一种井筒带压作业装置的制作方法

本发明涉及油气开采技术领域，特别涉及一种井筒带压作业装置。

背景技术：

带压作业是指在井筒内有压力的情况下不放喷、不压井，通过与常规作业车等设备配合进行起下管柱作业的一种作业方法，可在作业过程中控制井口压力从而有效地防止井喷事故的发生，实现安全作业。随着油田开发的不断深入，油层保护的重要性愈加凸显，同时井控安全和环境保护的要求也越来越高，利用带压作业技术可以很好地解决油层保护与井控安全、环境保护之间的矛盾。目前国内大多数油井主要采用注水井带压作业装置进行带压作业，来起下抽油杆和油管。

现有技术中至少存在以下问题：利用注水井带压作业设备对油井进行带压作业时，由于需要将带压作业装置固定在地面上，由于不同井筒距地面高度不同，因此在安装调试时难道较大，同时，现有的支撑结构一般都位于井口附近，设备调试和工作时对井口的压力较大，危险系数较高。

技术实现要素：

本发明的目的在于：提供了一种井筒带压作业装置，解决了利用注水井带压作业设备对油井进行带压作业时，由于需要将带压作业装置固定在地面上，由于不同井筒距地面高度不同，因此在安装调试时难道较大，同时，现有的支撑结构一般都位于井口附近，设备调试和工作时对井口的压力较大，危险系数较高的问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种井筒带压作业装置，包括三闸板防喷器和支撑平台，所述三闸板防喷器通过可旋转法兰连接在井筒的采油四通上，所述三闸板防喷器上部与下快速防喷器的下部连接，所述下快速防喷器上部与升高四通的下部连接，所述升高四通上部与上快速防喷器下部连接，所述上快速防喷器上部与环形防喷器下部连接，所述环形防喷器上部与卡瓦组下部连接，所述环形防喷器上部与卡瓦组下部连接；

所述支撑平台包括上平台、下平台、底座和贯穿下平台与上平台连接的至少2个升降油缸，所述上平台与下平台之间还设置有至少3根立柱，下平台设置在上快速防喷器上部与环形防喷器下部之间，下平台通过法兰与上快速防喷器、环形防喷器密封连接；所述下平台和底座之间还设置有至少3根调节丝杠。

采用上述结构上平台把承重力通过立柱传至下平台，下平台中部与防喷器组密封相联，为了不使整套装置的重量都承重在井口上，由于支撑平台还包括底座，底座与底部支撑之间由调节丝杠连接，可以调节整套装置的高度以适应不同的井筒的高度，便于调节，同时，由于底座相对于传统的支撑脚面积更大，从而使装置对井口附近的压强变小。解决了利用注水井带压作业设备对油井进行带压作业时，由于需要将带压作业装置固定在地面上，由于不同井筒距地面高度不同，因此在安装调试时难道较大，同时，现有的支撑结构一般都位于井口附近，设备调试和工作时对井口的压力较大，危险系数较高的问题。

进一步的，所述卡瓦组包括设置在上平台上方的游动承重卡瓦和设置在上平台下方的游动防顶卡瓦；还包括设置在游动防顶卡瓦下方与游动防顶卡瓦正对的固定防顶卡瓦，所述固定防顶卡瓦下方还设置有与环形防喷器连接的固定承重卡瓦，所述固定承重卡瓦通过卡瓦架与固定防顶卡瓦固定。采用上述结构便于更好的固定卡瓦，同时，在起下抽油杆和油管时也可使用，不需要两套带压作业装置来回倒换，简化了带压作业工艺。

进一步的，所述升高四通两侧还连接有泄压-平衡阀和手动调节阀中的至少一种。用途是在导出导入接箍和井下工具时，使上下两个防喷器之间的高度能容纳和大于井下工具，如封隔器、配水器等的高度，便于导出工具。下部有高压而上部无压力情况下，要想打开防喷器十分困难，也容易把闸板胶件刺坏，因而在四通一侧设置平衡系统，在打开下特快闸板前，先把节流阀手动调整好固定不动，再打开液动平行闸板阀，等到中间四通压力缓慢增至井压时再关闭泄压-平衡阀，此时再打开下特快闸板就比较容易。当四通处于高压时，如果上部特快闸板要打开，一方面闸板单面受高压，不易打开，另一方面即使能打开下部高压水会冲上来，造成飞溅，污染井场周围环境，因而在打开上快速防喷器闸板前，应先打开泄压-平衡阀使压力水较慢放入污水池。当四通内水压为零时关闭泄压-平衡阀，再打开上快速防喷器闸板。

