采油树保护套.pdf

一种采油树保护套，用于将采油树的内腔与油管内的液体相隔离，以保护采油树，采油树上形成与内腔相通且上下正对的上法兰和下法兰，其特征在于，采油树保护套包括：管状的壳体，壳体下端与采油树上形成的上法兰固定地相互对接；同轴地套设在壳体内，并可与壳体沿彼此共同的轴向相对运动的插入管，插入管相对壳体运动到预定的第一位置时，插入管的下端被收纳至壳体内，插入管相对壳体运动到第二位置时，插入管的下端从壳体插入油管内；插入管下端套设有管形的密封，密封用于在插入管的下端插入油管内时，与油管形成密封的连接，以使采油树的内腔与油管内的液体相隔离。本发明的采油树保护套能够保护采油树，且使用极其方便。

1.  一种采油树保护套，用于将采油树（5）的内腔与油管（6）内的液体相隔离，以保护所述采油树（5），所述采油树（5）上形成与所述内腔相通的上下正对的上法兰（51）与下法兰（52），其特征在于，所述采油树保护套包括：
管状的壳体（1），所述壳体（1）下端与所述采油树（5）上形成的上法兰（51）固定地相互对接；
同轴地套设在所述壳体（1）内，并可与所述壳体（1）沿彼此共同的轴向相对运动的插入管（2），所述插入管（2）相对所述壳体（1）运动到预定的第一位置时，所述插入管（2）的下端被收纳至所述壳体（1）内，所述插入管（2）相对所述壳体（1）运动到第二位置时，所述插入管（2）的下端从所述壳体（1）插入所述油管（6）内；
所述插入管（2）下端套设有管形的密封（21），所述密封（21）用于在所述插入管（2）的下端插入所述油管（6）内时，与所述油管（6）形成密封的连接，以使所述采油树（5）的内腔与油管（6）内的液体相隔离。

2.  根据权利要求1所述的采油树保护套，其特征在于，还包括活塞总成，所述活塞总成用于与外接的液压驱动系统传动连接，依靠所述液压驱动系统的动力驱动所述插入管（2）相对所述壳体（1）上下活动。

3.  根据权利要求2所述的采油树保护套，其特征在于，所述壳体（1）与所述插入管（2）之间形成有密封的储油空间，所述活塞总成包括活塞（33）、开设在所述壳体（1）上的上进液口（34）及下进液口（35），所述活塞（33）固定地套设在所述插入管（2）中部，所述活塞（33）将所述储油空间分隔为上储油区（31）和下储油区（32），所述上进液口（34）与所述上储油区（31）相连通，所述下进液口（35）与所述下储油区（32）相连通。

4.  根据权利要求3所述的采油树保护套，其特征在于，所述活塞（33）与所述插入管（2）通过丝扣配合固定连接。

5.  根据权利要求1所述的采油树保护套，其特征在于，还包括导向螺母 （22），所述插入管（2）下端设置有与所述导向螺母（22）相配合的外螺纹，所述密封（21）的下端被夹固在所述导向螺母（22）与所述插入管（2）下端之间。

6.  根据权利要求1所述的采油树保护套，其特征在于，还包括导管（4），所述导管（4）的下端与所述插入管（2）的上端螺纹连接固定或所述导管（4）与所述插入管（2）一体成型。

7.  根据权利要求6所述的采油树保护套，其特征在于，所述导管的上端扩径后形成第一法兰接头（42），用于法兰连接外接的压裂设备。

8.  根据权利要求7所述的采油树保护套，其特征在于，所述导管（4）的下端扩径后形成上锁紧法兰（41），所述壳体（1）上端扩径后形成下锁紧法兰（12），所述上锁紧法兰（41）与所述下锁紧法兰（12）通过法兰连接固定。

9.  根据权利要求1所述的采油树保护套，其特征在于，所述壳体（1）下端扩径后形成第二法兰接头（11），所述第二法兰接头（11）法兰连接于所述上法兰（51），以使所述壳体（1）下端与所述采油树（6）的上法兰（51）对接固定。

10.  根据权利要求1至9中任一项所述的采油树保护套，其特征在于，所述壳体（1）包括：包括所述壳体（1）上端的第一管段（1A）、中间的第二管段（1B）、以及包括所述壳体（1）下端的第三管段（1C），所述第二管段（1B）的两端（13，14）分别固定套设在所述第一管段（1A）下端和第三管段（1C）上端。

