的井口防喷器并不能够密封这种附带电缆的油管，造成了较严重的工程和环保事故。

目前海上平台、储气库井和高压井常下入井下安全阀保障油气井安全生产，井下安全阀连接钢制毛细液控管线，毛细液控管使用卡子固定在油管上，随油管一同下入井内，起下安全阀管柱主要有两种方式，一是压井作业，二是使用插管丢手封隔器，配合带压作业采用两趟管柱方式完井。为保护储层，各油气田一般不愿采用压井方式。而使用插管丢手封隔器存在下入第二趟插管管柱时，因底封失效造成井喷的风险，目前的井口防喷器并不能实现附带钢制毛细液控管线的密封，相当于作业过程中没有防喷器能够控制井喷，井控工作存在极大安全隐患。

防喷器是现代石油钻井中的重要设备，其主要作用是在钻井、修井、试油等作业中控制井口压力，防止井喷事故的发生，实现安全施工。防喷器按结构与工作原理分为环形防喷器与闸板防喷器两大类。

其中环形防喷器主要由顶盖、壳体、胶芯及活塞四大件组成，其工作原理是利用油缸内的液压推动活塞向上运动，对胶芯进行挤压，使胶芯向中心变形，密封油套环空。

其中闸板防喷器结构：由壳体、侧门、油缸、活塞、闸板轴、锁紧轴、缸盖、闸板等组成，闸板是闸板防喷器的核心部件，按闸板的作用可分为半封闸板、全封闸板、剪切闸板。其工作原理是利用液压将带有胶芯的两块闸板，从左右两侧推向井眼中心封闭井口。井内有管柱的情况下，可使用半封闸板防喷器密封油套环空。

然而对于附带液控管线的井下安全阀管柱或附带电缆的潜油电泵管柱，液控管线/电缆需要固定在油管本体上随管柱一同下入井内，对这种径向非单一闭合截面的管柱。在紧急情况下，井压失控，使用环形防喷器无法实现有效密封，使用半封闸板防喷器无法实现密封。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种能密封伴电缆或液控管管柱的双芯环形防喷器,以解决附带液控管线的井下安全阀管柱或附带电缆的潜油电泵管柱、这种径向非单一闭合截面的管柱油套环空密封的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型的具体技术方案如下：

一种能密封伴电缆或液控管管柱的双芯环形防喷器，包括上壳体、中壳体、下壳体、上中间环、上球形胶芯、下中间环、下球形胶芯；

上壳体通过上连接螺栓与中壳体固定连接；

上中间环和上球形胶芯被上壳体压在上壳体和中壳体之间；

上壳体和中壳体的安装面上开设一凹槽，凹槽里设置用于防止上中间环拔出的上限位块，上限位块两端分别与上中间环和中壳体固定，防止在拆卸上壳体更换上球形胶芯时误把上中间环拔出；

上中间环和中壳体隔开而成上液压油腔，上液压油腔内设置上活塞，上活塞抵靠上球形胶芯；上液压油腔被上活塞分割为关闭腔和打开腔两个相互隔绝用于盛放液压油的腔体；在关闭腔对应的防喷器两侧侧壁上开设有上液压油进口，在打开腔对应的防喷器两侧侧壁上分别开设有上液压油出口；

中壳体通过下连接螺栓与下壳体固定连接；

下中间环和下球形胶芯被下壳体压在下壳体和中壳体之间；

下壳体和中壳体的安装面上开设一凹槽，凹槽里设置用于防止下中间环拔出的下限位块，下限位块两端分别与下中间环和中壳体固定，防止在拆卸下壳体更换下球形胶芯时误把下中间环拔出；

下中间环和中壳体隔开而成下液压油腔，下液压油腔内设置下活塞，下活塞抵靠下球形胶芯；下液压油腔被下活塞分割为关闭腔和打开腔两个相互隔绝用于盛放液压油的腔体；在关闭腔对应的防喷器两侧侧壁上开设有下液压油进口，在打开腔对应的防喷器两侧侧壁上开设有下液压油出口；

