专利名称：补偿式环形防喷器的制作方法
技术领域：
本发明涉及油田油井井口密封的防喷器，特别是专用于油水井、油气井起下油管、 套磨洗作业时井口油管和套管环空密封和防喷的补偿式环形防喷器。
背景技术：
在油田修井、测试作业时，一方面为了防止油管和套管环空油水气从井口上涌或 防止井口落物掉入井中，在井口必须装防喷器。另一方面，
为了刮去油管外壁油污和快速密封好套管环空，防止井喷意外发生，也需要在井口必 须装防喷器。现有的防喷器采用闸板防喷器结构，闸板防喷器在防喷胶套抱紧油管的情况下， 油管不可以进行起下作业；其二，间板防喷器只对固定形状的管类抱紧，对不同形状态的管 类如圆柱状或四方或六方钻杆类工具需要另行加工工装。其三现有的防喷器对密封电缆、 钢丝绳这些柔性体则不适应。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有质量轻、安装和操作方便、可带压井口作业，适用范 围广，带压密封效果好的补偿式环形防喷器。本发明的技术方案是这样实现的补偿式环形防喷器，它包括上法兰、密封缸体和 环形防喷胶套，其特征是防喷胶套套接在密封缸体内，防喷胶套构成内密封体，密封缸体 构成外密封体，内密封体和外密封体共同构成密封缸体形成环形冲液空间，密封缸体上部 与上法兰下部固定连接。所述的上法兰是圆环形，外圆大小与配套的井口法兰一致，圆环形上法兰的中间 有油管、工具过孔，过孔内有第一内螺纹，上法兰的上表面有钢圈槽，上法兰上端有绕上法 兰圆环一周均勻分布的上法兰螺栓孔，上法兰底端的上法兰下凸圆柱体内侧有第二内螺 纹。所述的上法兰的外沿厚度为40mm 55mm，圆环形上法兰的高度在10(Tl50 mm。所述的密封缸体是由上部的圆柱缸体和下部外沿构成的中空、上部无盖的礼帽型 结构，密封缸体上部外沿有外螺纹，在圆柱缸体部分的中部两侧有一个或两个密封介质进 口，密封介质进口与密封介质管道连接；在密封缸体下部外沿的边沿，有绕密封缸体一周均 勻分布的螺栓孔，在密封缸体内部的底端，有密封凹槽，密封缸体内孔的直径比与之相配套 的防喷胶套密封外径一致。所述的防喷胶套在上部外圆有下坠密封边沿，下坠密封边沿的下坠部分内圆与防 喷胶套中间圆环主体有一定的间隙，防喷胶套下部外沿上有密封唇边和圆环形的密封凸台。所述的防喷胶套是空心圆柱状，由高强度耐磨弹性材料聚氨酯材料制成的，防喷 胶套内孔圆周直径除上下入口处有大倒角外，其余内孔直径一致。
所述的防喷胶套下部置有下凸的圆环形凸台，防喷胶套的下部入口处有防喷胶 套下圆环入口，防喷胶套下圆环入口的外径小于套管环空或井口大四通或防喷器内通径 5 IOmm0所述的圆环形上法兰的中间开口内置有两半式圆环形压环，两半式环环形压环的 外圆上有外螺纹，内圆无螺纹。所述的防喷胶套中置有两半式密封胶套，上法兰的中间开口内置有两半式圆形压 盖，两半式密封胶套外圆直径不大于防喷胶套内孔直径。所述的上法兰与井口上法兰连接，密封缸体的螺栓孔与单闸板防喷器或井口下法 兰或井口大四通连接。本发明的有益效果是通过外部提供液压油进入密封缸体和防喷胶套之间形成的 环形冲液空间内，挤压放喷胶套中部向内收缩，进而使防喷胶套抱紧油管，起到密封套管环 空的作用。本发明不仅具有防喷器的功能，而且还有闸板防喷器所不具有的特点。其一，在 防喷胶套抱紧油管的情况下，油管照样可以进行起下作业；其二，由于胶套具有高强度、高 弹性，所以能够抱紧圆柱状管类或四方、六方钻杆类工具。特别是配合两半式密封胶套，还 可以密封电缆、钢丝绳、抽油杆等工具。这两点是其它闸板防喷器都不具备的特点。另外， 本发明还可以与自封封井器配合使用，在没有液压力的情况下，利用自封胶套自身抱紧油 管的特性，对油管与套管环空进行低压密封，或在井内环空有井压时，自封胶套下部抱紧油 管起到自密封作用。本发明与已有的技术相比具有质量轻、安装和操作方便、可带压井口下作业，适用 范围广，带压密封效果好。环形防喷胶套采用耐磨且强度高的弹性材料，可有效延长使用寿 命和提高防喷突发事故。