进一步的，所述游动防顶卡瓦和固定防顶卡瓦均反向安装。反向安装的目的是：当管柱自重小于井内压力对管柱产生的上推力时，防止管柱从井眼喷出。

进一步的，所述三闸板防喷器内的卡瓦牙均为“V”型，所述卡瓦组的卡瓦牙为倒“Y”型。

进一步的，所述至少2个升降油缸的顶端还设置有连接盘，连接盘中部开有孔，孔内设置有被动转盘，被动转盘内装锥度止推轴承。游动联接盘两边为锥度孔(方便拆装)与两升降油缸联为一体，随升降油缸上升和下降，联接盘中部孔为上下被动转盘，内装锥度止推轴承。上承重卡瓦，下万能卡瓦分别装在被动转盘的上下法兰面上。通过联接盘及上下被动转盘和承重，万能卡瓦及油缸系统达到提下管柱的目的。

进一步的，所述被动转盘的上下法兰面上均装有万能卡瓦。

进一步的，还包括设置在上平台上的工作平台。

进一步的，所述工作平台上还设置有逃逸滑杆。

进一步的，所述环形防喷器内设置有球形胶芯。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1.本发明一种井筒带压作业装置，解决了利用注水井带压作业设备对油井进行带压作业时，由于需要将带压作业装置固定在地面上，由于不同井筒距地面高度不同，因此在安装调试时难道较大，同时，现有的支撑结构一般都位于井口附近，设备调试和工作时对井口的压力较大，危险系数较高的问题；

2.本发明一种井筒带压作业装置，在起下抽油杆和油管时也可使用，不需要两套带压作业装置来回倒换，简化了带压作业工艺。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的环形防喷器结构示意图；

图中，1-采油四通，2-可旋转法兰，3-三闸板防喷器，4-下快速放喷器，5-泄压-平衡阀和手动调节阀，6-升高四通，7-上快速放喷器，8-环形放喷器，9-储能器，10-固定承重卡瓦，22-固定防顶卡瓦，12-游动防顶卡瓦，13-被动转盘，14-游动承重卡瓦，15-调节丝杠，16-下平台，17-上平台，18-上平台护栏，19-逃逸滑杆，20-梯子，21-升降油缸，11-卡瓦架,801-壳体，802-壳体密封体，803-活塞，804-活塞密封体，805-O型密封条，806-O型圈，807-支撑圈，808-支撑圈密封体，809-球形胶芯，810-顶盖，811-螺栓，812-弓形卸扣。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

下面结合图1、图2对本发明作详细说明。

实施例1

一种井筒带压作业装置，包括三闸板防喷器3和支撑平台，所述三闸板防喷器3通过可旋转法兰2连接在井筒的采油四通1上，所述三闸板防喷器3上部与下快速防喷器4的下部连接，所述下快速防喷器4上部与升高四通6的下部连接，所述升高四通6上部与上快速防喷器7下部连接，所述上快速防喷器7上部与环形防喷器8下部连接，所述环形防喷器8上部与卡瓦组下部连接，所述环形防喷器8上部与卡瓦组下部连接；

所述支撑平台包括上平台17、下平台16、底座和贯穿下平台与上平台连接的至少2个升降油缸21，所述上平台17与下平台16之间还设置有至少3根立柱，下平台16设置在上快速防喷器7上部与环形防喷器8下部之间，下平台16通过法兰与上快速防喷器7、环形防喷器8密封连接；所述下平台16和底座之间还设置有至少3根调节丝杠15。

采用上述结构上平台17把承重力通过立柱传至下平台16，下平台16中部与防喷器组密封相联，为了不使整套装置的重量都承重在井口上，由于支撑平台还包括底座，底座与底部支撑之间由调节丝杠15连接，可以调节整套装置的高度以适应不同的井筒的高度，便于调节，同时，由于底座相对于传统的支撑脚面积更大，从而使装置对井口附近的压强变小。解决了利用注水井带压作业设备对油井进行带压作业时，由于需要将带压作业装置固定在地面上，由于不同井筒距地面高度不同，因此在安装调试时难道较大，同时，现有的支撑结构一般都位于井口附近，设备调试和工作时对井口的压力较大，危险系数较高的问题。

