专利名称：节流式天然气井外输管道安全装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种石油天然气井外输管道发生破裂的情况下，自动关闭气源的安全装置。
天然气井外输管道的压力一般在5～50Mpa之间，在长期生产过程中，由于各种因素，有可能发生破裂事故，由此所造成的环境污染或引起爆炸和重大火灾，后果极其严重。特别是长输管线及无人值守的天然气井，旦发生管道破裂，将很难及时处理，进而铸成大祸。因此，国外通过环保和工业安全法规的形式规定，凡海上油气田，必须安装井下关井安全装置。根据我国天然气井的实际情况，井下安全装置的技术难度大，国内尚未生产。国外高压油井井下安全装置已有系列产品，如美国的贝克.休斯公司，哈姆莎公司以及原苏联均有产品销售。但安装于天然气井井口能自动关闭外输管道的安全装置则尚未见到报道。国内已有这方面的专利。
图1是中国专利ZL98203777.5提供的一种能自动关闭外输天然气管道发生破裂的安全装置。
图1中，1-外壳；2-芯体；3-阀体；4-滑套；5-弹簧；6-控制孔板；7-密封圈；8-定位销；9-衬套。其原理是管道破裂后，控制孔板在压差作用下推动蘑菇状阀体与母锥体结合而关闭通道。
图2是中国专利ZL98203777.5自动关闭输气管线安全装置安装在天然气井口的示意图。图2中，控制外壳1，一端与天然气口井高压闸阀4相连，另一端与专为取出芯体的专用三通2相连，三通2上装有堵头3。专利ZL98203777.5在结构上存在着下列缺陷1．
图1中将弹簧5安装在滑套4的外面，大大限制了过流截面积，在产量较大(例如20万m3/天)的天然气外输管道上无法应用；在整体结构上不但需要安装控制外壳，而且需要安装专用三通，改变了原天然气井井口结构的布局，增加了老井的改建费用。
2．当要更换
图1中的控制孔板6时，需要卸开图2中的堵头3，用专用工具经过三通2，才能取出。操作复杂，极为不便。
3．
图1中的蘑菇状关闭阀体3，应用于高压天然气时容易产生泄漏。
针对上述问题，本实用新型的技术解决方案是1．本实用新型的结构可以取代天然气井井口原来就有的三通。图3是节流式天然气外输管道安全装置安装在天然气井口的示意图。图3中，1是节流式天然气外输管道安全装置，2是堵头，3是井口高压闸阀。因而，本实用新型可以方便的安装在现有天然气井口装置的三通位置上，代替原三通的作用，故无需对原天然气井口作任何改建。
2．图3中的堵头2下部与本实用新型控制部分直接相联结，需要更换节流孔板时，卸出堵头即可同时取出。避免了使用专用工具，方便了操作。
3．本实用新型采用了圆柱滑阀及三联密封圈结构。由于三联密封圈强度大，可避免天然气流在打开或关闭滑阀那一瞬间密封件被吹掉和撕裂的问题。从而解决了蘑菇状关闭阀在高压天然气作用下的泄漏现象。由于复位弹簧安置在圆柱滑阀下部，因而大大增加了天然气过流通道，对大产量的天然气井亦能适用。
本实用新型的具体结构由以下实施实例及其附图给出。
图4是根据本实用新型提出的节流式天然气井处输管道安全装置的剖面图。
下面结合图4详细说明依据本实用新型提出的装置的细节及工作原理。
