一種油氣田開發用的井口保護器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種油氣田開發用的井口保護器，解決壓裂作業由于采用了壓裂液通過采油樹進入井里的方式而存在安全隱患和成本高的問題。本實用新型包括中心管，套在該中心管部分外部、且頂端設有與壓裂口對齊的徑向通孔的活塞桿套，設置在中心管上的動力裝置，與活塞桿套連接并連通中心管的進液通道，設置在中心管下端的膠筒座封裝置，以及與徑向通孔連通的解封機構；所述中心管通過設置在其中部的連接法蘭與采油樹頂端連接。本實用新型結構合理、使用方便，其可以使壓裂液不通過采油樹而直接進入到井里，因而不僅消除了安全隱患，而且降低了作業成本。
【專利說明】—種油氣田開發用的井口保護器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種保護器，具體涉及的是一種油氣田開發用的井口保護器。
【背景技術】
[0002]目前，在壓裂作業過程中，當壓裂壓力不超過井口設計壓力時，通常的做法是將壓裂口直接接在井口采油樹的清蠟閥頂端，以使壓裂液能夠通過采油樹打到井里；然而，如果壓裂壓力超過采油樹的設計壓力，那么采用該種連接方式會使壓裂作業存在著很大的安全隱患。
[0003]所以，即便測試數據表明地層油、氣壓力不高，但是考慮到將來壓裂作業的需要，也會安裝一個高壓力級別的采油樹。但是大面積使用高壓力等級的采油樹會導致成本偏高，這不是經濟的做法。
[0004]因此，如何在壓裂作業過程中既能消除安全隱患，又能降低壓裂作業的成本，便成為本領域技術人員重點研究的內容之一。
實用新型內容
[0005]本實用新型的目的在于提供一種油氣田開發用的井口保護器，解決壓裂作業由于采用了壓裂液通過采油樹進入井里的方式而存在安全隱患和成本高的問題。
[0006]為了實現上述目的，本實用新型采用的技術方案如下:
[0007]—種油氣田開發用的井口保護器，包括中心管，套在該中心管部分外部、且頂端設有與壓裂口對齊的徑向通孔的活塞桿套，設置在中心管上、用于帶動中心管上下移動的動力裝置，與活塞桿套連接并連通中心管的用于通入壓裂液的進液通道，設置在中心管下端、用于使中心管在動力裝置帶動下與井里連通的膠筒座封裝置，以及與徑向通孔連通、用于使中心管在動力裝置帶動下與井里分離的解封機構；所述中心管通過設置在其中部的連接法蘭與采油樹頂端連接。
[0008]具體地說，所述動力裝置包括通過轉桿與中心管連接、用于帶動中心管轉動的液壓馬達，套在中心管外部、用于向液壓馬達輸出能量的油缸，以及設置在該油缸上下端的位置傳感器。
[0009]進一步地，所述轉桿上還設有用于檢測液壓馬達旋轉角度的旋轉編碼器。
[0010]具體地說，所述膠筒座封裝置包括套在中心管下端外部的膠筒組件，與該膠筒組件下端連接的彈簧扭矩套，以及設置在該彈簧扭矩套下方、用于防止彈簧扭矩套脫出的防脫套；所述中心管與彈簧扭矩套螺紋連接。
[0011]具體地說，所述解封機構包括分別與徑向通孔和連接法蘭連接的連接管，設置在該連接管中的截止閥，設置在該截止閥一側、用于測量連接管內壓力的第一壓力傳感器，以及設置在截止閥另一側、用于測量采油樹壓力的第二壓力傳感器。
[0012]再進一步地，所述活塞桿套與進液通道的連接處設有軸向密封件。
[0013]為了方便運輸，本實用新型還包括通過卡箍分別與中心管和活塞桿套連接的運輸架。
[0014]與現有技術相比，本實用新型具有以下有益效果:
[0015](I)本實用新型通過合理的結構設計，在連接采油樹后，通過液壓馬達與彈簧扭矩套、膠筒組件的配合，以主動密封的方式，很好地將壓裂液與采油樹完全隔開，并用于承受壓裂壓力，從而使得壓裂液可以通過中心管直接進入到井里，而無需通過采油樹，這樣不僅確保了采油樹不被壓裂液腐蝕，從而在消除安全隱患的同時，很好地降低了壓裂作業的成本，并且本實用新型還可以在采油樹內打入背壓來提高膠筒組件的承壓能力。
[0016](2)本實用新型設置了旋轉編碼器，可以記錄液壓馬達旋轉的方向和角度，只需設置一個顯示屏幕，便可以使操作人員直觀地了解到本實用新型座封的程度(即液壓馬達旋轉的圈數，也就是膠筒組的壓縮量)是否足夠、內徑通孔是否對齊壓裂口，從而實現了提放中心管、旋轉座封、解封等全套動作的全液控可視化操作。
[0017](3)本實用新型還分別設置了位置傳感器、第一壓力傳感器和第二壓力傳感器，當活塞桿套移動到達上、下極限位置時，由位置傳感器進行感應，便可令操作人員直觀了解到中心管是否已經移動到指定的位置；而壓力傳感器則可以實時監測到采油樹的壓力和連接管內的壓裂壓力，如此一來，便可以進一步確保整套裝置在工作時的安全性。
[0018](4)本實用新型在進液通道與活塞桿套的連接處設置了軸向密封件，可以安全、方便地進行壓裂前的接口試壓。
[0019](5)本實用新型還設置了運輸架，不僅方便了保護器的運輸，而且可以防止運輸途中由于道路顛簸而導致保護器被損壞。
[0020](6)本實用新型性價比高、實用性強、結構牢靠穩固，其在油氣田開發方面具有廣泛的應用前景，因此適于推廣應用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1為采油樹的結構示意圖。
[0022]圖2為本實用新型的結構示意圖。
[0023]圖3為進液通道與活塞桿套的連接示意圖。
[0024]圖4為膠筒座封裝置的結構示意圖。
[0025]圖5為本實用新型設置有運輸架的結構示意圖。
[0026]其中，附圖標記對應的零部件名稱為:
[0027]1-采油樹主體，2-清蠟閥，3-主閥，4-徑向通孔，5-旋轉編碼器，6-液壓馬達，7-活塞桿套，8-進液通道，9-位置傳感器，10-連接管，11-油缸，12-第一壓力傳感器，13-截止閥，14-第二壓力傳感器，15-連接法蘭，16-中心管，17-膠筒座封裝置，18-膠筒組件，19-彈簧扭矩套，20-防脫套，21-軸向密封件，22-運輸架。
【具體實施方式】
[0028]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明，本實用新型的實施方式包括但不限于下列實施例。
實施例
[0029]在介紹本實用新型之前，首先介紹目前油氣田開發方面所用到的采油樹。如圖1所示，采油樹主要由采油樹主體I，以及設置在其上的清蠟閥2和主閥3構成，其用作采油時的井口控制裝置。而本實用新型的作用就是將壓裂液與井口采油樹隔開，用來承受壓裂壓力，使壓裂液通過本實用新型直接進到井里，而不通過采油樹。如圖2?4所示，本實用新型包括中心管16、活塞桿套7、進液通道8、動力裝置、膠筒座封裝置以及解封機構，本實用新型通過連接法蘭15與采油樹主體I頂端連接。所述中心管16用于與井里連通，所述活塞桿套7套在中心管16部分外部，而所述進液通道8與活塞桿套7連接，并與中心管16連通，同時，該進液通道8與活塞桿套7的連接處設有軸向密封件21。所述進液通道8用于通入壓裂液，以便壓裂液經由中心管16進入到井里。
[0030]所述動力裝置用于保護器與采油樹連接后，控制中心管16上下移動，然后在與膠筒座封裝置和解封機構的配合下，實現保護器的座封與解封，從而將壓裂液與采油樹完全隔開，并用于承受壓裂壓力。具體地說，該動力裝置包括通過轉桿與中心管16連接、用于帶動中心管轉動的液壓馬達6，套在中心管16外部、用于向液壓馬達輸出動力的油缸11，以及設置在該油缸11上下端的位置傳感器9。
