自備更換1號主控閥結構的抗硫採油氣井口裝置的製作方法
2023-06-22 13:37:46
專利名稱：自備更換1號主控閥結構的抗硫採油氣井口裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於採油(氣)井口裝置。尤其是一種自備更換1號主控閥結構的抗硫採 油氣井口裝置。
背景技術：
採油氣井口裝置的結構多種多樣。根據各種功能大致為雙翼井口裝置，單翼井口 裝置，雙管井口裝置，單管井口裝置等。各種井口裝置都能發揮各自功能，都能控制油氣井 內的原油，天然氣的壓力，產量和流體介質的流向。由於抗硫採油氣井口裝置一旦安裝在生 產油氣井上後，採油氣樹上的1號主控閥就是控制井內高壓油氣流體的總閘閥。它將直接 控制來自地層中地油氣流體，對於一口生產油氣井說，它是至關重要的。它一旦發生漏失或 閥杆密封填料損壞，就可能使該井失控，造成不堪設想的嚴重後果。在此之前，如圖1所示，所設計生產的採油氣井口裝置通過在採油樹I和套管頭 III之間的油管頭體2內的油管掛內安裝一個背壓閥，從而截斷油氣井內流體，再操作更換 1號主控閘閥1。該背壓閥油管掛固定安裝在油管掛內，採用螺紋固定，但是，由於油管掛內 加工的螺紋長期受高壓油氣流體衝刷或流體介質的腐蝕，就有可能無法固定牢靠背壓閥。 同時，當需要更換1號主控閘閥1時，還要拆掉4號閘閥5以上部分並安裝一個長達3 4 米左右的專用液壓工具才能將背壓閥送入到油管掛內的固定位置，同時還要通過工人操作 液壓杆來上緊固定背壓閥。一旦油管掛內的螺紋被腐蝕或衝刷，就無法固定背壓閥，這時就 只有採用重泥漿壓井來更換1號主控閥，這樣會花費大量的人力，財力。少則花費上百萬， 多則花費幾百萬人民幣，同時還會對井底油氣產層造成傷害或汙染環境。
發明內容
本發明的目的在於解決現有技術的空白，提供一種安全，可靠地自備更換1號主 控閥結構的抗硫採油氣井口裝置，滿足油氣井開採過程中的實用需求。本發明所採用的技術方案是一種自備更換1號主控閥結構的抗硫採油氣井口裝置，包括井口截斷裝置和壓力 平衡裝置；由操作杆和活動密封裝置構成的井口截斷裝置布置在1號主控閥下方油管掛內 的油氣井道上，活動密封裝置安裝在油管掛內油氣井道內部，活動密封裝置具有對應油氣 通道內流量通道截面的活動密封面，操作杆一端連接旋轉密封裝置、另一端穿過油管掛壁 並延伸出一段距離；壓力平衡裝置是一條高壓氣道，該高壓氣道一端連接1號主控閥下方 的油管頭四通套管閥的油氣通道上、另一端連接1號主控閥上方的採油樹生產閥油氣通道 上。所述油管頭內密封安裝有油管掛，旋轉密封裝置是一個旋轉密封裝置，包括旋轉 密封體、上密封座、下密封座與轉動軸，上、下密封座呈套筒狀，對稱安裝在油管掛內，上、下 密封座的內徑大小一致，構成流量通道；旋轉密封體布置在上、下密封座之間，通過轉動軸 與操作杆軸向連接；旋轉密封體的截面對應上、下密封座的內徑大小，其兩側具有與上、下
3密封座端面對應的結構。所述上、下密封座的內徑呈長圓形，上密封座的下端面和下密封座的上端面具有 對稱的球形斜口，旋轉密封體的上、下兩側具有與上、下密封座的球形斜口對應的球形結 構，上密封座球形斜口底部對應下密封座球形斜口底部之間的距離=旋轉密封體上、下兩 側之間的距離，球形斜口的長邊邊長。所述旋轉密封體與轉動軸的連接處，旋轉密封體上具有凹槽，轉動軸上具有與該 凹槽對應的卡塊。所述旋轉密封裝置與油管掛內部管壁的連接處具有密封環。所述油管頭外部，操作杆的周圍具有一個圓孔，圓孔內布置有操作杆的高壓密封
