专利名称：不压井更换高压天然气采气井口闸阀装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种在不压井的条件下，更换现有各种高压天然气采气井口装置中已经损坏的闸阀的装置，特别涉及一种不压井更换各种高压天然气采气井口套管闸阀的装置。
背景技术：
天然气采气井口装置中的主要部件由各种高压闸阀组成。由于在长期的使用过程中，不断受到天然气中硫化氢等有害气体的腐蚀、冲刷，同时由于天然气井口装置承受着巨大的压力(有时可能达到100Mpa以上)，故闸阀损坏是常见的故障。更换已经损坏的总闸阀及套管闸阀的常规作法是根据天然气井口的压力，配制不同密度的压井液体，注入井内，压住天然气层，在井口无压状态下，安全地更换天然气采气井口装置中已经损坏的总闸阀及套管闸阀。这一工艺措施一般要花费数十万元人民币，而且由于压井液体对天然气层有不可避免地污染，恢复生产后，一般情况下其产量大约要降低五分之一到三分之一。
在不压井的状态下，直接更换高压天然气采气井口中的闸阀，是一种十分危险的带压作业(也称在线作业)。考虑到介质是高压、易燃、有毒的天然气体，对操作人员人身安全的威胁及气井泄露后对环境的严重破坏，因此，在任何情况下都不允许带压作业。
国内某些采气企业，例如四川气田上，采用的方法是将一种井下油管堵塞器，应用试井钢丝作业的方法安放在距离井口以下200m左右的油管内，并堵死油管天然气通道，再更换井口闸阀，然后再打捞出油管堵塞器，恢复生产。这种方法在石油工业的井下作业中的应用已有半个世纪的历史。实践证明，作业的成功率只有90％左右，这是因为油管堵塞器在油管内的坐封是靠卡瓦来完成的，而卡瓦有可能卡死在油管壁而无法打捞出来，造成重大事故，也有可能卡瓦不能在油管壁上座定而造成密封作业失败。在试井钢丝作业中，钢丝的断裂也会造成重大井下作业事故。这种方法，不能用在更换套管闸阀的作业上。
目前，在国内外尚未见到除应用油管堵塞器封堵天然气通道之外的其它方法，在不压井情况下，更换各种类型高压天然气井口总闸阀及套管闸阀装置的公开报道。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种不压井更换高压天然气采气井口闸阀装置，为了解决现有方法用钢丝作业下入油管堵塞器的装置的可靠性问题，以及现有方法中无法解决在不压井状态下，更换套管闸阀的问题，本实用新型提出解决现有问题的总体技术思路是不用试井钢丝作业，先将高压天然气在井口附近的通道堵死，然后在无压状态下更换闸阀，完成后再打开通道，恢复生产。
本实用新型提出解决其技术问题的技术方案是一种不压井更换高压天然气采气井口闸阀装置，它包括机架、在机架顶部安置的横梁、横梁内安装的调节螺杆及旋转手柄、机架中部安装的提升加压油缸、机架下端安置的开口卡盘梁、提升加压油缸内的下活塞杆、下活塞杆端的堵塞器以及附属的压力表、放气闸阀、手动油泵站、高压软管及接头，机架由两根对称的立柱组成，立柱的下部有梯形螺纹以及两个相啮合的梯形螺母，立柱安装在采气井口大四通与大法兰联结的螺孔内，机架顶部的横梁内安装的调节螺杆的上端与旋转手柄内的母螺纹啮合，机架中部的提升加压油缸内的上活塞杆与调节螺杆下端，应用公、母圆柱螺纹相联结，提升加压油缸内的下活塞杆与堵塞器之间也用公、母圆柱螺纹联结，提升加压油缸的下接头上联结着高压短节，同时在提升加压油缸的下接头上安装压力表及放气闸阀，所述堵塞器芯杆上有一个环形卡槽、堵塞器芯杆下部的密封管上装有双重自封式密封胶筒，密封胶筒的下部有一圆锥体，圆锥体通过预压销与加压芯轴联结，加压芯轴与芯杆之间有密封元件，并进行滑动密封配合，所述调节螺杆、活塞及上、下活塞杆、堵塞器芯杆的上部分均为一直径相同的通孔。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是①下入堵塞器不再采用试井钢丝作业的方法，因此杜绝了试井钢丝断裂、堵塞器无法打捞等的井下作业事故，堵塞器用提升加压油缸的下活塞杆下到井口装置中的悬挂器及其悬挂器短节内，即使座封失败，也能安全地进行第二次作业或第三次作业，将作业风险降至最低。
