专利名称：防喷器液缸增压装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于石油钻釆设备中的防护装置，特别涉及一种油气田防喷器 的液缸增压装置。 胃豕伎不在石油勘探的钻井现场出现紧急和危及人身、设备的安全，又不能及时处 理的情况下，会使用一种叫剪切闸板防喷器的设备把钻杆剪断的方法，以切断 井内的流体通道。防喷器液缸是在液压的作用下活塞运动产生推力，带动闸板来实现防喷器 的开关动作。液缸推力的大小，在液压控制系统压力不变的条件下，取决于液 缸活塞面积的大小。在保证防喷器正常开关符合使用的条件下，设计者是考虑 到了不能将液缸面积设计制造得太大，将会加大防喷器的体积，从而增加制造 成本、加工难度和造成资源的浪费。按照美国石油学会API16A的要求，目前所使用的防喷器的液缸，在工厂 出厂前，都已经作过31.5MPa的压力检验(额定工作压力的1.5倍试压检验)。 也就是说目前使用的防喷器的液缸都能承受31.5MPa的液压力。当前所使用的液压控制系统的额定压力为21MPa，常规液缸推动压力一般 采用8.5 10.5MPa。为应付突发情况只要打开旁通阀，就可以获得比正常操作 压力多一倍即21MPa的控制油压。因此，美国石油学会(API)在其16A的标 准中，就推荐所设计的防喷器安装剪切闸板，在常规设计液缸面积足够的情况 下，满足系统压力低于21MPa能剪断直径为5英寸、名义重量为19.5磅/米的 G级及S-135级钻杆。但随着石油勘探不断深入发展，油、气井就越钻越深，G级及S-135级钻 杆的强度达不到钻探深井和超深井的要求，因而出现了更高强度的 S-145-S-155的钻杆(冲击值在IOO焦耳以上)，采用这样高强度的钻杆进行钻 探。原来设计的大液缸活塞面积(13.5 14"的液缸)在21MPa的压力下所产 生的压力是无法剪断大于IOO焦耳以上的高强度钻杆的。因而在钻井过程中将 带来安全隐患。在这种情况下，防喷器的生产厂家，试图用改变原来设计防喷器液缸的面 积，来增加液缸推力。但是，再增大液缸面积带来的是，防喷器体积增大和制 造成本、加工难度的加大。另一种解决方法，就是在原液缸外再增加一个辅助 液缸来增加防喷器剪切闸板的剪切能力。这两种方法是可行的，但是受到许多 制约，如增加辅助液缸的同时，防喷器的长度也会大大增加。而且这种辅助液 缸工厂直接在出厂设备上增加还行，但针对现在已经投入钻探现场使用的防喷 器来讲就非常困难，要达到剪断高强度钻杆的能力，就必须对现有使用的防喷 器进行改造。防喷器改造带来的将会是增加改造成本，时间久，操作不便和增 加体积的弊病。而现有的防喷器再拿去进行改造也非常困难，在现实生产实际 中是不可能办到的。在国外，通常采用"加大液缸直径和在主液缸后增设助推液缸"这两种方 法予以解决。但是这两种方法需要投入较大的外汇资金，制造加工难度大、生 产工艺复杂。 实用新型内容本实用新型的目的是解决现有技术存在的不能剪断高强度钻杆或是为剪 断高强度钻杆而增大设备体积、耗费资金、增加成本的问题，针对生产现场使 用的防喷器，提供一种防喷器液缸增压装置，按照原来的方法安装剪切闸板，在液压控制系统的额定压力21MPa的压力值范围内，不改变防喷器液缸面积， 对现有的防喷器及液压系统不做改动，以实现瞬间增加防喷器液缸的推力，达 到剪断高强度钻杆，消除安全隐患的目的。本实用新型的目的通过下述技术方案来实现-防喷器液缸增压装置，包括一个受系统压力控制的压控阀组， 一个由该压 控阀组控制大活塞腔与系统压力油之间的油路通断的增压缸。