連續油管防噴盒的製作方法

2023-12-09 16:31:32 1

本發明涉及一種用於連續油管作業的井口密封裝置，尤其涉及一種連續油管防噴盒。

背景技術：

油田進入開發後期，往往會出現產量降低的問題，一般可採用老井側鑽的方式來開採剩餘油。採用連續油管欠平衡鑽井技術，不僅可以快速地側鑽出小井眼，還能有效地保護儲層，進而提高老油田的開發效益。在進行連續油管欠平衡鑽井作業時，需要用到一種井口密封裝置——防噴盒，它的功能與常規鑽杆欠平衡鑽井所用到的旋轉防噴器類似，但又有不同之處。

防噴盒是位於注入頭和防噴器組中間的一種井控裝置，通過液壓壓力推動活塞，擠壓膠芯，將連續油管膠芯牢牢地包裹在連續油管表面，在連續油管下入井內或自井內起出時實現密封。在欠平衡鑽井過程中，它和節流管匯一起工作，調節井口回壓，共同維持井底壓力的穩定，實現邊鑽邊噴的欠平衡環境；在進行連續油管修井等其他帶壓作業時，通過防噴盒來密封井口，保證作業安全。

現有的防噴盒一般分為普通頂入式、側入式和串聯側入式三種。但現有防噴盒結構比較複雜還存在換膠芯操作繁瑣、不能實時監測膠芯磨損狀況等問題，具體體現在：在換膠芯過程中，需要打開側門，取出外部襯套，再取出膠芯，操作過程十分繁瑣；當膠芯磨損嚴重時，不能實時監測，只有通過取出膠芯，才能進行判斷。

由此，本發明人憑藉多年從事相關行業的經驗與實踐，提出一種連續油管防噴盒，以克服現有技術的缺陷。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種連續油管防噴盒，克服現有技術中存在的結構複雜、膠芯更換繁瑣等問題，該連續油管防噴盒結構簡單，膠芯維護更新方便，密封性能好。

本發明的另一目的在於提供一種連續油管防噴盒，該連續油管防噴盒能夠實時監測膠芯與連續油管之間的密封狀況，根據密封狀況及時維護更新膠芯，保證連續油管井口帶壓作業的安全。

本發明的目的是這樣實現的，一種連續油管防噴盒，包括與測試井口的防噴器連接的管接頭，所述管接頭的內側上部與一密封套筒的下部密封連接，所述密封套筒的上方設置有密封液壓缸，連續油管穿設通過所述密封液壓缸和所述密封套筒，所述密封液壓缸包括外缸套，所述外缸套內自下而上地密封滑動套設有活塞杆，所述活塞杆的自由端能滑動地密封穿設於所述密封套筒的內部，所述活塞杆的側壁底部構成沿周向分瓣設置、且能徑向開合的擺動部，所述擺動部的內壁上設置有沿周向對應分瓣設置、且能收攏構成圓筒結構的膠芯，所述膠芯的內壁能密封抵靠於連續油管的側壁上。

在本發明的一較佳實施方式中，所述活塞杆包括位於所述擺動部上方的圓筒部，所述擺動部至少包括兩瓣能徑向擺動開合的半筒結構，兩個所述半筒結構的外壁頂部與所述圓筒部的外壁底部之間通過連接銷釘鉸接，所述膠芯包括兩個與各所述半筒結構對應設置的半筒膠芯，各所述半筒膠芯分別設置於各所述半筒結構的內壁上。

在本發明的一較佳實施方式中，各所述半筒膠芯分別能滑動地設置於各所述半筒結構的內壁上，各所述半筒結構的內壁底部設置有能避免各所述半筒膠芯自各所述半筒結構上沿軸向脫落的第一臺階部，所述擺動部收攏狀態下所述第一臺階部的內壁與所述連續油管的側壁之間呈間隔設置；所述密封套筒的內部密封套設有第一封隔套，所述連續油管穿設通過所述第一封隔套的內腔，所述第一封隔套的頂部中心處設置有圓柱凸起部，所述圓柱凸起部的頂部端面能與所述膠芯的底部抵靠。

