专利名称：自备更换1号主控阀结构的抗硫采油气井口装置的制作方法
技术领域：
本发明属于采油(气)井口装置。尤其是一种自备更换1号主控阀结构的抗硫采 油气井口装置。
背景技术：
采油气井口装置的结构多种多样。根据各种功能大致为双翼井口装置，单翼井口 装置，双管井口装置，单管井口装置等。各种井口装置都能发挥各自功能，都能控制油气井 内的原油，天然气的压力，产量和流体介质的流向。由于抗硫采油气井口装置一旦安装在生 产油气井上后，采油气树上的1号主控阀就是控制井内高压油气流体的总闸阀。它将直接 控制来自地层中地油气流体，对于一口生产油气井说，它是至关重要的。它一旦发生漏失或 阀杆密封填料损坏，就可能使该井失控，造成不堪设想的严重后果。在此之前，如图1所示，所设计生产的采油气井口装置通过在采油树I和套管头 III之间的油管头体2内的油管挂内安装一个背压阀，从而截断油气井内流体，再操作更换 1号主控闸阀1。该背压阀油管挂固定安装在油管挂内，采用螺纹固定，但是，由于油管挂内 加工的螺纹长期受高压油气流体冲刷或流体介质的腐蚀，就有可能无法固定牢靠背压阀。 同时，当需要更换1号主控闸阀1时，还要拆掉4号闸阀5以上部分并安装一个长达3 4 米左右的专用液压工具才能将背压阀送入到油管挂内的固定位置，同时还要通过工人操作 液压杆来上紧固定背压阀。一旦油管挂内的螺纹被腐蚀或冲刷，就无法固定背压阀，这时就 只有采用重泥浆压井来更换1号主控阀，这样会花费大量的人力，财力。少则花费上百万， 多则花费几百万人民币，同时还会对井底油气产层造成伤害或污染环境。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术的空白，提供一种安全，可靠地自备更换1号主 控阀结构的抗硫采油气井口装置，满足油气井开采过程中的实用需求。本发明所采用的技术方案是一种自备更换1号主控阀结构的抗硫采油气井口装置，包括井口截断装置和压力 平衡装置；由操作杆和活动密封装置构成的井口截断装置布置在1号主控阀下方油管挂内 的油气井道上，活动密封装置安装在油管挂内油气井道内部，活动密封装置具有对应油气 通道内流量通道截面的活动密封面，操作杆一端连接旋转密封装置、另一端穿过油管挂壁 并延伸出一段距离；压力平衡装置是一条高压气道，该高压气道一端连接1号主控阀下方 的油管头四通套管阀的油气通道上、另一端连接1号主控阀上方的采油树生产阀油气通道 上。所述油管头内密封安装有油管挂，旋转密封装置是一个旋转密封装置，包括旋转 密封体、上密封座、下密封座与转动轴，上、下密封座呈套筒状，对称安装在油管挂内，上、下 密封座的内径大小一致，构成流量通道；旋转密封体布置在上、下密封座之间，通过转动轴 与操作杆轴向连接；旋转密封体的截面对应上、下密封座的内径大小，其两侧具有与上、下
3密封座端面对应的结构。所述上、下密封座的内径呈长圆形，上密封座的下端面和下密封座的上端面具有 对称的球形斜口，旋转密封体的上、下两侧具有与上、下密封座的球形斜口对应的球形结 构，上密封座球形斜口底部对应下密封座球形斜口底部之间的距离=旋转密封体上、下两 侧之间的距离，球形斜口的长边边长。所述旋转密封体与转动轴的连接处，旋转密封体上具有凹槽，转动轴上具有与该 凹槽对应的卡块。所述旋转密封装置与油管挂内部管壁的连接处具有密封环。所述油管头外部，操作杆的周围具有一个圆孔，圆孔内布置有操作杆的高压密封
