專利名稱：油氣井油管防噴堵塞裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及油氣井設(shè)備，特別是油氣井起鉆過程中油管內(nèi)的防井溢、井噴及有毒有害氣體的油氣井油管防噴堵塞裝置。
背景技術(shù)：
在油氣井起鉆過程中，由于伴生氣(天然氣)及地層壓力的影響，油管內(nèi)常常存在井溢甚至井噴的危險，而且井溢、井噴往往先起始于油管，致使起鉆作業(yè)存在不安全隱患。目前油管內(nèi)防噴的井口控制措施是發(fā)現(xiàn)井噴預(yù)兆后立即安裝油管旋塞或者簡易井口，但這種措施方法存在一定的不足之處，一是許多井在發(fā)現(xiàn)井口溢流到井噴之間的時間很短，導(dǎo)致?lián)屟b油管旋塞或井口難度較大。二是現(xiàn)場對井噴預(yù)兆難以預(yù)測，以致井溢、井噴具有突發(fā)性，給現(xiàn)場井控工作造成難度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種油氣井油管防噴堵塞裝置，它在油氣井起鉆前，投入油管內(nèi)，能夠保證起鉆作業(yè)過程中，油管內(nèi)無有毒有害氣體逸出，也不會發(fā)生油管內(nèi)溢流、井噴現(xiàn)象，為起鉆作業(yè)提供安全條件。
本發(fā)明的技術(shù)方案是設(shè)計一種油氣井油管防噴堵塞裝置，其特征是本體2它至少包括主體9、主體9一端的的單流閥，主體9另一端的密封件，主體9中部的卡瓦固定機構(gòu)，油管堵塞器主體9的中心是通腔的管狀體，單流閥固定在主體9一端內(nèi)腔，密封件連接在主體9另一端的外圈。
所述的單流閥由單流閥球座5、鋼球6、彈簧7、內(nèi)彈簧套8、泄水孔16、扶正球17組成，單流閥球座5的外部為圓形結(jié)構(gòu)，它的中心開有中心園孔，中心園孔上部內(nèi)徑大于中部內(nèi)徑，兩交接處為一臺階，其下部為錐形園孔，鋼球6卡接在錐形園孔內(nèi)，單流閥球座5的上方一側(cè)有泄水孔16，泄水孔16與中心園孔連通，內(nèi)彈簧套8外套接有彈簧7，彈簧7卡接在鋼球6上，扶正球17鑲嵌在堵塞器主體9上部外側(cè)。
所述的扶正球17有三個，互成120度夾角。
所述的卡瓦固定機構(gòu)由主體中心通道18、卡瓦19、外彈簧座10、彈簧11、堵塞器主體9組成，堵塞器主體9的外部為錐體狀，堵塞器主體9的中心是主體中心通道18，錐體的中部外圍共有三道燕尾槽，燕尾槽內(nèi)有卡瓦19，在錐體的下端套接有環(huán)形的外彈簧座10，彈簧11卡接在外彈簧座10與堵塞器主體9下部的密封結(jié)構(gòu)上的壓環(huán)12之間。
所述的卡瓦19有3片，卡瓦19徑向互成120度夾角。
所述的堵塞器主體9一端內(nèi)腔連接有單流閥，堵塞器主體9的另一端依次套接有壓環(huán)12、調(diào)節(jié)密封圈22、支撐環(huán)13、托環(huán)14，過水孔20在堵塞器主體9下端部的卡臺處。
所述過水孔20是矩形孔，它是2個徑向?qū)ΨQ且與主體中心通道18連通的通孔。
所述的壓環(huán)12為環(huán)形鋼質(zhì)壓板。
所述的油管堵塞器本體2上有加重桿1。
所述的調(diào)節(jié)密封圈22，它一端有環(huán)狀凸棱中部是圓柱通孔另一端是喇叭通孔，喇叭的最大直徑端在端口處，圓柱通孔與喇叭通孔連通。
