CN220302103U - 一种油气水井带压作业井下可控内防喷开关 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种油气水井带压作业井下可控内防喷开关，包括上接头和下接头，其特征在于，还包括设置在上接头与下接头之间的剪切阀座和与剪切阀座通过径向剪钉相配置的剪钉座，在剪钉座上连接有弹性压杆，所述弹性压杆的下端连接有防喷阀，在防喷阀的上方对应设有防喷阀座，所述防喷阀的外部形状与防喷阀座的阀孔相匹配，当剪钉座的剪钉被剪断后，所述防喷阀在弹性压杆的回弹力作用下关闭防喷阀阀孔。本申请能大幅减少油气水井带压溢流状态停等放喷时间，缩短作业占井时长，提高修井作业效率，减少甚至避免使用压井液，降低施工费用和劳动强度，避免储层污染伤害风险。

Description

一种油气水井带压作业井下可控内防喷开关

技术领域

本实用新型涉及石油与天然气开采技术领域，尤其涉及一种油气水井带压作业井下可控内防喷开关。

背景技术

油气田生产油气水井往往具有一定地层压力，作业过程具有将井筒内油气水等流体喷出井口的所谓自喷能力。当自喷达到末期，井口会长时间呈低压溢流状态，即造成井口连续性或间歇性冒喷油气水。另外，当井底沉积砂较厚，而地层仍具有溢流压力时，冲砂清除井筒沉积砂后，井口油管也会出现持续溢流冒喷现象。按照目前的油气井井控安全要求，在井口油管存在冒喷现象时是禁止起下管柱的。传统作业要么长时间停等放喷，直至经过较长时间的溢流后将储层压力彻底释放完，停止冒喷油气水后再进行起下管下步作业施工，要么就要动用更大比重的压井液进行井筒循环压井，直至向下的压井压力压过原井筒向上的冒喷压力，达到停止冒喷油气水效果后才能进行起下管下步作业施工。

这样做，一是作业占井时间长，大幅降低了修井作业效率。二是增加入井液用量，施工费用和劳动强度增高，更会增大储层被入井液污染伤害的风险，最终将导致油气井产量降低。而对于气井，因地层压力较高，气体携液沿井筒向上流动(即排水采气)过程中流体带压喷势更为明显，上述问题也更为突出。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足提供一种能大幅减少油气水井带压溢流状态停等放喷时间，缩短作业占井时长，提高修井作业效率，减少甚至避免使用压井液，降低施工费用和劳动强度，避免储层污染伤害风险的一种油气水井带压作业井下可控内防喷开关。

本申请是这样实现的：

本申请提供了一种油气水井带压作业井下可控内防喷开关，包括上接头和下接头，其特征在于，还包括设置在上接头与下接头之间的剪切阀座和与剪切阀座通过径向剪钉相配置的剪钉座，在剪钉座上连接有弹性压杆，所述弹性压杆的下端连接有防喷阀，在防喷阀的上方对应设有防喷阀座，所述防喷阀的外部形状与防喷阀座的阀孔相匹配，当剪钉座的剪钉被剪断后，所述防喷阀在弹性压杆的回弹力作用下关闭防喷阀阀孔。

在一些可选的实施方案中，所述剪切阀座包括与上接头密封连接的上剪切阀座和内套于上剪切阀座下端内部的下剪切阀座，在下剪切阀座侧壁上设有轴向滑槽，所述剪钉座的外圆端部安装的剪钉穿过轴向滑槽后穿入上剪切阀座底部侧面的剪钉孔内。

在一些可选的实施方案中，所述上剪切阀座的上端面设置成密封锥面。

在一些可选的实施方案中，上剪切阀座通过密封圈与上接头动密封配合，在上剪切阀座上位于密封圈下部设有液压连通孔，在上剪切阀座上设有上小外大的第一变径台肩，在上接头的内侧壁设有上小下大的第二变径台肩，第一变径台肩和第二变径台肩之间形成环形空间，所述环形空间位于密封圈的下方，所述液压连通孔与环形空间连通。

