一種有杆採油系統油管內井下防噴裝置及方法與流程

2023-12-10 12:51:57 4

本發明涉及一種石油工業採油設備，特別涉及一種有杆採油系統油管內井下防噴裝置及方法。

背景技術：

在無杆採油領域，井下安全閥應用非常廣泛，尤其在海洋平臺採油，出於安全和環保的要求，幾乎每口無杆泵井都有井下安全閥。

有杆採油方式主要包括抽油機和螺杆泵等，是陸地採油最常用的開採方式，有杆採油系統有著結構簡單、故障點少、成本低、系統效率高和壽命長等優點，是無杆採油系統無法代替的。但由於有杆採油系統杆柱的存在和井下空間的限制，油管內井下防噴在國內一直是個空白，這就限制了有杆採油系統在海洋平臺採油的應用。

技術實現要素：

本發明的目的就是針對現有技術存在的上述缺陷，提供一種有杆採油系統油管內井下防噴裝置及方法，由地面液壓站通過液控管線控制，打壓開啟，洩壓關閉並實現密封。

本發明提到的一種有杆採油系統油管內井下防噴裝置，包括密封杆（1）、上接頭（2）、滑套（3）、滑杆（4）、彈簧座（5）、彈簧（6）、中心管（7）、連接套（8）、彈簧擋圈（9）、限位環（10）、下接頭（11），所述上接頭（2）通過滑套（3）與連接套（8）連接，連接套（8）的下端連接下接頭（11），在上接頭（2）、滑套（3）與連接套（8）的內腔設有密封杆（1），所述密封杆（1）的中部設有杆柱密封體（1.1），所述杆柱密封體（1.1）與中心管（7）上側的中心管密封面（7.1）配合實現密封；所述中心管（7）的外側上部連接彈簧座（5），滑杆（4）的下端與彈簧座（5）的上表面接觸，滑杆（4）的上端安裝在滑套（3）內腔，且與上接頭（2）設有的液壓油進口（12）連通，通過滑套（3）與滑杆（4）的密封，液控動力直接作用於滑杆（4）上端，滑杆（4）在液控動力的作用下可在滑套（3）內自由滑動，實現將液體壓力與機構動力的轉換；

在所述連接套（8）的下端內腔安設彈簧擋圈（9），彈簧擋圈（9）與彈簧座（5）之間安設彈簧（6），彈簧座（5）、彈簧（6）、中心管（7）、連接套（8）和彈簧擋圈（9）實現滑杆（4）與中心管（7）的動力傳動，並將動力存儲於彈簧（6）中，通過彈簧（6）存儲的動力，從而實現了打壓開啟，洩壓關閉並實現密封。

優選的，上述的杆柱密封體（1.1）的底部為金屬密封斜面（1.2），中心管（7）的中心管密封面（7.1）為橡膠密封斜面，通過密封杆的金屬密封斜面與中心管的橡膠密封斜面的接觸實現密封。

優選的，上述的在所述中心管（7）的底部連接限位環（10），所述限位環（10）在下接頭（11）的限位腔（11.1）上下移動，限位腔（11.1）設置在下接頭（11）的上部，限位腔（11.1）的下側為內徑較小的過液通道（11.2）。

優選的，上述的連接套（8）的上半部分的內腔大於下半部分的內腔，滑杆（4）在上半部分的內腔上下活動，連接套（8）與中心管（7）之間的環空中安裝彈簧（6）。

優選的，上述的滑杆（4）的中部設有密封環，通過密封環與滑套（3）的內腔滑動密封。

優選的，上述的上接頭（2）的下側凸起部安設有液壓油進口（12），液壓油進口（12）與滑套（3）內的滑杆的上下移動的空間連通。

優選的，上述的滑套（3）的外側上下兩端設有螺紋，分別與上接頭（2）和連接套（8）活動連接，在滑套（3）的內腔設有中心管（7）的移動空腔，且密封杆（1）的杆柱密封體（1.1）安設在移動空腔內，且移動空腔的內徑大於上接頭（2）的內腔直徑。

本發明提到的一種有杆採油系統油管內井下防噴裝置的使用方法，包括以下步驟：

一、該裝置用於井底距離地面50-200m的位置，連接於兩根生產油管之間，由地面液壓站通過液控管線控制；

二、在液控管線有壓的狀態下，滑杆（4）在液控壓力的作用下，推動彈簧座（5）和中心管（7）向下移動，使杆柱密封面與中心管密封面處於不接觸的狀態，液體從杆柱與中心管之間的環形空間通過，此時彈簧（6）處於壓縮狀態；

三、當出現平臺倒塌、停電意外情況時，地面液壓站洩壓，彈簧座（5）、中心管（7）和滑杆（4）在彈簧的作用下向上移動，密封杆（1）的密封面與中心管（7）的密封面接觸，實現油管內有杆密封防噴。

本發明的有益效果是：利用密封杆的金屬錐面與中心管的橡膠錐面的接觸實現密封，打壓開啟、洩壓關閉並實現密封，密封方式可靠；當油井正常生產過程中，杆柱密封面與中心管密封面不接觸，液體從杆柱與中心管之間的環形空間通過；當出現平臺倒塌、停電等意外情況時，地面液壓站洩壓，杆柱密封面與中心管密封面接觸，實現油管內帶杆密封，防止原油外噴造成的海洋汙染等問題。