本發(fā)明的特點是堵塞器本體2包括單流閥功能、卡瓦固定、密封件。①本體2上部為單流閥結(jié)構(gòu)，它一是阻止內(nèi)部氣液上行進入油管；二是發(fā)計彈簧性能參數(shù)，確保作業(yè)過程中，當(dāng)油管內(nèi)液面高于油套環(huán)形空間一定的液面高度時，油管內(nèi)液面自行下落；三是能夠保障該管柱具有正循環(huán)功能。②本體2中部卡瓦結(jié)構(gòu)，當(dāng)遇到下部氣液動力時(即井噴跡象)固定工具自身，阻止工具上移。③本體2下部為密封結(jié)構(gòu)，本工具到位后自行密閉油管，承壓壓差油井21MPa，氣井35MPa。④本體1為加重桿，可使得本體2在到達預(yù)定位置后立即坐封，對油管實施全徑密閉。
本發(fā)明自由下落到達油管變徑處后，在加重桿1及本體2自重作用下，本體2相對下移，本體2內(nèi)的壓環(huán)12、支撐環(huán)13、托環(huán)14、調(diào)節(jié)密封圈22等支撐于油管變徑處而不動。從而壓縮調(diào)節(jié)密封圈22，此時堵塞器在管柱下部對油管全徑實施了密封。同時，卡瓦固定本體，防止工具上移。在起鉆過程中，當(dāng)油管內(nèi)的液面高于油套環(huán)形空間液面高度時，鋼球6下移打開堵塞器中心通道18，油管內(nèi)的液面自行回落，保證油管在井口卸扣以后無油水灑落于井口。本油管堵塞器能夠完全阻止伴生氣(天然氣)、井筒液體從油管內(nèi)進入，有效防止油管內(nèi)有毒有害氣體逸出及井噴的發(fā)生；該工具體積小、使用方法簡便、可重復(fù)使用多次。


下面結(jié)合實施例附圖對本發(fā)明做進一步說明。
圖1是實施例1油管堵塞器應(yīng)用管柱位置示意圖；圖2是實施例1油管堵塞器整體結(jié)構(gòu)剖示圖；圖3是圖2A-A剖視圖，為油管堵塞器上部局部結(jié)構(gòu)剖視圖；圖4是圖2B-B剖視圖，為油管堵塞器下部局部結(jié)構(gòu)剖視圖；圖中1、加重桿；2、本體；3、水力錨；4、壓裂封隔器；5、單流閥球座；6、鋼球；7、彈簧；8、內(nèi)彈簧座；9、堵塞器主體；10、外彈簧座；11、彈簧；12、壓環(huán)；13、支撐環(huán)；14、托環(huán)；15、定位螺母；16、泄水孔；17、扶正球；18、堵塞器主體中心通道；19、卡瓦；20、過水孔；21、“O”密封圈；22、調(diào)節(jié)密封圈。
具體實施例方式
實施例如圖1所示，實施例中各部件的形狀及作用堵塞器主體9；是堵塞器的鋼質(zhì)空心主體，各段外形均呈圓形，是其它各部件的載體。實施例1單流閥球座5位于油管堵塞器本體2頂部，與堵塞器主體9絲扣連接；外部圓形，開有中心園孔(下部為錐形園孔)，作用是油管內(nèi)液體下落及正洗井的通道，同時錐形園孔又是鋼球6的球座。
鋼球6實心鋼球，常態(tài)下被彈簧7上頂密閉油管堵塞器主體中心通道，防止氣液上返，正循環(huán)時，鋼球受壓壓縮彈簧7下移，打開正循環(huán)通道。
彈簧7座于內(nèi)彈簧座8之上，常態(tài)下上頂鋼球5密閉油管堵塞器主體中心通道，正循環(huán)時，受鋼球壓縮下移，打開正循環(huán)通道。
內(nèi)彈簧座8為圓柱形(開有中心孔)，下端鑲嵌座于主體9，主要作用是固定彈簧7。
泄水孔16位于單流閥座上端側(cè)面，與其中心孔連通，它可以是多個孔。作用是在起鉆過程中堵塞器上部液體能夠順利回落的通道，防止在堵塞器側(cè)面沉積固體雜質(zhì)。
扶正球17內(nèi)置式鑲?cè)攵氯髦黧w上部側(cè)面的小鋼球(三個，相互夾角120度)，鋼球下面裝置小彈簧。其作用是對堵塞器加以扶正，使其居中保證堵塞器坐封良好。
