一种机械带压修阀装置及其使用方法与流程

1.本发明涉及井控技术领域，具体为一种机械带压修阀装置及其使用方法。


背景技术：

2.油、气井口经过较长时间的开采，井口控制阀门出现很多泄露问题，如锈蚀、密封件老化、密封磨损等，容易导致阀门和其它井口部件产生内漏或者外漏，严重影响气井的生产，一旦失控后果相当严重，因此需要一种带压修阀的工具及技术。常规工艺采用压井维修阀门，使用专用工具带压维修故障阀门，现有的工具以液压驱动为主，需要的配套设备较多，如液压泵、油箱、输油管、液压缸等，通过操作工具封堵阀门气道，依靠液压缸的油压持续封堵，如果封堵过程中液压系统失效，会造成严重的影响。


技术实现要素：

3.针对现有技术中常规工艺采用压井维修阀门存在涉笔较多，操作复杂，容易依靠外外界工作，对气道的封堵效果不佳的问题，本发明提供一种机械带压修阀装置及其使用方法，结构简单紧凑、安装和操作简单，对外界依靠少，提升工具对气道的有效封堵，减少作业过程中风险，使得设备操作更加快捷、安全，提升作业效率，减少现场人员操作工序，为油、气井口故障阀门的维修提供一种更加快捷，安全，高效的工具。
4.本发明是通过以下技术方案来实现：
5.一种机械带压修阀装置，包括伸入阀体通道内工作的修阀工具；修阀工具包括活塞中心杆组件、放喷法兰、缸筒组件、堵塞器组件、手轮和传动组件；放喷法兰装配在缸筒组件靠近阀体方向的一端，放喷法兰的内孔设有压力通道，用于安装压力表和放气阀；活塞中心杆组件依次贯穿缸筒组件和放喷法兰，堵塞器组件装配在活塞中心杆组件靠近阀体方向的一端，且堵塞器组件通过活塞中心杆组件带动伸入阀体内；手轮装配在活塞中心杆组件；传动组件装配在缸筒组件上，手轮通过传动组件控制活塞中心杆组件伸缩，同时活塞中心杆组件带动堵塞器组件在阀体的通道内伸缩移动，并实现封堵；
6.堵塞器组件包括铁头、密封杆和密封胶筒；铁头螺纹连接在活塞中心杆组件的端部，密封杆设有内孔，内孔内设有密封圈，与活塞中心杆组件螺纹连接；密封胶筒套设在活塞中心杆组件上，且位于铁头和密封杆之间。
7.优选的，缸筒组件包括缸筒和缸筒接头，缸筒接头通过螺纹连接在缸筒的一端，放喷法兰螺纹连接在缸筒接头上；缸筒呈中空筒结构，且筒内壁设有条形键槽，活塞中心杆组件贯穿缸筒内，且与缸筒条形键槽配合；缸筒接头的内壁上设有密封槽，活塞中心杆组件贯穿缸筒接头内，且通过密封圈与密封槽的密封配合，实现对活塞中心杆组件的密封。
8.优选的，活塞中心杆组件包括活塞杆和中心杆，中心杆贯穿在活塞杆内设置，活塞杆的外侧壁设有条形键槽，缸筒组件的内壁与活塞杆的外壁条形键槽配合，活塞杆靠近手轮的端部与调节螺母螺纹连接，活塞杆的另一端与密封杆的端部螺纹连接。
9.进一步的，中心杆为台阶杆，其中中心杆的台阶段与调节螺母配合，用于控制堵塞
器组件。
10.更进一步的，中心杆的一端螺纹连接锁紧螺母，中心杆的另一端依次螺纹连接密封胶筒和铁头。
11.优选的，传动组件包括上部壳体、轴承、铜螺母和端盖；上部壳体的一端设有内螺纹，用于与缸筒组件连接；上部壳体的另一端设有轴承安装孔，端部设有螺纹，端盖螺纹连接在上部壳体的螺纹端部内；轴承和铜螺母设置在轴承安装孔内，铜螺母上设有挡台，挡台两边用于安装轴承，铜螺母的端部设有外六方，外六方的后端设有外螺纹，手轮通过固定螺母固定装配在外六方上；铜螺母内壁设有螺纹，活塞中心杆组件与铜螺母螺纹连接。
12.优选的，放喷法兰与阀体之间通过八角垫钢环密封连接，放喷法兰的端面上设有内孔，堵塞器组件通过活塞中心杆组件在阀体的通道内移动。
13.优选的，活塞中心杆组件、放喷法兰、缸筒组件、堵塞器组件、手轮和传动组件同轴设置。
14.一种机械带压修阀装置的使用方法，基于上述所述的一种机械带压修阀装置，其特征在于，包括如下步骤：
15.测量阀体的长度，确定密封胶筒进入阀体的通道内的预定位置，通过转动手轮，推动活塞中心杆组件进入阀体的通道内堵塞气道，密封胶筒通过活塞中心杆组件的带动到达指定位置，复测位移尺寸，位移尺寸无误后，对活塞中心杆组件进行调节，使得阀门通道的气体给密封胶筒加压，推动密封胶筒第一次膨胀；调节活塞中心杆组件，使得活塞中心杆组件向后移动，同时挤压密封胶筒，给密封胶筒二次加压，对阀体的通道的气道进行封堵，观察放喷法兰上的压力表值，待压力为零，无排气声，持续观察压力表值无变化时，完成封堵；
16.在封堵状态下，对故障阀门进行修复工作；修复工作完成后，调节活塞中心杆组件，气道封堵部位解除封堵，转动手轮，活塞中心杆组件退回到预定位置，关闭阀门，打开放气阀，观察压力表待放空后，完成解封。