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明 图1是本发明实施例结构示意图2是本发明在密封电缆、钢丝绳时安装结构示意图； 图3是圆环形上法兰结构示意图； 图4是两半式圆形压盖结构示意图； 图5是两半式圆形压盖俯视图； 图6是密封缸体结构示意图； 图7是环形防喷胶套结构示意图； 图8两半式密封胶套中心截面示意图； 图9是两半式密封胶套俯视图示意图； 图10是本发明与自封封井器相连示意图； 图11是本发明与闸板防喷器相连示意图； 图12是本发明与井口下法兰连接示意图； 图13是本发明与井口大四通连接示意图。图中1、上法兰；2、两半式环形压环；3、密封缸体；4、防喷胶套；5、钢圈槽；6、第 一内螺纹；7、上法兰螺栓孔；8、上法兰下凸圆柱体；9、第二内螺纹；10、外螺纹；11、密封缸体上部外螺纹；12、圆柱缸体；13、密封介质进口 ； 14、螺栓孔；15、密封凹槽；16、密封缸体下 部外沿；17、下坠密封边沿；18、防喷胶套中间圆环主体；19、密封唇边；20、密封凸台；21、防 喷胶套下部外沿；22、防喷胶套下面圆环形凸台；23、防喷胶套下圆环入口 ；24、单闸板防喷 器；25、井口下法兰；26、井口大四通；27、两半式密封胶套；28、两半式圆形压盖；29、自封封 井器压盖；30、自封封井器胶套。
具体实施例方式实施例1
如图1的本发明结构示意图所示，它包括上法兰1、密封缸体3和环形防喷胶套4，防喷 胶套4套接在密封缸体3内，防喷胶套4构成内密封体，密封缸体3构成外密封体，内密封 体和外密封体共同构成密封缸体形成环形冲液空间，密封缸体3上部与上法兰1下部固定 连接。实施例2
上述实施例中所述的圆环形上法兰1结构如图3所示，上法兰1是圆环形，上法兰1外 圆大小与配套的井口法兰一致，上法兰1的外沿厚度为40mm 55mm，圆环形上法兰1的高 度在10(T150 mm，上法兰1的中间有油管、工具过孔，过孔内有第一内螺纹6，上法兰1的中 间过孔尺寸决定着防喷器的有效通径，防喷器的有效通径一般不大于井口下法兰下部连接 的套管内径；在上法兰1的上表面，有一个钢圈槽5，可与配套的井口上法兰配合钢圈起到 密封作用。上法兰1上端有绕上法兰1圆环一周均勻分布的上法兰螺栓孔7，本实施例为 十二个上法兰螺栓孔7，可与井口上法兰配合连接；上法兰1底端的上法兰下凸圆柱体8内 侧有第二内螺纹9，用于与密封缸体3上部密封体上部外螺纹11连接。实施例3
实施例1中所述的密封缸体3的结构如图6所示，密封缸体3是由上部的圆柱缸体12 和下部外沿16构成的中间凸起且中空、上部无盖、中部有圆柱圆环、下部有外沿的礼帽型 结构；在密封缸体3上部外沿有外螺纹11，用于与圆环形上法兰1下部的第二内螺纹9连 接，在圆柱缸体部分12的中部两侧有一个或两个密封介质进口 13，密封介质可以是液体， 密封介质进口 13与密封介质管道连接；在密封缸体3下部外沿16的边沿，有绕密封缸体3 一周均勻分布的螺栓孔14，密封缸3的螺栓孔14可通过螺栓把密封缸体3和井口下法兰或 防喷器上法兰或井口大四通相连接；在密封缸体3内部的底端，有一个密封凹槽15，可与防 喷胶套4的圆环形密封凸台20配合起到密封作用；密封缸体3内孔的直径比与之相配套的 防喷胶套4密封外径一致。实施例4
实施例1中所述的防喷胶套4的结构如图7所示，防喷胶套4是空心圆柱状，由高强度 耐磨弹性材料聚氨酯材料制成的，内孔圆周直径除上下入口处有大倒角外，其余内孔直径 一致；防喷胶套4在上部外圆有下坠密封边沿17，下坠密封边沿17的下坠部分内圆与防喷 胶套中间圆环主体18有一定的间隙，以便紧贴密封缸体3的上端内壁起到密封作用；防喷 胶套下部外沿21上有密封唇边19和圆环形的密封凸台20，防喷胶套下部与密封缸体3配 合的密封唇边19与密封缸体3下部内侧相应的侧面配合，圆环形密封凸台20和密封凹槽 15配合，密封缸体3和防喷胶套4通过上述密封连接后，使得在密封缸体3内壁和防喷胶套4外壁之间形成一个密封环形空间。实际上防喷胶套4构成内密封体，密封缸体3构成 外密封体，内密封体和外密封体共同构成密封缸体。当通过密封介质进口 13向所述的空腔 注入介质时，内密封体向内收缩，进而使防喷胶套4抱紧油管，使密封体固定的油管管道上 下两端进行密封隔离。在防喷胶套4下部置有下凸的圆环形凸台22，圆环形凸台22与井口下法兰的密封 凹槽配合，在防喷器与井口通过螺栓连接的情况下，防喷胶套下面圆环形凸台22能够起到 防喷器与井口密封的作用，防喷胶套4的下部入口处有防喷胶套下圆环入口 23，防喷胶套 下圆环入口 23的外径小于套管环空或井口大四通或防喷器内通径5 10mm。实施例5
