一种用于油气井口抢险的远程气动开关井装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种用于油气井口抢险的远程气动开关井装置，该装置包括支撑机构，所述支撑机构上设置有马达导管，马达导管的右端设置有气动马达，左端通过第一快速接头连接有减速装置；气动马达的右端通过气路连通管线与固定连接在支撑机构右端的操作杆内的内置气路连通管线连接；内置气路连通管线的右端连接有换向阀；换向阀设置在固定手柄和固定手柄上端的活动手柄之间。该装置采用防火防爆设计，无需电源，由移动供电源提供动力，无需靠近泄露及着火现场，距离10米就可进行开关井口阀门的操作，整套装置能够实现迅速、安全、及时有效的控制险情。
【专利说明】一种用于油气井口抢险的远程气动开关井装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及石油天然气井口抢险【技术领域】，具体涉及一种用于油气井口抢险的远程气动开关井装置。
【背景技术】
[0002]油气井井口泄漏着火的危害性极大，不仅严重威胁人的生命安全，而且环境污染严重，如果处理不当，后果不堪设想，关键措施是争取在第一时间抢关井口闸门(特别是1#主控阀门)。各油田现行的做法是依靠抢险人员穿避火服冲进火场，用普通管钳关闭井口闸门，气井火灾时火焰温度高达1500°c以上，同时由于井内压力大、阀芯杆易飞出及可能发生二次闪爆等原因，抢险人员在井口面临的危险极大。另外，阀门上下游的较大压差增加了关闭阀门的扭矩，即使两个人也难以扳动闸门。
[0003]目前投用到抢险现场实现阀门的紧急开关作用的还有液压开关井装置，但现有的液压开关井装置存在关断距离较短，只有6米，而在这个距离，火焰辐射温度达到近300°C、工作头液压管线及轮毂不防火、运作时需要通过供电源带动液压动力站才能进行工作，在地形较差的环境移动不便等诸多缺陷有待解决。
[0004]专利号为201220646946.1，提供了一种用于油气井口抢险的远程液压开关井装置，该装置液压动力站由油箱、液压泵、溢流阀、开关阀和调压阀连接构成；液压动力站通过液压管线连接液压摆线马达；平衡杆通过铰接销和云台固定在工作车上；液压摆线马达固定在平衡杆上，其输出端通过传动轴连接伞齿轮组，伞齿轮组输出端连接轮爪。但该装置需要发电机带动液压工作站提供动力，整套装置由液压工作站上集成的控制开关控制，而油气井口抢险时间紧迫，将液压动力站推入现场无疑增加了人力并浪费了抢险时间，另外，该装置需要操作者站在远处的操作台上，通过观察前一组人员的挥手信号扳动开关阀，启动液压动力站，但操作者与前一组人员发出的信号在观察期间容易出现误差，存在延迟关闭井口主控阀门的可能性，导致井口闸门不能及时关闭，存在一定的安全隐患。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的是克服上述不足，提供一种用于油气井口抢险的远程气动开关井装置，该装置通过远程操作保护抢险人员不受燃烧爆炸的伤害，延长关断距离，缩短关闭油气井口主控阀门的时间。
[0006]为此，本实用新型提供了一种用于油气井口抢险的远程气动开关井装置，包括支撑机构，所述支撑机构上设置有马达导管，马达导管的右端设置有气动马达，左端通过第一快速接头连接有减速装置；
[0007]所述气动马达的右端通过气路连通管线与固定连接在支撑机构右端的操作杆内的内置气路连通管线连接；内置气路连通管线的右端连接有换向阀；
[0008]所述操作杆的一端连接有操作手柄，操作手柄包括一固定手柄和中部具有凹槽的活动手柄，所述的固定手柄的中部与活动手柄的中部通过转轴活动连接，所述的换向阀位于凹槽中，并与凹槽的内侧面接触，换向阀的两端设置有用于挤压换向阀的阀门开关顶杆，阀门开关顶杆与活动手柄连接；
[0009]所述的马达导管内设置有与第一快速接头连接的马达传动轴。
[0010]所述支撑机构的右端和操作杆之间通过第二快速接头连接。
[0011]所述的支撑机构包括设置在马达导管下方的竖直支撑骨架、顶点与竖直支撑骨架的底端连接的V型支撑骨架和设置在竖直支撑骨架上端的U型支撑骨架。
[0012]所述的U型支撑骨架的一端与竖直支撑骨架的顶端连接，另一端与V型支撑骨架连接。