在本發明的一較佳實施方式中，所述活塞杆的內部設置有上下貫通的活塞內腔，所述活塞內腔中位於所述擺動部上方的位置密封固定有第二封隔套，所述連續油管穿設通過所述第二封隔套的內腔；所述膠芯的兩端能同時分別與所述第二封隔套的底部端面、所述第一封隔套的頂部端面相抵靠。

在本發明的一較佳實施方式中，所述外缸套內自上而下地密封固定穿設有內缸套，所述內缸套的下部能密封滑動地穿設於所述第二封隔套上方的所述活塞內腔中，所述內缸套的內腔中固定穿設有導向套，所述連續油管密封穿設通過所述導向套的內腔。

在本發明的一較佳實施方式中，所述密封套筒的內部密封套設有第一封隔套，所述連續油管穿設通過所述第一封隔套的內腔；所述密封套筒上設置有能監控所述第一封隔套上方的空間壓力的第一壓力表，所述密封套筒上還設置有能監控所述第一封隔套下方的空間壓力的第二壓力表。

在本發明的一較佳實施方式中，所述密封液壓缸與所述密封套筒之間設置有連接支架，所述連接支架的底部套設於所述密封套筒的上部，所述外缸套的側壁底部密封套設於所述連接支架的頂部，所述活塞杆的自由端密封穿設通過所述連接支架的頂部後能滑動地密封套設於所述密封套筒的內側上部。

在本發明的一較佳實施方式中，所述連接支架包括套設於所述密封套筒上的第一連接圓盤，所述連接支架還包括密封套設於所述外缸套的側壁底部的第二連接圓盤，所述第一連接圓盤與所述第二連接圓盤之間沿周向間隔設置有多個連接支撐柱。

在本發明的一較佳實施方式中，所述第二連接圓盤上設置有上下貫通的活塞過孔，所述活塞過孔的內壁上設置第二臺階部，所述第二臺階部的上方構成直徑增大的缸套連接孔，所述外缸套的底部端面與所述第二臺階部密封抵靠，所述外缸套的側壁底部密封套設於所述缸套連接孔內。

在本發明的一較佳實施方式中，所述外缸套的頂部設置有上注油孔，所述外缸套的底部設置有下注油孔；所述第二連接圓盤上設置與所述外缸套的內腔連通的所述下注油孔。

由上所述，本發明提供的連續油管防噴盒具有如下有益效果：

(1)本發明的連續油管防噴盒中的密封液壓缸結構簡單，活塞杆的自由端密封套設在密封套筒內部時，膠芯壓緊密封於連續油管的側壁上，活塞杆向上運動至自由端離開密封套筒後，擺動部能夠徑向打開，方便操作人員完成膠芯的維護和更換，操作簡單；

(2)本發明的連續油管防噴盒中設置第一壓力表和第二壓力表，根據第一壓力表和第二壓力表的讀數差異，可以實時監測膠芯與連續油管之間的密封狀況，保證連續油管井口作業的安全性；

(3)本發明的連續油管防噴盒中具有兩道密封防線，膠芯與連續油管之間的密封為第一密封防線，密封套筒與活塞杆之間的密封為第二密封防線，當膠芯與連續油管之間的密封失效時，第二道密封防線能夠對密封套筒起到密封作用，避免在關閉井口的防噴器之前流體自密封套筒中流出，能很好地保證安全作業。