17.优选的，对密封胶筒第一次膨胀时，对活塞中心杆组件的调节方式为对活塞中心杆组件端连接的调节螺母进行调节；对密封胶筒二次加压时，对活塞中心杆组件的调节方式为对活塞中心杆组件端连接的锁紧螺母进行调节。
18.与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
19.本发明提供了一种机械带压修阀装置，通过修阀工具对阀体的故障阀门进行封堵，修阀工具通过活塞中心杆组件与堵塞器组件、手轮以及传动组件，在结构上面简单紧凑，可实现对故障阀门的有效封堵，堵塞器组件包括铁头、密封杆和密封胶筒，通过对活塞中心杆组件的调节，可将堵塞器组件的密封胶筒在阀体的通道内进行两次密封，大大提高了堵塞器对气道的封堵效果，同时通过放喷法兰上的压力表可观察故障阀门内压力的变化，避免作业过程中气体压力异常产生危险。
20.进一步的，防喷法兰、缸筒接头和缸筒都是通过螺纹连接固定，使得工具的整体稳定性和可靠性增加，缸筒的筒内壁设有条形键槽，活塞中心杆组件贯穿缸筒内，且与缸筒条形键槽配合，提高了活塞中心杆组件与缸筒之间结构的稳定性。
21.进一步的，通过调节活塞中心杆组件带动堵塞器组件在阀体通道内进行封堵，对气道的封堵过程安全、可靠，全过程可控，减少作业过程中风险，使得设备操作更加快捷、安全，提升作业效率。
22.更进一步的，采用调节螺母控制中心杆与活塞杆的位置来控制密封胶桶堵塞，使得封堵和解堵的人员操作工序少，操作比较简单，可靠。
23.进一步的，手轮通过传动组件控制活塞中心杆组件的运动，提高了便捷性，同时通过控制活塞中心杆组件带动堵塞器组件便于对阀体通道内进行封堵，使得工具更加小型化。传动组件采用上部壳体内安装2组轴承传动方式，轴承安装在铜螺母上，端盖固定轴承，该传动方式运行高效、省力、可靠。
24.一种机械带压修阀装置的使用方法，减少现场作业人员，减少操作步骤。现场需要2名操作人员就可完成带压修阀工作。通过手轮带动丝杠机械驱动活塞杆可以实现堵塞器进入指定位置。现场人员只需确定好堵塞器进入深度，然后操作手轮，堵塞器进入预定位置后，封堵堵塞器，检验密封可靠性，根据需要维修阀门损坏部，在工作效率和安全性上明显提升。
附图说明
25.图1为本发明中机械带压修阀装置结构示意图。
26.图中：1
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缸筒；2
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活塞杆；3
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缸筒接头；4
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防喷法兰；5
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密封杆；6
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中心杆；7
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铁头；8
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阀体；9
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轴承；10
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调节螺母；11
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铜螺母；12
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锁紧螺母；13
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上部壳体；14
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端盖；15
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手轮；16
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密封胶筒；17
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八角垫钢环；18