[0013]所述的减速装置包括通过第一快速接头与马达导管连接的减速器传动导管、设置在减速器传动导管内并与马达传动轴连接的减速器传动轴、与减速器传动轴连接的减速器。
[0014]还包括设置在竖直支撑骨架底端的钢制轮。
[0015]还包括设置在马达导管和气动马达上部的保护罩。
[0016]本实用新型的有益效果:该装置通过远程操作保护抢险人员不受燃烧爆炸的伤害，是一种具备防火能力的气动装置，亦可广泛用于大型液动(气动)球阀紧急情况下的手动执行机构开关作业。该装置实现了 10米距离外进行阀门开关操作，这个距离使热辐射降低到150-200°c的范围，提高了操作人员的安全保障，且整套装置耐高温设计、可持续在火场作业，同时，气动马达、传动机构集成在支撑底座上便于组装，钢制轮承载能力强、耐高温、移动方便。
[0017]以下将结合附图对本实用新型做进一步详细说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是一种用于油气井口抢险的远程气动开关井装置的结构示意图。
[0019]图2是手柄控制机构的结构示意图。
[0020]附图标记说明:1、减速器；2、减速器传动导管；3、减速器传动轴；4、第一快速接头；4a、第二快速接头；5、马达导管；6、马达传动轴；7、支撑骨架；7a、竖直支撑骨架；7b、V型支撑骨架；7c、U型支撑骨架；8、气动马达；9、保护罩；10、操作杆；11、操作手柄；lla、活动手柄；llb、固定手柄；12、换向阀；12a、阀门开关顶杆；13、钢制轮；14、气路连通管线；15、内置气路连通管线。
【具体实施方式】
[0021]如图1所示，以下所述的方向均为参照附图1进行描述，本实用新型提供了一种用于油气井口抢险的远程气动开关井装置，包括支撑机构7，所述支撑机构7上设置有马达导管5，马达导管5的右端设置有气动马达8，左端通过第一快速接头4连接有减速装置；所述气动马达8的右端通过气路连通管线14与固定连接在支撑机构7右端的操作杆10内的内置气路连通管线15连接；内置气路连通管线15的右端连接有换向阀12 ;所述操作杆10的一端连接有操作手柄11，操作手柄11包括一固定手柄Ilb和中部具有凹槽的活动手柄11a，所述的固定手柄Ilb的中部与活动手柄Ila的中部通过转轴活动连接，所述的换向阀12位于凹槽中，并与凹槽的内侧面接触，换向阀12的两端设置有用于挤压换向阀12的阀门开关顶杆12a，阀门开关顶杆12a与活动手柄Ila连接；所述的马达导管5内设置有与第一快速接头4连接的马达传动轴6。所述支撑机构7的右端和操作杆10之间通过第二快速接头4a连接。所述的支撑机构7包括设置在马达导管5下方的竖直支撑骨架7a、顶点与竖直支撑骨架7a的底端连接的V型支撑骨架7b和设置在竖直支撑骨架7a上端的U型支撑骨架7c。所述的U型支撑骨架7c的一端与竖直支撑骨架7a的顶端连接，另一端与V型支撑骨架7b连接。所述的减速装置包括通过第一快速接头4与马达导管5连接的减速器传动导管2、设置在减速器传动导管2内并与马达传动轴6连接的减速器传动轴3、与减速器传动轴3连接的减速器I。还包括设置在竖直支撑骨架7a底端的钢制轮13。还包括设置在马达导管5和气动马达8上部的保护罩9。
[0022]实施例1:
[0023]具体的，本实用新型提供了一种用于油气井口抢险的远程气动开关井装置，该装置包括用来支撑整个远程气动开关井装置的支撑机构7，所述支撑机构7上设置有马达导管5，马达导管5的左端通过第一快速接头4连接有减速装置；马达导管5的右端设置有气动马达8，所述气动马达8的右端通过气路连通管线14与固定连接在支撑机构7右端的操作杆10内的内置气路连通管线15连接，内置气路连通管线15的右端连接有换向阀12 ;所述操作杆10的一端连接有操作手柄11，操作手柄11包括一固定手柄Ilb和中部具有凹槽的活动手柄11a，所述的固定手柄Ilb的中部与活动手柄Ila的中部通过转轴活动连接，所述的换向阀12位于凹槽中，并与凹槽的内侧面接触，换向阀12的两端设置有用于挤压换向阀12的阀门开关顶杆12a，阀门开关顶杆12a与活动手柄Ila连接；所述的马达导管5内设置有与第一快速接头4连接的马达传动轴6。具体的，换向阀12采用二位五通换向阀，气动马达8首选EAM360，耗气量是4500L/min，功率是3.6HP，转速是600R.P.M，扭矩是43.2Nm。