直O所述高壓密封裝置是一組密封填料和填料壓蓋，密封填料裝填在圓孔內部，填料 壓帽通過與油管頭四通體上的螺紋嚙合，同軸安裝並固定操作杆。所述高壓氣道是一根高壓軟管，一端與油管頭四通體上的套管閥連接、另一端連 接在採油樹生產閥上。所述油管掛外部設計有一觀察槽，對應操作杆與轉動軸的連接位置。本發明的優點和積極效果是1.本發明的自備更換1號主控閥結構的抗硫採油氣井口裝置，具有可靠控制高壓 油氣生產井內通道的功能.只要在本裝置工作壓力範圍內，就能有效控制井內高壓流體流 動。2.本發明的自備更換1號主控閥結構的抗硫採油氣井口裝置的功能快速，可靠 切斷生產井內高壓油氣流體時，無需任何特殊設備，就可更換採油氣樹中的1號主控閥。4.本發明的自備更換1號主控閥結構的抗硫採油氣井口裝置的功能適用範圍 廣，採用不同的材料加工控制零件，就能滿足不同環境下的使用要求，適應技術規範PSL1、 PSL2、PSL3、PSL3G、PSL4。採用不同的加工工藝和製造方法，就能滿足抗硫採油氣井口裝置的性能要求 I3Rl、冊2。5.本發明的自備更換1號主控閥結構的抗硫採油氣井口裝置整體結構簡單，緊 湊適用，設計科學合理在生產井上更換採油氣樹中的1號主控閥時，不需要特殊設備或工 具，只需3 4人在短時間內就能快速，有效地更換完採油氣樹中的1號主控閥。使該井在 3 4小時內就能恢復生產。適應於壓力區域範圍14MPa 105MPa之間；控制油管內徑為ll/2in、2in,21/2 in,3 in;是一種全新的自備更換1號主控閥結構的抗硫採油氣井口裝置。
圖1為現有技術的結構示意圖。圖2為本發明的結構示意圖。圖3為圖2中井口截斷裝置IV的局部放大圖。圖中標號表示I-採油樹，II-油管頭，III-套管頭，1-1號主控閘閥，2-螺栓，
43_油管頭四通體，4-鋼環，5-4號閘閥，IV-井口截斷裝置，6-高壓軟管，7-油管掛，8-密 封圈，9-大四開環，10-孔用彈簧格圈，11-圓環，12-操作杆，13-填料壓帽，14-密封填料， 15-轉塊，16-密封環，17-墊圈，18-下密封座，19-波形彈簧，20-卡塊，21-旋轉密封體， 22-轉動軸，23-小四開環，24-上密封座。
具體實施例方式下面結合圖2 圖3，對本發明的具體實施方式
做進一步詳述，需要說明的是本 實施例是描述性的，不是限定性的，不能以此來限定本發明的保護範圍。本發明是一種自備更換1號主控閘閥1結構的抗硫採油氣井口裝置，布置在採油 樹I和套管頭III之間的油管頭II上，包括井口內截斷裝置9和壓力平衡裝置。油管頭II 內通過頂絲固定油管掛7在油管頭四通體3內部，油管掛7與油管頭四通體3的內壁之間 布置有密封圈8、油管掛7的下部還布置有密封環16和墊圈17，起到更加完善的密封作用。 井口內截斷裝置9布置在1號主控閘閥1下方的油管頭四通體3你的位置，包括操作杆12 和旋轉密封裝置，旋轉密封裝置固定安裝在1號主控閘閥1下方的油管掛7的內壁上，操作 杆12安裝在油管頭四通體3的外部，用來控制旋轉密封體開或關。旋轉密封裝置包括旋轉密封體21、上密封座24、下密封座18、密封圈29、轉塊15 與轉動軸22。油管掛7體內安裝有大四開環9和小四開環23。大四開環9固定旋轉密封體21、上密封座24、下密封座18與密封圈29，使它們形 成一個控制油氣流通道的整體，小四開環23固定轉塊15和轉動軸22，使它們形成一個控 制流體的總開關。大四開環9與上密封座24之間布置有孔用彈簧隔圈14和圓環11，圓環 11支撐大四開環9，孔用彈隔圈14進一步固定圓環11，起到更加穩定的加固、密封的作用。 下密封座18與油管掛7兩者接觸之間布置有波形彈簧19，下密封座18始終與旋轉密封體 21接觸，達到密封良好的效果。上密封座24和下密封座18呈內球狀，對稱安裝在油管掛7的內壁上，上密封座24 和下密封座18的內球狀大小一致，油氣通過上密封座24和下密封座18內通道流動。旋轉 密封體21布置在上密封座24和下密封座18之間，截面對應上密封座24和下密封座18的 內徑大小相同，其兩側具有與上密封座24和下密封座18座球面對應的結構。旋轉密封體 21與上密封座24和下密封座18的內徑構成油氣流量通道。旋轉密封體21通過轉動軸22與操作杆12軸向連接，使操作杆12-轉動軸22-旋 轉密封體21連為一體，達到聯動的目的，利用操作杆12來截斷油氣通道。旋轉密封體21 的端面上具有凹槽，轉動軸22的一端具有與該凹槽對應的卡塊20，通過卡塊20與旋轉密封 體21上的凹槽的連接，使轉動軸22與旋轉密封體對應連接。