上球形胶芯和下球形胶芯通过上液压油进口注入液压油推动上活塞和下活塞上行开启，上液压油出口注入液压油推动上活塞和下活塞下行关闭；

中壳体内设有密封腔，注入管汇和泄压管汇连接防喷器；

通过注入管汇，向上球形胶芯和下球形胶芯之间的密封腔注入助封液，注入管汇外侧安装液动球阀，防止井压泄漏的同时能注入助封液；

泄压管汇外侧安装液动球阀，防止井压泄漏的同时将上球形胶芯和下球形胶芯之间腔室的助封液排出。

进一步的，上壳体和中壳体连接的缝隙内固定设置有密封垫，提高上壳体和中壳体连接的紧密性；中壳体和下壳体连接的缝隙内固定设置有密封垫，便于提高中壳体和下壳体连接的紧密性。

进一步的，上壳体顶部设置有螺纹孔，且均匀分布在边缘四周，通过紧固螺栓将上壳体和其它井控设备进行固接，连接的缝隙内固定设置有密封垫，提高上壳体和其它井控设备本体连接的紧密性。

进一步的，上壳体和中壳体的安装面上设置有用于定位螺栓孔的上定位销，便于安装上壳体时与中壳体的安装面各个螺栓孔顺利定位，上定位销不少于2个，安装在相邻两个连接螺栓之间；

中壳体和下壳体的安装面上设置有用于定位螺栓孔的下定位销，便于安装中壳体和下壳体的安装面各个螺栓孔顺利定位，下定位销不少于2个，安装在相邻连接螺栓之间。

进一步的，上壳体顶部安装有用于起吊环形防喷器的吊耳，方便了环形防喷器的起吊安装，还用于拆除上壳体更换上球形胶芯。

进一步的，还包括防尘圈和密封圈；防尘圈围绕在与活塞接触的上中间环上和中壳体上，防尘圈安装在密封圈上方，防尘圈为软橡胶材质，起到阻挡泥沙进入液压缸的作用；密封圈围绕在与活塞接触的上中间环上和中壳体上，密封圈为软橡胶材质，起到密封液压缸的作用。

进一步的，防喷器底部设置有法兰座，法兰座通过螺栓和其它井控设备进行固接；连接的缝隙内固定设置有密封垫，提高防喷器和其它井控设备本体连接的紧密性。

进一步的，上球形胶芯和下球形胶芯采用软橡胶材质，上球形胶芯和下球形胶芯尺寸一致，能互换；上连接螺栓和下连接螺栓连接端面采用阶梯式连接，更换时可逐一拆卸。

进一步的，注入管汇和泄压管汇使用隔膜泵，注入管汇和泄压管汇内通径≥φ50mm，能够泵送高粘度的助封液。

进一步的，助封液的成分包括水、凝胶、纯碱、橡胶颗粒、锯末、CMC、膨润土。

本实用新型的能密封伴电缆或液控管管柱的双芯环形防喷器，具有以下优点：

1、考虑到环形防喷器关闭后，上球形胶芯与下球形胶芯之间腔室可能存在圈闭压力，本实用新型在注入管汇、泄压管汇外侧分别安装液动球阀，液动球阀防止井内压力泄漏。

2、本实用新型采用双芯环形防喷器结构，并通过注入助封液提高密封性能，从而达到密封效果。

3、为了保障环形防喷器打开时胶芯能够复原，本实用新型液压缸由活塞分割为关闭腔和打开腔，打开腔注入液压油，活塞下行，保障活塞复位。保障胶芯在自身弹力的作用下，恢复原状。

附图说明

图1为本实用新型的能密封伴电缆或液控管管柱的双芯环形防喷器结构示意图；

图2为本实用新型的助封液循环原理图；

图中标记说明：1、上壳体；2、中壳体；3、下壳体；4、上球形胶芯；5、上中间环；6、上活塞；7、下球形胶芯；8、下中间环；9、下活塞；10、下限位块；11、上限位块；12、密封腔；13、液动球阀；14、助封液；15、法兰座；16、注入管汇；17、泄压管汇。

具体实施方式

为了更好地了解本实用新型的目的、结构及功能，下面结合附图，对本实用新型一种能密封伴电缆或液控管管柱的双芯环形防喷器做进一步详细的描述。

一种能密封伴电缆或液控管管柱的双芯环形防喷器，包括上壳体1、中壳体2、下壳体3、上中间环5、上球形胶芯4、下中间环8、下球形胶芯7；

上壳体1通过上连接螺栓与中壳体2固定连接；

上中间环5和上球形胶芯4被上壳体1压在上壳体1和中壳体2之间；

上壳体1和中壳体2的安装面上开设一凹槽，凹槽里设置用于防止上中间环5拔出的上限位块11，上限位块11两端分别与上中间环5和中壳体2固定，防止在拆卸上壳体1更换上球形胶芯4时误把上中间环5拔出；

