[發明專利]液動的變徑油管夾緊防噴器

在審

• 申請號: 201310718699.0
• 申請日: 2013-12-14
• 公開（公告）號: CN104712284A
• 公開（公告）日: 2015-06-17
• 發明（設計）人: 楊桂青;張樹平;張振軍;卞康群
• 申請（專利權）人: 江蘇貴鑫石油裝備有限公司
• 主分類號: E21B33/06
• 分類號: E21B33/06
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本發明涉及一種油田井下作業所使用的油管夾緊防噴器，尤其是液動的變徑油管夾緊防噴器。

背景技術

油管夾緊防噴器是油田井下作業所使用的井控防噴裝置，是一種因防范井噴事故而設計的，在井涌發生后能及時安全關井的裝置；目前，油管夾緊防噴器采用液壓驅動，當起下油管時，油氣井發生溢流或井噴或其它特發情況時，油管夾緊防噴器能很好地實現封閉油氣井，它同時也是油田井下作業所使用的夾緊油管的器具。油管夾緊防噴器包括殼體、液壓缸、閘板總成、閘板卡瓦、側門、側門螺栓、油口接頭，油管夾緊防噴器還包括密封機構；油管夾緊防噴器為左右對稱結構，即其左側結構與右側結構的規格結構相同并且對稱；殼體包括本體和法蘭結構，本體為長方體結構，本體的中心為空心的圓形結構的主通孔，法蘭結構包括法蘭頸和法蘭盤，殼體上有兩個法蘭結構，兩個法蘭結構分別位于本體的兩側，其兩個法蘭結構的中間通孔分別與主通孔相通連，法蘭結構的中心線與主通孔的中心線在同一直線上，殼體有多個側通孔，側通孔分別與主通孔相通，其側通孔兩兩成對組合構成多對側通孔的結構，同一對側通孔的一個側通孔位于主通孔一側，另一個側通孔位于主通孔另一側，兩個側通孔的中心線在同一直線上并與主通孔的中心線垂直相交；液壓缸包括缸筒和缸蓋、活塞和活塞桿、絲桿、缸筒螺栓及密封裝置，活塞桿固定連接于活塞的一側，活塞桿的外端為公扣結構，其頂為平面，稱之為頂平面，頂平面與活塞的中心線垂直，與頂平面相連的兩側面為平面即側平面，其兩側平面分別與頂平面垂直，且相互平行，其兩側平面分別到活塞的中心線的垂直距離相等，側平面與活塞桿主體之間有凹槽結構相連，凹槽結構兩端敞口，其凹槽結構包括槽底面和槽側面，其槽底面與側平面平行，其兩槽側面相互平行，并且與槽底面垂直，槽側面與活塞桿的頂平面平行，活塞桿上有連接絲桿的盲孔，連接絲桿的盲孔與活塞的中心通孔相通連，連接絲桿的盲孔與活塞的中心通孔及活塞桿、活塞的中心線在同一直線上，活塞的中心通孔及連接在一起的連接絲桿的盲孔內有內螺紋，絲桿包括本體和臺階，本體為圓形桿，本體的中間周壁向外凸出圓環形的臺階，其臺階把絲桿本體分出前段和后段，前段的外徑小于后段的外徑，本體的前段上有公螺紋。液壓缸、側門及殼體的側通孔之間相互配套，液壓缸、側門及殼體的側通孔的數量對應相同，液壓缸及側門與殼體之間配合連接。活塞桿包括夾緊的活塞桿和防噴的活塞桿，閘板卡瓦與相應的夾緊的活塞桿之間配合連接，閘板總成與相應的防噴的活塞桿之間配合連接，液壓缸及側門與殼體之間連接結構，即活塞桿套進側門中間的孔內，活塞套入缸筒內，絲桿的本體的前段上的公螺紋與活塞的中心通孔及連接在一起的活塞桿的連接絲桿的盲孔內的內螺紋旋合連接，缸蓋密封套連絲桿的本體的后段，液壓缸的密封裝置包括缸蓋與絲桿的本體的后段之間的密封及缸蓋與缸筒之間的密封和側門與缸筒之間的密封、活塞桿與側門之間的密封，活塞桿與側門之間的密封分為兩部分，一部分是密封井壓，一部分是密封液控產生的油壓，兩次密封機構位于這兩部門之間，為使該處的密封十分可靠，有多重結構的密封圈，以及中間O形密封圈的輔助密封；側門本身由側門螺栓與殼體連接，側門位于殼體的側通孔外側，側門覆蓋于側通孔上，缸蓋和缸筒通過缸筒螺栓與側門固定連接在一起，側門與缸筒之間的密封采用Y形密封圈實現雙向密封。