操作杆12安裝在轉動軸22 的內部，使操作杆12通過轉動軸22，與旋轉密封體21軸向連接。轉動軸22的外廓上布置 有轉塊15，對轉動軸22起到固定、支撐和配合其轉動的作用。轉塊15和轉動軸22之間、轉 塊15和油管掛7之間，均安裝有密封圈8，使之達到更好的密封、固定效果。上密封座24的下端面和下密封座18的上端面具有對稱的球形斜口，旋轉密封體 21的上、下兩側具有與上述球形斜口對應的球形結構，上密封座24球形斜口底部對應下密 封座18球形斜口底部之間的距離=旋轉密封體21上、下兩側之間的距離，球形斜口的長邊 邊長=旋轉密封體21上、下兩側邊邊長。當操作杆12為初始狀態時，旋轉密封體21的兩
5側與上密封座24、下密封座18的球形斜口接觸，構成打開的油氣流量通道；當操作杆12旋 轉90°時，旋轉密封體21的兩側與上密封座24、下密封座18的球面接觸，使油氣流量通道 截斷。油管頭四通體3的外部，操作杆12的周圍有一個圓孔，圓孔內布置有操作杆12的 高壓密封裝置。該高壓密封裝置是一組密封填料14和填料壓蓋17，密封填料14裝填在圓 孔內部，填料壓帽13通過與油管頭四通體3上的螺紋嚙合，同軸安裝並固定，密封操作杆 12。壓力平衡裝置包括高壓軟管及其連接器。本實施例中，高壓軟管6通過連接器，一 端連接在油管頭四通體3套管閥上、另一端連接在採油樹I的生產閥上。由於本實施例中， 高壓軟管6連接在採油樹I的油氣樹生產閥上，因此，並不需要在此上重新安裝閥門，油管 壓力平衡裝置的閥門即為採油樹I的閥門，控制高壓軟管6內油氣的壓力，流量。油管掛7外設計有一個觀察槽。現場安裝時，用於觀察油管頭四通體3上的操作 杆12與油管掛7上轉動軸22的對接情況。井口內截斷裝置9通過採用不同的加工工藝和製造方法，能滿足不同採油氣井口 裝置的抗硫性能要求。根據井內流介質不同，裝置可整體使用不鏽鋼或耐蝕合金，不鏽鋼又 分316，3161^，304，30札；井內流量含硫一般的用合金鋼的也可以，要求一般抗硫的進口裝 置採用閥體鍛鋼，其內部零件用304或合金都可以。在製造時應用了抗硫材料和表面處理 工藝，可使本發明的自備更換1號主控閥結構的抗硫採油氣井口裝置能夠能在含硫介質的 場合應用，滿足抗硫性能等級要求PR1、PR2。採用不同的材料加工控制零件，就能滿足不同 環境下的使用要求，適應技術規範PSL1、PSL2、PSL3、PSL3G、PSL4。本發明的使用方法是這種自備更換1號主控閥結構的抗硫採油氣井口裝置是在普通採油氣井口裝置 的基礎上的一種創新，是在油管掛7內設計安裝一控制流體的總開關，該總開關由安裝在 油管頭四通體3上的操作杆12來控制旋轉密封裝置內流量通道的開或關。首先，將油管掛7按要求座入到油管頭四通體3內部的設計部位，通過油管掛7安 裝旋轉密封體21、上密封座24、下密封座18、密封圈29、轉塊15與轉動軸22等部件，同時， 將安裝在油管頭四通體3上的操作杆12與油管掛7上的轉動軸22相連，使操作杆12-轉 動軸22-旋轉密封體21連為一體，達到聯動的目的。並且按要求對上述部件進行水密封、 氣密封實驗，實驗合格，再安裝到油管掛體內。現場使用時當油氣井正常生產時，自備更換1號主控閥結構的抗硫採油氣井口裝置只是一個 流體通道，油氣流通過旋轉密封體21與油管掛體內11之間的油氣流通道流出。一旦採油樹I上的1號主控閘閥1發生洩漏或閥杆密封填料損壞時，現場工人可 以使用普通工具將安裝在油管頭四通體3外的操作杆12順時針旋轉操作杆90°就行了， 在1分鐘之內，旋轉密封體21就能截斷油管掛體內11油氣流。由於，旋轉密封體21上、下 都有壓力，使得旋轉密封體21的上、下壓力平衡，操作旋轉操作杆12，關閉力矩小，此時一 人就能輕鬆操作旋轉操作杆12關閉旋轉密封體21，截斷油管掛體內11油氣流道。關閉油 氣流通道後，放掉採油樹I內的高壓流體，既可以快速，安全更換1號主控閘閥1，更換完1 號主控閘閥1後，再將壓力平衡裝置的高壓軟管6正確安裝，一端連接在油管頭四通體3的