附圖說明

以下附圖僅旨在於對本發明做示意性說明和解釋，並不限定本發明的範圍。其中：

圖1：為本發明的連續油管防噴盒密封狀態結構示意圖。

圖2：為本發明的連續油管防噴盒更換膠芯狀態結構示意圖。

圖中：

100、連續油管防噴盒；

1、密封液壓缸；

11、外缸套；111、上注油孔；112、下注油孔；

12、活塞杆；

120、活塞內腔；

121、擺動部；1211、半筒結構；1212、第一臺階部；

122、圓筒部；

123、連接銷釘；

13、內缸套；131、第一定位臺階部；

14、導向套；141、第二定位臺階部；

2、膠芯；21、半筒膠芯；

3、第一封隔套；31、圓柱凸起部；

4、第二封隔套；

5、連接支架；

51、第一連接圓盤；

52、第二連接圓盤；

521、活塞過孔；5211、第二臺階部；

522、缸套連接孔；

53、連接支撐柱；

54、固定螺母；

61、第一壓力表；

62、第二壓力表；

7、密封套筒；

8、管接頭；

9、連續油管。

具體實施方式

為了對本發明的技術特徵、目的和效果有更加清楚的理解，現對照附圖說明本發明的具體實施方式。

如圖1、圖2所示，本發明提供一種連續油管防噴盒100，包括與測試井口的防噴器(現有技術)連接的管接頭8，連續油管防噴盒100通過管接頭8安裝於防噴器的上方，起到密封防噴作用；管接頭8的內側上部與一密封套筒7的下部密封連接，在本實施方式中，密封套筒7和管接頭8通過螺釘連接，且密封套筒7與管接頭8之間設置密封圈；密封套筒7的上方設置有密封液壓缸1，密封液壓缸1包括外缸套11，外缸套11內自下而上地密封滑動套設有活塞杆12，外缸套11的頂部設置有上注油孔111，外缸套的底部設置有下注油孔112，在本實施方式中，注油泵(現有技術)通過上注油孔111向密封液壓缸1的無杆腔注油，實現活塞杆12的下移，注油泵(現有技術)通過下注油孔112向密封液壓缸1的有杆腔注油，實現活塞杆12的上移；活塞杆12的自由端能滑動地密封穿設於密封套筒7的內部，活塞杆12的側壁底部構成沿周向分瓣設置、且能徑向開合的擺動部121，擺動部121的內壁上設置有沿周向對應分瓣設置、且能收攏構成圓筒結構的膠芯2(膠芯2的分瓣設置情況與擺動部121的分瓣情況相對應)，膠芯2的內壁能密封抵靠於連續油管9的側壁上。本發明的連續油管防噴盒100中的密封液壓缸1結構簡單，活塞杆12的自由端密封套設在密封套筒7內部時，膠芯2壓緊密封於連續油管9的側壁上，活塞杆12向上運動至自由端離開密封套筒7後，擺動部121能夠徑向打開，方便操作人員完成膠芯2的維護和更換，操作簡單。本發明的連續油管防噴盒100中具有兩道密封防線，膠芯2與連續油管9之間的密封為第一密封防線，密封套筒7與活塞杆12之間的密封為第二密封防線，當膠芯2與連續油管9之間的密封失效時，第二道密封防線能夠對密封套筒7起到密封作用，避免在關閉測試井口的防噴器之前流體自密封套筒中流出，能很好地保證安全作業。

進一步，如圖1、圖2所示，活塞杆12包括位於擺動部121上方的圓筒部122，擺動部121至少包括兩瓣能徑向擺動開合的半筒結構1211，兩個半筒結構1211的外壁頂部與圓筒部122的外壁底部之間通過連接銷釘123鉸接，膠芯2包括兩個與各半筒結構1211對應設置的半筒膠芯21，各半筒膠芯21分別設置於各半筒結構1211的內壁上。當需要更換膠芯2時，活塞杆12上移自密封套筒7中抽出，徑向向外擺動打開兩個半筒結構1211，自其內部取出半筒膠芯21，放入新的半筒膠芯21後，徑向向內擺動合攏兩個半筒結構1211，新的膠芯2重新密封抵靠於連續油管9的側壁上。

進一步，如圖1、圖2所示，各半筒膠芯21分別能滑動地設置於各半筒結構1211的內壁上，各半筒結構1211的內壁底部設置有能避免各半筒膠芯21自各半筒結構1211上沿軸向脫落的第一臺階部1212，為了方便連續油管9的穿設，擺動部121收攏狀態下，第一臺階部1212的內壁與連續油管9的側壁之間呈間隔設置；密封套筒7的內部密封套設有第一封隔套3，在本實施方式中，第一封隔套3通過螺紋連接固定於密封套筒7的內部，且第一封隔套3與密封套筒7的內壁之間設置有密封圈；第一封隔套3的頂部中心處設置有圓柱凸起部31，圓柱凸起部31的頂部端面能與膠芯2的底部密封抵靠。圓柱凸起部31能夠使第一封隔套3更好地軸向擠壓膠芯2，使其較好地密封抱緊連續油管9。