上中间环5和中壳体2隔开而成上液压油腔，上液压油腔内设置上活塞6，上活塞6抵靠上球形胶芯4；上液压油腔被上活塞6分割为关闭腔和打开腔两个相互隔绝用于盛放液压油的腔体；在关闭腔对应的防喷器两侧侧壁上开设有上液压油进口，在打开腔对应的防喷器两侧侧壁上分别开设有上液压油出口；

中壳体2通过下连接螺栓与下壳体3固定连接；

下中间环8和下球形胶芯7被下壳体3压在下壳体3和中壳体2之间；

下壳体3和中壳体2的安装面上开设一凹槽，凹槽里设置用于防止下中间环8拔出的下限位块10，下限位块10两端分别与下中间环8和中壳体2固定，防止在拆卸下壳体3更换下球形胶芯7时误把下中间环8拔出；

下中间环8和中壳体2隔开而成下液压油腔，下液压油腔内设置下活塞9，下活塞9抵靠下球形胶芯7；下液压油腔被下活塞9分割为关闭腔和打开腔两个相互隔绝用于盛放液压油的腔体；在关闭腔对应的防喷器两侧侧壁上开设有下液压油进口，在打开腔对应的防喷器两侧侧壁上开设有下液压油出口；

上球形胶芯4和下球形胶芯7通过上液压油进口注入液压油推动上活塞6和下活塞9上行开启，上液压油出口注入液压油推动上活塞6和下活塞9下行关闭；

中壳体2内设有密封腔12，注入管汇16和泄压管汇17连接防喷器；

通过注入管汇16，向上球形胶芯4和下球形胶芯7之间的密封腔12注入助封液14，注入管汇16外侧安装液动球阀13，防止井压泄漏的同时能注入助封液14；

泄压管汇17外侧安装液动球阀13，防止井压泄漏的同时将上球形胶芯4和下球形胶芯7之间腔室的助封液14排出。

上壳体1和中壳体2连接的缝隙内固定设置有密封垫，提高上壳体1和中壳体2连接的紧密性；中壳体2和下壳体3连接的缝隙内固定设置有密封垫，便于提高中壳体2和下壳体3连接的紧密性。

上壳体1顶部设置有螺纹孔，且均匀分布在边缘四周，通过紧固螺栓将上壳体1和其它井控设备进行固接，连接的缝隙内固定设置有密封垫，提高上壳体1和其它井控设备本体连接的紧密性。

上壳体1和中壳体2的安装面上设置有用于定位螺栓孔的上定位销，便于安装上壳体1时与中壳体2的安装面各个螺栓孔顺利定位，上定位销不少于2个，安装在相邻两个连接螺栓之间；

中壳体2和下壳体3的安装面上设置有用于定位螺栓孔的下定位销，便于安装中壳体2和下壳体3的安装面各个螺栓孔顺利定位，下定位销不少于2个，安装在相邻连接螺栓之间。

上壳体1顶部安装有用于起吊环形防喷器的吊耳，方便了环形防喷器的起吊安装，还用于拆除上壳体1更换上球形胶芯4。

防喷器还包括防尘圈和密封圈；防尘圈围绕在与活塞接触的上中间环5上和中壳体2上，防尘圈安装在密封圈上方，防尘圈为软橡胶材质，起到阻挡泥沙进入液压缸的作用；密封圈围绕在与活塞接触的上中间环5上和中壳体2上，密封圈为软橡胶材质，起到密封液压缸的作用。