在一些可选的实施方案中，所述剪钉座为至少2组分支座，且所有分支座以压杆垂直轴线为中心，沿360°圆周方向呈等角度均匀布置，相邻分支机构之间呈镂空结构，使其上部通道连通下部通道，在每组分支机构上连接径向剪钉。

在一些可选的实施方案中，所述弹性压杆包括与剪钉座固定连接的压杆，在压杆上套装有弹簧，所述弹簧的两端分别抵接剪钉座和下剪切阀座，所述压杆的下端连接防喷阀。

在一些可选的实施方案中，在防喷阀座的中心设有方便弹性压杆滑移的导向孔，在防喷阀座上设有过流通道。

在一些可选的实施方案中，所述防喷阀座与下接头相连。

在一些可选的实施方案中，所述上接头的内侧壁中下部设有第二处上小下大的变径台肩，所述剪钉座的外圆端部安装的剪钉穿过轴向滑槽后穿入上剪切阀座底部侧面的剪钉孔内，剪钉穿过所述的上剪切阀座底部侧面的剪钉孔后，被所述的上接头内侧壁中下部设置的第二处上小下大的变径台肩限位，此时，所述的剪钉座被限位在下死点，所述的防喷阀呈打开过流状态。

本申请的有益效果是：

本申请的井下可控内防喷开关下井时初始为开启状态，其内部中心过流通道敞开，当用于油气水井带压自喷管柱上时，带压流体可以经井下管柱正常自喷出井口，保证正常生产，当用于井下循环冲砂洗井管柱上时，入井液也可以通过井下可控内防喷开关自由流动，当井口处于低压溢流状态后，只需从井口投入对应规格的钢球，待钢球落座于剪切阀座上后，井口施加一定大小的液压力，当向下的液压力克服向上的溢流顶托力，最终达到剪钉的剪断力后，剪钉座上的剪钉被剪断，剪钉座在弹簧复位弹力作用下带动压杆和防喷阀沿下剪切支座的滑槽上行，在到达滑槽上死点之前，防喷阀即可落座于防喷阀座上实现关闭密封，从而截断井下油气水向上冒喷溢流压力，使井口油管内达到不带压状态，其能大幅减少油气水井带压溢流状态停等放喷时间，缩短作业占井时长，提高修井作业效率，减少甚至避免使用压井液，降低施工费用和劳动强度，避免储层污染伤害风险。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的井下可控内防喷开关结构原理图(开启状态)。

图2为本申请实施例提供的井下可控内防喷开关剖视图(开启状态)。

图3为图2中的A-A剖视图。

图4为图2中的B-B剖视图。

图5为本申请实施例提供的井下可控内防喷开关呈关闭状态示意图。

图6为本实用新型用于井下带压自喷管柱图(防喷开关开启状态)。

图7为本实用新型用于井下带压自喷管柱图(防喷开关关闭状态)。

图8为本实用新型用于井下正循环冲砂洗井管柱图(防喷开关开启状态)。

图9为本实用新型用于井下循环冲砂洗井结束管柱图(防喷开关关闭状态)。

图中：1—上接头，2—上剪切阀座，2-1—密封圈，3—下剪切支座，4—剪钉座，5—剪钉，6—螺帽，7—弹簧，8—压杆，9—防喷阀，10—防喷阀座，11—下接头，12—钢球，13—轴向滑道，14—液压连通孔，15—环形空间，Ⅰ—油管串，Ⅱ—井下可控内防喷开关，Ⅲ—筛管，Ⅳ—锯齿冲砂头。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以下结合实施例对本申请的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1：

如图1所示，本实施例提供了一种油气水井带压作业井下可控内防喷开关，包括上接头1、下接头11、在上接头与下接头之间设有剪切阀座和与剪切阀座通过径向剪钉相配置的剪钉座4，在剪钉座4上连接有弹性压杆，所述弹性压杆的下端连接有防喷阀9，在防喷阀9的上方对应设有防喷阀座10，所述防喷阀9的外部形状与防喷阀座10的阀孔相匹配，当剪钉座的剪钉5被剪断后，所述防喷阀9在弹性压杆的回弹力作用下关闭防喷阀阀孔。井下可控内防喷开关下井时初始为开启状态，其内部中心过流通道敞开，如图1所示，其内部中心过流通道依次为剪切阀座的中心孔，剪钉座之间的镂空通道，弹性压杆与剪钉座之间的环形空间、防喷阀座上的过流通道以及放喷发作上的阀孔。当用于油气水井带压自喷管柱(包括油管串Ⅰ、井下可控内防喷开关Ⅱ以及筛管Ⅲ)上时，带压流体可以经井下管柱正常自喷出井口，保证正常生产，如图6所示。当用于井下循环冲砂洗井管柱(包括油管串Ⅰ、井下可控内防喷开关Ⅱ以及锯齿冲砂头Ⅳ)上时，入井液也可以通过井下可控内防喷开关自由流动，如图8所示。