主體中心通道18是縱向貫穿堵塞器主體的圓形中心通道，作用是在起鉆過程中，堵塞器以上的液體能夠回落到井筒中，否則每起一根油管，油管內(nèi)的油或水就會灑落于井口周圍；另一作用是具有正循環(huán)功能，以便處理一些井筒異常情況。
卡瓦19(3片)位于堵塞器主體9中偏上側(cè)面，共開三道燕尾槽，安裝3片卡瓦，徑向夾角120度。作用是堵塞器到達預(yù)定位置后固定堵塞器，防止堵塞器受到下部氣液壓力后產(chǎn)生上移。卡瓦是本行業(yè)的標準用語，出處在標準SY/T5952-2005外彈簧座10位于堵塞器主體9中部，為環(huán)形，套于主體9之上。作用主要是限定壓環(huán)12等的上移行程，另一作用是固定彈簧11。
彈簧11位于堵塞器主體9中偏下，套在主體9之上。作用是在堵塞器下落過程中防止壓環(huán)12等上移而遮擋過水孔20。
壓環(huán)12位于堵塞器主體9中偏下，為環(huán)形鋼質(zhì)壓板，套在主體9之上。作用是在堵塞器坐封時對調(diào)節(jié)密封圈22產(chǎn)生全面壓縮。
支撐環(huán)13位于堵塞器主體9下部，為鋼質(zhì)園環(huán)，套在主體9之上。作用是在堵塞器坐封時對調(diào)節(jié)密封圈22產(chǎn)生全面支撐壓縮。
托環(huán)14位于堵塞器主體9下部，為環(huán)形鋼質(zhì)壓板，下端為錐形，套在主體9之上。作用一是在堵塞器坐封時對調(diào)節(jié)密封圈22產(chǎn)生全面壓縮；二是堵塞器到達預(yù)定位置后，托環(huán)14下端錐面座于預(yù)定位置(管柱內(nèi)徑的變徑處一小于58mm)。
定位螺母15位于堵塞器主體9下端，圓形螺母，與主體9絲扣連接。作用一是托環(huán)14的下止點；二是螺母外徑必須能夠進入預(yù)定位置(工具)的中心孔，以保證堵塞器坐封時主體9能夠下移而壓縮調(diào)節(jié)密封圈22。
調(diào)節(jié)密封圈22它是膠質(zhì)彈性材料環(huán)形密封圈，如圖2所示，它一端有環(huán)狀凸棱，中部是圓柱通孔，另一端是喇叭通孔喇叭端口直徑最大，圓柱通孔與喇叭通孔連通。這種結(jié)構(gòu)的密封圈彈性好，可調(diào)節(jié)范圍大。作用是堵塞器坐封時被壓縮而封閉堵塞器與油管之間。“O”密封圈21膠質(zhì)環(huán)形密封圈，剖面為“O”形，它套于主體9上2個置于支撐環(huán)13內(nèi)壁兩端作用是堵塞器坐封時，卡住過水孔20，對其密封。
過水孔20矩形孔有2個，徑向?qū)ΨQ，兩端為圓弧形，與主體中心通道18溝通。作用是堵塞器在下落過程中，部分液體流經(jīng)的通道，以減少堵塞器下落的過水阻力，當(dāng)堵塞器達到預(yù)定位置后，該孔被支撐環(huán)13密封。
其功能是到位后在加重桿1及自重作用下壓縮調(diào)節(jié)密封圈22，封閉油管與堵塞器本體2之間的環(huán)形空間，堵塞器本體2中心孔通道18由鋼球6密封，這樣，堵塞器本體2對油管全徑實施了密封。在起鉆過程中，當(dāng)油管內(nèi)的液面高于油套環(huán)形空間液面高度時，油管內(nèi)的液面自行回落，保證油管卸扣后無油水灑落于井口。
實施例如圖1所示油管堵塞器本體2它至少包括主體9、主體9一端的的單流閥，主體9另一端的密封件，主體9中部的卡瓦固定機構(gòu)，油管堵塞器主體9的中心是通腔的管狀體，單流閥固定在主體9一端內(nèi)腔，密封件連接在主體9另一端的外圈。在通常情況下，井口至下而上分別依次固定連接有壓裂封隔器4、水力錨3，為防止井溢、井噴及有毒有害氣體的溢出，在起鉆前將油管堵塞器本體2與加重桿1相繼從井口投入油管內(nèi)，30min左右到達油管變徑處(壓裂管柱為水力錨3頂部)，到位后即自行封閉油管。