進一步，如圖1、圖2所示，活塞杆12的內部設置有上下貫通的活塞內腔120，活塞內腔120中位於擺動部121上方的位置密封固定有第二封隔套4，在本實施方式中，第二封隔套4通過螺紋連接固定於活塞內腔120中；連續油管9穿設通過第二封隔套4的內腔；活塞杆12密封套設在密封套筒7內、且滑動至軸向最低位置時，膠芯2的兩端能同時分別與第二封隔套4的底部端面、第一封隔套3的頂部端面相密封抵靠，此時，第一封隔套3和第二封隔套4同時軸向擠壓膠芯2，從而使膠芯2向徑向內側發生變形，抱緊連續油管9，並對膠芯2的兩端進行抵靠密封，使得膠芯2與連續油管9之間的密封效果更好。

進一步，如圖1、圖2所示，外缸套11內自上而下地密封固定穿設有內缸套13，在本實施方式中，內缸套13與外缸套11通過螺紋密封連接，為了更好地密封，外缸套11與內缸套13之間設置有密封圈；內缸套13的下部能密封滑動地穿設於第二封隔套4上方的活塞內腔120中，內缸套13的內腔中固定穿設有導向套14，連續油管9密封穿設通過導向套14的內腔。在本實施方式中，內缸套13的頂部設置有第一定位臺階部131，導向套14的頂部設置有第二定位臺階部141，第一定位臺階部131的底部端面抵靠於外缸套11的頂部端面上，第二定位臺階部141的底部端面抵靠於第一定位臺階部131的頂部端面上，實現了內缸套13、導向套14的軸向定位。

進一步，如圖1、圖2所示，連續油管9穿設通過第一封隔套3的內腔；密封套筒7上設置有能監控第一封隔套3上方的空間壓力的第一壓力表61，第一壓力表61與第一封隔套3上方的空間相連通，密封套筒7上還設置有能監控第一封隔套3下方的空間壓力的第二壓力表62，第二壓力表62與第一封隔套3下方的空間相連通。連續油管防噴盒100正常工作時，活塞杆12的擺動部121收攏，使得膠芯2的內壁密封抵靠於連續油管9的側壁上，活塞杆12的自由端能滑動地密封穿設於密封套筒7的內部，第二壓力表62所測數據為第一封隔套3下方的空間壓力即井內流體壓力，第一壓力表61所測數據為第一封隔套3與活塞杆12的自由端之間的空間壓力，一般設定第一封隔套3與活塞杆12的自由端之間的空間壓力為一個大氣壓，當膠芯2與連續油管9之間的密封狀況良好時，第二壓力表62所測數據和第一壓力表61所測數據有差異，且差異明顯；當膠芯2磨損嚴重，即膠芯2與連續油管9之間的密封失效時，井內流體會通過第一封隔套3與連續油管9之間的間隙進入膠芯2與連續油管9之間的間隙，部分流體會突破膠芯2的底端與第一封隔套3的頂端之間的抵靠密封進入第一封隔套3與活塞杆12的自由端之間的空間，此時第二壓力表62所測數據和第一壓力表61所測數據相同或基本相同(差異不大)，據此可實時監測膠芯2與連續油管9之間的密封情況，保證連續油管9井口作業的安全性。

進一步，如圖1、圖2所示，密封液壓缸1與密封套筒7之間設置有連接支架5，連接支架5的底部套設於密封套筒7的上部，外缸套11的側壁底部密封套設於連接支架5的頂部，活塞杆12的自由端密封穿設通過連接支架5的頂部後能滑動地密封套設於密封套筒7的內側上部。連接支架5確保密封液壓缸1架設於密封套筒7的上方，且連接支架5的頂部與底部之間的距離能夠保證活塞杆12自密封套筒7中抽離，保證足夠的膠芯2的更換空間。

