一种海上气井用同心双管双控型井下安全阀的制作方法

1.本实用新型涉及油气开采井下工具技术领域，具体为一种海上气井用同心双管双控型井下安全阀。


背景技术：

2.井下安全阀是一种安装在油气井内，在生产设施发生火警、管线破裂、发生不可抗拒的自然灾害(如地震、冰情、强台风、爆炸及平台失火等)的非正常情况时，能紧急关闭，防止井喷、保证油气井及生产安全的井下工具。
3.随着同心双管管柱技术的不断成熟，同心双管管柱的应用也越来越广泛，因此，很有必要设计一种能够满足同心双管管柱的多生产通道的生产需求的井下安全阀，以便于油气作业的安全进行。


技术实现要素：

4.(一)解决的技术问题
5.为解决以上问题，本实用新型提供了一种海上气井用同心双管双控型井下安全阀，可以满足同心双管管柱的多生产通道的生产需求。
6.(二)技术方案
7.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种海上气井用同心双管双控型井下安全阀，包括安全阀本体、流道转换短节、外管接头、内管接头和安全控制装置；
8.安全阀本体内设有第一生产通道和第二生产通道；
9.流道转换短节包括第一流道转换短节、第二流道转换短节和第三流道转换短节，第一流道转换短节固设于安全阀本体的第一端上，第三流道转换短节固设于安全阀本体的第二端上，第二流道转换短节固设于安全阀本体上，且置于第一流道转换短节和第三流道转换短节之间；
10.外管接头包括第一外管接头和第二外管接头，第一外管接头固定连接于第一流道转换短节上，第二外管接头固定连接于第三流道转换短节上；
11.内管接头包括第一内管接头和第二内管接头，第一内管接头固定连接于第一流道转换短节上，第二内管接头固定连接于第三流道转换短节上，且第一内管接头与第一外管接头同轴设置，第二内管接头与第二外管接头同轴设置；
12.安全控制装置包括内管安全控制装置、第一液控管线、环空安全控制装置和第二液控管线，内管安全控制装置置于第一生产通道内，且与第一流道转换短节连接，第一液控管线与内管安全控制装置连接，以实现第一生产通道的开启或者关闭；环空安全控制装置置于第二生产通道内，且与第二流道转换短节连接，第二液控管线与环空安全控制装置连接，以实现第二生产通道的开启或者关闭。
13.优选地，第一流道转换短节上设有连通内管安全控制装置的第一连接接头，第一液控管线可拆卸连接于第一连接接头上，第二流道转换短节上设有连通环空安全控制装置
的第二连接接头，第二液控管线可拆卸连接于第二连接接头上。
14.优选地，该海上气井用同心双管双控型井下安全阀还包括油管插入密封装置，油管插入密封装置的第一端固定连接于第一内管接头远离第一流道转换短节的一端上。
15.优选地，该海上气井用同心双管双控型井下安全阀还包括导向伞，导向伞固定连接于油管插入密封装置的第二端上，且导向伞为棘状结构设计。
16.优选地，第一内管接头、油管插入密封装置和导向伞均置于第一外管接头内。
17.(三)有益效果
18.本实用新型提供了一种海上气井用同心双管双控型井下安全阀，具备以下有益效果：使用时，第一内管接头和第一外管接头分别对应连接于一同心双管管柱的内管和外管上，第二内管接头和第二外管接头分别对应连接于另一同心双管管柱的内管和外管上，则可使得同心双管管柱的内管与安全阀本体上的第一生产通道形成完整的内管生产通道，同心双管管柱的内管、外管以及安全阀本体上的第二生产通道形成完整的环空生产通道，且当内管生产通道和环空生产通道同时开启时，则可形成全通生产通道，以满足大产量生产需求，进而满足同心双管管柱的多通道的生产需求。在海上气井生产过程中，使用者可以根据气井的实际生产要求、配产情况及生产出砂、出水状况，选择气井实际所需生产通道。
附图说明
19.附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制,在附图中：
20.图1示出了本实用新型的实施例的整体结构示意图；
21.图2示出了本实用新型的实施例的生产测井工具通过性示意图。
22.图中：2安全阀本体、3流道转换短节、31第一流道转换短节、32第二流道转换短节、33第三流道转换短节、4外管接头、41第一外管接头、42第二外管接头、5内管接头、51第一内管接头、52第二内管接头、6安全控制装置、61内管安全控制装置、62第一液控管线、63环空安全控制装置、64第二液控管线、7油管插入密封装置、8导向伞。