如圖2所示油管堵塞器本體2是中心為通腔的圓柱形管狀體，它自上而下依次為單流閥結(jié)構(gòu)、卡瓦固定結(jié)構(gòu)、密封結(jié)構(gòu)(如圖2所示，為從左至右)。油管堵塞器本體2由密封連接在堵塞器主體9上方內(nèi)腔的單流閥、堵塞器主體9及套接在堵塞器主體9下方的密封件組成。油管堵塞器本體2中部為卡瓦結(jié)構(gòu)，它由堵塞器主體9、主體中心通道18、3片卡瓦19、外彈簧座10、彈簧11組成。油管堵塞器本體2中部的堵塞器主體9外部為一段錐體狀結(jié)構(gòu)，堵塞器主體9的中心是主體中心通道18，錐體的中部側(cè)面開有三道燕尾槽，燕尾槽內(nèi)安裝有3片卡瓦19，3片卡瓦19徑向互成120度夾角。其作用是堵塞器到達預(yù)定位置后固定堵塞器，防止堵塞器受到下部氣液壓力后產(chǎn)生上移。在錐體的下端套接有環(huán)形的外彈簧座10，彈簧11卡接在外彈簧座10與堵塞器主體9下部的密封結(jié)構(gòu)上的壓環(huán)12之間，作用是在堵塞器下落過程中防止壓環(huán)12等上移而遮擋過水孔20。
油管堵塞器下部為密封件，由壓環(huán)12、支撐環(huán)13、托環(huán)14、定位螺母15、過水孔20、“O”密封圈21、調(diào)節(jié)密封圈22組成。壓環(huán)12在堵塞器坐封時對調(diào)節(jié)密封圈22產(chǎn)生全面壓縮，堵塞器在下落過程中，過水孔20是部分液體流經(jīng)的通道，以減少堵塞器下落的過水阻力，當(dāng)堵塞器達到預(yù)定位置后，過水孔被支撐環(huán)13密封，到位后在加重桿1及自重作用下壓縮調(diào)節(jié)密封圈22，封閉油管與堵塞器本體2之間的環(huán)形空間，堵塞器本體2中心孔通道18由鋼球6密封，堵塞器本體2對油管全徑實施了密封。
如圖3所示，所述的油管堵塞器本體2上部為單流閥結(jié)構(gòu)，它包括單流閥球座5、鋼球6、彈簧7、內(nèi)彈簧套8、泄水孔16、扶正球17、堵塞器主體9。單流閥球座5位于油管堵塞器本體2頂部，與堵塞器主體9絲扣連接；單流閥球座5的外部為圓形結(jié)構(gòu)，其中心開有中心園孔，中心園孔上部內(nèi)徑大于中部內(nèi)徑，兩交接處為一臺階，其下部為錐形園孔，錐形園孔是鋼球6的球座，鋼球6卡接在錐形園孔內(nèi)，單流閥球座5的上方一側(cè)有泄水孔16，泄水孔16與中心園孔連通；油管內(nèi)液體下落及正洗井的通道，在起鉆過程中堵塞器上部的液體能夠順利回落到通道，防止在堵塞器側(cè)面沉積固體雜質(zhì)。
內(nèi)彈簧套8下端鑲嵌在堵塞器主體9內(nèi)端面凹槽內(nèi)，內(nèi)彈簧套8是中心為通孔的倒T形結(jié)構(gòu)，內(nèi)彈簧套8外套接有彈簧7，彈簧7卡接在鋼球6上。在常態(tài)下被彈簧7上頂密閉油管堵塞器主體中心通道，防止氣液上返，正循環(huán)時，鋼球受壓壓縮彈簧7下移，打開正循環(huán)通道。三個扶正球17鑲嵌在堵塞器主體9上部外側(cè)，互成120度夾角，鋼球下面裝置有小彈簧。其作用是對堵塞器加以扶正，使其居中，保證堵塞器坐封良好。
如圖4所示，油管堵塞器本體2下部的堵塞器主體9上自上而下套接有壓環(huán)12、調(diào)節(jié)密封圈22、支撐環(huán)13、托環(huán)14，過水孔20在堵塞器主體9的下端部的卡臺處，過水孔20是矩形孔，它為2個徑向?qū)ΨQ且與主體中心通道18連通的通孔。