油管夾緊防噴器的密封機構包括側門與殼體之間的密封和油路的密封。殼體的本體內分布多條各自獨立的油路孔，其獨立的油路孔有一個外口和兩個油路孔口，外口位于本體外側面上，同一獨立的油路孔的兩個油路孔口分別對應同一對側通孔的兩個側通孔，即同一獨立的油路孔的兩個油路孔口分別分布在與其對應的同一對側通孔的一個側通孔的外側和另一個側通孔的外側，殼體的本體的油路孔的油路孔口與側門的油路孔口配合相對應連接，其殼體的本體的油路孔的外口固定連接油口接頭；側通孔的外側有兩油路孔口，其兩油路孔口分別屬于兩條油路孔，其兩條油路孔分別為控制活塞前進的油路孔和控制活塞后退的油路孔；缸蓋本體內有一條油路孔，其油路孔從缸蓋內側與缸筒對應相連的周側上穿進缸蓋本體，并從缸蓋內側的中間穿出；缸筒有一油路孔，缸蓋油路孔的周側油路孔口與缸筒的油路孔的一油路孔口密封相接，缸蓋的油路孔的內側的中間的油路孔口通向缸筒內，其側門內有兩條穿通側門的油路孔，側門的一條油路孔的兩油路孔口分別與缸筒的油路孔的另一油路孔口及殼體的控制活塞前進的油路孔密封相通連，側門的另一條油路孔與殼體的控制活塞后退的油路孔密封相通連且通向缸筒內；各部件分別依程序先后安裝連接完成，其相互直接連接的油路孔口之間有橡膠密封圈密封連接，形成獨立完整密封的油路。油路的密封包括相互直接連接的油路孔口之間的密封及油口接頭與殼體的油路孔外口的密封。油管夾緊防噴器裝備閘板總成和閘板卡瓦。閘板總成包括閘板本體和密封件，閘板本體上有母扣結構，母扣結構與防噴的活塞桿的外端的公扣結構相配套，其為凸直槽，其由內槽和外槽構成，即閘板本體的外側有凸直槽，橫向穿通座體，其槽底面為平面，凸直槽包括內槽和外槽，其內槽的寬度大于外槽的寬度，外槽的兩槽側面之間的垂直距離與防噴的活塞桿的外端的公扣結構的頂部的兩凹槽結構的兩槽底面之間的垂直距離相同，其防噴的活塞桿的外端的公扣結構的凹槽結構槽底面的寬度與閘板本體的母扣結構的外槽的槽側面的寬度相同，防噴的活塞桿的外端的公扣結構頂平面至凹槽結構的與頂平面相鄰的槽側面的垂直距離與閘板本體的母扣結構的內槽的深度相同，防噴的活塞桿的外端的公扣結構的兩側平面之間的垂直距離與閘板本體的母扣結構的凸直槽的內槽的兩槽側面之間的垂直距離相等；閘板本體與密封件相互配套并連接。閘板卡瓦為塊體的形狀結構，閘板卡瓦外表面上有兩個相對的弧形外壁面和兩個相對的相互平行的外平面，弧形外壁面分別與兩個外平面相交連接，外平面與閘板卡瓦的中間切面垂直，其兩個外平面，一個為上平面，另一個為底平面。閘板卡瓦包括開口結構、母扣結構，開口結構、母扣結構分別位于閘板卡瓦的前部和后部。開口結構位于閘板卡瓦的前部，開口結構指閘板卡瓦的前部的中間的圓弧形的開口，其開口結構的圓弧形的內壁的表層為卡瓦牙結構，卡瓦牙結構是由若干個卡瓦牙排列組合構成，卡瓦牙為弧形的鉗牙，各個卡瓦牙的內周在同一個所屬圓弧周面上，開口結構的弧心線與閘板卡瓦的中間切面在同一平面上，其弧心線與閘板卡瓦的外平面垂直；由于閘板卡瓦的前部有開口結構，其閘板卡瓦的前部就有兩個前頭，兩個前頭相互對稱地分別位于閘板卡瓦的中間切面的兩側。