本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于圆环形上法兰1的中间开口内装配有两 半式圆环形压环2，两半式圆环形压环2的外圆上有外螺纹10，内圆无螺纹，见图4、图5，通 过外螺纹10与圆环形上法兰1的中间开口处的第一内螺纹6连接，两半式圆环形压环2起 到一个护圈作用，两半的目的是便于在有油管的情况时安装到圆形上法兰上部内螺纹中； 起到防护作用，避免油管、工具碰撞上法兰的内螺纹。实施例6
本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于如图2所示本发明在密封电缆、钢丝绳 时，将防喷胶套4中置有两半式密封胶套27，上法兰1的中间开口内置有两半式圆形压盖 28，两半式密封胶套27装入防喷器中部的防喷胶套4中合并成一个圆柱状时，其外圆直径 不大于防喷胶套4内孔直径。如图8、9所示为圆柱形的两半式密封胶套27，该圆柱形上面直径大、下面直径小 且中间沿圆心轴线带通孔的圆柱体，并从中间切开成两半，在防喷器需要密封电缆、钢丝绳 时，把两半式密封胶套27装入到防喷胶套中间，并将两半式圆环型压盖28拧到圆环形上法 兰中部，两半式密封胶套27用强度高、耐磨、弹性好的非金属聚氨酯材料制成。实施例7
本发明上法兰可与井口上法兰连接，也可与轻便式自封封井器配合使用，如图10所 示，把轻便自封封井器装到本装置的上部，轻便自封封井器的自封封井器压盖29通过自封 封井器胶套30装配到本防喷器的上部，并通过轻便自封封井器底部凸起置于本发明的钢 圈槽5内实现密封，轻便自封封井器配合本发明能更好的起到防喷作用。图11、图12、图13分别是与单闸板防喷器24、井口下法兰25、井口大四通26连接 示意图，本发明通过螺栓孔14和防喷胶套下面圆环形凸台22实现密封连接，具有环形密封 井口和补偿增压密封防喷功能。本防喷器在不更换防喷胶套4的情况下，通过增添两半式密封胶套27就可密封电 缆、钢丝绳和抽油杆等，将两半式密封胶套27由下向上装于密封缸体3内，上部拧上圆形上 法兰1，再把两半式圆形压盖28拧到圆形上法兰1中部。在作业过程中，一旦井内发生井涌现象，需要防喷胶套密封油管或全封时，外部可 提供液压油进入密封缸体3和防喷胶套4之间形成的环形冲液空间内，挤压放喷胶套4中 部向内收缩，进而使防喷胶套抱紧油管，起到密封套管环空的作用。在防喷胶套4全封或仅密封油管即半封的情况下，井内压力会向上推挤防喷胶套 4的下部，这样，防喷胶套4下部上移，防喷胶套4与密封缸体3之间的环型空间就会减少，环空内的液体受到挤压，胶套就会进一步抱紧油管，即使在外部不继续给防喷器提供压力 的情况下，仅靠井内压力的提升就可同时间接增大防喷器抱紧压力，起到补偿作用。补偿式多用途环形防喷方法相对于常规的闸板防喷器体积小、重量轻、密封效果 好、用途广泛、操作方便，成本大大降低。补偿式多用途环形防喷方法不仅具有闸板防喷器的功能，而且，还有闸板防喷器 所不具有的特点；其一，在防喷胶套抱紧油管的情况下，油管照样可以进行起下作业；其 二，由于胶套具有高强度、高弹性，所以能够抱紧圆柱状管类或四方、六方钻杆类工具。特 别是配合两半式补芯27，还可以密封电缆、钢丝绳、抽油杆等工具。这两点是任何间板防喷 器都不具备的特点。另外，补偿式多用途环形防喷方法还可以与自封封井器配合使用(如图 10)，在补偿式多用途环形防喷方法内部没有液压力的情况下，利用自封胶套自身抱紧油管 的特性，对油管与套管环空进行低压密封，或在井内环空有井压时，自封胶套下部抱紧油管 起到自密封作用。本发明与已有的技术相比，补偿式多用途环形防喷方法比闸板防喷器质量轻、安 装和操作方便、可带压起下作业，也比自封封井器适用范围广，带压密封效果好。环形防喷 胶套采用耐磨且强度高的弹性材料，可有效延长使用寿命和提高防喷突发事故。