直O所述高压密封装置是一组密封填料和填料压盖，密封填料装填在圆孔内部，填料 压帽通过与油管头四通体上的螺纹啮合，同轴安装并固定操作杆。所述高压气道是一根高压软管，一端与油管头四通体上的套管阀连接、另一端连 接在采油树生产阀上。所述油管挂外部设计有一观察槽，对应操作杆与转动轴的连接位置。本发明的优点和积极效果是1.本发明的自备更换1号主控阀结构的抗硫采油气井口装置，具有可靠控制高压 油气生产井内通道的功能.只要在本装置工作压力范围内，就能有效控制井内高压流体流 动。2.本发明的自备更换1号主控阀结构的抗硫采油气井口装置的功能快速，可靠 切断生产井内高压油气流体时，无需任何特殊设备，就可更换采油气树中的1号主控阀。4.本发明的自备更换1号主控阀结构的抗硫采油气井口装置的功能适用范围 广，采用不同的材料加工控制零件，就能满足不同环境下的使用要求，适应技术规范PSL1、 PSL2、PSL3、PSL3G、PSL4。采用不同的加工工艺和制造方法，就能满足抗硫采油气井口装置的性能要求 I3Rl、冊2。5.本发明的自备更换1号主控阀结构的抗硫采油气井口装置整体结构简单，紧 凑适用，设计科学合理在生产井上更换采油气树中的1号主控阀时，不需要特殊设备或工 具，只需3 4人在短时间内就能快速，有效地更换完采油气树中的1号主控阀。使该井在 3 4小时内就能恢复生产。适应于压力区域范围14MPa 105MPa之间；控制油管内径为ll/2in、2in,21/2 in,3 in;是一种全新的自备更换1号主控阀结构的抗硫采油气井口装置。
图1为现有技术的结构示意图。图2为本发明的结构示意图。图3为图2中井口截断装置IV的局部放大图。图中标号表示I-采油树，II-油管头，III-套管头，1-1号主控闸阀，2-螺栓，
43_油管头四通体，4-钢环，5-4号闸阀，IV-井口截断装置，6-高压软管，7-油管挂，8-密 封圈，9-大四开环，10-孔用弹簧格圈，11-圆环，12-操作杆，13-填料压帽，14-密封填料， 15-转块，16-密封环，17-垫圈，18-下密封座，19-波形弹簧，20-卡块，21-旋转密封体， 22-转动轴，23-小四开环，24-上密封座。
具体实施例方式下面结合图2 图3，对本发明的具体实施方式
做进一步详述，需要说明的是本 实施例是描述性的，不是限定性的，不能以此来限定本发明的保护范围。本发明是一种自备更换1号主控闸阀1结构的抗硫采油气井口装置，布置在采油 树I和套管头III之间的油管头II上，包括井口内截断装置9和压力平衡装置。油管头II 内通过顶丝固定油管挂7在油管头四通体3内部，油管挂7与油管头四通体3的内壁之间 布置有密封圈8、油管挂7的下部还布置有密封环16和垫圈17，起到更加完善的密封作用。 井口内截断装置9布置在1号主控闸阀1下方的油管头四通体3你的位置，包括操作杆12 和旋转密封装置，旋转密封装置固定安装在1号主控闸阀1下方的油管挂7的内壁上，操作 杆12安装在油管头四通体3的外部，用来控制旋转密封体开或关。旋转密封装置包括旋转密封体21、上密封座24、下密封座18、密封圈29、转块15 与转动轴22。油管挂7体内安装有大四开环9和小四开环23。大四开环9固定旋转密封体21、上密封座24、下密封座18与密封圈29，使它们形 成一个控制油气流通道的整体，小四开环23固定转块15和转动轴22，使它们形成一个控 制流体的总开关。大四开环9与上密封座24之间布置有孔用弹簧隔圈14和圆环11，圆环 11支撑大四开环9，孔用弹隔圈14进一步固定圆环11，起到更加稳定的加固、密封的作用。 下密封座18与油管挂7两者接触之间布置有波形弹簧19，下密封座18始终与旋转密封体 21接触，达到密封良好的效果。上密封座24和下密封座18呈内球状，对称安装在油管挂7的内壁上，上密封座24 和下密封座18的内球状大小一致，油气通过上密封座24和下密封座18内通道流动。旋转 密封体21布置在上密封座24和下密封座18之间，截面对应上密封座24和下密封座18的 内径大小相同，其两侧具有与上密封座24和下密封座18座球面对应的结构。旋转密封体 21与上密封座24和下密封座18的内径构成油气流量通道。旋转密封体21通过转动轴22与操作杆12轴向连接，使操作杆12-转动轴22-旋 转密封体21连为一体，达到联动的目的，利用操作杆12来截断油气通道。旋转密封体21 的端面上具有凹槽，转动轴22的一端具有与该凹槽对应的卡块20，通过卡块20与旋转密封 体21上的凹槽的连接，使转动轴22与旋转密封体对应连接。