本实施例中，如图1、图2所示，所述剪切阀座包括与上接头密封连接的上剪切阀座2和内套于上剪切阀座下端内部的下剪切阀座3，在下剪切阀座3侧壁上设有轴向滑槽13，所述剪钉座4的剪钉5穿过轴向滑槽后固定穿装在上剪切阀座2上。所述上剪切阀座的上端面设置成密封锥面，其外侧壁通过密封圈2-1与上接头内壁动密封配合，在上剪切阀座上位于密封圈2-1下部设有液压连通孔14，在上剪切阀座2上设有上小外大的第一变径台肩，在上接头的内侧壁设有上小下大的第二变径台肩，第一变径台肩和第二变径台肩之间形成环形空间，所述环形空间位于密封圈2-1的下方，所述液压连通孔14与环形空间连通。

本实施例中，如图3所示，所述剪钉座为至少2组分支座，且所有分支座以压杆垂直轴线为中心，沿360°圆周方向呈等角度均匀布置，相邻分支机构之间呈镂空结构，使其上部通道连通下部通道，在每组分支机构上连接径向剪钉5。本实施例以设置3个剪钉5为例进行说明，当然剪钉5不仅限于圆周均布三个，相应的，剪钉座4也不仅限于设计为三组分支(三个剪钉安装孔)，只要设计为所有剪钉总的剪断力与钢球上部液压力匹配，同时剪钉座4的分支座能够满足足够的过流排量，即均在本实用新型设计原理权利保护范围之内。

所述弹性压杆包括与剪钉座通过螺纹连接的压杆8，在压杆8上套装有弹簧7，所述弹簧7的两端分别抵接剪钉座4和下剪切阀座3，所述压杆8的上端与剪钉座4螺纹连接，并通过螺帽6固定，下端连接防喷阀9。

如图4所示，所述防喷阀座10与下接头11通过螺纹相连相连。在防喷阀座10的中心设有方便压杆8上下滑移的导向孔，在导向孔的周边设有过流通道。

本实施例中，剪钉5、上剪切阀座2、下剪切阀座3、剪钉座4之间以孔定位套装在一起，下剪切阀座3同轴套装在上剪切阀座2的下端内，上剪切阀座2可以沿下剪切阀座3下行来剪切掉剪钉5，压杆8与剪钉座4同轴螺纹连接。

当井口处于低压溢流状态后，只需从井口投入对应规格的钢球12，待钢球12落座于上剪切阀座2上后，井口施加一定大小的液压力，当向下的液压力克服向上的溢流顶托力，最终达到剪钉5的剪断力后，上剪切阀座2剪断剪钉5，剪钉座4在弹簧复位弹力作用下带动压杆8和防喷阀9沿下剪切支座的轴向滑槽13上行，在到达轴向滑槽13上死点之前，防喷阀9即可落座于防喷阀座10上实现关闭密封，如图5所示，从而截断井下油气水向上冒喷溢流压力，使井口油管内达到不带压状态，如图7和图9所示。

当井下可控内防喷开关启动，关闭井下流体向上的冒喷压力后，虽然油管内不再存有冒喷压力，但是井筒套管与油管环空内仍呈低压状态。即油气水井井筒内带压流体仍会从井口油套环空处溢出。根据石油与天然气行业油气水井作业井控相关规定，当井口低压溢流状态压力低于井控安全施工井口压力控制范围，即可在套管口连接长管线及控制放喷阀门装置至一定安全距离的放喷池或放喷罐，同时，通过套管口的远端管线放喷，控制井口油套环空溢流压力在井口防喷器的油管自封封井器(密封皮碗)承压范围内(油管串外壁紧贴井口防喷器的油管自封封井器(密封皮碗)，实现起下管过程的动态密封)，而油管内溢流压力已被井下可控内防喷开关截断，此时，即可进行井下油管串的起下作业。

