专利名称：抽油杆断裂井口自动封井系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于石油钻探设备技术领域，特别是油田抽油机改进。
背景技术：
目前油田抽油杆防喷器有手动单闸板的结构形式，但其不具备抽油杆断 裂时井口自动封井功能。现有技术中，防喷器有液控结构形式，但在抽油杆 防喷器这样的小型防喷器中还没有应用。目前油田抽油机井口也没有抽油杆 断裂时井口自动封井系统这样的装置。
目前油田抽油机作业井口没有安装防喷器，仅在井口装有密封盘根。当 抽油杆疲劳断裂时，油管中会形成一个圆孔，井内原油会涌出，压力稍高的 井会发生井喷。而很多抽油机无人值守，当这一现象发生时很长时间无人发 觉，这样原油涌出或喷出， 一是造成资源浪费，二是造成井场严重污染。
现有的解决措施是，当抽油机管理人员发现这一现象时，采用关闭井口 阀门和用堵头堵住油管出口。在管理人员操作时若井内压力较高还具有一定 的危险性。若管理人员发现得较晚，则资源浪费和井场污染就会很严重。
发明内容
本实用新型目的是设计一种抽油杆断裂井口自动封井系统，在抽油杆断 裂后井口能被自动封闭，让原油不外泄，杜绝井场污染和资源浪费。
具体地说，抽油杆断裂井口自动封井系统，其包括在抽油机的抽油杆接 近井口位置安装的液控抽油杆防喷器，液控抽油杆防喷器用地面控制装置控 制，该地面控制装置包括液控装置和电气控制装置，液压系统电机和抽油机电机并联连接并通过电气控制装置自动监测抽油机电机的电流变化将信号传 给电气控制装置，电气控制装置与防喷器液压系统电机相连。
所述抽油杆防喷器为液控双闸板的两级单闸板组合式防喷器，并装有全 封闭闸板和半封闭闸板，两种闸板联动并均具有实现手动锁紧和关闭装置的 锁紧手轮，锁紧手轮装在丝杠一端，丝杠另外一端固定在活塞上，活塞装在 缸体内并且缸体通过壳体与全封闭闸板和半封闭闸板连接。
所述防喷器液控装置为一个小型液压站，主要由电机、油泵、单向阀、 溢流阀、压力继电器、泄压阀、手动换向阀、压力表、油液管路和控制管线 组成，油箱用管线依次通过油泵、单向阀、手动换向阀分别接入防喷器全封 闭左、右液缸和防喷器半封闭左、右液缸。
本实用新型优点是在抽油机井口安装一个特别设计的最小型化液控抽油 杆防喷器，防喷器用特别设计的小型地面控制装置控制，液控装置电机和抽 油机电机并联连接，通过控制电路自动监测抽油机电机。当抽油杆因疲劳断 裂时，抽油机电机因负载突然变小而使消耗功率骤降，引起电机电流急剧变 小，通过电流检测元件监测电机电流的变化将信号传给控制电路，控制电路 自动起动防喷器液控系统油泵电机，液控系统升压，推动安装在井口的液控 抽油杆防喷器活塞向前运动，使防喷器左右闸板向前运动封闭井口。此时若 防喷器通径内无抽油杆，则全封闸板闭合密封井眼。若抽油杆断裂后在防喷 器通径内仍有抽油杆存在，则半封闸板抱紧抽油杆封闭井口。全封和半封同 时联动动作，全封闸板起密封井口作用时，半封闸板虽闭合但不能起密封作 用。半封闸板起密封井口作用时，全封闸板虽挤紧抽油杆但无法起密封作用。 也就是说，无论抽油杆断裂在什么位置，防喷器通径内有无抽油杆，防喷器均能迅速有效密封井口，防止井涌井喷事故的发生。
本专利申请所涉及的防喷器技术、液控技术、电气控制及信号检测技术 虽然在当前各技术领域都有不同的应用，但有机的结合在一起组成一套完整 的抽油杆断裂时井口自动封井系统目前还是空白。
采用本技术，有效地解决了抽油杆疲劳断裂后井口发生原油涌出或喷出 事故的发生，杜绝了井场环境污染和资源浪费，也避免了人工操作的危险性， 同时提高了抽油机管理的自动化水平，也降低了人工管理费用。
图1为本实用新型结构示意图。
图2为本实用新型中液控抽油杆防喷器结构示意图。
图3-1为本实用新型防喷器液控装置示意图(正面)。
图3-2为本实用新型防喷器液控装置示意图(背面)。
图4为本实用新型中防喷器液控系统原理图。
图5为本实用新型主电路图。
图6为本实用新型控制电路图。
图号说明
