组合式液动油水井不压井作业装置.pdf

一种组合式液动油水井不压井作业装置，包括固定在油井大四通上的液动三闸板防喷器，逐序设在液动三闸板防喷器以上的第一个环形防喷器，升高四通第二个环形防喷器，固定防顶卡瓦，自紧液动防顶卡瓦；包括立在井外周的矩形立架，对称设在矩形立架立柱上的两个油缸，与两个油缸活塞相连的升降横梁，设在升降横梁上部的自紧式液动卡瓦和下部的固定防顶卡瓦；包括设在升高四通两通两侧通口上的液动平衡阀和液动泄压阀及与本发明辅助配合的液压源管路和液压源，本发明较好地解决了不压井作业复杂工艺中的难题，保证了不压井工艺的顺利实施，保证了在作业中不对油层污染和伤害，提高了油田的最终采收率。

1、  一种组合式液动油水井不压井作业装置，由液动三闸板防喷器、环形防喷器、储能包、升高四通、液动平衡阀、液动泄压阀、固定防顶卡瓦、游动防顶卡瓦、自紧式液动卡瓦、矩形立架、油缸、环形操作平台、升降横梁和梯子组成，其特征在于液动三闸板防喷器进口与油井大四通法兰连接，出口通过法兰短节与第一个环形防喷器进口连接，第一个环形防喷器出口通过法兰短节与升高四通下端法兰连接，升高四通上端与第二个环形防喷器进口法兰连接，第二个环形防喷器的出口与固定防顶卡瓦法兰连接；矩形立架立在井口的外周，在矩形立架下部设一个十字形横梁，顶部设一个环形操作平台，十字形横梁环抱在法兰短节上与矩形立架铰接扣连接，在十字形横梁上对称固定2个油缸，与矩形立架的立柱铰接扣固定，油缸上端活塞杆上设有升降横梁，升降横梁下部与固定防顶卡瓦的相对处固定一个游动防顶卡瓦，升降横梁上部固定一个自紧式液动卡瓦，在升高四通一侧出口上安装一个液动平衡阀，液动平衡阀与井口同侧的大四通出口连接，另一侧出口安装一个液动泄压阀，油缸、液动三闸板防喷器、环形防喷器、固定防顶卡瓦、游动防顶卡瓦、自紧式液动卡瓦、液动平衡阀和液动泄压阀液压的进出口通过液压管路和操作控制台与液压源连接。

2、  根据权利要求1所述的组合式液动油水井不压井作业装置，其特征在于在环形防喷器的液压进口设有一个储能包。

3、  根据权利要求1所述的组合式液动油水井不压井作业装置，其特征在于环形防喷器设为圆柱形，由阀盖和阀座组成，阀盖中心孔外周设有隐形螺栓孔，阀座下端设有法兰盘，之间用盖形螺母和线螺栓连接；阀盖内周设有弧形胶芯滑道，滑道内设有外周为弧形内周为圆柱形的胶芯；在阀座中心孔外周上端面中心向下设有环形活塞缸，活塞缸内设有Z形环状活塞，活塞的上端面顶在胶芯上，活塞下部外周设有密封圈，活塞的内周上部设有密封圈；在阀盖与活塞缸和活塞之间设有环形锥体密封盖，与阀盖之间镶嵌且用螺丝连接，与活塞和活塞缸之间为密封配合；在活塞缸的外周和底部分别设有出油口和进油口。

4、  根据权利要求1所述的组合式液动油水井不压井作业装置，其特征在于固定防顶卡瓦由本体、卡瓦牙、卡瓦体和油缸总成组成，在本体的出口的外周设有隐形螺栓孔，在进口处设有法兰盘，在阀体的两侧对称设有由缸盖、缸座、套在缸盖与缸座之间的活塞缸、将缸盖和缸座连接一体的螺栓、活塞缸内活塞、与活塞和卡瓦体及卡瓦牙连接一体的活塞杆组成的油缸总成；缸座与阀体螺栓连接；卡瓦体和卡瓦牙设为对称的两瓣半圆弧形，卡瓦牙镶嵌在卡瓦体内，用螺栓与活塞杆连接一体；在缸盖侧周设有进油口，在阀体周侧设出油口。

