一種投撈式井下安全閥的製作方法

2023-04-25 15:16:26

專利名稱：一種投撈式井下安全閥的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用於油氣田生產技術領域的井下工具，尤其涉及天然氣井中用於安全生產的井下安全閥，是一種投撈式井下安全閥。
背景技術：
井下安全閥是一種安放於井筒內的連接在油管上設定位置的安全裝置，是一種防止井噴、保證生產安全的井下工具。在石油開採中，進行井下作業時經常出現由於開採設備發生故障等原因造成烴類流體流速增大的情況，這時就需要及時關閉流體通道，確保作業安全，避免發生更大的事故。實際生產中，通常使用井下安全閥來關閉流體通道，在油氣井出現異常情況時阻斷油管內流體，同時，也有利於保證在修井和投放、打撈井下工具等作業時的安全。目前國內外的井下安全閥按用途分類有兩種一是注水井的注水量或採油井的產量的控制閥；一是與封隔器組合使用以防井噴的安全閥。其中以地面控制油管回收式最具代表性，它直接與油管下端連接並安裝在油管某一深度，同時連接一條小直徑不鏽鋼控制管線，從閥體連接到地面並與自動控制系統連接起來，組成一套井下安全閥系統。油氣井正常生產時，地面控制系統通過泵給安全閥提供液壓油並使其自動保持在設定的打開壓力下，液壓力推動活塞及中心管移動，同時壓縮彈簧，中心管頂開閥板，井下安全閥處於打開狀態。一旦出現緊急情況，地面控制系統可洩掉控制管線內的壓力。這時，中心管和活塞在彈簧力的作用下回到原位，閥板在扭簧的作用下關閉，封住油管的生產空間，井下安全閥處於關閉狀態。由於井下安全閥直接與油管下端連接，當安全閥損壞時，不可避免的要進行壓井取油管作業，這樣降低了修井效率，同時壓井作業還會導致油氣層的汙染，減少氣井產量。
發明內容本實用新型的目的為了防止井噴、保證安全生產，同時避免維修井下安全閥時取油管作業，減少修井作業量和保證安全生產的需要的問題，特提供一種投撈式井下安全閥。它是用卡瓦固定和密封膠筒密封並安裝在油管內壁的一種井下工具，對安全閥的投放和打撈都不用壓井取油管作業，減少了修井作業量，對油氣層起到保護作用。為了實現上述目的，本實用新型採用以下技術方案一種投撈式井下安全閥，由投放頭、打撈頭、剪銷、卡瓦、芯軸、連接筒體、密封膠筒、密封錐、中心管、閥座、閥芯、防噴彈簧和外筒體構成。其特徵在於投放頭下端與芯軸上端用剪銷連接，中心管安裝在投放頭的下端，中心管外壁設置有0型密封圈與芯軸密封，卡瓦與芯軸錐面配合；打撈頭的下端外壁上設有環形臺階，用防砂圈螺母把防砂圈和防砂圈墊片固定在環形臺階上；連接筒體與芯軸下端螺紋連接，連接筒體外端安裝有密封膠筒，連接筒體下端與預壓彈簧端蓋螺紋連接；中心管下端與閥座螺紋連接，用鎖緊螺母防松；閥座上端螺紋連接有密封錐，閥座下端用螺紋連接外筒體，外筒體底端螺紋連接導向頭，外筒體下端內腔在導向頭上方安裝過流盤；固定杆的下端與過流盤中心螺紋連接，防噴彈簧端蓋安裝在固定杆上，固定杆上部安裝有閥芯，固定杆上部與閥芯之間的環形空間內安裝有防噴彈簧，閥芯與閥座採用球面密封；防噴彈簧上端與固定杆的臺階接觸，下端與防噴彈簧端蓋接觸；預壓彈簧安裝在連接筒體與中心管的環形空間內，預壓彈簧上端與中心管的臺階接觸，下端與預壓彈簧端蓋接觸。本實用新型具有以下有益效果(1)投放井下安全閥簡單方便，只需一套專用的投放工具即可完成投放安裝；(2)由於打撈頭上安裝有防砂圈等輔助裝置，具有防砂卡、防砂埋的功能；(3)油氣井出現井噴等事故能實現井口流道的關閉，保證生產安全；(4)安全閥打撈解卡方便，避免了修井作業時壓井取油管作業，減少了修井作業量。