[0031]所述膠筒座封裝置17用于實現保護器的座封，如圖4所示，其包括套在中心管16下端外部的膠筒組件18，與該膠筒組件18下端連接的彈簧扭矩套19，以及設置在該彈簧扭矩套19下方、用于防止彈簧扭矩套脫出的防脫套20 ;所述中心管16與彈簧扭矩套19螺紋連接。
[0032]所述解封機構則用于實現保護器的解封，令保護器能夠從采油樹中拆卸下來。具體地說，該解封機構包括分別與徑向通孔和連接法蘭連接的連接管10，設置在該連接管10中的截止閥13，設置在該截止閥13 —側、用于測量連接管內壓力的第一壓力傳感器12，以及設置在截止閥13另一側、用于測量采油樹壓力的第二壓力傳感器14。
[0033]此外，如圖5所示，為了方便運輸保護器，并防止在運輸的過程中，由于道路顛簸而導致保護器被損壞，本實用新型還設計了運輸架22，其通過卡箍分別與中心管16和活塞桿套7連接，本實施例采用了五個卡箍將運輸架22固定，卡箍的位置分布在中心管16和活塞桿套7上。另外，為了防止運輸途中和在進行吊裝時碰壞信號線，保護器還設計了信號線護管，不僅能夠對信號線提供有效地保護，而且使得保護器外觀整體美觀整潔。
[0034]本實用新型的工作原理如下:
[0035]壓裂作業開始前，關閉采油樹的主閥3，并將采油樹主體I頂端與本實用新型通過法蘭連接，使中心管16下端及膠筒座封裝置伸入到采油樹內部下端。連接好后即可進行壓裂管線和接口的壓前試壓，并在試壓后將采油樹的主閥3打開。
[0036]而后，操控油缸11，使液壓馬達6作順時針轉動，液壓馬達6通過活塞桿套7帶動中心管16轉動，并沿著軸向向下移動。中心管16移動的同時也帶動了膠筒組件18和彈簧扭矩套19轉動和移動。當活塞桿套7到達油缸11的下極限位置時，位于油缸11下端的位置傳感器便會感應到并進行提示(可以通過報警燈閃爍的方式進行提示)，此時即表示膠筒座封裝置已到達井口的雙公短節處。
[0037]當膠筒座封裝置到達雙公短節處時，彈簧扭矩套19上的彈簧片會緊撐在雙公短節的內壁上，因而提供了一個阻止扭矩套轉動的反扭矩。又由于中心管16與彈簧扭矩套19螺紋連接，并且有防脫套20的限位，因而此時的彈簧扭矩套19便會在螺紋副的作用下沿軸向向上移動，將膠筒組件18壓縮，迫使其發生橫向變形。當膠筒組件18的軸向壓縮量達到一定程度時，膠筒組件18的外表面便會緊貼雙公短節的內壁而實現初始座封，并且此時的徑向通孔4也正好與壓裂口對齊。
[0038]初始座封完成后，再通過采油樹的支路從座封的上游打入一定的清水作為平衡壓力，該平衡壓力小于采油樹的額定工作壓力和壓裂壓力。打入清水的目的在于減小膠筒組件的上、下游壓差，從而提高膠筒組件的座封效果，如此一來，便完成了保護器對采油樹的座封。在座封的過程中，第一壓力傳感器12和第二壓力傳感器14會實時將采油樹的平衡壓力和連接管10內的壓裂壓力進行監測，令操作人員隨時了解到座封的效果。
[0039]座封完成后，便開始進行壓裂作業。由于座封的位置在雙公短節處，因而壓裂時，壓裂液便會在進入進液通道8后，經由中心管16直接進入到井里，不經過采油樹。如此一來，由于壓裂液和壓裂產生的壓力與井口采油樹是完全隔開的，因此采用該種方式通入壓裂液也很好地保護了采油樹。
[0040]在壓裂作業結束后，由于井底通常會有剩余的壓裂壓力，因而需要利用解封機構對保護器進行解封，方能使其順利拆卸。解封的具體做法為:打開截止閥13，使連接管上下連通，實現膠筒組件18的上、下游壓力相同；接著，操控油缸11，令液壓馬達6作逆時針轉動，使扭矩套沿軸向向下移動，釋放被壓縮的膠筒組件18。膠筒組件18解壓后，由于自身的彈性，其會回彈到座封前的狀態而實現解封。