实施例2

本实施例与实施例1的区别仅在于，所述卡瓦组包括设置在上平台17上方的游动承重卡瓦14和设置在上平台17下方的游动防顶卡瓦12；还包括设置在游动防顶卡瓦12下方与游动防顶卡瓦12正对的固定防顶卡瓦22，所述固定防顶卡瓦22下方还设置有与环形防喷器8连接的固定承重卡瓦10，所述固定承重卡瓦10通过卡瓦架11与固定防顶卡瓦22固定。采用上述结构便于更好的固定卡瓦，同时，在起下抽油杆和油管时也可使用，不需要两套带压作业装置来回倒换，简化了带压作业工艺。

进一步的，所述升高四通6两侧还连接有泄压-平衡阀和手动调节阀5中的至少一种。用途是在导出导入接箍和井下工具时，使上下两个防喷器之间的高度能容纳和大于井下工具，如封隔器、配水器等的高度，便于导出工具。下部有高压而上部无压力情况下，要想打开防喷器十分困难，也容易把闸板胶件刺坏，因而在四通一侧设置平衡系统，在打开下特快闸板前，先把节流阀手动调整好固定不动，再打开液动平行闸板阀，等到中间四通压力缓慢增至井压时再关闭泄压-平衡阀，此时再打开下特快闸板就比较容易。当四通处于高压时，如果上部特快闸板要打开，一方面闸板单面受高压，不易打开，另一方面即使能打开下部高压水会冲上来，造成飞溅，污染井场周围环境，因而在打开上快速防喷器闸板前，应先打开泄压-平衡阀使压力水较慢放入污水池。当四通内水压为零时关闭泄压-平衡阀，再打开上快速防喷器7闸板。

进一步的，所述游动防顶卡瓦12和固定防顶卡瓦22均反向安装。反向安装的目的是：当管柱自重小于井内压力对管柱产生的上推力时，防止管柱从井眼喷出。

进一步的，所述三闸板防喷器3内的卡瓦牙均为“V”型，所述卡瓦组的卡瓦牙为倒“Y”型。

进一步的，所述至少2个升降油缸21的顶端还设置有连接盘，连接盘中部开有孔，孔内设置有被动转盘13，被动转盘13内装锥度止推轴承。游动联接盘两边为锥度孔(方便拆装)与两升降油缸联为一体，随升降油缸上升和下降，联接盘中部孔为上下被动转盘13，内装锥度止推轴承。上承重卡瓦，下万能卡瓦分别装在被动转盘的上下法兰面上。通过联接盘及上下被动转盘和承重，万能卡瓦及油缸系统达到提下管柱的目的。

进一步的，所述被动转盘的上下法兰面上均装有万能卡瓦。

进一步的，还包括设置在上平台17上的工作平台。

进一步的，所述工作平台上还设置有逃逸滑杆19。

进一步的，所述环形防喷器8内设置有球形胶芯。

实施例3

本实施例为本装置的安装方法，作业前，必须清理好井场；设警戒区，挂设警戒标志；检查地锚的位置和牢固情况，以便安全作业；

地锚的准备：

地锚的位置选择应以修井作业时创造好的工作条件为准，要便于修井设备及起下管柱的摆放，同时还应考虑便于设备的搬运和安装等为基本条件。先确定带压作业装置立放的方向，然后根据带压作业装置的高度确定地锚位置及数目；根据井场的土质情况确定地锚的种类。

本套带压作业装置高度7米左右，地锚坑的数量可以设置4个，每个地锚的承载能力不低于3吨。

带压作业装置安装：

安装前首先在带压作业装置安装位置周围挖深200mm宽300mm的引水沟；在井场上铺上防渗布。

首先根据施工井采油树的型号，250型或350型，确定是否需要加装变径转换法兰，3FZ18-35防喷器法兰为：外径φ395；连接螺栓M36×3；钢圈R46。如果需要将转换法兰的法兰面清洁干净，在钢圈槽内均匀涂抹黄油，放好密封钢圈，用相应的螺栓将转换法兰与井口采油大四通连接好。

把底部辅助支撑底座吊至井口处，把两块对成方形并用螺栓把好，放好位置。

用吊具把主机立起并吊高吊平，移至井口上方，与3FZ18-35防喷器上法兰对接好。不压井作业装置下部连接法兰为可旋转式，所以只要对正带压作业装置的方向，旋转底部法兰即可与3FZ18-35对接好。均匀上紧全部螺栓。

调整四立柱的调节丝杠，使之均匀受力，支撑在带压作业装置底座上，插好销轴，让底部支撑与带压作业装置连为一个整体。

拉好绷绳，将带压作业装置固定牢固。

安装梯子、逃生滑竿、桅杆。

逃生滑竿为三节φ73mm铝合金管连接而成，安装时用绳将一头系牢，缓慢上提穿入固定在上平台上的固定环内，底部距井口2米，周围堆放砂堆，砂堆尺寸：1000×1000×200，防止人员逃生受伤。