②采用提升加压油缸这一套更换天然气采气井口闸阀装置和方法，亦可用来更换套管闸阀，只要将这一套装置水平安装即可，因此解决了现有方法中无法解决更换套管闸阀的问题。
故本实用新型总的效果是保证了不压井更换高压天然气井口闸阀全过程中的作业安全，解决了更换套管闸阀的问题，大大降低了气井井口维修作业的费用。
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。
图1是不压井更换高压天然气采气井口闸阀装置已在需更换闸阀的井口上安装完毕的示意图。
图2是不压井更换高压天然气采气井口闸阀装置上的堵塞器密封胶筒已封堵了天然气通道，卡盘梁已将堵塞器芯杆固定后的示意图。
图3是不压井更换高压天然气采气井口闸阀装置中的下活塞杆已与堵塞器芯杆在公、母圆柱螺纹处分离，并已上行到高压短节下端面的示意图。
图4是不压井更换高压天然气采气井口闸阀装置完成了将损坏闸阀已拆除，尚未接入新闸阀的示意图。
图中，1.大法兰连接螺栓；2.立柱；3.梯形扣螺母；4.支持横梁；5.调节螺杆；6.旋转手柄；7.提升加压液缸；8.上活塞杆；9.活塞；10.下活塞杆；11.堵塞器芯杆上的公、母圆柱螺纹接头；12.堵塞器芯杆；13.堵塞器芯杆上的环形槽；14.密封胶筒；15.圆锥体；16.胶筒加压杆；17.加压销；18.密封圈；19.密封管；20.密封胶筒座封限位杆；21.限位螺母；22.提升加压液缸上接头；23.提升加压液缸下接头；24.监视压力表；25.放气阀；26.高压短节；27.主闸阀；28.悬挂器短节；29.主闸阀连接螺栓；30.开口卡盘梁。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施实例方式对本实用新型作进一步详细描述如下在
图1所示实施实例中，首先在对称位置上将机架中的两根立柱(2)安装在采气井口大四通与大法兰联结的螺孔内，然后按顺序安装好支持横梁(4)、调节螺杆(5)、提升加压液缸(7)、高压短节(26)，接好堵塞器芯杆及下部密封胶筒装置，最后将高压短节下部与需要更换的主闸阀(27)连接起来，在相应位置安装好压力表、放气闸阀、液压软管及接头、手动油泵站等，完成不压井更换闸阀装置的全部安装工作。图2所示实施实例中，已将损坏的主闸阀的闸板打开。并通过手动油泵站将高压油由提升加压液缸上接头(22)注入活塞(9)的上部，同时旋转调节螺杆(5)下行，上活塞杆(8)带动堵塞器芯杆，将密封胶筒(14)送至悬挂器短节(28)内。然后将限位螺母(21)松开，胶筒加压杆(16)在天然气井内压力的作用下，向上项开密封胶筒座封限位杆(20)，同时通过加压销(17)带动圆锥体(15)向上，胀开密封胶筒(14)，内部与密封管(19)密封，外部与悬挂器短节(28)密封，以阻断井下气源。此时，将放气阀(25)打开，放掉高压短节(26)内的余气，然后关闭，观察监视压力表(24)，如无压力显示，证明已堵塞成功。卸开主闸阀连接螺栓(29)，然后将高压油再次由提升加压液缸上接头(22)泵入，使提升加压液缸带着高压短节(26)及已损坏的主闸阀(27)向上移动，当露出堵塞器芯杆上的公、母圆柱螺纹接头(11)及堵塞器芯杆上的环形槽(13)后，停止上行，并通过提升加压液缸(7)固定在立柱(2)上。然后，将开口卡盘梁(30)卡入堵塞器芯杆上的环形槽(13)内，两端卡入两侧的立柱(2)内，并用梯形扣螺母(3)上下固定在两侧的立柱上。