[0041]解封后，繼續操控油缸10，使活塞桿套7向上移動，即可將中心管16沿軸向向上移動，直至活塞桿套7到達油缸10上端的位置傳感器9處時，被該傳感器感應到并進行提示(可以通過報警燈閃爍的方式進行提示)，此時即表示膠筒座封裝置已脫離雙公短節。最后，關閉主閥2，并將連接法蘭15拆卸，進而便可順利將保護器從采油樹上拆下。
[0042]本實用新型設計合理、適用范圍廣，其膠筒組件可以任意拆卸，因而可以適用于不同的井口，其面對不同的油管內徑時，只需要更換下半截的膠筒和中心管等零件即可，無需換用整套全新的井口保護器，因而使用和更換非常方便。
[0043]上述實施例僅為本實用新型的優選實施例，并非是對本實用新型保護范圍的限制，但凡采用本實用新型的設計原理，以及在此基礎上進行非創造性勞動而作出的變化，均應屬于本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種油氣田開發用的井口保護器，其特征在于:包括中心管(16)，套在該中心管(16)部分外部、且頂端設有與壓裂口對齊的徑向通孔(4)的活塞桿套(7)，設置在中心管(16)上、用于帶動中心管(16)上下移動的動力裝置，與活塞桿套(7)連接并連通中心管(16)的用于通入壓裂液的進液通道(8)，設置在中心管(16)下端、用于使中心管在動力裝置帶動下與井里連通的膠筒座封裝置(17)，以及與徑向通孔連通、用于使中心管在動力裝置帶動下與井里分離的解封機構；所述中心管(16)通過設置在其中部的連接法蘭(15)與采油樹頂端連接。
2.根據權利要求1所述的一種油氣田開發用的井口保護器，其特征在于:所述動力裝置包括通過轉桿與中心管(16)連接、用于帶動中心管轉動的液壓馬達(6)，套在中心管(16)外部、用于向液壓馬達輸出能量的油缸(11)，以及設置在該油缸(11)上下端的位置傳感器(9)。
3.根據權利要求2所述的一種油氣田開發用的井口保護器，其特征在于:所述轉桿上還設有用于檢測液壓馬達旋轉角度的旋轉編碼器(5)。
4.根據權利要求2或3所述的一種油氣田開發用的井口保護器，其特征在于:所述膠筒座封裝置(17)包括套在中心管(16)下端外部的膠筒組件(18)，與該膠筒組件(18)下端連接的彈簧扭矩套(19)，以及設置在該彈簧扭矩套(19)下方、用于防止彈簧扭矩套脫出的防脫套(20);所述中心管(16)與彈簧扭矩套(19)螺紋連接。
5.根據權利要求4所述的一種油氣田開發用的井口保護器，其特征在于:所述解封機構包括分別與徑向通孔和連接法蘭連接的連接管(10)，設置在該連接管(10)中的截止閥(13)，設置在該截止閥(13)—側、用于測量連接管內壓力的第一壓力傳感器(12)，以及設置在截止閥(13)另一側、用于測量采油樹壓力的第二壓力傳感器(14)。
6.根據權利要求5所述的一種油氣田開發用的井口保護器，其特征在于:所述活塞桿套(7)與進液通道(8)的連接處設有軸向密封件(21)。
7.根據權利要求6所述的一種油氣田開發用的井口保護器，其特征在于:還包括通過卡箍分別與中心管(16)和活塞桿套(7)連接的運輸架(22)。
【文檔編號】E21B43/26GK204175274SQ201420627276
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年10月28日 優先權日:2014年10月28日
【發明者】何偉, 易建國, 卿顯君 申請人:四川省威爾敦化工有限公司