梯子安装，将销轴插入上平台梯子安装座上，销轴的一端穿入开口销。调整梯子长短，底部固定牢固。

管线连接：

连接动力源与带压作业装置之间的管线。带压作业装置进回油管线8根；气源管线3根；控制3FZ18-35双闸板防喷器的管线6根。连接桅杆与带压作业装置高空司钻台之间的管线。管线连接时各油路软管及接头要对号入座，接头处要擦洗干净防止进脏物，接头对接时应注意，油壬内的小密封圈是否完好或丢失，如损坏要及时更换。连接带压作业装置平衡阀管线连接泄压阀管线到放喷池。

实施例4

本实施例为本装置带压作业工艺：

S1、提出油管挂：

一般注水井油管头最大直径为φ173mm，本设备全程通径为φ186mm，均可通过油管挂。将一头为2 7/8″(假设井内为2 7/8″油管)加厚油管扣的油管提升短节用大钩送下与油管挂上口2 7/8″加厚油管扣对接好，用球形胶芯封住油管短节，打开油管挂紧定顶丝，大钩上提，一般上提时井下封隔器应自动解封，其上提重量理论计算每千米2 7/8”油管+管内水的重量约为10t，如井下水压力为10MPa，井下水压对油管的上顶力为3.7×3.7公分×3.14×100Kg/c㎡＝4300Kg≈4.3t真正上提力为10-4.3＝5.7t即可以，但由于封隔器因长久失修，上提时未能解封，卡瓦还卡住油管内壁，造成上提力40～50t时还提不动，此时不应再强制上提，否则会把油管丝扣提断，按API油管最小连接强度计算，2 7/8”的N-80油管为48t，如大勾上提力超过48t，既有可能把丝扣提断。如果在超过油管重量1倍的力还是提不动时应接振击器，达到一定上提力时对油管进行振击，促使封隔器解封，不能强制上提。

当油管挂提到环形球芯下方时，应关闭下快速防喷器半封闸板，卸掉升高四通处压力，再关泄压阀，打开环形防喷器，油管挂联同下面短节一起提出井外卸掉。打吊卡在下一根油管接箍处。关闭环形防喷器，打开平衡阀，使升高四通处升至井压后，再关闭平衡阀，打开下快速防喷器半封闸板，开始上提油管。

S2、正常提油管：

如果井下压力在10MPa以下时，可使油管接箍强行通过环形防喷器胶芯，如果压力超过10MPa时，可用下快速防喷器半封与球形胶芯环形防喷器两者相互导出接箍。当井下压力对油管的上顶力大于井下油管重量时，应改用油缸及防顶卡瓦把油管导出。

S3、承重卡瓦和防顶卡瓦的正确使用：

当利用防顶卡瓦或承重卡瓦导出油管时，因卡瓦为自紧式，承重力和防顶力越大，卡瓦把油管卡的越紧，但是要想在卡瓦卡紧油管状态下打开卡瓦比较困难，因而需要借助升降油缸配合，当固定承重卡瓦卡住油管，游动承重卡瓦打开时，应先把游动承重卡瓦换向阀搬到开的位置同时操作升降油缸手柄使油缸下降100mm左右，此时因油管已被固定承重卡瓦卡住，油管不会跟油缸和游动承重卡瓦一起下降，在油缸下降瞬间，游动承重卡瓦即会迅速打开。

当游动承重卡瓦关闭卡住油管，需固定承重卡瓦要打开时，先把固定承重卡瓦换向阀搬到开位，再迅速操作油缸换向阀，使油缸上升100mm左右，因油管随油缸上升，固定承重卡瓦即会立即打开。

当油管已有上顶力时，要改用固定防顶卡瓦和游动防顶卡瓦相互作用导出导入油管。其操作程序是当固定防顶卡瓦处于关闭状态，游动防顶卡瓦要打开时，应先把游动防顶卡瓦换向阀搬到开位再迅速操作升降油缸换向阀使油缸再上升100mm左右，此时因油管已被固定防顶卡瓦卡住，油管不会上升，游动防顶卡瓦随油缸上升，游动防顶卡瓦即会随之打开，反之，游动防顶卡瓦处于关闭状态，需要打开固定防顶卡瓦时，应先把固定防顶卡瓦换向阀手柄搬到开位，再迅速操作油缸换向阀手柄使油缸下降100mm，油管也会随之下降，固定防顶卡瓦即会随之打开。