圖I本實用新型一種投撈式井下安全閥的結構示意圖；圖2本實用新型一種投撈式井下安全閥的投放成功狀態的結構示意圖；圖3為投撈式井下安全閥的關閉狀態的結構示意圖；圖4為投撈式井下安全閥的打撈狀態的結構示意圖。如圖所示，I.投放頭；2.剪銷；3.打撈頭；4. 0型密封圈；5.防砂圈螺母；6.防砂圈塾片；7.防砂圈；8.卡瓦；9.中心管；10.芯軸；11.常封I父筒；12.連接筒體；13.預壓彈簧；14.預壓彈簧端蓋；15.密封錐；16.鎖緊螺母；17.閥座；18.外筒體；19.閥芯；20.防噴彈簧；21.防噴彈簧端蓋；22.固定杆；23.過流盤；24.導向頭。
具體實施方式
由圖所示，本實用新型主要由投放頭1，剪銷2，打撈頭3，卡瓦8，中心管9，芯軸10，密封膠筒11，連接筒體12，預壓彈簧13，預壓彈簧端蓋14，密封錐15，鎖緊螺母16，閥座17，外筒體18，閥芯19，防噴彈簧20，防噴彈簧端蓋21，固定杆22，過流盤23，導向頭24組成。投放頭I與芯軸10用剪銷2連接，防砂圈螺母5把防砂圈7和防砂圈墊片6固定在打撈頭3的下端外壁環形臺階上，打撈頭3下端內安裝有卡瓦8，卡瓦8與芯軸10錐面配合實現與油管內管壁的卡定；連接筒體12與芯軸10下端螺紋連接，連接筒體12外端安裝有密封膠筒11，連接筒體12下端與預壓彈簧端蓋14螺紋連接，預壓彈簧13安裝在連接筒體12和中心管9的環形空間內，中心管9下端與閥座17螺紋連接，並用鎖緊螺母16防松，中心管9安裝在投放頭3的下端，外壁設有0型密封圈4與芯軸10密封，並在芯軸10上軸向移動，閥座17上下端分別螺紋連接有密封錐15和外筒體18，外筒體18下端螺紋連接有過流盤23和導向頭24，過流盤23螺紋連接有固定杆22，防噴彈簧端蓋21安裝在固定杆22上，防噴彈簧20安裝在閥芯19和固定杆22的環形空間內，閥芯19與閥座17採用球面密封。實際工作中，投撈式井下安全閥的投放和打撈過程都是由鋼絲作業車操作完成。其中，投放過程如下將專用的投放下入工具連接在投放頭I上，通過鋼絲作業車緩慢勻速下放安全閥，卡瓦8處於鬆弛狀態，密封膠筒11處於自然收縮狀態，如圖I所示。當下放到預定深度後，緩慢上提鋼絲，卡瓦8在芯軸10的錐面上滑動向外撐出，卡瓦8的卡瓦牙卡在油管內壁上，當下放鋼絲拉力達到設計卡定拉力時，表明安全閥已卡在油管內壁上，完成卡瓦卡死定位。然後上提鋼絲，依靠震擊力剪斷投放頭I與芯軸10連接的剪銷2，此時，預壓、彈簧13推動中心管9向上移動，帶動密封錐15移動至密封膠筒11錐面，使得密封膠筒11向外膨脹，實現密封膠筒11與油管內壁的密封，完成安全閥的投放、座封作業，如圖2所示。工作過程如下在井口失控等情況下，油管內油氣量突然增大，井下安全閥閥芯19處流量增加產生節流壓差，在壓差的作用下推動防噴彈簧20向上移動，使閥芯19與閥座17貼合，實現關閉油氣井的功能，如圖3所示。