閘板卡瓦的前部包括兩個前頭；母扣結構位于閘板卡瓦的后部，母扣結構為凸形槽，其由內槽和外槽構成，橫向穿通閘板卡瓦，其槽底面為平面，凸形槽包括內槽和外槽，其內槽的寬度大于外槽的寬度；其閘板卡瓦的母扣結構與液壓閘板卡瓦夾緊器的相應的活塞桿的外端的公扣結構相互配合，其相應的活塞桿稱之為夾緊的活塞桿，閘板卡瓦的母扣結構的外槽的兩槽側面之間的垂直距離與夾緊的活塞桿的外端的公扣結構的頂部的兩凹槽結構的兩槽底面之間的垂直距離相同，其夾緊的活塞桿的外端的公扣結構的凹槽結構槽底面的寬度與母扣結構的外槽的槽側面的寬度相同，夾緊的活塞桿的外端的公扣結構頂平面至凹槽結構的與頂平面相鄰的槽側面的垂直距離與母扣結構的內槽的深度相同，夾緊的活塞桿的外端的公扣結構的兩側平面之間的垂直距離與母扣結構的凸形槽的內槽的兩槽側面之間的垂直距離相等；這樣，夾緊的活塞桿套進側門中間的孔內，夾緊的活塞桿的公扣結構插進卡瓦座上的母扣結構內且相互吻合。油管夾緊防噴器為左右對稱結構，殼體的多對側通孔中，其中有兩個側通孔為夾緊的側通孔，其它各側通孔為防噴的側通孔，兩個夾緊的側通孔成對組合構成一對夾緊的側通孔的結構，閘板卡瓦上有母扣結構，閘板卡瓦兩兩相對地成對安裝于夾緊的側通孔內，即在殼體的同一對左、右夾緊的側通孔內分別安裝閘板卡瓦，其對應的夾緊的活塞桿的公扣結構插進閘板卡瓦上的母扣結構內且相互吻合，其兩個閘板卡瓦相互配套、兩兩相對構成一組閘板卡瓦，其一組閘板卡瓦為一套閘板卡瓦，而其防噴的側通孔內安裝閘板總成，在殼體的同一對左、右防噴的側通孔內的閘板總成相互配套、兩兩相對，而其對應的防噴的活塞桿的公扣結構插進閘板本體上的母扣結構內且相互吻合，其兩個相互配套的閘板總成構成一組閘板總成，其一組閘板總成為一套閘板總成；防噴的側通孔與閘板總成的數量對應相同。閘板總成有兩類，一類閘板總成為全封結構，稱之為全封閘板總成，另一類閘板總成為半封結構，稱之為半封閘板總成。半封閘板總成包括半封的閘板本體、半封前部膠芯和頂部膠芯，半封前部膠芯包括主體結構和外耳，主體結構為半環形形狀的結構，其主體結構的左、右兩端分別向外側凸出形成相互對稱的塊體形狀的外耳，從而，其主體結構的頭部和外耳相互連接形成半封前部膠芯的頭部，半封前部膠芯有兩個頭部；半封的閘板本體上有開口結構，開口結構位于半封的閘板本體的前部，開口結構與半封前部膠芯適應、相配套，開口結構包括兩個開口片，開口片的前部中間有弧形的開口，其開口兩側分別為前部平面，其兩個前部平面分別與開口的內周壁面相交連接，兩個前部平面在同一平面上，開口的內周壁面的弧心線與半封的閘板本體的中間切面在同一平面上，前部平面與閘板本體的中間切面相互垂直，開口片有內面，開口的內周壁面的弧心線與內面垂直，其內面與前部平面垂直，兩個開口片的內面相對相互平行；兩個開口片分別為頂開口片和底開口片，兩個開口的內周壁面的弧心線在同一直線上；兩個開口片的內面之間有弧形的內周壁面連接，其弧形的內周壁面稱之為中心周壁面，其中心周壁面的弧心線與開口的內周壁面的弧心線在同一直線上，其中心周壁面的直徑大于開口的內周壁面的直徑，中心周壁面分別與兩個開口片的內面相交連接，中心周壁面的兩側分別有內平面，兩內平面在同一平面上，內平面與前部平面平行，內平面與中心周壁面相交連接，內平面與開口片的內面垂直相交連接；半封的閘板本體的頂部有弧形密封槽，弧形密封槽包括中間密封槽和側密封槽，兩個側密封槽分別位于中間密封槽的兩側，中間密封槽分別與兩側密封槽相通連接，中間密封槽的深度小于側密封槽的深度，中間密封槽的槽底面與側密封槽的槽底面平行，中間密封槽的槽底面與內面平行，側密封槽的槽底面與內平面垂直相交連接，側密封槽的槽底面到底開口片的內面的垂直距離小于頂開口片的內面到底開口片的內面的垂直距離，使側密封槽的槽底面、內平面以及頂開口片的內面之間形成一個缺口；內平面上有連接半封前部膠芯的盲孔，其盲孔中心線與內平面垂直；側密封槽的槽底面有連接頂部膠芯的盲孔，其盲孔中心線與側密封槽的槽底面垂直，兩個盲孔交叉相通；半封的閘板本體的底開口片上有對中導向斜角和對中導向槽；底開口片上有連接對中導向斜角的外槽，對中導向斜角固定連接于外槽上，對中導向斜角與外槽的固定連接結構采用焊接結構或采用無頭螺釘連接結構；當采用無頭螺釘連接結構時，其底開口片上有兩個通孔，其通孔的中心線與底開口片上的內面垂直，其兩個通孔分別與外槽相通，其通孔為內螺紋結構，對中導向斜角上有與底開口片上的兩個通孔相配合對應的兩個內螺紋孔，通過無頭螺釘分別緊固連接底開口片和對中導向斜角，使對中導向斜角固定連接于外槽上。