S4、导出封隔器和配水器等井下工具：

封隔器以下工具段，采用分段密封打捞一根油管和一个工具，分多次打捞，最后全部取出的方法；当要提出最上方封隔器以上的一根油管时，此时堵塞器正好在此油管内，应联同一个封隔器一起提出井外，并从封隔器以下接箍处把螺纹卸松，再把此油管压回井内。在此前应把上快速防喷器闸板更换为全封闸板，把下快速防喷器闸板更换为卡瓦闸板，当把有堵塞器的油管压回到井下时，使封隔器下面油管接箍上口处于上快速防喷器全封闸板以下,用最下部半封闸板封住环空，用下特快卡瓦闸板卡住油管，打开泄压阀，上部油管卸扣，并迅速用油缸上提,当封隔器下端部位离开上快速防喷器时,应立即关闭全封闸板及泄压阀，因上提瞬间下部油管内已无堵塞器，油管内的高压水会上冲此时球形胶芯因要通过封隔器不能关闭，只能是封隔器离开上特快闸板后，全封井口，下部高压水才能制止上喷，由于上喷的两三秒钟内，泄压阀处于打开状态，高压水大部分被引走上喷力大大减小，有利操作。当把带有堵塞器的油管连同下面一个封隔器一同提出后，下面管柱内已无堵塞器，要取出下面油管及井下工具就要重新下一个500～600长的短节堵塞器，把此堵塞器接在一根油管短节上，用油缸和防顶卡瓦把堵塞器及油管短节送到全封闸板上方，上面环形球芯封住油管短节，打开全封闸板，用油缸及防顶卡瓦把油管下压即可把500～600长的堵塞器压入下面油管上部。打开下部卡瓦和半封闸板，油缸及卡瓦上行，把下面一根油管及一个配水器提出再从配水器与下面一根油管接箍处卸松扣，再压回井内，重复上述过程，用油管短节和一个短油管堵塞打捞器，每次提出一根油管和一个工具，经过多次重复作业，即可把井下工具在不放喷的情况下全部提出。

在导出过程中由于中间容纳工具的高度空间有限，所以油缸速度要放慢，防止工具碰到上，下防喷器上。

当井下最后一根油管提出下部3FZ18-35双闸板防喷器的全封闸板时，即关闭全封闸板，全封井口。

S5、下油管程序

桅杆吊起一根带有内堵塞器的油管，下到3FZ18-35双闸板防喷器的全封闸板上方，关闭上TFZ18-35快速防喷器或FH18-35环形防喷器，油缸上升到顶，关闭游动防顶卡瓦，让平衡阀、泄压阀也处于关闭状态。打开3FZ18-35三闸板防喷器的全封闸板，油缸下降将油管压入井内。其倒换过程与起油管程序相同。在最初下前几十根油管时，因井内无油管，其上顶力最大，油管又要被环形防喷器抱紧，其下压时，阻力也最大。此时，可把油缸的专用大齿轮油泵的压力利用溢流阀调高至额定压力，加大油缸下压力量。下管初期因井下油管少，上顶力大，必须用油缸，游动卡瓦，控制油管压入井内。油缸到底时，固定卡瓦关闭抱住油管，上部游动卡瓦才能打开。油缸升到顶，再进行第二个循环。下压三次，当遇到接箍后，应按有上顶力时的提管程序，操作泄压阀，平衡阀及上、下防喷器，相互配合导入接箍。防止接箍强行通过胶芯，使胶芯受损。当下入井下的油管的重量大于井压对油管的上顶力时，可以不再使用油缸，而改用大勾下油管。但遇接箍时，也要用上、下两个防喷器导入接箍。

S6、完井工序：

将最后一根油管下入井内后，将油管挂座在套管头内，拧紧油管挂顶丝。就可以拆卸带压作业装置了。首先把系统油压卸掉，拆下各油路管线，注意保持管线接头的清洁，不能有杂物进入管线内。拆卸带压作业装置、动力源、桅杆。其吊装方法与安装时相同。拆完带压作业装置后，把井口装置按要求连接好。连接泵车加压打开内堵塞。此施工井作业完毕。

实施例5

本实施例为本装置的单体设备型号，所述三闸板防喷器3采用3FZ18-35，快速放喷器采用TFZ18-35，升高四通6采用FS18-35，环形防喷器8采用FH18-35环形放喷器带10L储能器9。

以上所述，仅为本发明的优选实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。