1- 抽油机、2-抽油杆、3-抽油杆防喷器、4-管线、5-液压控制装置、6-液压系统电机、7-液压泵、8-电气控制装置、9-抽油电机；
2- 1全封闸板、2-2锁紧手轮、2-3丝杆、2-4活塞、2-5缸体、2-5壳体、
2- 7液缸端盖、2-8进出油口、 2-9半封闸板；
3- l压力继电器旋钮、3-2截止阀手柄、3-3压力表、3-4溢流阀手柄、
3- 5换向阀手柄、3-6控制面板、3-7底座、3-8电源线、3-9防爆电机、3-10转换法兰、3-ll液压管线、3-12液压泵、3-13控制管线；
4-1防喷器全封闭左液缸、4-2防喷器半封闭左液缸、4-3全封闸板体、
4-4半封闸板体、4-5.防喷器全封闭右液缸、4-6防喷器半封闭右液缸、4-7
手动换向阀、4-8截止阀、4-9单向阀、4-10电机、4-11油箱、4-12过滤器、
4-13油泵、4-14溢流阀、4-15压力继电器。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型系统主要由三大部分组成l.液控抽油杆防喷 器；2.小型防喷器液控装置及控制管线；3.电气控制部分。抽油机l的抽油 杆2接近井口位置安装液控抽油杆防喷器3，液控抽油杆防喷器3用地面控 制装置控制，该地面控制装置包括液控装5和电气控制装置8，液压系统电 机6和抽油机电机9并联连接并通过电气控制装置8自动监测抽油机电机的 电流变化将信号传给电气控制装置8，电气控制装置8与防喷器液压系统电 机6相连。
如图2所示，抽油杆防喷器为液控双闸板(两级单闸板组合)，装有全封 和半封两种闸板，两种闸板联动，均具有手动锁紧和关闭功能。防喷器为最 小型化专门设计，在保证使用功能的前提下尽可能做到尺寸最小重量最轻结 构最优。两种闸板联动并均具有实现手动锁紧和关闭装置的锁紧手轮2-2， 锁紧手轮2-2装在丝杠2-3—端，丝杠2-3另外一端固定在活塞2-4上，活 塞2-4装在缸体2-5内并且缸体通过壳体2-6与全封闭闸板2-1和半封闭闸 板2-9连接。
如图3-l、 3-2、图4所示，防喷器液控装置为专门设计的一个小型液压 站，主要由电机、油泵、单向阀、溢流阀、压力继电器、泄压阀、手动换向阀、压力表、油液管路和控制管线等组成(参见所附液压系统原理图)。当抽 油杆因疲劳断裂后，控制电路监测到抽油机电机电流的急剧变化，起动液压 油泵电机工作，油泵泵油，系统升压，油流经手动换向阀右位进入防喷器液 缸后腔，推动活塞和闸板向前运动。此时，防喷器通径上无论有无抽油杆， 全封和半封闸板均同时向前运动。若无抽油杆，则全封闸板前密封闭合，在 闸板胶芯的挤压下密封井口，此时半封闸板前密封胶芯虽也挤紧在一起但不 起密封井口作用。若有抽油杆，则半封闸板前密封胶芯抱紧抽油杆密封井口， 此时全封闸板前密封也挤紧抽油杆但不起密封作用。当液压系统压力高于压 力继电器的上限压力后，油泵电机自动停机。在单向阀的作用下，系统处于 保压状态。当系统压力因泄漏或别的原因压力降至压力继电器的下限压力时， 油泵电机又自动起动使油泵泵油补压。液压系统中，溢流阀做为安全阀使用， 压力继电器有故障或系统压力意外升高至安全阀调定压力时，系统溢流稳压， 保证系统压力不至升得太高而使系统损坏。手动换向阀通常处于右位接通油 路状态，油泵电机一旦起动，液压油随时可进入防喷器油缸后腔推动活塞向 前运动。也就是说，整个系统随时处于待命状态，只要抽油杆断裂，液压系 统立即起动，防喷器很快就能密封井口，并且可不断自动补压保持井口长时 间密封。这一特点尤其适用于无人值守的抽油机，在没有人看守和发现的情 况下，能自动长时间封井，防止井涌井喷等意外事故的发生。防喷器有手动 锁紧机构，当工作人员发现抽油杆断裂后，可用手动锁紧手轮锁紧液压缸活 塞，随后可断开抽油机和油泵电机电源。(抽油机电机在油泵电机起动时就自 动停止工作。)故障排除后，需打开防喷器，只须将防喷器手动锁紧手轮完全 退后i，手动换向阀换向，使换向阀的左位接通油路，液压油进入油缸的活塞有杆腔，推动活塞和闸板向后运动。截止阀在液压系统中主要用于系统快速 泄压。