防喷器底部设置有法兰座15，法兰座15通过螺栓和其它井控设备进行固接；连接的缝隙内固定设置有密封垫，提高防喷器和其它井控设备本体连接的紧密性。

上球形胶芯4和下球形胶芯7采用软橡胶材质，上球形胶芯4和下球形胶芯7尺寸一致，能互换；上连接螺栓和下连接螺栓连接端面采用阶梯式连接，更换时可逐一拆卸。

注入管汇16和泄压管汇17使用隔膜泵，注入管汇16和泄压管汇17内通径≥φ50mm，能够泵送高粘度的助封液14。

助封液14的成分包括水、凝胶、纯碱、橡胶颗粒、锯末、CMC、膨润土。

注入管汇16和泄压管汇17组成助封液循环系统能够泵出高压空气，使用高速气流替出助封液14，助封液14通过回流管线收入循环系统的循环罐，助封液可以循环使用。

防喷器的结构尺寸经过强度计算，满足35MPa压力级别。

在使用该种双芯环形防喷器时，将上壳体1和法兰座15通过紧固螺栓与其它井控设备进行固定连接，连接上液压油口、上液压油口、下液压油口、下液压油口液控管线，连接与注入管汇16、泄压管汇17的助封液14注入管线和泄压管线。

封闭井口时，先通过上液压油口、下液压油口注入液压油到上液压油腔、下液压油腔，继而推动上活塞6、下活塞9迅速向上移动，而上球形胶芯4、下球形胶芯7受上壳体1、中壳体2的限制不能上移，在上活塞6、下活塞9推动的作用下，上球形胶芯4、下球形胶芯7被迫向中心挤压紧缩合拢，至上球形胶芯4、下球形胶芯7完全合拢为止，从而实现封闭附带液控管/电缆管柱和井口之间的环形空间。再通过注入管汇16注入助封液14，提高上球形胶芯4、下球形胶芯7密封性能，从而达到密封附带液控管/电缆管柱和井口之间环形空间的作用。

打开井口时，先通过泄压管汇17排掉助封液14，再通过上液压油口、下液压油口注入液压油到上液压油腔、下液压油腔，推动上活塞6、下活塞9下行，上球形胶芯4、下球形胶芯7也下行，上活塞6、下活塞9对上球形胶芯4、下球形胶芯7的挤压力消除，上球形胶芯4、下球形胶芯7在自身弹力的作用下，恢复原状，把井打开。

通过实验单个环形防喷器对附带液控管/电缆管柱的密封效果不佳，本实用新型采用双芯环形防喷器结构，并通过注入助封液14提高密封性能，从而达到密封效果。

本实用新型不仅可以实现附带液控管/电缆管柱的密封，还可以实现常规管柱的密封及带压作业起下。

可以理解，本实用新型是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本实用新型的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本实用新型的精神和范围。因此，本实用新型不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本实用新型所保护的范围内。

Claims (9)

1.一种能密封伴电缆或液控管管柱的双芯环形防喷器，其特征在于，包括上壳体(1)、中壳体(2)、下壳体(3)、上中间环(5)、上球形胶芯(4)、下中间环(8)、下球形胶芯(7)；

上壳体(1)通过上连接螺栓与中壳体(2)固定连接；

上中间环(5)和上球形胶芯(4)被上壳体(1)压在上壳体(1)和中壳体(2)之间；

上壳体(1)和中壳体(2)的安装面上开设一凹槽，凹槽里设置用于防止上中间环(5)拔出的上限位块(11)，上限位块(11)两端分别与上中间环(5)和中壳体(2)固定，防止在拆卸上壳体(1)更换上球形胶芯(4)时误把上中间环(5)拔出；

上中间环(5)和中壳体(2)隔开而成上液压油腔，上液压油腔内设置上活塞(6)，上活塞(6)抵靠上球形胶芯(4)；上液压油腔被上活塞(6)分割为关闭腔和打开腔两个相互隔绝用于盛放液压油的腔体；在关闭腔对应的防喷器两侧侧壁上开设有上液压油进口，在打开腔对应的防喷器两侧侧壁上分别开设有上液压油出口；

中壳体(2)通过下连接螺栓与下壳体(3)固定连接；

下中间环(8)和下球形胶芯(7)被下壳体(3)压在下壳体(3)和中壳体(2)之间；

下壳体(3)和中壳体(2)的安装面上开设一凹槽，凹槽里设置用于防止下中间环(8)拔出的下限位块(10)，下限位块(10)两端分别与下中间环(8)和中壳体(2)固定，防止在拆卸下壳体(3)更换下球形胶芯(7)时误把下中间环(8)拔出；