具体实施方式
23.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
24.参阅附图1和附图2，本实用新型实施例提供一种海上气井用同心双管双控型井下安全阀，包括安全阀本体2、流道转换短节3、外管接头4、内管接头5和安全控制装置6；
25.安全阀本体2内设有第一生产通道和第二生产通道；
26.流道转换短节3包括第一流道转换短节31、第二流道转换短节32和第三流道转换短节33，第一流道转换短节31固设于安全阀本体2的第一端上，第三流道转换短节33固设于安全阀本体2的第二端上，第二流道转换短节32固设于安全阀本体2上，且置于第一流道转换短节31和第三流道转换短节33之间；
27.外管接头4包括第一外管接头41和第二外管接头42，第一外管接头41固定连接于
第一流道转换短节31上，第二外管接头42固定连接于第三流道转换短节33上；
28.内管接头5包括第一内管接头51和第二内管接头52，第一内管接头51固定连接于第一流道转换短节31上，第二内管接头52固定连接于第三流道转换短节33上，且第一内管接头51与第一外管接头41同轴设置，第二内管接头52与第二外管接头42同轴设置；
29.安全控制装置6包括内管安全控制装置61、第一液控管线62、环空安全控制装置63和第二液控管线64，内管安全控制装置61置于第一生产通道内，且与第一流道转换短节31连接，第一液控管线62与内管安全控制装置61连接，以实现第一生产通道的开启或者关闭；环空安全控制装置63置于第二生产通道内，且与第二流道转换短节32连接，第二液控管线64与环空安全控制装置63连接，以实现第二生产通道的开启或者关闭。
30.具体的，内管安全控制装置61通过第一液控管线62以及环空安全控制装置63通过第二液控管线64分别与井口的液压控制系统连接，以实现对内管生产通道和环空生产通道的分别开启或者关闭操作。使用时，第一内管接头51和第一外管接头41分别对应连接于一同心双管管柱的内管和外管上，第二内管接头52和第二外管接头42分别对应连接于另一同心双管管柱的内管和外管上，则可使得同心双管管柱的内管与安全阀本体2上的第一生产通道形成完整的内管生产通道，同心双管管柱的内管、外管以及安全阀本体2上的第二生产通道形成完整的环空生产通道，且当内管生产通道和环空生产通道同时开启时，则可形成全通生产通道，以满足大产量生产需求，进而满足同心双管管柱的多通道的生产需求。在海上气井生产过程中，使用者可以根据气井的实际生产要求、配产情况及生产出砂、出水状况，选择气井实际所需生产通道。当气井产量低时，可以选择小通径生产通道，当气井产量高时，则选用大通径生产通道或者全通生产通道，以满足不同的生产需求。且多个生产通道的分别控制也可以满足不动管柱的排水采气的作业需求。
31.同时，由于内管安全控制装置61可以单独对内管生产通道进行开启或者关闭控制，且环空安全控制装置63可以单独对环空生产通道进行开启或者关闭控制，从而实现对内管生产通道和环空生产通道的井口双控控制；当选用其中一个生产通道时，可以把另外一个生产通道关闭，从而可以确保未启用的生产通道的井口不带压，且无论选用哪个生产通道进行生产，在遭遇异常生产状况时，内管安全控制装置61和环空安全控制装置63可以迅速进行关闭，以满足海上井控的生产安全要求，避免油气泄漏而污染环境。
32.本实施例中，第一生产通道和第二生产通道均为圆柱状结构设计，以便于将内管安全控制装置61安装至第一生产通道内和环空安全控制装置63安装至第二生产通道内，从而快速实现对第一生产通道和第二生产通道开启或者关闭的安全控制。在生产过程中，连接于该海上气井用同心双管双控型井下安全阀两端的两同心双管管柱的内管生产通道依次通过第一流道转换短节31、第二流道转换短节32和第三流道转换短节33完成与第一生产通道的连接转换；连接于该海上气井用同心双管双控型井下安全阀两端的两同心双管管柱的环空生产通道依次通过第一流道转换短节31、第二流道转换短节32和第三流道转换短节33完成与第二生产通道的连接转换。
33.若小通径生产通道为内管生产通道，则大通径生产通道为环空生产通道；反之，若小通径生产通道为环空生产通道，则大通径生产通道为内管生产通道，使用者需要根据实际的同心双管管柱的实际尺寸进行确定。第一流道转换短节31、第二流道转换短节32和第三流道转换短节33均为现有技术，此处不再赘述。内管安全控制装置61和环空安全控制装