壓環(huán)12為環(huán)形鋼質(zhì)壓板，它在堵塞器坐封時對調(diào)節(jié)密封圈22產(chǎn)生全面壓縮。堵塞器在下落過程中，過水孔20是部分液體流經(jīng)的通道，以減少堵塞器下落的過水阻力，當(dāng)堵塞器達到預(yù)定位置后，該孔被支撐環(huán)13密封。到位后在加重桿1及自重作用下壓縮調(diào)節(jié)密封圈22，封閉油管與堵塞器本體2之間的環(huán)形空間，堵塞器本體2中心孔通道18由鋼球6密封，這樣，堵塞器本體2對油管全徑實施了密封。在起鉆過程中，當(dāng)油管內(nèi)的液面高于油套環(huán)形空間液面高度時，油管內(nèi)的液面自行回落，保證油管卸扣后無油水灑落于井口。
本發(fā)明的工作原理是本發(fā)明自由下落到達油管變徑處后，在加重桿1及本體2自重作用下，本體2相對下移，壓環(huán)12、支撐環(huán)13、托環(huán)14、密封圈22等支撐于油管變徑處而不動，從而壓縮調(diào)節(jié)密封圈22，此時堵塞器在管柱下部對油管全徑實施了密封；同時，卡瓦固定本體，防止工具上移。在起鉆過程中，當(dāng)油管內(nèi)的液面高于油套環(huán)形空間液面高度時，鋼球6下移打開堵塞器中心通道18，油管內(nèi)的液面自行回落，保證油管在井口卸扣以后無油水灑落于井口。
本發(fā)明的工作過程是①.在油氣井起鉆過程中使用。②.起鉆前將本專利從井口人工投入油管內(nèi)，30min后開始起鉆，由于堵塞器在管柱下部對油管全徑實施了密封，所以在起鉆過程中，油管內(nèi)不會出現(xiàn)有毒有害氣體逸出與液體溢流的現(xiàn)象。③.其工作原理本發(fā)明自由下落到達油管變徑處后，在加重桿1及本體2自重作用下，本體2相對下移，壓環(huán)12、支撐環(huán)13、托環(huán)14、密封圈22等支撐于油管變徑處而不動，從而壓縮調(diào)節(jié)密封圈22，此時堵塞器在管柱下部對油管全徑實施了密封；同時，卡瓦固定本體，防止工具上移。在起鉆過程中，當(dāng)油管內(nèi)的液面高于油套環(huán)形空間液面高度時，鋼球6下移打開堵塞器中心通道18，油管內(nèi)的液面自行回落，保證油管在井口卸扣以后無油水灑落于井口。
權(quán)利要求
1.油氣井油管防噴堵塞裝置，其特征是本體(2)它至少包括主體(9)、主體(9)一端的的單流閥，主體(9)另一端的密封件，主體(9)中部的卡瓦固定機構(gòu)，油管堵塞器主體(9)的中心是通腔的管狀體，單流閥固定在主體(9)一端內(nèi)腔，密封件連接在主體(9)另一端的外圈。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油氣井油管防噴堵塞裝置，其特征是所述的單流閥至少包括單流閥球座(5)、鋼球(6)、彈簧(7)、內(nèi)彈簧套(8)、泄水孔(16)、扶正球(17)，單流閥球座(5)的外部為圓形結(jié)構(gòu)，它的中心開有中心園孔，中心園孔上部內(nèi)徑大于中部內(nèi)徑，兩交接處為一臺階，其下部為錐形園孔，鋼球(6)卡接在錐形園孔內(nèi)，單流閥球座(5)的上方一側(cè)有泄水孔(16)，泄水孔(16)與中心園孔連通，內(nèi)彈簧套(8)外套接有彈簧(7)，彈簧(7)卡接在鋼球(6)上，扶正球(17)鑲嵌在堵塞器主體(9)上部外側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的油氣井油管防噴堵塞裝置，其特征是所述的扶正球(17)有三個，互成120度夾角。