這樣，半封前部膠芯與半封的閘板本體相互配合連接，其半封前部膠芯壓夾于半封的閘板本體的開口結構的頂開口片和底開口片之間，半封前部膠芯的連接桿的外端即伸出半封前部膠芯的膠體的連接桿完全插進半封的閘板本體的連接半封前部膠芯的盲孔內；頂部膠芯壓嵌夾于半封的閘板本體的頂部的弧形密封槽內，其頂部膠芯的伸出頂部膠芯的膠體的連接桿完全插進半封的閘板本體的連接頂部膠芯的盲孔內；其頂部膠芯的連接桿插進半封前部膠芯的連接桿的外端的孔內。這樣，其頂部膠芯和半封前部膠芯分別附著在半封的閘板本體上，頂部膠芯兩頭分別與半封前部膠芯的兩個頭部相互配合連接在一起，頂部膠芯兩頭分別與半封前部膠芯兩端的外耳相互配合連接在一起并形成密閉空間。從而，構成半封的閘板總成。當油管夾緊防噴器裝備全封閘板總成時，其為全封結構的油管夾緊防噴器；當油管夾緊防噴器裝備半封閘板總成時，其為半封結構的油管夾緊防噴器；當液動油管夾緊防噴器既裝備全封又裝備半封閘板總成時，其為全封和半封相結合的結構的油管夾緊防噴器；油管夾緊防噴器為組合結構的油管夾緊防噴器，根據所裝備的閘板總成數量的不同，油管夾緊防噴器包括雙閘板的油管夾緊防噴器和多閘板的油管夾緊防噴器，當油管夾緊防噴器裝備一組閘板總成和一組閘板卡瓦時，其為雙閘板的油管夾緊防噴器；當油管夾緊防噴器裝備兩組及兩組以上的閘板總成和一組閘板卡瓦或一組閘板總成和兩組及兩組閘板卡瓦時，其為多閘板的油管夾緊防噴器。油口接頭密封連接液壓系統的液壓輸油管，當液控系統高壓油進入控制閘板總成的左右缸筒關閉腔時，推動活塞前進且帶動左右閘板總成沿殼體的側通孔分別向井口中心移動，實現封閉油氣井，當高壓油進入左右缸筒開啟腔時，推動活塞后退且帶動左右閘板總成向離開井口中心方向運動，打開油氣井，閘板總成開關由液壓系統的液控裝置的換向閥控制。全封結構的油管夾緊防噴器，通過關閉或打開全封閘板總成，從而實現全封閉井口或打開井口；半封結構的油管夾緊防噴器，通過關閉或打開半封閘板總成，從而實現封閉油管與套管之間的環形空間或打開油管與套管之間的環空；全封和半封相結合的結構的油管夾緊防噴器，通過關閉或打開全封閘板總成，從而實現全封閉井口或打開井口，又通過關閉或打開半封閘板總成，從而實現封閉油管與套管之間的環形空間或打開油管與套管之間的環空。當液控系統高壓油進入控制閘板卡瓦的左右缸筒關閉腔時，推動活塞前進且帶動左右閘板卡瓦沿殼體的側通孔分別向井口中心移動，實現夾緊油管，當高壓油進入左右缸筒開啟腔時，推動活塞后退且帶動左右閘板卡瓦向離開井口中心方向運動，松開油管，閘板卡瓦開關由液壓系統的液控裝置的換向閥控制。目前，油田修井用的油管夾緊防噴器裝備的半封閘板總成和閘板卡瓦均為單一尺寸半封閘板總成和單一尺寸閘板卡瓦，即一種尺寸的半封閘板總成只能密封相應尺寸的油管、一種尺寸的閘板卡瓦只能夾緊相應尺寸的油管，而油井所用的一套油管大多都是由不同規格的油管連接而成的組合油管，因此需要配備不同尺寸的閘板總成和閘板卡瓦，閘板卡瓦的內徑規格指閘板卡瓦的卡瓦牙的內壁周面的內徑規格，從而要通過更換半封閘板總成和閘板卡瓦來滿足需要，這樣不僅在操作時增加工作量，而且存在安全隱患；所以，現有油管夾緊防噴器不能滿足修井所需的要求。