當完成相關事故處理後需要恢復氣井生產時，通過向油管內注入高壓流體，以此來平衡閥座17下端來自油氣層的壓力，同防噴彈簧20 —起作用來頂開閥芯19，打開油氣流通道，恢復油氣井的正常生產。 打撈過程如下下放專用打撈工具,下震擊打撈工具與打撈頭3對接，向上抓提卡瓦8,使得卡瓦8與芯軸10鬆開,解除卡瓦8的卡定狀態，同時打撈工具擠壓中心管9,預壓彈簧13收縮，密封錐15離開密封膠筒11，密封膠筒11回到自然收縮狀態，由此上提出安全閥，完成安全閥的打撈作業，如圖4所示。
權利要求1.一種投撈式井下安全閥，是由投放頭、打撈頭、剪銷、卡瓦、芯軸、連接筒體、密封膠筒、密封錐、中心管、閥座、閥芯、防噴彈簧和外筒體組成，其特徵在於投放頭(I)的下端與芯軸(10)上端用剪銷(2)連接，中心管(9)安裝在投放頭(I)的下端，中心管(9)外壁設置有O型密封圈(4)與芯軸(10)密封，卡瓦(8)與芯軸(10)錐面配合，打撈頭(3)的下端外壁上設有環形臺階，用防砂圈螺母(5)將防砂圈(7)和防砂圈墊片(6)固定在環形臺階上；連接筒體(12)與芯軸(10)下端螺紋連接，連接筒體(12)外端安裝有密封膠筒(11)，連接筒體(12)下端與預壓彈簧端蓋(14)螺紋連接；中心管(9)下端與閥座(17)螺紋連接，用鎖緊螺母(16)防松；閥座(17)上端螺紋連接有密封錐(15)，閥座(17)下端用螺紋連接外筒體(18)，外筒體(18)底端螺紋連接導向頭(24)，外筒體(18)下端內腔在導向頭(24)上方安裝過流盤(23)，固定杆(22)的下端與過流盤(23)中心螺紋連接，防噴彈簧端蓋(21)安裝在固定杆(22 )上，固定杆(22 )上部安裝有閥芯(19 )，固定杆(22 )上部與閥芯(19 )之間的環形空間內安裝有防噴彈簧(20)，閥芯(19)與閥座(17)採用球面密封；防噴彈簧(20)上端與固定杆(22)的臺階接觸，防噴彈簧(20)下端與防噴彈簧端蓋(21)接觸；預壓彈簧(13)安裝在連接筒體(12)與中心管(9)的環形空間內，預壓彈簧(13)上端與中心管(9)的臺階接觸，預壓彈簧(13)下端與預壓彈簧端蓋(14)接觸。
專利摘要本實用新型涉及一種用於油氣田生產技術領域的投撈式井下安全閥。它能防止井噴，保證生產安全，避免維修安全閥時取油管作業，減少修井作業量。其技術方案投放頭與芯軸用剪銷連接，中心管安裝在投放頭下端，中心管外壁設有O型密封圈與芯軸密封；卡瓦安裝在打撈頭下端，與芯軸錐面配合，打撈頭下端外壁設有環形臺階，用防砂圈螺母將防砂圈和防砂圈墊片固定在環形臺階上；連接筒體與芯軸下端螺紋連接，外端安有密封膠筒；中心管下端與閥座連接，閥座下端連接有外筒體，外筒體上連接有導向頭和過流盤，固定杆上安有閥芯，兩者間的環形空間內安裝防噴彈簧。本安全閥結構簡單，投放打撈方便，出現井噴能實現進口流道的自動關閉，實現安全生產。
文檔編號E21B34/08GK202510087SQ201220138228
公開日2012年10月31日 申請日期2012年4月5日 優先權日2012年4月5日
發明者張力文, 張梁, 李雙雙, 梁政, 趙洪瑞 申請人:西南石油大學