本装置包括特殊直角三通外壳(1)、堵头(2)、密封圈(3)、分离螺栓(4)、联接接头(5)、圆柱型阀芯(6)、压帽(7)、节流孔板(8)、三联密封圈(9)、复位弹簧(10)、O型密封圈(11)以及内套(12)组成。堵头(2)上有螺纹，与特殊直角三通外壳(1)的螺纹联接，并通过O型密封圈(3)，密封高压天然气的泄漏。堵头(2)上有三个均布的分离螺栓(4)，其端部成球形，与联接接头(5)上的圆弧槽配合。联接接头(5)上的螺纹与内套(12)内螺纹连接，因而当堵头卸开时，分离螺栓(4)在联接接头上的圆弧槽内旋转，同时产生轴向移动将内套(12)拔出，以便更换不同规格的节流孔板。圆柱型阀芯(6)上部有压帽(7)将节流孔板安入其中。圆柱型阀芯上开有两组横向通道，通道之间安装有三联密封圈(9)、圆柱型阀芯(6)的下部已有一段阀芯与内套(12)的内孔滑动配合，圆柱型阀芯(6)最下端座在有预压缩量的复位弹簧(10)上。O型密封圈(11)隔断了进气与外输气的互串。
本装置工作过程描述如下当天然气由井口按图4内的箭头通过本装置时，如节流孔板按正常流量选择了正确的孔径，由于压降很小，则圆柱阀芯(6)下移很小，可保持气路畅通。如外输管道发生破裂或断脱，输出端压力降至接近大气压，而由井内进入本装置的天然气压力仍然很大(5Mpa～50Mpa)，在大压差下天然气的流量骤增，因而通过节流孔板(8)的压降大增，此压降产生的压差将推动圆柱型阀芯(6)向下，压缩复位弹簧后，使其下部横向通道和三联密封圈进入内套(12)的圆柱体内，以关闭天然气通道，从而使管道破裂事故得到完全控制。图5是天然气外输管道发生破裂事故后，节流式天然气井外输管道安全装置自动关闭气源后的结构示意图。图5中，圆柱滑芯(6)下移，三联密封圈已进入内套(12)的圆柱体内，关闭了天然气源与外输管道的通路。
本装置复位时，可在圆柱型阀芯底部通入与井内相同压力的气体后，上下平衡，复位弹簧(10)上推圆柱型阀芯而复位。
权利要求1．能自动关闭天然气井外输管道发生破裂意外事故的节流式天然气井外输管道安全装置，有一个特殊直角三通外壳(1)，其内安装有圆柱型阀芯(6)，其特征在于圆柱型阀芯上有两排横向通道，通道之间安装着三联密封圈(9)，阀芯底部的短圆柱与内套(12)内孔滑配合，阀芯底部支承在复位弹簧(10)上，圆柱型阀芯内通过压帽(7)装有节流孔板(8)，堵头(2)上的分离螺栓(4)装入联接接头(5)内，联接接头(5)与内套(12)相接连。
2．根据权利1所述节流式天然气井外输管道安全装置，其特征在于采用三联密封圈(9)进行径向圆柱密封。
3．根据权利1所述节流式天然气井外输管道安全装置，其特征在于圆柱形阀芯(6)底部有一短圆柱体与内套(12)内孔进行滑动配合。
4．根据权利1所述节流式天然气井外输管道安全装置，其特征在于堵头(2)上的分离螺栓(4)，装在联接接头(5)上的圆弧槽内。
5．根据权利1所述节流式天然气井外输管道安全装置，其特征在于复位弹簧(10)安装在圆柱型阀芯(6)的下端。
专利摘要一种能自动关闭天然气井外输管道发生破裂意外事故的节流式天然气井外输管道安全装置,由特殊直角三通外壳(1),圆柱型阀芯(6),节流孔板(8),三联密封圈(9),复位弹簧(10),内套(12)和堵头(2)等组成,见附图。圆柱型阀芯(6)内,安装有节流孔板,三联密封圈,并坐在复位弹簧(10)上,卸开堵头(2),可直接将圆柱型阀芯取出,更换不同孔径的节流孔板,以便用于不同产量的气井。本实用新型可安装在采气井口与外输针型降压阀之间。
文档编号E21B33/03GK2432332SQ0023728
公开日2001年5月30日 申请日期2000年6月15日 优先权日2000年6月15日
发明者龚伟安 申请人:龚伟安