采油树保护套
技术领域
本发明涉及原油开采设备领域，更具体地说，涉及一种采油树保护套。
背景技术
在石油开采领域，经常需要进行压裂作业，即利用地面高压泵，通过采油树向油层挤注具有较高粘度的压裂液。当注入压裂液的速度超过油层的吸收能力时，则在井底油层上形成很高的压力，当这种压力超过井底附近油层岩石的破裂压力时，油层将被压开并产生裂缝。这时，继续不停地向油层挤注压裂液，裂缝就会继续向油层内部扩张。为了保持压开的裂缝处于张开状态，接着向油层挤入带有支撑剂（通常为石英砂）的携砂液，携砂液进入裂缝之后，一方面可以使裂缝继续向前延伸，另一方面可以支撑已经压开的裂缝，使其不致于闭合。再接着注入顶替液，将井筒的携砂液全部顶替进入裂缝，用石英砂将裂缝支撑起来。最后，注入的高粘度压裂液会自动降解排出井筒之外，在油层中留下一条或多条长、宽、高不等的裂缝，使油层与井筒之间建立起一条新的流体通道。压裂之后，油气井的产量一般会大幅度增长。
在石油行业中，采油树的额定工作压力必须大于该井最大地层压力，以保证采油树能正常工作。但因为地层破裂时所需压力高于地层压力，而且往往还大于采油树的额定工作压力。当地层破裂时所需压力大于采油树的额定工作压力时，就只能放弃压裂作业。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种采油树保护套，用于将采油树的内腔与油管内的液体相隔离，以保护所述采油树，所述采油树上形 成与所述内腔相通的上下正对的上法兰与下法兰，所述采油树保护套包括：
管状的壳体，所述壳体下端与所述采油树上形成的上法兰固定地相互对接；
同轴地套设在所述壳体内，并可与所述壳体沿彼此共同的轴向相对运动的插入管，所述插入管相对所述壳体运动到预定的第一位置时，所述插入管的下端被收纳至所述壳体内，所述插入管相对所述壳体运动到第二位置时，所述插入管的下端从所述壳体插入所述油管内；
所述插入管下端套设有管形的密封，所述密封用于在所述插入管的下端插入所述油管内时，与所述油管形成密封的连接，以使所述采油树的内腔与油管内的液体相隔离。
根据本发明所述的采油树保护套，还包括活塞总成，所述活塞总成用于与外接的液压驱动系统传动连接，依靠所述液压驱动系统的动力驱动所述插入管相对所述壳体上下活动。
根据本发明所述的采油树保护套中，所述壳体与所述插入管之间形成有密封的储油空间，所述活塞总成包括活塞、开设在所述壳体上的上进液口及下进液口，所述活塞固定地套设在所述插入管中部，所述活塞将所述储油空间分隔为上储油区和下储油区，所述上进液口与所述上储油区相连通，所述下进液口与所述下储油区相连通。
根据本发明所述的采油树保护套中，所述活塞与所述插入管通过丝扣配合固定连接。
根据本发明所述的采油树保护套，还包括导向螺母，所述插入管下端设置有与所述导向螺母相配合的外螺纹，所述密封的下端被夹固在所述导向螺母与所述插入管下端之间。
根据本发明所述的采油树保护套，还包括导管，所述导管的下端与所述插入管的上端螺纹连接固定或所述导管与所述插入管一体成型。
根据本发明所述的采油树保护套中，所述导管的上端扩径后形成第一法兰接头，用于法兰连接外接的压裂设备。
根据本发明所述的采油树保护套中，所述导管的下端扩径后形成上锁紧 法兰，所述壳体上端扩径后形成下锁紧法兰，所述上锁紧法兰与所述下锁紧法兰通过法兰连接固定。
根据本发明所述的采油树保护套中，所述壳体下端扩径后形成第二法兰接头，所述第二法兰接头法兰连接于所述上法兰，以使所述壳体下端与所述采油树的上法兰对接固定。
根据本发明所述的采油树保护套中，所述壳体包括：包括所述壳体上端的第一管段、中间的第二管段、以及包括所述壳体下端的第三管段，所述第二管段的两端分别固定套设在所述第一管段下端和第三管段上端。