下中间环(8)和中壳体(2)隔开而成下液压油腔，下液压油腔内设置下活塞(9)，下活塞(9)抵靠下球形胶芯(7)；下液压油腔被下活塞(9)分割为关闭腔和打开腔两个相互隔绝用于盛放液压油的腔体；在关闭腔对应的防喷器两侧侧壁上开设有下液压油进口，在打开腔对应的防喷器两侧侧壁上开设有下液压油出口；

上球形胶芯(4)和下球形胶芯(7)通过上液压油进口注入液压油推动上活塞(6)和下活塞(9)上行开启，上液压油出口注入液压油推动上活塞(6)和下活塞(9)下行关闭；

中壳体(2)内设有密封腔(12)，注入管汇(16)和泄压管汇(17)连接防喷器；

通过注入管汇(16)，向上球形胶芯(4)和下球形胶芯(7)之间的密封腔(12)注入助封液(14)，注入管汇(16)外侧安装液动球阀(13)，防止井压泄漏的同时能注入助封液(14)；

泄压管汇(17)外侧安装液动球阀(13)，防止井压泄漏的同时将上球形胶芯(4)和下球形胶芯(7)之间腔室的助封液(14)排出。

2.根据权利要求1所述的能密封伴电缆或液控管管柱的双芯环形防喷器，其特征在于，上壳体(1)和中壳体(2)连接的缝隙内固定设置有密封垫，提高上壳体(1)和中壳体(2)连接的紧密性；中壳体(2)和下壳体(3)连接的缝隙内固定设置有密封垫，便于提高中壳体(2)和下壳体(3)连接的紧密性。

3.根据权利要求1所述的能密封伴电缆或液控管管柱的双芯环形防喷器，其特征在于，上壳体(1)顶部设置有螺纹孔，且均匀分布在边缘四周，通过紧固螺栓将上壳体(1)和其它井控设备进行固接，连接的缝隙内固定设置有密封垫，提高上壳体(1)和其它井控设备本体连接的紧密性。

4.根据权利要求1所述的能密封伴电缆或液控管管柱的双芯环形防喷器，其特征在于，上壳体(1)和中壳体(2)的安装面上设置有用于定位螺栓孔的上定位销，便于安装上壳体(1)时与中壳体(2)的安装面各个螺栓孔顺利定位，上定位销不少于2个，安装在相邻两个连接螺栓之间；

中壳体(2)和下壳体(3)的安装面上设置有用于定位螺栓孔的下定位销，便于安装中壳体(2)和下壳体(3)的安装面各个螺栓孔顺利定位，下定位销不少于2个，安装在相邻连接螺栓之间。

5.根据权利要求1所述的能密封伴电缆或液控管管柱的双芯环形防喷器，其特征在于，上壳体(1)顶部安装有用于起吊环形防喷器的吊耳，方便了环形防喷器的起吊安装，还用于拆除上壳体(1)更换上球形胶芯(4)。

6.根据权利要求1所述的能密封伴电缆或液控管管柱的双芯环形防喷器，其特征在于，还包括防尘圈和密封圈；防尘圈围绕在与活塞接触的上中间环(5)上和中壳体(2)上，防尘圈安装在密封圈上方，防尘圈为软橡胶材质，起到阻挡泥沙进入液压缸的作用；密封圈围绕在与活塞接触的上中间环(5)上和中壳体(2)上，密封圈为软橡胶材质，起到密封液压缸的作用。

7.根据权利要求1所述的能密封伴电缆或液控管管柱的双芯环形防喷器，其特征在于，防喷器底部设置有法兰座(15)，法兰座(15)通过螺栓和其它井控设备进行固接；连接的缝隙内固定设置有密封垫，提高防喷器和其它井控设备本体连接的紧密性。

8.根据权利要求1所述的能密封伴电缆或液控管管柱的双芯环形防喷器，其特征在于，上球形胶芯(4)和下球形胶芯(7)采用软橡胶材质，上球形胶芯(4)和下球形胶芯(7)尺寸一致，能互换；上连接螺栓和下连接螺栓连接端面采用阶梯式连接，更换时可逐一拆卸。

9.根据权利要求1所述的能密封伴电缆或液控管管柱的双芯环形防喷器，其特征在于，注入管汇(16)和泄压管汇(17)使用隔膜泵，注入管汇(16)和泄压管汇(17)内通径≥φ50mm，能够泵送高粘度的助封液(14)。

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