操作杆12安装在转动轴22 的内部，使操作杆12通过转动轴22，与旋转密封体21轴向连接。转动轴22的外廓上布置 有转块15，对转动轴22起到固定、支撑和配合其转动的作用。转块15和转动轴22之间、转 块15和油管挂7之间，均安装有密封圈8，使之达到更好的密封、固定效果。上密封座24的下端面和下密封座18的上端面具有对称的球形斜口，旋转密封体 21的上、下两侧具有与上述球形斜口对应的球形结构，上密封座24球形斜口底部对应下密 封座18球形斜口底部之间的距离=旋转密封体21上、下两侧之间的距离，球形斜口的长边 边长=旋转密封体21上、下两侧边边长。当操作杆12为初始状态时，旋转密封体21的两
5侧与上密封座24、下密封座18的球形斜口接触，构成打开的油气流量通道；当操作杆12旋 转90°时，旋转密封体21的两侧与上密封座24、下密封座18的球面接触，使油气流量通道 截断。油管头四通体3的外部，操作杆12的周围有一个圆孔，圆孔内布置有操作杆12的 高压密封装置。该高压密封装置是一组密封填料14和填料压盖17，密封填料14装填在圆 孔内部，填料压帽13通过与油管头四通体3上的螺纹啮合，同轴安装并固定，密封操作杆 12。压力平衡装置包括高压软管及其连接器。本实施例中，高压软管6通过连接器，一 端连接在油管头四通体3套管阀上、另一端连接在采油树I的生产阀上。由于本实施例中， 高压软管6连接在采油树I的油气树生产阀上，因此，并不需要在此上重新安装阀门，油管 压力平衡装置的阀门即为采油树I的阀门，控制高压软管6内油气的压力，流量。油管挂7外设计有一个观察槽。现场安装时，用于观察油管头四通体3上的操作 杆12与油管挂7上转动轴22的对接情况。井口内截断装置9通过采用不同的加工工艺和制造方法，能满足不同采油气井口 装置的抗硫性能要求。根据井内流介质不同，装置可整体使用不锈钢或耐蚀合金，不锈钢又 分316，3161^，304，30札；井内流量含硫一般的用合金钢的也可以，要求一般抗硫的进口装 置采用阀体锻钢，其内部零件用304或合金都可以。在制造时应用了抗硫材料和表面处理 工艺，可使本发明的自备更换1号主控阀结构的抗硫采油气井口装置能够能在含硫介质的 场合应用，满足抗硫性能等级要求PR1、PR2。采用不同的材料加工控制零件，就能满足不同 环境下的使用要求，适应技术规范PSL1、PSL2、PSL3、PSL3G、PSL4。本发明的使用方法是这种自备更换1号主控阀结构的抗硫采油气井口装置是在普通采油气井口装置 的基础上的一种创新，是在油管挂7内设计安装一控制流体的总开关，该总开关由安装在 油管头四通体3上的操作杆12来控制旋转密封装置内流量通道的开或关。首先，将油管挂7按要求座入到油管头四通体3内部的设计部位，通过油管挂7安 装旋转密封体21、上密封座24、下密封座18、密封圈29、转块15与转动轴22等部件，同时， 将安装在油管头四通体3上的操作杆12与油管挂7上的转动轴22相连，使操作杆12-转 动轴22-旋转密封体21连为一体，达到联动的目的。并且按要求对上述部件进行水密封、 气密封实验，实验合格，再安装到油管挂体内。现场使用时当油气井正常生产时，自备更换1号主控阀结构的抗硫采油气井口装置只是一个 流体通道，油气流通过旋转密封体21与油管挂体内11之间的油气流通道流出。一旦采油树I上的1号主控闸阀1发生泄漏或阀杆密封填料损坏时，现场工人可 以使用普通工具将安装在油管头四通体3外的操作杆12顺时针旋转操作杆90°就行了， 在1分钟之内，旋转密封体21就能截断油管挂体内11油气流。由于，旋转密封体21上、下 都有压力，使得旋转密封体21的上、下压力平衡，操作旋转操作杆12，关闭力矩小，此时一 人就能轻松操作旋转操作杆12关闭旋转密封体21，截断油管挂体内11油气流道。关闭油 气流通道后，放掉采油树I内的高压流体，既可以快速，安全更换1号主控闸阀1，更换完1 号主控闸阀1后，再将压力平衡装置的高压软管6正确安装，一端连接在油管头四通体3的