置63可以为压力阀。
34.进一步地，为了便于将第一液控管线62与内管安全控制装置61连接，以及将第二液控管线64与环空安全生产控制装置63连接，从而实现对内管生产通道和环空生产通道的分别控制，以满足生产使用需求。第一流道转换短节31上设有连通内管安全控制装置61的第一连接接头，第一液控管线62可拆卸连接于第一连接接头上，第二流道转换短节32上设有连通环空安全控制装置63的第二连接接头，第二液控管线64可拆卸连接于第二连接接头上。
35.本实施例中，第一液控管线62螺纹连接于第一连接接头上，以便于第一液控管线62与内管安全生产通道61的快速连接或者拆卸，第二液控管线64螺纹连接于第二连接接头上，以便于第二液控管线64与环空安全生产通道63的快速连接或者拆卸。
36.进一步地，为了提高同心双管管柱与该海上气井用同心双管双控型井下安全阀的密封性能，以满足管柱的生产使用需求。该海上气井用同心双管双控型井下安全阀还包括油管插入密封装置7，油管插入密封装置7的第一端固定连接于第一内管接头51远离第一流道转换短节31的一端上。
37.本实施例中，第一外管接头41、第二外管接头42和第二内管接头52上即可连接油管插入密封装置7，以提高同心双管管柱与该海上气井用同心双管双控型井下安全阀的密封性能。
38.进一步地，为了便于快速的将同心双管管柱的内管连接至第一内管接头51上的油管插入密封装置7上，以提高其连接效率。该海上气井用同心双管双控型井下安全阀还包括导向伞8，导向伞8固定连接于油管插入密封装置7的第二端上，且导向伞8为棘状结构设计。
39.进一步地，为了使得该海上气井用同心双管双控型井下安全阀上的生产通道无过流缩径，以提高其使用寿命。第一内管接头51、油管插入密封装置7和导向伞8均置于第一外管接头41内。
40.本实用新型实施例中，该海上气井用同心双管双控型井下安全阀还能够满足生产测井工具从同心双管管柱的内管进行起下测井作业，测井工具在安全阀本体2内部的通过性设计方法为：
41.参阅附图2，先假设测井工具能运动到如图所示的临界状态，则有：
42.ad＝h,ed＝e,
43.则
[0044][0045]
在三角形abc中，
[0046][0047]
所以，在三角形aec中，由余弦定理得：
[0048][0049]
所以，
[0050][0051]
所以，在三角形cgh中，由余弦定理得：
[0052][0053]
其中，
[0054][0055]
代入上式得：
[0056][0057]
解得：
[0058][0059]
式
⑤
即为测井工具通过性设计的计算通式。
[0060]
假定某一实施例中，h＝400,e＝30,将上述设定值，代入式
①
、
②
、
③
、
④
、
⑤
得：
[0061]
α＝5.4
°
，β＝86.57
°
，γ＝85.71
°
，ch＝873.79mm
[0062]
验证假设：
[0063]
因为
[0064]
所以测井工具能运动到如图所示的临界状态；
[0065]
因为三角形aef全等于三角形cgh
[0066]
所以测井工具能运动到出口处的临界状态；
[0067]
又因为当ch>873.79mm时，测井工具会在入口处卡住，
[0068]
所以在所给条件下，测井工具的最大长度lmax＝ch＝873.79mm。
[0069]
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0070]
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部
分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
[0071]
在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
[0072]
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
[0073]
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。
[0074]
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。