5、  根据权利要求1所述的组合式液动油水井不压井作业装置，其特征在于自紧式液动卡瓦由本体、卡瓦体、卡瓦牙、升降杆、连杆和液压机构组成，卡瓦体设为对称的两瓣形，内周设为圆弧形，外周从上向下带有锥面的圆形，内周设有圆弧形槽，槽内镶嵌圆弧形卡瓦牙，卡瓦体和卡瓦牙对扣在本体的中上部，与本体出口内周所设的弧形面滑动配合；卡瓦体外周下部对称设有两根能转动的升降杆，升降杆另一端固定在本体两侧对称设置的转轴上，阀体外两侧两转轴之间设有一根连杆，通过连接板和销轴与转轴固定连接；在本体外固定一个由活塞缸、活塞和活塞杆组成的圆柱形液压机构，活塞杆与连杆一端的销轴固定连接。

组合式液动油水井不压井作业装置
一、技术领域
本发明涉及一种油水井带压作业装置，具体地说是一种组合式液动油水井不压井作业装置。
二、背景技术
目前油田在油水井作业中基本都采取压井修井，即是在套管内注上泥浆或比重大于水的压井液，使其液柱压力高于地层压力，防止在起下管柱时发生井喷现象，采取压作业的方法有如下缺陷：1、要求对压井工艺设计绝对准确，如压井液比重小、压井深度不够就会发生井喷造成恶性事故，如果压井液比重大了，压井液浓度大了会把油层压死使油井不出油，使注水井注不进水；2、如配制压井液的化学药品和材料配伍性不好，会污染地层，堵塞地层，往往使一些作业前出油的井作业后不出油；3、在压井作业过程中，地层能量大的井，地层压力随压井时间不断积蓄压力，高压力高于压井液液柱压力时，就会发生井喷，此时再注压井液已来不及，必须封井停止作业，影响修井进度。
三、发明内容
本发明的目的是提供一种组合式液动油水井不压井作业装置，解决上述已有技术存在的压井作业存在的易把油井压死，污染地层和发生井喷的问题。
本发明的技术方案是通过以下方式实现的：
本发明由液动三闸板防喷器、环形防喷器、储能包、升高四通、液动平衡阀、液动泄压阀、固定防顶卡瓦、游动防顶卡瓦、自紧式液动卡瓦、矩形立架、油缸、环形操作平台、升降横梁和梯子组成，其特征在于液动三闸板防喷器进口与油井大四通法兰连接，出口通过法兰短节与第一个环形防喷器进口连接，第一个环形防喷器出口通过法兰短节与升高四通下端法兰连接，升高四通上端与第二个环形防喷器进口法兰连接，第二个环形防喷器的出口与固定防顶卡瓦法兰连接；矩形立架立在井口的外周，在矩形立架下部设一个十字形横梁，顶部设一个环形操作平台，十字形横梁环抱在法兰短节上与矩形立架铰扣连接，在十字形横梁上对称固定2个油缸，与矩形立架的立柱铰接扣固定，油缸上端活塞杆上设有升降横梁，升降横梁下部与固定防顶卡瓦的相对处固定一个游动防顶卡瓦，升降横梁上部固定一个自紧式液动卡瓦，在升高四通一侧出口上安装一个液动平衡阀，液动平衡阀与井口同侧的大四通出口连接，另一侧出口安装一个液动泄压阀，油缸、液动三闸板防喷器、环形防喷器、固定防顶卡瓦、游动防顶卡瓦、自紧式液动卡瓦、液动平衡阀和液动泄压阀液压的进出口通过液压管路和操作控制台与液压源连接。
在环形防喷器的液压进口设有一个储能包。