图5、图6所示，电气控制部分主要是由多个继电器、控制电路、通断 开关，控制柜等电器元器件组成(参见附图电气原理图)。它主要完成的任务 是控制抽油机电机和油泵电机按要求自动或手动起停。
以下根据电气原理图做一简单介绍合上开关Q和QS，点动SB2，线圈 KM1得电，常开辅助触点KM1得电自锁，抽油电机启动，抽油作业开始。如 果想让抽油电机停止，点动SB1，使线圈KM1失电，常开辅助触点KM1复位， 抽油电机停止。
当抽油杆因疲劳断裂时，电机电流急剧变小，超过电流检测元件的允许 范围，检测元件发出信号，控制电路通电，使KM2线圈带电，KM2常开辅助 触点和常开主触点闭和，油泵电机启动。与此同时，KT线圈得电，延时继电 器开始延时。当延时时间一到，延时继电器的常闭辅助触点断开，使抽油机 电机的主电路断开，抽油作业停止。
井口关闭后，液压泵继续工作，当压力达到压力继电器设定的上限压力 值，压力继电器常闭辅助触点闭合，使KM3线圈得电，KM3常闭辅助触点断 开。KM2线圈失电，KM2常开辅助触点和常开主触点复位。液压站的主电路切 断，油泵电机停止。当系统压力降低到压力继电器设定的下限值时，压力继 电器复位，KM3线圈失电，KM3常闭辅助触点复位。因外来信号，KM2线圈得 电，KM2常开辅助触点和常开主触点闭和，液压系统的主电路接通，油泵电 机又开始工作。打开QS开关，通过点动SB3，使线圈KM2失电，常开辅助 触点KM2复位，油泵电机停止。
权利要求1、抽油杆断裂井口自动封井系统，其特征是包括在抽油机(1)的抽油杆(2)接近井口位置安装的液控抽油杆防喷器(3)，液控抽油杆防喷器(3)用地面控制装置控制，该地面控制装置包括液控装置(5)和电气控制装置(8)，液压系统电机(6)和抽油机电机(9)并联连接并通过电气控制装置(8)自动监测抽油机电机的电流变化将信号传给电气控制装置(8)，电气控制装置(8)与防喷器液压系统电机(6)相连。
2、 根据权利要求1所述的抽油杆断裂井口自动封井系统，其特征是抽油 杆防喷器(3)为液控双闸板的两级单闸板组合式防喷器，并装有全封闭闸板 .(2-1)和半封闭闸板(2-9)，两种闸板联动并均具有实现手动锁紧和关闭装 置的锁紧手轮(2-2)，锁紧手轮(2-2)装在丝杠(2-3) —端，丝杠(2-3) 另外一端固定在活塞(2-4)上，活塞(2-4)装在缸体(2-5)内并且缸体通 过壳体(2-6)与全封闭闸板(2-1)和半封闭闸板(2-9)连接。
3、 根据权利要求l所述的抽油杆断裂井口自动封井系统，其特征是防喷 器液控装置(5)为一个小型液压站，主要由电机(4-10)、油泵(4-13)、单 向阀(4-9)、溢流阀(4-14)、压力继电器(4-15)、泄压阀、手动换向阀(4-7)、 压力表(3-3)、油液管路和控制管线组成，油箱(4-11)用管线依次通过油 泵(4-14)、单向阀(4-9)、手动换向阀(4-7)分别接入防喷器全封闭左、 右液缸(4-1、 4-5)和防喷器半封闭左、右液缸(4-2、 4-6)。
专利摘要抽油杆断裂井口自动封井系统，其包括在抽油机的抽油杆接近井口位置安装的液控抽油杆防喷器，液控抽油杆防喷器用地面控制装置控制，该地面控制装置包括液控装置和电气控制装置，液压系统电机和抽油机电机并联连接并通过电气控制装置自动监测抽油机电机的电流变化将信号传给电气控制装置，电气控制装置与防喷器液压系统电机相连。本实用新型有效地解决了抽油杆疲劳断裂后井口发生原油涌出或喷出事故的发生，杜绝了井场环境污染和资源浪费，也避免了人工操作的危险性，同时提高了抽油机管理的自动化水平，也降低了人工管理费用。
文档编号E21B33/03GK201326401SQ20082022193
公开日2009年10月14日 申请日期2008年10月21日 优先权日2008年10月21日
发明者白港港, 蒋喜军 申请人:宝鸡市赛孚石油机械有限公司