图3所示实施实例中，已由堵塞器芯杆上的公、母圆柱螺纹接头(11)处卸开上活塞杆(8)与堵塞器芯杆(12)的连接，转动旋转手柄(6)，让上活塞杆(8)上行，使堵塞器缩至高压短节(26)内。
图4所示实施实例中，已将损坏的主闸阀(27)拆除，尚未接入新闸阀的位置。接入新闸阀之后，按照相反的操作程序，完成全部不压井更换闸阀的工作。
权利要求1.一种不压井更换高压天然气采气井口闸阀装置，它包括机架、在机架顶部安置的横梁、横梁内安装的调节螺柱及旋转手柄、机架中部安装的提升加压油缸、机架下端安置的开口卡盘梁、提升加压油缸内的下活塞杆、下活塞杆端的堵塞器以及附属的压力表、放气闸阀、手动油泵站、高压软管及接头，其特征在于，机架由两根对称的立柱组成，立柱的下部有梯形螺纹以及两个相啮合的梯形螺母，立柱安装在采气井口大四通与大法兰联结的螺孔内，机架顶部的横梁内安装的调节螺杆的上端与旋转手柄内的母螺纹啮合，机架中部的提升加压油缸内的上活塞杆与调节螺杆下端，应用公、母圆柱螺纹相联结，工作油缸内的下活塞杆与堵塞器之间也用公母圆柱螺纹联结，提升加压油缸的下接头上联结着高压短节，并在下接头安装压力表及放气闸阀，所述堵塞器芯杆上有一个环形卡槽，塞器芯杆下部的密封管上装有双重自封式密封胶筒，密封胶筒的下部有一圆锥体，圆锥体通过预压销与加压芯轴联结，加压芯轴与堵塞器芯杆之间有密封元件，并进行滑动密封配合，所述调节螺杆、活塞及上下活塞杆、堵塞器芯杆的上部分均为一直径相同的通孔。
2.根据权利要求1所述的一种不压井更换高压天然气采气井口闸阀装置，其特征在于，堵塞器芯杆上的密封胶筒，下在悬挂器短节或是悬挂器短节以下的油管内，在空心通孔的调节螺杆、活塞及其上下活塞杆内装有一根胶筒加压杆，胶筒加压杆的下端面装在加压芯轴的上端面上，胶筒加压杆的上端由安装在调节螺杆端面的限位螺母限制上移。推荐密封胶筒外径比悬挂短节内径小3-4mm。
3.根据权利要求1所述的一种不压井更换高压天然气采气井口闸阀装置，其特征在于，开口卡盘梁上的中心开口，卡在堵塞器芯杆上的环形槽内，开口卡盘梁两端开口分别卡入两侧的机架立柱上，四个梯形螺母，分别在开口卡盘梁两端的上、下，将开口卡盘梁固定在立柱的梯形螺纹上。
4.根据权利要求1所述的一种不压井更换高压天然气采气井口闸阀装置，其特征在于，堵塞器芯杆与下活塞杆之间的螺纹接头是可拆装的。
专利摘要本实用新型涉及一种不压井更换高压天然气采气井口闸阀装置，由机架立柱、支持横梁、调节螺杆、提升加压液缸、高压短节、堵塞器芯杆、密封胶筒、密封胶筒胀开加压杆、密封胶筒座封限位杆等组成。在提升加压液缸中的作用下，将堵塞器芯杆及端部的密封胶筒，下在悬挂器短节或是悬挂器短节以下的油管内。松开限位螺母，密封胶筒被圆锥体胀开而阻断了井内气源，卡盘梁固定堵塞器芯杆后，卸开活塞杆，拆除需要更换的主闸阀，换上新闸阀。采用相反的操作过程，即可完成不压井更换闸阀的全部工作。本实用新型最大的特点是安全可靠因密封胶筒无卡瓦固定，无试井钢丝断裂之虑，故堵塞器不可能发生卡死于井内的工程事故；同时，有压力显示监视，故能准确判别井口是否已密封，因而不会在更换闸阀的过程中发生高压天然气泄露事故。本实用新型作水平安装后，即可更换套管闸阀。
文档编号E21B34/02GK2753869SQ20042009230
公开日2006年1月25日 申请日期2004年9月11日 优先权日2004年9月11日
发明者龚伟安 申请人:龚伟安