环形防喷器设为圆柱形，由阀盖和阀座组成，阀盖中心孔外周设有隐形螺栓孔，阀座下端设有法兰盘，之间用盖形螺母和螺栓连接；阀盖内周设有弧形胶芯滑道，滑道内设有外周为弧形内周为圆柱形的胶芯；在阀座中心孔外周上端面中心向下设有环形活塞缸，活塞缸内设有Z形环状活塞，活塞的上端面顶在胶芯上，活塞下部外周设有密封圈，活塞的内周上部设有密封圈；在阀盖与活塞缸和活塞之间设有环形锥体密封盖，与阀盖之间镶嵌且用螺丝连接，与活塞和活塞缸之间为密封配合；在活塞缸的外周和底部分别设有出油口和进油口。
固定防顶卡瓦由本体、卡瓦牙、卡瓦体和油缸总成组成，在本体的出口的外周设有隐形螺栓孔，在进口处设有法兰盘，在阀体的两侧对称设有由缸盖、缸座、套在缸盖与缸座之间的活塞缸、将缸盖和缸座连接一体的螺栓、活塞缸内活塞、与活塞和卡瓦体及卡瓦牙连接一体的活塞杆组成的油缸总成；缸座与阀体螺栓连接；卡瓦体和卡瓦牙设为对称的两瓣半圆弧形，卡瓦牙镶嵌在卡瓦体内，用螺栓与活塞杆连接一体；在缸盖侧周设有进油口，在阀体周侧设出油口。
自紧式液动卡瓦由本体、卡瓦体、卡瓦牙、升降杆、连杆和液压机构组成，卡瓦体设为对称的两瓣形，内周设为圆弧形，外周从上向下带有锥面的圆形，内周设有圆弧形槽，槽内镶嵌圆弧形卡瓦牙，卡瓦体和卡瓦牙对扣在本体的中上部，与本体出口内周所设的弧形面滑动配合；卡瓦体外周下部对称设有两根能转动的升降杆，升降杆另一端固定在本体两侧对称设置的转轴上，阀体外两侧两转轴之间设有一根连杆，通过连接板和销轴与转轴固定连接；在本体外固定一个由活塞缸、活塞和活塞杆组成的圆柱形液压机构，活塞杆与连杆一端的销轴固定连接。
本发明解决了油水井不压井带压修井作业问题，通过液动三闸板防喷器、环形防喷器、升高四通、固定防顶卡瓦、游动防顶卡瓦和自紧式液动防顶瓦之间的有机结合及液压机构的配合，解决了不压井作业工艺中复杂的问题，使不压井带压作业安全、省时省力，彻底回避了压井作业伤害油层的一切问题。
四、附图说明
图1-本发明的结构安装示意图
图2-图1中A-A截面图
图3-环形防喷器的结构示意图
图4-固定防面卡瓦的结构示意图(游动防顶卡瓦进出口外周均设有螺栓孔无法兰，其它结构与固定防顶卡瓦相同)
图5-自紧式液动防顶卡瓦的结构示意图
图6-图5的前视图
图7图5的后视图
图1中1-固定横梁  2-油缸  3-稳定器  4-横梁  5-储能包  6-固定防顶卡瓦  7-升降横梁  8-自紧式液动卡瓦  9-游动防顶卡  10-方环形平台  11-环形防喷器  12-升高四通  13液动平衡阀  14-液动泄压阀  15-加固器  16-液动三闸板防喷器(申请人的专利产品)  17-矩形立架  18-梯子
图2中序号和图1中的序号说明相同
图3中11-1阀盖  11-2-胶芯  11-3-盖形螺母  11-4-螺栓  11-5-环形锥形密封盖  11-6-出油口  11-7-活塞  11-8-壳体  11-9-进油口
图4中6-1-出油口  6-2-卡瓦牙  6-3-卡瓦体  6-4-本体  6-5-油缸总成6-6-进油口
图5中8-1-转轴  8-2-连杆  8-3-升降杆  8-4-本体  8-5-卡瓦体  8-6-卡瓦牙  8-7-液压机构
图6中的序号说明与图5中的序号说明相同
五、具体实施方式