实施本发明的采油树保护套能够在进行压裂作业时将压裂液与采油树隔离开，能够保护采油树，且使用极其方便。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1为本发明第一实施例采油树保护套在插入管相对壳体处于第一位置时的结构示意图。
图2为本发明第二实施例的采油树保护套处于第一工况时与采油树的连接示意图。
图3为本发明第二实施例的采油树保护套处于第二工况时与采油树的连接示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，在原油开采领域中，通常使用采油树5对原油开采的末端环节进行控制。图1中，采油树5包括内腔（未标号），采油树5上开设有与内腔相通的上法兰51和下法兰52，上法兰51下法兰52上下相互正对。上法兰51一般在采油时封闭，在压裂作业时外接压裂设备。现有的油管6与下法兰 52对接，用于将原油从井下引出，或从油管6向井下注入压裂液。
请参阅图1，图1为本发明第一实施例采油树保护套在插入管处于第一位置时的结构示意图。如图1所示，采油树保护套包括一体成型的管状的壳体1和插入管2。插入管2同轴地套设在壳体1内，并可与壳体1沿彼此共同的轴向相对运动。壳体1的下端扩径后形成第二法兰接头11，壳体1的上端扩径后形成下锁紧法兰12，第二法兰接头11和下锁紧法兰12上分别开设有用于螺栓连接的多个螺纹孔110和多个螺纹孔120。
壳体1和插入管2之间形成密封的管形储油空间（未标号），储油空间被活塞33分隔为上储油区31和下储油区32。在壳体1的上端开设有与上储油区31相通的上进液口34，在壳体1的下端开设有与储油空间32相通的下进液口35，上进液口34和下进液口35可用于让外接的液压驱动系统分别向上储油区31和下储油区32注入液压油或从上储油区31和下储油区32向外放出液压油。
插入管2的下端固定套设有密封21，密封21外固定套设有导向螺母22，导向螺母22与插入管2的下端通过螺纹紧固连接，密封21被夹固在导向螺母22与插入管2之间。
在本实施例中，活塞33通过丝扣连接固定地套设在壳体1上。活塞33、上进液口34及下进液口35组成活塞总成（未标号），外接的液压驱动系统（未示出）通过驱动活塞总成，从而带动插入管2相对壳体1上下活动。当液压驱动系统的液压泵正向泵油时，上储油区31经上进液口34注入液压油，下储油区32经下进液口35中放出液压油，这时上下两边的压力差使得活塞33带动插入管2向下运动。
采油树保护套还包括导管4，导管4的下端扩径后形成上锁紧法兰41，导管4的上端扩径后形成第一法兰接头42，上锁紧法兰41和第一法兰接头42上分别开设有用于螺栓连接的多个螺纹孔410、420。导管4的下端与插入管2的上端通过螺纹配合紧固连接，同时上锁紧法兰41和下锁紧法兰12通过螺纹孔410、120配以螺栓和螺母来固定锁紧。导管4的上端对接压裂设备后，通过第一法兰接头42上设置的螺纹孔420并配以螺栓和螺母从而与压裂 设备紧固连接。
请参阅图2，图2为本发明的第二实施例的采油树保护套处于第一工况时与采油树的连接示意图。
与实施例一中的一体成型的壳体1不同，本实施例中的壳体1分为第一管段1A、第二管段1B和第三管段1C。其中，第一管段1A包括壳体1上端扩径后形成的下锁紧法兰12，第三管段1C包括壳体1下端扩径后形成的第二法兰接头11。第二管段1B的一端13和另一端14分别固定套设在第一管段1A的下端和第三管段1C的上端，其固定连接方式优选为螺纹连接，其固定连接方式还可以是焊接、螺纹连接、过盈配合连接或其他公知的固定方式。通过壳体1的各部分的上述螺纹连接，壳体1与插入管2及活塞总成可方便地制造和组装。
采油树保护套通过第二法兰接头11上开设的螺纹孔110与采油树的上法兰51上的上法兰51螺栓紧固连接，从而安装在采油树5上。此时，插入管2相对于壳体1处于第一位置，在图中即为最高位置。