由于上剪切阀座密封圈下部设有液压连通孔14，当剪断剪钉5后，上剪切阀座2下行至下死点，密封圈2-1脱离开上接头密封面，此时，钢球12上部液压可以越过密封圈，流经此液压连通孔传递至钢球下部，即钢球上部液压力可以传递至防喷阀上部。但由于防喷阀在弹簧上顶拉力作用下即可自然坐封于防喷阀座上，且防喷阀下部承受的向上冒喷压力大于上部承受的液压力，所以，防喷阀可以起到完全密封作用，如图5所示。

以上所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

Claims (9)

1.一种油气水井带压作业井下可控内防喷开关，包括上接头和下接头，其特征在于，还包括设置在上接头与下接头之间的剪切阀座和与剪切阀座通过径向剪钉相配置的剪钉座，在剪钉座上连接有弹性压杆，所述弹性压杆的下端连接有防喷阀，在防喷阀的上方对应设有防喷阀座，所述防喷阀的外部形状与防喷阀座的阀孔相匹配，当剪钉座的剪钉被剪断后，所述防喷阀在弹性压杆的回弹力作用下关闭防喷阀阀孔。

2.根据权利要求1所述的油气水井带压作业井下可控内防喷开关，其特征在于，所述剪切阀座包括与上接头密封连接的上剪切阀座和内套于上剪切阀座下端内部的下剪切阀座，在下剪切阀座侧壁上设有轴向滑槽，所述剪钉座的外圆端部安装的剪钉穿过轴向滑槽后穿入上剪切阀座底部侧面的剪钉孔内。

3.根据权利要求2所述的油气水井带压作业井下可控内防喷开关，其特征在于，所述上剪切阀座的上端面设置成密封锥面。

4.根据权利要求2所述的油气水井带压作业井下可控内防喷开关，其特征在于，上剪切阀座通过密封圈与上接头动密封配合，在上剪切阀座上位于密封圈下部设有液压连通孔，在上剪切阀座上设有上小下大的第一变径台肩，在上接头的内侧壁设有上小下大的第二变径台肩，第一变径台肩和第二变径台肩之间形成环形空间，所述环形空间位于密封圈的下方，所述液压连通孔与环形空间连通。

5.根据权利要求1或2所述的油气水井带压作业井下可控内防喷开关，其特征在于，所述剪钉座为至少2组分支座，且所有分支座以压杆垂直轴线为中心，沿360°圆周方向呈等角度均匀布置，相邻分支机构之间呈镂空结构，使其上部通道连通下部通道，在每组分支机构上连接径向剪钉。

6.根据权利要求5所述的油气水井带压作业井下可控内防喷开关，其特征在于，所述弹性压杆包括与剪钉座固定连接的压杆，在压杆上套装有弹簧，所述弹簧的两端分别抵接剪钉座和下剪切阀座，所述压杆的下端连接防喷阀。

7.根据权利要求1或2所述的油气水井带压作业井下可控内防喷开关，其特征在于，在防喷阀座的中心设有方便弹性压杆滑移的导向孔，在防喷阀座上设有过流通道。

8.根据权利要求7所述的油气水井带压作业井下可控内防喷开关，其特征在于，所述防喷阀座与下接头相连。

9.根据权利要求2或4所述的油气水井带压作业井下可控内防喷开关，其特征在于，所述上接头的内侧壁中下部设有第二处上小下大的变径台肩，所述剪钉座的外圆端部安装的剪钉穿过轴向滑槽后穿入上剪切阀座底部侧面的剪钉孔内，剪钉穿过所述的上剪切阀座底部侧面的剪钉孔后，被所述的上接头内侧壁中下部设置的第二处上小下大的变径台肩限位，此时，所述的剪钉座被限位在下死点，所述的防喷阀呈打开过流状态。