‑
压力通道。
具体实施方式
27.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
28.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
29.下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
30.参见图1，本发明一个实施例中，提供了一种机械带压修阀装置，结构简单紧凑、安装和操作简单，对外界依靠少，提升工具对气道的有效封堵，减少作业过程中风险，使得设备操作更加快捷、安全，提升作业效率，减少现场人员操作步骤，为油、气井口故障阀门的维修提供一种更加快捷，安全，高效的工具。
31.具体的，该机械带压修阀装置，包括伸入阀体8通道内工作的修阀工具；修阀工具包括活塞中心杆组件、放喷法兰4、缸筒组件、堵塞器组件、手轮15和传动组件；放喷法兰4装配在缸筒组件靠近阀体8方向的一端，放喷法兰4的内孔设有压力通道18，用于安装压力表
和放气阀，放气阀主要用于作业过程的介质排放；活塞中心杆组件依次贯穿缸筒组件和放喷法兰4，堵塞器组件装配在活塞中心杆组件靠近阀体8方向的一端，且堵塞器组件通过活塞中心杆组件带动伸入阀体8内；手轮15装配在活塞中心杆组件上；传动组件装配在缸筒组件上，且靠近手轮15设置，手轮15通过传动组件控制活塞中心杆组件伸缩，同时活塞中心杆组件带动堵塞器组件在阀体8的通道内伸缩移动，并实现封堵；
32.堵塞器组件包括铁头7、密封杆5和密封胶筒16；铁头7螺纹连接在活塞中心杆组件的端部，密封杆5设有内孔，内孔内设有密封圈，与活塞中心杆组件螺纹连接；密封胶筒16套设在活塞中心杆组件上，且位于铁头7和密封杆5之间；
33.具体的，缸筒组件包括缸筒1和缸筒接头3，缸筒接头3通过螺纹连接在缸筒1的一端，放喷法兰4的螺纹连接在缸筒接头3上；缸筒1呈中空筒结构，且筒内壁设有条形键槽，活塞中心杆组件贯穿缸筒1内，且与缸筒1条形键槽配合；缸筒接头3的内壁上设有密封槽，活塞中心杆组件贯穿缸筒接头3内，且通过y型密封圈与密封槽的密封配合，实现对活塞中心杆组件的密封。
34.具体的，活塞中心杆组件包括活塞杆2和中心杆6，中心杆6贯穿在活塞杆2内设置，活塞杆2一半光杆，一半为螺纹，活塞杆2的外侧壁上设有螺纹，并在螺纹部分设有条形键槽，缸筒组件的内壁与活塞杆2的外壁条形键槽配合，活塞杆2靠近手轮15的端部与调节螺母10螺纹连接，活塞杆2的另一端与密封杆5的端部螺纹连接。
35.中心杆6为台阶杆，其中中心杆6的台阶段与调节螺母10配合，用于控制堵塞器组件。中心杆6的一端螺纹连接锁紧螺母12，中心杆6的另一端依次螺纹连接密封胶筒16和铁头7。
36.具体的，传动组件包括上部壳体13、轴承9、铜螺母11和端盖14；上部壳体13的一端设有内螺纹，用于与缸筒组件连接；上部壳体13的另一端设有轴承安装孔，端部设有螺纹，端盖14螺纹连接在上部壳体13的螺纹端部内；轴承9和铜螺母11设置在轴承安装孔内，铜螺母11上设有挡台，挡台两边用于安装轴承9，铜螺母11的端部设有外六方，外六方的后端设有外螺纹，手轮通过固定螺母固定装配在外六方上；铜螺母11内壁设有t型螺纹，活塞中心杆组件与铜螺母11螺纹连接。
37.具体的，放喷法兰4与阀体8之间通过八角垫钢环17密封连接，放喷法兰4的端面上设有内孔，堵塞器组件通过活塞中心杆组件在阀体8的通道内移动。
38.具体的，活塞中心杆组件、放喷法兰4、缸筒组件、堵塞器组件、手轮15和传动组件同轴设置。
39.本发明所提供的一种机械带压修阀装置的组装方法为：
40.先装配修改工具，固定放喷法兰4，将缸筒接头3与放喷法兰4连接，将缸筒1与缸筒接头3连接。将活塞杆2穿过缸筒接头3的密封，将键安装在活塞杆2上，将活塞杆2顺着条形键槽装入缸筒1，将传动组件的上部壳体13与缸筒1连接。将密封杆5安装在活塞杆2上，铁头7装置在中心杆6上，在铁头7和密封杆5之间安装密封胶筒16，将调节螺母10安装活塞杆2的内螺纹上，用锁紧螺母12锁住中心杆2。转动手轮15，检查活塞杆2能否灵活进入和退出，设备安装完并检查无误后待下一步操作准备。
41.通过本发明所提供的一种机械带压修阀装置进行工具安装和试压：
42.将装配完成的工具与待维修阀门的法兰通过八角垫连接，装置按照试验工艺要求
做气密封试验，保证装置的气密封完好，连接部位无泄漏。本发明中所提供的一种机械带压修阀装置的使用方法如下，其中阀体8即为故障阀门：