6套管阀上，另一端连接在采油树I的油气树的生产阀上，打开连接在油管头四通体3的套管 阀，将油管头四通体3内的套管油气流量通过高压软管6进入采油树I内，使油管挂7内旋 转密封体21的上、下压力平衡，这时逆时针旋转操作杆90°就行了，使井内流体通过旋转 密封体21进入到采油树I内，关闭连接高压软管6的套管阀及生产阀，卸掉高压软管6，该 油气井就能立即恢复生产。
权利要求
一种自备更换1号主控阀结构的抗硫采油气井口装置，其特征在于包括井口截断装置和压力平衡装置；由操作杆和活动密封装置构成的井口截断装置布置在1号主控阀下方油管挂内的油气井道上，活动密封装置安装在油管挂内油气井道内部，活动密封装置具有对应油气通道内流量通道截面的活动密封面，操作杆一端连接旋转密封装置、另一端穿过油管挂壁并延伸出一段距离；压力平衡装置是一条高压气道，该高压气道一端连接1号主控阀下方的油管头四通套管阀的油气通道上、另一端连接1号主控阀上方的采油树生产阀油气通道上。
2.根据权利要求1所述的自备更换1号主控阀结构的抗硫采油气井口装置，其特征在 于所述油管头四通体内安装有油管挂，活动密封装置是一个旋转密封装置，包括旋转密封 体、上密封座、下密封座与转动轴，上、下密封座呈套筒状，对称安装在油管挂内，上、下密封 座的内廓大小一致，构成流量通道；旋转密封体布置在上、下密封座之间，通过转动轴与操 作杆轴向连接；旋转密封体的截面对应上、下密封座的内通径大小，其两侧具有与上、下密 封座端面对应的结构。
3.根据权利要求2所述的自备更换1号主控阀结构的抗硫采油气井口装置，其特征在 于所述上、下密封座的内廓呈球形，上密封座的下端面和下密封座的上端面具有对称的球 形斜口，旋转密封体的上、下两侧具有与上、下密封座的球形斜口对应的球形结构，上密封 座球形斜口底部对应下密封座球形斜口底部之间的距离=旋转密封体上、下两侧之间的距 罔。
4.根据权利要求2所述的自备更换1号主控阀结构的抗硫采油气井口装置，其特征在 于所述旋转密封体与转动轴的连接处，旋转密封体上具有凹槽，转动轴上具有与该凹槽对 应的卡块。
5.根据权利要求1所述的自备更换1号主控阀结构的抗硫采油气井口装置，其特征在 于所述旋转密封装置与油管挂内部管壁的连接处具有密封环。
6.根据权利要求1所述的自备更换1号主控阀结构的抗硫采油气井口装置，其特征在 于所述油管头外部，操作杆的周围具有一个圆孔，圆孔内布置有操作杆的高压密封装置。
7.根据权利要求6所述的自备更换1号主控阀结构的抗硫采油气井口装置，其特征在 于所述高压密封装置是一组密封填料和填料压盖，密封填料装填在圆孔内部，填料压帽通 过与油管头四通体上的螺纹啮合，同轴安装并固定操作杆。
8.根据权利要求1所述的自备更换1号主控阀结构的抗硫采油气井口装置，其特征在 于所述高压气道是一根高压软管，一端与油管头四通体上的套管阀连接、另一端连接在采 油树生产阀上。
9.根据权利要求1所述的自备更换1号主控阀结构的抗硫采油气井口装置，其特征在 于所述油管挂外部设计有一观察槽，对应操作杆与转动轴的连接位置。
全文摘要
本发明提供一种自备更换1号主控阀结构的抗硫采油气井口装置，包括井口截断装置和压力平衡装置；由操作杆和活动密封装置构成的井口截断装置布置在1号主控阀下方油管挂内的油气井道上，活动密封装置安装在油管挂内油气井道内部，活动密封装置具有对应油气通道内流量通道截面的活动密封面，操作杆一端连接旋转密封装置、另一端穿过油管挂壁并延伸出一段距离；压力平衡装置是一条高压气道，该高压气道一端连接1号主控阀下方的油管头四通套管阀的油气通道上、另一端连接1号主控阀上方的采油树生产阀油气通道上。本发明整体结构简单，符合标准，设计科学合理，使用方便、快速、安全、可靠，无需动用大型特殊设备，适用范围广泛。
文档编号E21B33/03GK101915069SQ20101023674
公开日2010年12月15日 申请日期2010年7月23日 优先权日2010年7月23日
发明者黄振富 申请人:黄振富