[0024]压下活动手柄11a，气路导通，气体通过输气管线接入换向阀12，然后进入操作杆10，气体通过操作杆10内的内置气路连通管线15，接着进入气路连通管线14，进入气动马达8，进而驱动气动马达8工作，气动马达8通过马达传动轴6将动力传递给马达导管5，最终进入减速装置；减速装置工作后实现了增大扭矩、改变动力方向的要求，带动工作端作正反旋转，并进行水平转动和上下摆动，轻松扣上闸门，进行阀门开关操作，且该装置还可以通过操作手柄11使整套装置进行前进、后退、转向。从而达到了远距离迅速抢关失控油气井口主控闸门的目的，同时有效保护了操作人员的人身安全。
[0025]实施例2:
[0026]在实施例1的基础上，具体的，支撑机构7的右端和操作杆10之间通过第二快速接头4a连接，所述的换向阀12通过阀门开关顶杆12a与活动手柄Ila连接。所述的支撑机构7包括设置在马达导管5下方的竖直支撑骨架7a、顶点与竖直支撑骨架7a的底端连接的V型支撑骨架7b和设置在竖直支撑骨架7a上端的U型支撑骨架7c ；U型支撑骨架7c的一端与竖直支撑骨架7a的顶端连接，另一端与V型支撑骨架7b连接，所述的支撑机构7的右端通过第二快速接头4a与操作杆10连接。
[0027]上述的减速装置包括通过第一快速接头4与马达导管5连接的减速器传动导管2、设置在减速器传动导管2内并与马达传动轴6连接的减速器传动轴3、与减速器传动轴3连接的减速器1，减速器I优选蜗轮蜗杆减速器，速比是25:1，重量是13KG，输入86.4Nm，输出 1080Nm。
[0028]由于整个装置需要工作人员推动，且在油气井井口作业，因此为了更为方便、省力的移动该开关井装置和保证工作人员的安全，该用于油气井口抢险的远程气动开关井装置还包括设置在竖直支撑骨架7a底端的钢制轮13，由于油气井口抢险的远程气动开关井装置是为实现油气井泄漏造成燃烧爆炸险情的抢险救援的目的而设计的，因此选择承载能力强且耐高温的钢制轮13。
[0029]实施例3:
[0030]在实施例2的基础上，而为了防尘和美观，该装置还包括设置在马达导管5和气动马达8上部的保护罩9。
[0031]用于油气井口抢险的远程气动开关井装置的具体工作原理:油气井口发生泄漏、着火时，抢险人员携远程气动开关井装置各部件进入事故现场上风向处，分组快速组装装置，一组人将两个快速接头分别安装在支撑机构7的两端后，按照图1，在第一快速接头4和第二快速接头4a之间从左向右依次安装马达传动轴6和气动马达8，并在马达传动轴6的外部安装马达导管5，而马达传动轴6通过第一快速接头4与减速装置连接，即减速器传动轴3与第一1决速接头4连接，减速器传动轴3的外部安装减速器传动导管2，减速器传动轴3的左端与减速器I连接，同时，将操作杆10与右侧的第二快速接头4a连接，并完成操作杆10与换向阀12的连接，换向阀12设置在活动手柄Ila的凹槽内；另一组人同时将减速器I与工作端安装(减速器I和工作端也可以预先安装在减速器传动轴3上)，工作端即该装置的作用端，通过控制换向阀12可以使工作端进行阀门的开关操作。
[0032]完成上述组装后，将事先准备好的移动供气源(用于向整个装置输送气体，移动供气源采用氮气作为气源，将3-4瓶氮气瓶连接到高压管汇，接入移动供气源，由调压阀控制氮气输出量)通过输气管线接入换向阀12，然后进入操作杆10，气体通过操作杆10内的内置气路连通管线15、气路连通管线14进入气动马达8，接着通过马达导管5进入减速器传动导管2，进而进入减速器I;
[0033]具体的，控制换向阀12的具体操作是:压下活动手柄11a，进一步引导活动手柄Ila上阀门开关顶杆12a挤压换向阀12，阀门开关顶杆12a压入换向阀12后，气路导通，减压后的气体进入气动马达8，驱动气动马达8工作，气动马达8通过马达传动轴6将动力传递给减速器1，减速器I再驱动工作端作业，减速器I工作后实现了增大扭矩、改变动力方向的要求，带动工作端作正反旋转，并进行水平转动和上下摆动，轻松扣上闸门，进行阀门开关操作，且该装置还可以通过控制手柄控制机构使整套装置进行前进、后退、转向。从而达到了远距离迅速抢关失控油气井口主控闸门的目的，同时有效保护了操作人员的人身安全。
[0034]该用于油气井口抢险的远程气动开关井装置的有益效果:
[0035]I)无需靠近泄漏及着火现场，可以在距油气井口 10米外，迅速关闭井口主控闸门，用时仅需80-120秒，并使热辐射降低到150-200°C的范围，提高了操作人员的安全保障；
[0036]2)通过减速器减速后工作端转速达到16r/min，扭矩达到1080Nm，满足井口阀门开关操作要求；
[0037]3)整套装置耐高温设计、可持续在火场作业；
[0038]4)气动马达、传动机构集成在支撑机构上便于组装；
[0039]5)钢制轮承载能力强、耐高温、移动方便；
[0040]6)采用防爆气动马达并且使用氮气驱动(无需电源)，符合易燃易爆场所安全规范；
[0041]7)换向阀控制工作端进行正反向旋转，实现阀门开关操作；
[0042]8)经过涡轮蜗杆减速器后工作端的转速能达到16r/min、扭矩能达到800Nm-1080Nm、能达到不间断运行5min的要求；
[0043]9)整套装置从组装到完成阀门开关操作只需5分钟，能够迅速、安全、有效的控制险情。
[0044]油气井口抢险的远程气动开关井装置是为实现油气井泄漏造成燃烧爆炸险情的抢险救援的目的而设计的，该装置通过远程操作保护抢险人员不受燃烧爆炸的伤害，是一种具备防火能力的气动装置，亦可广泛用于大型液动(气动)球阀紧急情况下的手动执行机构开关作业，使用该装置，可迅速、安全、有效的控制险情。
[0045]以上例举仅仅是对本实用新型的举例说明，并不构成对本实用新型的保护范围的限制，凡是与本实用新型相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种用于油气井口抢险的远程气动开关井装置，其特征在于:包括支撑机构(7)，所述支撑机构(7)上设置有马达导管(5)，马达导管(5)的右端设置有气动马达(8)，左端通过第一快速接头(4)连接有减速装置； 所述气动马达(8)的右端通过气路连通管线(14)与固定连接在支撑机构(7)右端的操作杆(10)内的内置气路连通管线(15)连接；内置气路连通管线(15)的右端连接有换向阀(12)； 所述操作杆(10 )的一端连接有操作手柄(11)，操作手柄(11)包括一固定手柄(I Ib )和中部具有凹槽的活动手柄(11a)，所述的固定手柄(Ilb)的中部与活动手柄(Ila)的中部通过转轴活动连接，所述的换向阀(12)位于凹槽中，并与凹槽的内侧面接触，换向阀(12)的两端设置有用于挤压换向阀(12)的阀门开关顶杆(12a)，阀门开关顶杆(12a)与活动手柄(Ila)连接； 所述的马达导管(5)内设置有与第一快速接头(4)连接的马达传动轴(6)。
2.如权利要求1所述的一种用于油气井口抢险的远程气动开关井装置，其特征在于:所述支撑机构(7)的右端和操作杆(10)之间通过第二快速接头(4a)连接。
3.如权利要求1所述的一种用于油气井口抢险的远程气动开关井装置，其特征在于:所述的支撑机构(7)包括设置在马达导管(5)下方的竖直支撑骨架(7a)、顶点与竖直支撑骨架(7a)的底端连接的V型支撑骨架(7b)和设置在竖直支撑骨架(7a)上端的U型支撑骨架(7c)。
4.如权利要求3所述的一种用于油气井口抢险的远程气动开关井装置，其特征在于:所述的U型支撑骨架(7c)的一端与竖直支撑骨架(7a)的顶端连接，另一端与V型支撑骨架(7b)连接。
5.如权利要求1所述的一种用于油气井口抢险的远程气动开关井装置，其特征在于:所述的减速装置包括通过第一快速接头(4)与马达导管(5)连接的减速器传动导管(2)、设置在减速器传动导管(2)内并与马达传动轴(6)连接的减速器传动轴(3)、与减速器传动轴(3)连接的减速器(I)。
6.如权利要求1所述的一种用于油气井口抢险的远程气动开关井装置，其特征在于:还包括设置在竖直支撑骨架(7a)底端的钢制轮(13)。
7.如权利要求1所述的一种用于油气井口抢险的远程气动开关井装置，其特征在于:还包括设置在马达导管(5)和气动马达(8)上部的保护罩(9)。
【文档编号】E21B34/02GK204252946SQ201420672026
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年11月12日 优先权日:2014年11月12日
【发明者】丁辉, 王晓明, 曹光荣, 李国聪, 姜丁月, 王安宁, 冯应海, 常家豪, 贾永社, 喻良 申请人:中国石油天然气股份有限公司