43.首先，测量故障阀门的长度，计算堵塞器进入的长度，确定密封胶筒16进入故障阀门的预定位置。通过转动修改工具上的手轮15顺时针转动，推动活塞杆2进入带堵塞气道，密封胶筒16到达指定位置，复测位移尺寸，位移尺寸无误后，松开调节螺母10，使得阀门通道的气体给密封胶筒16加压，推动密封胶筒16第一次膨胀。然后再拧锁紧螺母12，此时锁紧螺母12带动中心杆6后移，同时挤压密封胶筒16，给密封胶筒16二次加压，封堵预定气道。打开防喷法兰4上的放气阀，观察防喷法兰上压力表数值变化，待压力为零，无排气声，持续观察15分钟无变化，堵塞完成，进行下一步操作。
44.在封堵状态下，拆解故障阀门，更换或者修复阀门损坏部件，如更换组合密封，维修铜螺母，维修丝杠等，阀门维修完成后恢复阀门被拆卸部件并检查阀门部件安装无误后进行下一步操作。
45.堵塞器解封，松开锁紧螺母12，密封胶筒16堵塞部位解除封堵，然后逆时针转动手轮15，将活塞杆2退出到启始位置，关闭阀门，打开放气阀，观察压力表待放空后，完成解封。
46.拆卸修阀工具，恢复现场阀门流程，清理现场。
47.本发明中采用t型螺纹传动方式，传动组件的铜螺母通过t型螺纹与活塞杆t型螺纹配合，通过转动手轮带动铜螺母驱动活塞杆进退，工具操作简单，运行可靠。采用调节螺母控制中心杆与活塞杆的位置来控制密封胶桶堵塞，使得封堵和解堵的人员操作工序少，操作比较简单，可靠。本发明所提供的机械带压修阀工件整体长度为1米，工具整体重量小，针对作业空间狭小的井口方便作业。修阀施工周期短，对产能影响小,更加安全、可靠、快捷。
48.实施例
49.以常用的采气井口kq65
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70采气树需要维修2号主控闸阀为例。现场发现采气树2号主控闸阀外漏严重，需要带压维修井口2号主控闸阀，井口油压7.2mpa，套压13.8mpa。
50.一、施工准备
51.1.施工作业队到现场后，按要求设置安全警戒区，将消防应急器材、安全警示牌、风向标，逃生路线牌按要求摆放固定。与施工及现场施工监督、监护无关人员一律不得进入安全警戒区域。将修阀工具摆放整齐，对工具及器材进行检查。
52.2.现场工作人员穿带好劳保用品，高空作业时，需要配备安全带；
53.3.录取井口压力并记录。
54.4.现场进行测量以确定堵塞位置，并做好记录。
55.5.对施工人员进行施工安全教育。
56.二、操作流程
57.1.准备工作
58.将带压修阀工具及配套器材摆放整齐，对工具及器材进行检查。将修阀工具及配套设备擦拭干净，设备摆放整齐。完全关闭2号闸阀并检查无泄露情况下，按照采气工艺流程操作采气井口，将采气井口2号闸阀上部拆除，并放到指定位置。
59.测量故障阀门的端面距，并记录，计算并确定活塞杆要进入的深度尺寸。
60.将防喷法兰安装在2号闸阀上，工具按照试验工艺要求做气密封试验，保证装置密
封可靠无泄漏。
61.2.操作步骤
62.打开2号闸阀，转动手轮驱动活塞杆带着密封胶筒到达预定位置，测量尺寸确定行程无误后，松开调节螺母，此时，井口介质压力推动中心杆移动，挤压活塞杆上的密封胶筒，完成第一次胶桶膨胀。然后再操作锁紧螺母带动中心杆挤压密封胶筒进行二次加压，使得堵塞过程更加安全可靠。打开防喷法兰上放气阀并观察压力表数值，对密封胶桶与密封法兰之间空腔的介质进行放空，观察压力表数值15分钟无变化，堵塞完成。
63.在封堵状态下，按照装配工艺拆解故障阀门，拆卸阀门损坏的密封部件，更换新的阀门组合密封部件，更换完成后恢复阀门并检查阀门密封问题是否解决，15分钟无泄漏，确定故障维修完成。
64.拆卸修阀工具，恢复井口，清理现场。
65.综上所述，本发明提供了一种机械带压修阀装置，通过修阀工具对故障阀门进行封堵，修阀工具通过活塞中心杆组件与堵塞器组件、手轮以及传动组件，在结构上面简单紧凑，可实现对故障阀门的有效封堵，堵塞器组件包括铁头、密封杆和密封胶筒，通过对活塞中心杆组件的调节，可将堵塞器组件的密封胶筒在阀体的故障阀门内进行二次密封，大大提高了对对气道的封堵效果，同时通过放喷法兰也可直观观察故障阀门内压力的变化，避免作业过程中气体压力异常产生危险。
66.对于本发明提供一种机械带压修阀装置的使用方法，减少现场操作人员，减少操作步骤。现场需要2名操作人员就可完成带压修改修阀。通过手轮带动丝杠机械驱动活塞杆可以实现堵塞器进入指定位置。现场人员只需确定好堵塞器进入深度，然后操作手轮，堵塞器进入预定位置后，封堵堵塞器，检验密封可靠性，根据需要维修阀门损坏部，在工作效率和安全性上明显提升。
67.最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。