所述压控阀组包括先导控制阀和增压控制阀，先导控制阀的工作油口与增 压控制阀的控制油口连通。所述增压装置还包括顺序阀，顺序阀的出油口与增压缸的出油口、增压剪 切压力表连通；顺序阅的进油口连通有正常关闭压力表，且与增压控制阀的一 个工作油口连通。所述顺序阀的进油口与油箱之间连通有第一压力阀。所述顺序阀的出油口与油箱之间连通有第二压力阀。本实用新型采用压控的先导控制阀对系统压力进行探测，在系统压力大于 先导控制阀的调设压力时，先导控制阀开启，打开增压控制阀的控制油口与系 统压力油之间的油路，从而使增压控制阀内的进出油口通断切换，使系统压力
油进入增压缸的大活塞腔，使增压缸输出增大的压力，由于增压缸出油口与防 喷器液缸的进油口连通(防喷器进油口原来己经与系统压力油连通)，使剪切 闸板在短时间内获得更强的剪切力，以剪断高强度的钻杆。正常情况下，先导 控制阀关闭，系统压力油通过增压控制阀直接进入防喷器液缸，不影响正常使 用。
由于本实用新型是作为防喷器液缸的辅助增压装置，不改变现有防喷器的 体积和结构，采用的元件少、结构简单，与现有技术相比，具有成本低、体积 小、不改变防喷器液缸面积的优点，可对现有的防喷器及液压系统不做改动， 以实现瞬间增加防喷器液缸的推力，达到剪断高强度钻杆，消除安全隐患的目 的。
图1是本实用新型正常状态下的结构示意图； 图2是本实用新型工作状态下的结构示意图中标号，l是先导控制阀，2是增压控制阀，3是正常关闭压力表，4是 增压剪切压力表，5是第一压力阀，6是顺序阀，7是第二压力阀，8是增压缸。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步的说明。
如图1、图2所示，防喷器液缸增压装置包括的先导控制阀1、增压控制 阀2和增压缸8。先导控制阀1的工作油口与增压控制阀2的控制油口连通。
上述增压装置还包括顺序阀6，顺序阀6的出油口与增压缸8的出油口、 增压剪切压力表4连通；顺序阀6的进油口连通有正常关闭压力表3，且与增 压控制阀2的一个工作油口连通。顺序阀6的进油口与油箱之间连通有第一压 力阀5;顺序阓6的出油口与油箱之间连通有第二压力阀7。
该增压装置的工作原理如下-
系统油路与增压装置输入口 B连通，增压装置输出口 Bl剪切闸板关闭缸 输入口连通。液缸活塞运动靠系统10.5MPa压力作用下，推动剪切闸板向中心 移动，实现防喷器剪切闸板的关闭功能。(在井内无钻杆的情况下，剪切闸板 作全封闭闸板使用。)
当系统输出压力大于10.5MPa后达到增压装置中先导控制的压力时，增压 装置中第一压力阀5、第二压力阀7和顺序阀6换向，控制打开增压装置中的 增压控制阀2,获得增压缸的增加压力。增加的流量同样通过Bl进入剪切闸板
液缸输入口，推动液缸活塞运动剪断井内的钻杆，增压缸卸荷后的回油，经剪 切闸板液缸回油管路返回系统油箱中。增压压力的大小，取决系统输出压力的增压装置中先导控制阀1、第一压力阀5和第二压力阀7的调节控制。 例如如图1所示，井控设备正常工作时系统输入压力为10.5MPa,先导控制阀 l调定在12MPa,系统压力油经B 口进入增压控制阀2，直接通过增压控制阀 2的a2油口，再通过顺序阀6进入防喷器液缸的输入口B1，则增压装置处于 静止无动作状态；如图2所示，系统输入压力达到15MPa，大于先导控制阀1调定的12MPa 压力时，先导控制阀l开启，使增压控制阀2换向，系统压力油经增压控制阀 2的bl油口流向增压缸8的大活塞腔，通过增压缸8的小活塞腔作用，最大可 获得增压输出压力《31.5MPa，增压时间3 5秒。