附圖說明

附圖1是本發明正常工作時杆柱密封面與中心管密封面不接觸的狀態示意圖；

附圖2是本發明的意外情況時杆柱密封面與中心管密封面接觸密封的狀態示意圖；

上圖中：密封杆1、上接頭2、滑套3、滑杆4、彈簧座5、彈簧6、中心管7、連接套8、彈簧擋圈9、限位環10、下接頭11、液壓油進口12；有杆柱密封體1.1、金屬密封斜面1.2、中心管密封面7.1、限位腔11.1、過液通道11.2。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明的優選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優選實施例僅用於說明和解釋本發明，並不用於限定本發明。

本發明提到的一種有杆採油系統油管內井下防噴裝置，包括密封杆1、上接頭2、滑套3、滑杆4、彈簧座5、彈簧6、中心管7、連接套8、彈簧擋圈9、限位環10、下接頭11，所述上接頭2通過滑套3與連接套8連接，連接套8的下端連接下接頭11，在上接頭2、滑套3與連接套8的內腔設有密封杆1，所述密封杆1的中部設有杆柱密封體1.1，所述杆柱密封體1.1與中心管7上側的中心管密封面7.1配合實現密封；所述中心管7的外側上部連接彈簧座5，滑杆4的下端與彈簧座5的上表面接觸，滑杆4的上端安裝在滑套3內腔，且與上接頭2設有的液壓油進口12連通，通過滑套3與滑杆4的密封，液控動力直接作用於滑杆4上端，滑杆4在液控動力的作用下可在滑套3內自由滑動，實現將液體壓力與機構動力的轉換；

在所述連接套8的下端內腔安設彈簧擋圈9，彈簧擋圈9與彈簧座5之間安設彈簧6，彈簧座5、彈簧6、中心管7、連接套8和彈簧擋圈9實現滑杆4與中心管7的動力傳動，並將動力存儲於彈簧6中，通過彈簧6存儲的動力，從而實現了打壓開啟，洩壓關閉並實現密封。

其中，杆柱密封體1.1的底部為金屬密封斜面1.2，中心管7的中心管密封面7.1為橡膠密封斜面，通過密封杆的金屬密封斜面與中心管的橡膠密封斜面的接觸實現密封。

另外，在所述中心管7的底部連接限位環10，所述限位環10在下接頭11的限位腔11.1上下移動，限位腔11.1設置在下接頭11的上部，限位腔11.1的下側為內徑較小的過液通道11.2；連接套8的上半部分的內腔大於下半部分的內腔，滑杆4在上半部分的內腔上下活動，連接套8與中心管7之間的環空中安裝彈簧6；滑杆4的中部設有密封環，通過密封環與滑套3的內腔滑動密封。優選的，上述的上接頭2的下側凸起部安設有液壓油進口12，液壓油進口12與滑套3內的滑杆的上下移動的空間連通。

再者，滑套3的外側上下兩端設有螺紋，分別與上接頭2和連接套8活動連接，在滑套3的內腔設有中心管7的移動空腔，且密封杆1的杆柱密封體1.1安設在移動空腔內，且移動空腔的內徑大於上接頭2的內腔直徑。

本發明提到的一種有杆採油系統油管內井下防噴裝置的使用方法，包括以下步驟：

一、該裝置用於井底距離地面50-200m的位置，連接於兩根生產油管之間，由地面液壓站通過液控管線控制；

二、在液控管線有壓的狀態下，滑杆4在液控壓力的作用下，推動彈簧座5和中心管7向下移動，使杆柱密封面與中心管密封面處於不接觸的狀態，液體從杆柱與中心管之間的環形空間通過，此時彈簧6處於壓縮狀態；

三、當出現平臺倒塌、停電意外情況時，地面液壓站洩壓，彈簧座5、中心管7和滑杆4在彈簧的作用下向上移動，密封杆1的密封面與中心管7的密封面接觸，實現油管內有杆密封防噴。

本發明的工作原理是：當有液控壓力時，中心管向下移動，彈簧被壓縮存儲動力，此時中心管密封錐面與密封杆密封錐面處於分開狀態，液體可以從兩者的空間中通過。當液控壓力消失時，中心管在彈簧的作用下向下移動，中心管內錐面與密封杆外錐面接觸並實現擠壓，形成密封。

利用液控壓力的存在和消失實現本裝置內密封面與抽油杆密封面的分離和接觸，最終在有液控壓力的情況下油井正常生產，在液控壓力消失的情況下實現有杆採油系統油管內的防噴。

該裝置用於井底距離地面50-200m的位置，連接於兩根生產油管之間，由地面液壓站通過液控管線控制，打壓開啟，洩壓關閉並實現密封。

具體應用時：該裝置配合井口的液壓站和液控管線使用，海洋平臺一般都配有液壓站，且液壓站長期處於開啟供壓狀態，在液控管線有壓的狀態下，參照附圖1所示，滑杆4在液控壓力的作用下，推動彈簧座5和中心管7向下移動，使杆柱密封面與中心管密封面處於不接觸的狀態，液體從杆柱與中心管之間的環形空間通過，此時彈簧6處於壓縮狀態；

當出現平臺倒塌、停電等意外情況時，地面液壓站洩壓，參照附圖2所示，彈簧座5、中心管7和滑杆4在彈簧的作用下向上移動，密封杆1的密封面與中心管7的密封面接觸，實現油管內有杆密封。

以上所述，僅是本發明的部分較佳實施例，任何熟悉本領域的技術人員均可能利用上述闡述的技術方案加以修改或將其修改為等同的技術方案。因此，依據本發明的技術方案所進行的任何簡單修改或等同置換，盡屬於本發明要求保護的範圍。