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油氣井油管防噴堵塞裝置，其特征是所述的卡瓦固定機構(gòu)至少包括主體中心通道(18)、卡瓦(19)、外彈簧座(10)、彈簧(11)、堵塞器主體(9)，堵塞器主體(9)的外部為錐體狀，堵塞器主體(9)的中心是主體中心通道(18)，錐體的中部外圍共有三道燕尾槽，燕尾槽內(nèi)有卡瓦(19)，在錐體的下端套接有環(huán)形的外彈簧座(10)，彈簧(11)卡接在外彈簧座(10)與堵塞器主體(9)下部的密封結(jié)構(gòu)上的壓環(huán)(12)之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的油氣井油管防噴堵塞裝置，其特征是所述的卡瓦(19)有3片，卡瓦(19)徑向互成120度夾角。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油氣井油管防噴堵塞裝置，其特征是所述的堵塞器主體(9)一端內(nèi)腔連接有單流閥，堵塞器主體(9)的另一端依次套接有壓環(huán)(12)、調(diào)節(jié)密封圈(22)、支撐環(huán)(13)、托環(huán)(14)，過水孔(20)在堵塞器主體(9)下端部的卡臺處。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的油氣井油管防噴堵塞裝置，其特征是所述的過水孔(20)是矩形孔，它是2個徑向?qū)ΨQ且與主體中心通道(18)連通的通孔。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的油氣井油管防噴堵塞裝置，其特征是所述的壓環(huán)(12)是環(huán)形鋼質(zhì)壓板。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油氣井油管防噴堵塞裝置，其特征是所述的油管堵塞器本體(2)上有加重桿(1)。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的油氣井油管防噴堵塞裝置，其特征是所述的調(diào)節(jié)密封圈(22)，它一端有環(huán)狀凸棱中部是圓柱通孔另一端是喇叭通孔，喇叭的最大直徑端在端口處，圓柱通孔與喇叭通孔連通。
全文摘要
本發(fā)明是一種油氣井設(shè)備，特別是油氣井起鉆過程中油管內(nèi)的防井溢、井噴及有毒有害氣體的油氣井油管防噴堵塞裝置。油管堵塞器本體2它至少包括主體9、主體9一端的的單流閥，主體9另一端的密封件，主體9中部的卡瓦固定機構(gòu)，油管堵塞器主體9的中心是通腔的管狀體，單流閥固定在主體9一端內(nèi)腔，密封件連接在主體9另一端的外圈。這種油氣井油管防噴堵塞裝置，它在油氣井起鉆前，投入油管內(nèi)，能夠保證起鉆作業(yè)過程中，油管內(nèi)無有毒有害氣體逸出，也不會發(fā)生油管內(nèi)溢流、井噴現(xiàn)象，為起鉆作業(yè)提供安全條件。
文檔編號E21B34/06GK1966931SQ20061010485
公開日2007年5月23日 申請日期2006年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月3日
發(fā)明者陳萬林, 李靜群, 孫虎, 謝正溫, 李武平, 劉國良, 陳平, 徐迎新, 肖鴻峰, 葉亮 申請人:長慶石油勘探局