图1、图2中，A——Al是防喷器剪切闸板打开通道；B——Bl是防喷器 剪切闸板关闭通道。试验证明当先导控制阀1的压力调定为8.5MPa时，增压装置输出压力达到 17.5旨a;当先导控制阀1的压力调定为12MPa时，增压装置输出压力达到24.5MPa;当先导控制阀1的压力设定为15MPa时，增压装置输出压力达到30.5MPa;极限情况下，当先导控制阀1的压力调定为20MPa时，增压装置可输出 高达41.5MPa的压力。石油钻井现场的试验证明，用14"液缸在24MPa的液压力作用下，有效剪 断了质量为19.5磅沐的S-145钻杆(冲击值在100焦耳以上)；用13.5"液缸在 26.5MPa的液压力作用下，有效剪断了质量19.5磅沐的S-145钻杆(冲击值在 IOO焦耳以上)。该增压装置具有以下的优点-1、 操作方便、自动补偿压力。2、 安装方便，可以在任意时间和任意一种防喷器的关闭油路上安装联接 本增压装置。3、 对控制系统的正常工作不产生影响和改变，对安装与不安装本增压装 置在操作上无影响。增压装置增加的压力，只对剪切闸板液缸增加推力和增强
剪切闸板液缸活塞的运动能力。它对系统压力不产生影响，增加缸卸荷后的回
油直接返回油箱，并且，增压装置的增压调节阀，根据使用要求，在31.5MPa 压力以下，可以作任意压力调节和控制。
4、 适用性广，可适用于国内外生产的各种型号规格的防喷器。
5、 成本低廉。
权利要求1、防喷器液缸增压装置，其特征在于包括一个受系统压力控制的压控阀组，一个由该压控阀组控制大活塞腔与系统压力油之间的油路通断的增压缸(8)。
2、 如权利要求1所述防喷器液缸增压装置，其特征在于所述压控阀组 包括先导控制阀(1)和增压控制阀(2)，先导控制阀(1)的工作油口与增压控制阀(2)的控制油口连通。
3、 如权利要求2所述防喷器液缸增压装置，其特征在于所述增压装置 还包括顺序阀(6)，顺序阀(6)的出油口与增压缸(8)的出油口、增压剪切 压力表(4)连通；顺序阀(6)的进油口连通有正常关闭压力表(3)，且与增 压控制阀(2)的一个工作油口连通。
4、 如权利要求3所述防喷器液缸增压装置，其特征在于所述顺序阀(6) 的进油口与油箱之间连通有第一压力阀(5)。
5、 如权利要求4所述防喷器液缸增压装置，其特征在于所述顺序阀(6) 的出油口与油箱之间连通有第二压力阀(7)。
专利摘要一种防喷器液缸增压装置，属于石油钻采设备中的防护装置，目的是解决现有技术存在的不能剪断高强度钻杆或是为剪断高强度钻杆而增大设备体积、耗费资金、增加成本的问题，包括一个受系统压力控制的压控阀组，一个由该压控阀组控制大活塞腔与系统压力油之间的油路通断的增压缸；压控阀组包括先导控制阀和增压控制阀，先导控制阀的工作油口与增压控制阀的控制油口连通；增压装置还包括顺序阀，顺序阀的出油口与增压缸的出油口、增压剪切压力表连通；顺序阀的进油口连通有正常关闭压力表，且与增压控制阀的一个工作油口连通；顺序阀的进油口与油箱之间连通有第一压力阀；顺序阀的出油口与油箱之间连通有第二压力阀。适用于各种防喷器。
文档编号E21B33/06GK201043451SQ20072007985
公开日2008年4月2日 申请日期2007年6月8日 优先权日2007年6月8日
发明者李军刚, 王晓菊, 邹光贵, 勇 黄 申请人:广汉川油井控装备有限公司