6套管閥上，另一端連接在採油樹I的油氣樹的生產閥上，打開連接在油管頭四通體3的套管 閥，將油管頭四通體3內的套管油氣流量通過高壓軟管6進入採油樹I內，使油管掛7內旋 轉密封體21的上、下壓力平衡，這時逆時針旋轉操作杆90°就行了，使井內流體通過旋轉 密封體21進入到採油樹I內，關閉連接高壓軟管6的套管閥及生產閥，卸掉高壓軟管6，該 油氣井就能立即恢復生產。
權利要求
一種自備更換1號主控閥結構的抗硫採油氣井口裝置，其特徵在於包括井口截斷裝置和壓力平衡裝置；由操作杆和活動密封裝置構成的井口截斷裝置布置在1號主控閥下方油管掛內的油氣井道上，活動密封裝置安裝在油管掛內油氣井道內部，活動密封裝置具有對應油氣通道內流量通道截面的活動密封面，操作杆一端連接旋轉密封裝置、另一端穿過油管掛壁並延伸出一段距離；壓力平衡裝置是一條高壓氣道，該高壓氣道一端連接1號主控閥下方的油管頭四通套管閥的油氣通道上、另一端連接1號主控閥上方的採油樹生產閥油氣通道上。
2.根據權利要求1所述的自備更換1號主控閥結構的抗硫採油氣井口裝置，其特徵在 於所述油管頭四通體內安裝有油管掛，活動密封裝置是一個旋轉密封裝置，包括旋轉密封 體、上密封座、下密封座與轉動軸，上、下密封座呈套筒狀，對稱安裝在油管掛內，上、下密封 座的內廓大小一致，構成流量通道；旋轉密封體布置在上、下密封座之間，通過轉動軸與操 作杆軸向連接；旋轉密封體的截面對應上、下密封座的內通徑大小，其兩側具有與上、下密 封座端面對應的結構。
3.根據權利要求2所述的自備更換1號主控閥結構的抗硫採油氣井口裝置，其特徵在 於所述上、下密封座的內廓呈球形，上密封座的下端面和下密封座的上端面具有對稱的球 形斜口，旋轉密封體的上、下兩側具有與上、下密封座的球形斜口對應的球形結構，上密封 座球形斜口底部對應下密封座球形斜口底部之間的距離=旋轉密封體上、下兩側之間的距 罔。
4.根據權利要求2所述的自備更換1號主控閥結構的抗硫採油氣井口裝置，其特徵在 於所述旋轉密封體與轉動軸的連接處，旋轉密封體上具有凹槽，轉動軸上具有與該凹槽對 應的卡塊。
5.根據權利要求1所述的自備更換1號主控閥結構的抗硫採油氣井口裝置，其特徵在 於所述旋轉密封裝置與油管掛內部管壁的連接處具有密封環。
6.根據權利要求1所述的自備更換1號主控閥結構的抗硫採油氣井口裝置，其特徵在 於所述油管頭外部，操作杆的周圍具有一個圓孔，圓孔內布置有操作杆的高壓密封裝置。
7.根據權利要求6所述的自備更換1號主控閥結構的抗硫採油氣井口裝置，其特徵在 於所述高壓密封裝置是一組密封填料和填料壓蓋，密封填料裝填在圓孔內部，填料壓帽通 過與油管頭四通體上的螺紋嚙合，同軸安裝並固定操作杆。
8.根據權利要求1所述的自備更換1號主控閥結構的抗硫採油氣井口裝置，其特徵在 於所述高壓氣道是一根高壓軟管，一端與油管頭四通體上的套管閥連接、另一端連接在採 油樹生產閥上。
9.根據權利要求1所述的自備更換1號主控閥結構的抗硫採油氣井口裝置，其特徵在 於所述油管掛外部設計有一觀察槽，對應操作杆與轉動軸的連接位置。
全文摘要
本發明提供一種自備更換1號主控閥結構的抗硫採油氣井口裝置，包括井口截斷裝置和壓力平衡裝置；由操作杆和活動密封裝置構成的井口截斷裝置布置在1號主控閥下方油管掛內的油氣井道上，活動密封裝置安裝在油管掛內油氣井道內部，活動密封裝置具有對應油氣通道內流量通道截面的活動密封面，操作杆一端連接旋轉密封裝置、另一端穿過油管掛壁並延伸出一段距離；壓力平衡裝置是一條高壓氣道，該高壓氣道一端連接1號主控閥下方的油管頭四通套管閥的油氣通道上、另一端連接1號主控閥上方的採油樹生產閥油氣通道上。本發明整體結構簡單，符合標準，設計科學合理，使用方便、快速、安全、可靠，無需動用大型特殊設備，適用範圍廣泛。
文檔編號E21B33/03GK101915069SQ20101023674
公開日2010年12月15日 申請日期2010年7月23日 優先權日2010年7月23日
發明者黃振富 申請人:黃振富