为进一步公开本发明的技术方案，下面结合说明书附图通过实施例作详细说明：
本发明由液动三闸板防喷器16、环形防喷器11、储能包5、升高四通12、液动平衡阀13、液动泄压阀14、固定防顶卡瓦6、游动防顶卡瓦9、自紧式液动卡瓦8、矩形立架17、油缸2、环形操作平台10、升降横梁7和梯子18组成，其特征在于液动三闸板防喷器进口与油井大四通法兰连接，出口通过法兰短节与第一个环形防喷器进口连接，第一个环形防喷器出口通过法兰短节与升高四通下端法兰连接，升高四通上端与第二个环形防喷器进口法兰连接，第二个环形防喷器的出口与固定防顶卡瓦法兰连接；矩形立架立在井口的外周，在矩形立架17下部设一个十字形横梁，顶部设一个环形操作平台，十字形横梁环抱在法兰短节上与矩形立架铰接扣连接，在十字形横梁上对称固定2个油缸，与矩形立架的立柱铰接扣固定，油缸2上端活塞杆上设有升降横梁，升降横梁下部与固定防顶卡瓦的相对处固定一个游动防顶卡瓦，升降横梁上部固定一个自紧式液动卡瓦，在升高四通一侧出口上安装一个液动平衡阀，液动平衡阀与井口同侧的大四通出口连接，另一侧出口安装一个液动泄压阀，油缸、液动三闸板防喷器、环形防喷器、固定防顶卡瓦、游动防顶卡瓦、自紧式液动卡瓦、液动平衡阀和液动泄压阀液压的进出口通过液压管路和操作控制台与液压源连接。
本发明的原理及使用说明：
1、如图1所示液动三闸板防喷器3FZ18.6-35；当下完油管内堵塞器后，即可打开井口大四通上盖，把液动三闸板防喷器16座在大四通上，防喷器下腔装全封闸板，当井内无管柱时，应关闭全封闸板，中腔装半封闸板，在带压作业过程中，如上部防喷器要更换胶件或遇到高压时，应及时关闭半封闸板，防止井口失控。液动三闸板防喷器的上腔装油管卡瓦承重力和防顶力为10t，便于在下部对接油管，当上顶力大时，可与上部闸板式卡瓦一起卡住油管，防止飞管。正常带压作业情况下，三闸板防喷器作为安全防喷器，不参与带压作业，如遇到特殊情况才使用，作为带压作业的最后保护措施。
2、如图3所示，环形防喷器由阀盖11-1胶芯11-2、盖形螺母11-3、螺栓11-4，环形锥体密封盖11-5，出油口11-6、活塞11-7、阀座11-8和进油口组成。当井压在14MPa以下时，可利用上胶芯封住油管，用大勾提油管，使油管接箍强行通过球形胶芯，当井压对油管的上顶力大于井内油管重量时，需用油缸和卡瓦系统共同作用导出油管。
当井压在14～21MPa左右时，油管接箍强行通过胶芯易损坏胶芯，此时应采用上、下两环形防喷器导出接箍，即下环形防喷器处于半开状态，当油管接箍已提到两环形防喷器之间时，关闭下环形防喷器，上环形防喷器处于密封状态，使接箍上提过上环形防喷器后，即关闭上环形防喷器，再半打开下环形防喷器，等待下一个接箍到达上环形防喷器下方时，再关闭下环形防喷器，半打开上环形防喷器，接箍上提出上环形防喷器，如此循环。使用环形防喷器的好处是：球形胶芯容胶量大，不易磨损，即使操作失误，也不易出事故和损坏设备。由于环形防喷器11用油量大，开、关较慢，作业速度较慢，但如果操作熟练，不需要等到球芯全打开即可操作换向阀换向，这样就能大大提高作业效率，比采用闸板防喷器导接箍更安全，尤其是带压作业操作不熟练时，更比较容易掌握和控制。