進一步，如圖1、圖2所示，連接支架5包括套設於密封套筒7上的第一連接圓盤51，在本實施方式中，第一連接圓盤51通過螺紋連接固定於密封套筒7上；連接支架5還包括密封套設於外缸套11的側壁底部的第二連接圓盤52，第一連接圓盤51與第二連接圓盤52之間沿周向間隔設置有多個連接支撐柱53。在本實施方式中，連接支撐柱53的底部固定於第一連接圓盤51上，在本發明的一具體實施例中，第一連接圓盤51上設置支撐柱固定螺孔，連接支撐柱53的底部通過螺紋連接固定於第一連接圓盤51上；第二連接圓盤52上設置連接過孔，連接支撐柱53的側壁上部設置第三臺階部，連接支撐柱53的側壁上、位於第三臺階部的上方設置連接螺紋，連接支撐柱53的頂部穿設通過連接過孔後通過固定螺母54固定，此時，第三臺階部與第二連接圓盤52的底部端面相抵靠，實現第二連接圓盤52的軸向定位。

進一步，如圖1、圖2所示，第二連接圓盤52上設置有上下貫通的活塞過孔521，活塞過孔521的內壁上設置第二臺階部5211，第二臺階部5211的上方構成直徑增大的缸套連接孔522，外缸套11的底部端面與第二臺階部5211密封抵靠，外缸套11的側壁底部密封套設於缸套連接孔522內。第二連接圓盤52構成外缸套11的底部密封端。

進一步，如圖1、圖2所示，第二連接圓盤52上設置與外缸套11的內腔連通的下注油孔112。

使用本發明的連續油管防噴盒100進行測試井口密封時，通過管接頭8將連續油管防噴盒100密封連接於測試井口的防噴器上，活塞杆12的擺動部121收攏使膠芯2密封抵靠於連續油管9的側壁上，注油泵經上注油孔111向密封液壓缸1的無杆腔中注油，推動活塞杆12下移，活塞杆12的自由端密封套設於密封套筒7的內側，實現測試井口的密封，如圖1所示。此時，開啟防噴器，膠芯2與連續油管9之間的密封狀況良好，第二壓力表62所測數據和第一壓力表61所測數據存在明顯差異。

當膠芯2磨損嚴重時，膠芯2與連續油管9之間的密封失效，井內流體通過膠芯2與連續油管9之間的間隙進入第一封隔套3與活塞杆12的自由端之間的空間，此時第二壓力表62所測數據和第一壓力表61所測數據相同或基本相同(差異不大)，此時需要更換膠芯2。更換前，首先關閉測試井口的防噴器，然後注油泵經下注油孔112向密封液壓缸1的有杆腔中注油，推動活塞杆12上移，活塞杆12的自由端自密封套筒7中抽出，徑向向外擺動打開兩個半筒結構1211，如圖2所示，自其內部取出半筒膠芯21，放入新的半筒膠芯21後，徑向向內擺動合攏兩個半筒結構1211，新的膠芯2重新密封抵靠於連續油管9的側壁上。重複前述動作，活塞杆12的自由端密封套設於密封套筒7內，實現測試井口的密封。

由上所述，本發明提供的連續油管防噴盒具有如下有益效果：

(1)本發明的連續油管防噴盒中的密封液壓缸結構簡單，活塞杆的自由端密封套設在密封套筒內部時，膠芯壓緊密封於連續油管的側壁上，活塞杆向上運動至自由端離開密封套筒後，擺動部能夠徑向打開，方便操作人員完成膠芯的維護和更換，操作簡單；

(2)本發明的連續油管防噴盒中設置第一壓力表和第二壓力表，根據第一壓力表和第二壓力表的讀數差異，可以實時監測膠芯與連續油管之間的密封狀況，保證連續油管井口作業的安全性；

(3)本發明的連續油管防噴盒中具有兩道密封防線，膠芯與連續油管之間的密封為第一密封防線，密封套筒與活塞杆之間的密封為第二密封防線，當膠芯與連續油管之間的密封失效時，第二道密封防線能夠對密封套筒起到密封作用，避免在關閉井口的防噴器之前流體自密封套筒中流出，能很好地保證安全作業。

以上所述僅為本發明示意性的具體實施方式，並非用以限定本發明的範圍。任何本領域的技術人員，在不脫離本發明的構思和原則的前提下所作出的等同變化與修改，均應屬於本發明保護的範圍。