权利要求
补偿式环形防喷器，它包括上法兰(1)、密封缸体(3)和环形防喷胶套(4)，其特征是防喷胶套(4)套接在密封缸体(3)内，防喷胶套(4)构成内密封体，密封缸体(3)构成外密封体，内密封体和外密封体共同构成密封缸体形成环形冲液空间，密封缸体(3)上部与上法兰(1)下部固定连接。
2.根据权利要求1所述的补偿式环形防喷器，其特征是所述的上法兰(1)是圆环形， 外圆大小与配套的井口法兰一致，圆环形上法兰(1)的中间有油管、工具过孔，过孔内有第 一内螺纹(6 )，上法兰(1)的上表面有钢圈槽(5 )，上法兰(1)上端有绕上法兰(1)圆环一周 均勻分布的上法兰螺栓孔(7)，上法兰(1)底端的上法兰下凸圆柱体(8)内侧有第二内螺纹 (9)。
3.根据权利要求1所述的补偿式环形防喷器，其特征是所述的上法兰(1)的外沿厚度 为40mm 55mm，圆环形上法兰(1)的高度在100 150 mm。
4.根据权利要求1所述的补偿式环形防喷器，其特征是所述的密封缸体(3)是由上部 的圆柱缸体(12)和下部外沿(16)构成的中空、上部无盖的礼帽型结构，密封缸体(3)上部 外沿有外螺纹(11 )，在圆柱缸体(12)部分的中部两侧有一个或两个密封介质进口( 13)，密 封介质进口(13)与密封介质管道连接；在密封缸体(3)下部外沿(16)的边沿，有绕密封缸 体(3) —周均勻分布的螺栓孔(14)，在密封缸体(3)内部的底端，有密封凹槽(15)，密封缸 体(3)内孔的直径比与之相配套的防喷胶套(4)密封外径一致。
5.根据权利要求1所述的补偿式环形防喷器，其特征是所述的防喷胶套(4)在上部 外圆有下坠密封边沿(17)，下坠密封边沿(17)的下坠部分内圆与防喷胶套中间圆环主体 (18)有一定的间隙，防喷胶套下部外沿(21)上有密封唇边(19)和圆环形的密封凸台(20)。
6.根据权利要求1所述的补偿式环形防喷器，其特征是所述的防喷胶套(4)是空心圆 柱状，由高强度耐磨弹性材料聚氨酯材料制成的，防喷胶套(4)内孔圆周直径除上下入口处 有大倒角外，其余内孔直径一致。
7.根据权利要求1所述的补偿式环形防喷器，其特征是所述的防喷胶套(4)下部置有 下凸的圆环形凸台(22)，防喷胶套(4)的下部入口处有防喷胶套下圆环入口(23)，防喷胶 套下圆环入口(23)的外径小于套管环空或井口大四通或防喷器内通径5 10mm。
8.根据权利要求1所述的补偿式环形防喷器，其特征是所述的圆环形上法兰(1)的中 间开口内置有两半式圆环形压环(2)，两半式环环形压环(2)的外圆上有外螺纹(10)，内圆 无螺纹。
9.根据权利要求1所述的补偿式环形防喷器，其特征是所述的防喷胶套(4)中置有两 半式密封胶套(27)，上法兰(1)的中间开口内置有两半式圆形压盖(28)，两半式密封胶套 (27)外圆直径不大于防喷胶套(4)内孔直径。
10.根据权利要求1所述的补偿式环形防喷器，其特征是所述的上法兰(1)与井口上 法兰连接，密封缸体(3)的螺栓孔(14)与单闸板防喷器(24)或井口下法兰(25)或井口大 四通(26)连接。
全文摘要
本发明涉及油田油井井口密封的防喷器，特别是专用于油水井、油气井起下油管、套磨洗作业时井口油管和套管环空密封和防喷的补偿式环形防喷器，它包括上法兰、密封缸体和环形防喷胶套，其特征是防喷胶套套接在密封缸体内，防喷胶套构成内密封体，密封缸体构成外密封体，内密封体和外密封体共同构成密封缸体形成环形冲液空间，密封缸体上部与上法兰下部固定连接。它提供了一种具有质量轻、安装和操作方便、可带压井口作业，适用范围广，带压密封效果好的补偿式环形防喷器。
文档编号E21B33/06GK101984214SQ20101058729
公开日2011年3月9日 申请日期2010年12月14日 优先权日2010年12月14日
发明者孙永鹏, 孙虎, 李巨才, 李志忠, 胡慧婷, 陈存慧, 雷宽成, 马能平, 高淮伟 申请人:西安福安创意咨询有限责任公司