为了使环形防喷器更容易过接箍，在环形防喷器油路上，专门配有减压溢流阀，可根据井压大小来调整油压，不使油压过大，便于接箍通过胶芯，减少对胶芯的磨损。另一方面在两环形防喷器边上，设有缓冲用的储能包5，当接箍要过胶芯时，胶芯要下移，并使活塞下移，油压要增高，而多余油压，会流到储能包内，更有利于接箍过球芯而不损坏球芯。采取上述两项措施，可使带压作业更加好用和提高作业效率。
3、油缸及卡瓦的使用
(1)当井下油管重量大于井下压力对油管的上顶力时，油管不会上窜，因而此时可不用油缸和卡瓦，油缸降到最低位，卡瓦处于打开状态
(2)当井下油管重量小于井下压力对油管的上顶力时，既要利用卡瓦卡住油管，用油缸提升和压进油管。
(3)两油缸2座在横梁1上，上部升降横梁7两孔与油缸活塞杆紧密把紧，以使两油缸在上升、下降时保持同步。
(4)本装置有固定防顶卡瓦1个，游动防顶卡瓦1个，自紧式液动防顶卡瓦1个，如图1、4、5所示：游动防顶卡瓦与固定卡瓦结构相同，只是在进出口连接方式不同，固定防顶卡由出油口6-1、卡瓦牙6-2、卡瓦体6-3、本体6-4，油缸总成6-5、进油口6-6组成；自紧式液动防顶卡瓦由转轴8-1、连杆8-2、长降杆8-3、本体8-4、卡瓦体8-5、卡瓦牙8-6和液压机构8-7组成。当井下压力在12MPa以下时，用固定防顶卡瓦和游动防顶卡瓦即可导出油管(此时上顶力不大于6t)；当井压在12～21MPa时，仍可用上述两卡瓦(此时上顶力可达11t)，但游动系统处于运动状态，尤其在压入第一根油管时，上顶力可达16t以上，此时可采用自紧式液动卡瓦(防顶力35t)，确保安全可靠。自紧式液动卡瓦具有自紧功能，开关速度快(1～2秒)，防顶力大(35t)，但操作要复杂一些，当提升油管时，油缸不应升到顶，留出100mm左右余量，先把固定卡瓦关闭，然后把游动自紧式液动卡瓦的换向手柄搬到开位置，再操作油缸换向阀使油缸再上升100mm左右，由于下部固定防顶卡瓦已卡住油管，油管不会再上升，当油缸再上提100mm左右时，自紧式液动卡瓦即会下移松开，并迅速打开。
4、环形操作平台10：利用上、中、下三层四方平台用四根立柱与之连为一体，四柱底部有可调节装置，支撑在井口的四角地面上，中间所有井控设备均与四个支柱用正反可调丝杠相联，使之相互连为一体，确保在作业时，整套装置稳定可靠，油缸不受弯曲力矩影响，可靠地保护了油缸。设备安装除液动三闸板防喷器要安装在井口四通上以外，其余设备再不用拆卸，可整体吊装，座在液动三闸板防喷器上，并调整好四个可调活动支柱顶在地面上，运输时，可把整套装置放倒，直接放在汽车上拉运方便。四柱支撑稳固装置的下横梁的下法兰为活动式，便于上部带压作业系统可整体转动，方便与作业机对准方向。
5、环形操作平台：当整套装置立起后，可单独吊起环形操作平台，落在四柱支撑稳固装置的上平台上，用螺丝把好。由于平台为3m×3m，不方便运输，因而平台两侧各500mm处用铰链联接，可翻转到主平台上，运输时仅有2m×3m，利于汽车运输。
动力源来源于作业机的改造。而在操作系统内增设10个蓄能器(40L×10)，其中5个供油缸，另5个供防喷器及卡瓦，由于作业机泵小，流量不够，只能靠增加蓄能器来储能量，以保证作业安全和提高效率。