在第一工况下，插入管2的下端被纳入壳体1内。采油树的内腔与油管的内腔相连通。此时采油树保护套不影响除压裂之外的其他正常作业，如采油作业，操作十分方便。
请参阅图3，图3为本发明的第二实施例的采油树保护套处于第二工况时与采油树的连接示意图。结合参阅图2，将采油树保护套与采油树5如图2安装连接后，使外接的液压驱动系统的液压泵正向泵油，上储油区31经上进液口34注入液压油，下储油区32经下进液口35中放出液压油，这时上下两边的压力差使得活塞33带动插入管2从最高位置向下运动。当壳体1向下运动到如图3所示的最低位置时，关闭液压泵，进入图3所示的第二工况。
此时，插入管2的下端插入油管6内，插入管2的下端所装配的密封21使得插入管2的下端与油管6形成密封的连接，从而油管6的内腔与采油树5的内腔相隔离。
此时通过螺栓将导管4的下端扩径后形成的上锁紧法兰41与壳体1的上端形成的下锁紧法兰12螺栓连接后锁紧，由于插入管2的上端与4的下端通 过螺纹紧固连接，阻止插入管2相对壳体1向上运动。
在第二工况下，由于油管6的内腔与采油树5的内腔被隔离，压裂液可从外接的压裂设备依次经过4的内腔、插入管2的内腔进入油管6中，但不会进入到采油树6的内腔中，此时进行压裂作业，则不会对采油树5产生破坏性的压力。
从第二工况转向第一工况时，只需使液压泵反向泵油，上储油区31经上进液口34放出液压油，下储油区32经下进液口35中注入液压油，这时上下两边的压力差使得活塞33带动插入管2向上运动，当插入管2上升至第一位置即最高位置时，插入管2下端缩入壳体1中，即转变为第一工况。如果长时间不使用采油树保护套，还可以将其方便的卸下。
本领域技术人员可以理解的是，本发明各法兰在法兰连接时，相连接的法兰上的螺纹孔位置和大小一一对应，且与紧固该法兰的螺栓、螺母相匹配。另外，本发明中的采油树保护套的各法兰的连接处都可以额外地进行密封加强，如使用密封垫圈等公知的密封手段进行密封加强。
本发明中所指的第一工况可以为采油作业，当然地还可以为采气作业等正常作业；本发明中所指的第二工况可以为压裂作业，当然地还可以为修井作业或压井作业等维护作业。
下面仅以第二实施例的采油树保护套对本发明的采油树保护套的使用方法进行更详细的说明。本发明的采油树保护套的使用方法包括步骤：
a)将密封21安装在插入管2上，再上紧导向螺母22，并在导向螺母22和密封21上涂抹润滑脂；
b)在上法兰51上放置好密封垫环，将整个装置垂直吊起，使采油树保护套的第二法兰接头11与上法兰51对正后用螺栓上紧；
c)用液压管线将上进液口34、下进液口35与外接的液压驱动系统的液控站上的换向阀的出口管线接口连接好；
d)操作液控站换向阀手柄，使采油树保护套上进液口34进入高压油，推动活塞总成及插入管2下行，使得插入管2及密封21进入到油管6内腔，同时上锁紧法兰41随插入管2一起下行，落到下锁紧法兰12上；
e)用螺栓紧固上锁紧法兰41和下锁紧法兰12；
f)再利用其它连接件如壬接头、旋塞阀、高压弯头及管线等，将第一法兰接头42与压裂管汇连接好就可以进行施工作业，如压裂作业。
另外，施工作业完成后按照以上步骤相反的进行操作，就可以实现从油管6内拔出插入管2，并将采油树压裂保护套从采油树5上方便地卸下。
如果压裂下一段时需要在油管内投入的压裂球直径大于插入管2的内径时，要在压裂施工停泵后油管内压力降到小于采油树5的额定工作压力时，可拆开上锁紧法兰41、下锁紧法兰12，扳动液控站换向阀手柄，使活塞33和插入管2上行，将插入管2的下端收纳至壳体1内，然后从采油树5的翼阀投球的方式继续进行压裂操作。
本发明的采油树保护套通过液压驱动系统能够在第一工况和第二工况之间方便地切换，而且能够在进行施工作业完毕后，不用拆卸采油树保护套，仅将插入管2上升至第一位置后就可进行采油等其他正常作业。即使当长期不使用时，拆卸时也十分方便。