油井防喷装置和方法与流程

文档序号:30972418发布日期:2022-08-02 22:11阅读:296来源:国知局

1.本技术涉及石油开采领域,特别涉及一种油井防喷装置和方法。


背景技术:

2.在油井开采过程中,为了提高作业效率,往往会采用油井带压作业的方式。
3.油井带压作业进行检泵施工时,下入尾管的方法为:使用密封捞矛连接在尾管上,通过带压设备下入井内,关闭环形防喷器或闸板防喷器。打开防喷器全封闸板,下入尾管至防喷器全封闸板以下,关闭安全卡瓦卡住管柱,退出密封捞矛。上提密封捞矛至防喷器全封闸板以上,关闭防喷器全封闸板,提出密封捞矛。该操作费时费力,不易操作,安全风险高,给作业施工带来了较高的风险。


技术实现要素:

4.本技术实施例提供了一种油井防喷装置和方法,可以简化操作,降低安全风险。所述技术方案如下:
5.一方面,提供了一种油井防喷装置,所述装置包括:
6.上接头1、上挡板2、连接杆3、阀座4、阀芯5、弹性连接件6、下挡板7以及下接头8;
7.所述上接头1和所述下接头8为两端中空的圆柱形结构,所述上接头1用于连接抽油泵,所述上接头1的底端与圆柱形空腔11的顶端相连,所述圆柱形空腔11的底端与所述下接头8的顶端相连,所述下接头8用于连接下井尾管;
8.所述阀座4、所述阀芯5以及所述弹性连接件6均位于所述圆柱形空腔11的内部,所述阀座4与所述圆柱形空腔11的内部固定连接,所述弹性连接件6的底端与所述下挡板7固定连接,所述弹性连接件6的顶端与所述阀芯5的底端固定连接;
9.所述上挡板2位于所述上接头1的内部,所述上挡板2上设置有多个第一通孔;
10.所述下挡板7位于所述下接头8的内部,且所述下挡板7与所述下接头8固定连接,所述下挡板7上设置有多个第二通孔;
11.所述阀座4的中部具有第三通孔,所述阀芯5的尺寸大于所述第三通孔的尺寸,所述阀芯5用于控制所述第三通孔的封闭和连通;
12.所述连接杆3的顶端与所述上挡板2的底端固定连接,所述连接杆3依次穿过所述第三通孔、所述阀芯5、所述弹性连接件6以及所述下挡板7。
13.在一种可能的设计中,所述连接杆3的两端分别设置有螺纹,所述上挡板2的底端设置有与所述连接杆3顶端的第一螺纹配合的第一螺纹孔,所述连接杆3通过所述第一螺纹与所述第一螺纹孔的配合,与所述上挡板2的底端固定连接。
14.在一种可能的设计中,所述装置还包括螺母9,所述螺母9与所述连接杆3底端的第二螺纹配合相配合,所述螺母9位于所述连接杆3的底端,用于对所述连接杆3进行限位。
15.在一种可能的设计中,所述上接头1的内部设置有第一内螺纹,所述抽油泵通过所述第一内螺纹与所述上接头1相连。
16.在一种可能的设计中,所述上接头1、所述圆柱形空腔11和所述下接头8为同心结构。
17.在一种可能的设计中,所述下接头8的内部设置有第二内螺纹,所述下挡板7的外部设置有与所述第二内螺纹配合的第三螺纹,所述下挡板7通过所述第三螺纹与所述第二内螺纹的配合,与所述下接头8固定连接。
18.在一种可能的设计中,所述第一通孔和所述第二通孔的数量均为4个。
19.在一种可能的设计中,所述弹性连接件6为弹簧。
20.在一种可能的设计中,所述下接头8设置有外螺纹,所述外螺纹用于连接所述下井尾管。
21.一方面,提供了一种油井防喷方法,应用于上述油井防喷装置,所述方法包括:
22.在最底端的下井尾管的底端连接井下开关,所述井下开关用于封闭所述下井尾管;
23.依次将多个下井尾管下入油井,将最顶端的下井尾管的顶端与下接头8固定连接;
24.在上接头1的内壁装入油壬,转动所述油壬,推动上挡板2向下移动,带动连接杆3向下移动;
25.所述连接杆3带动阀芯5向下移动,压缩弹性连接件6,离开阀座4;
26.通过所述上接头1向所述下井尾管注入压井液,所述井下开关在所述压井液的作用下开启;
27.卸下所述油壬,将抽油泵接头装入所述上接头1,随着所述抽油泵接头在所述上接头1中的前进,推动所述上挡板2、所述连接杆3以及所述阀芯5向下移动,压缩所述弹性连接件6,离开所述阀座4。
28.本技术提供了一种油井防喷装置,利用该装置可以实现下尾管过程中的内防喷,实现省时省力、安全高效带压作业。操作方法是在下最下面一根尾管上连接一个井下开关,此时井下开关是关闭的。尾管下完后,在最上一根尾管上安装该油井防喷装置,推动油井防喷装置的上挡板下移,上挡板带动阀芯下移压缩弹性连接件离开阀座,此时堵塞工具为打开状态。通过压井液打压,实现井下开关打开,卸开油壬的同时,阀芯在弹性连接件和井压共同作用下,阀芯上移封闭阀座,实现油井防喷装置关闭,从而实现管柱内防喷,实现安全、清洁带压作业。当抽油泵接头连接上接头时,随抽油泵接头旋进,上挡板下移,上挡板带动阀芯下移压缩弹性连接件离开阀座,油井防喷装置打开,通过抽油泵来进行生产作业,整个过程操作简单,安全性较高。
附图说明
29.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
30.图1是本技术实施例提供的一种油井防喷装置的结构示意图;
31.图2是本技术实施例提供的一种油井防喷方法流程图。
32.附图标记:1、上接头;11、圆柱形空腔;2、上挡板;3、连接杆;4、阀座;5、阀芯;6弹性
连接件;7、下挡板;8、下接头;9、螺母。
具体实施方式
33.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本技术实施方式作进一步地详细描述。
34.需要说明的是,在对本技术实施例提供的油井防喷装置和方法进行说明的过程中,出现的“顶端”、“底端”、“上”和“下”是以图1为基准的,当在不同场景使用本技术实施例提供的油井防喷装置或方法时,“顶端”、“底端”、“上”和“下”的含义也会随之改变。
35.本技术提供一种在油井带压作业下入尾管过程中,由于井内压力作用,井液不可控地沿油管内腔喷出,造成环境污染,带来极大的井控安全隐患,失去了带压作业的意义。目前带压作业无法解决该问题,而利用带压设备实现由堵塞捞矛控制下入尾管费时费力,安全隐患大,作业时效低。
36.下面对本技术实施例中涉及的一些名词进行介绍:
37.尾管:尾管是指抽油泵管柱中抽油泵以下的部分,它可以改善抽油管柱的工作状态。
38.抽油泵:抽油泵是指由抽油机带动把井内原油举升到地面的井下装置。普通抽油泵主要由泵筒、吸入阀、活塞、排除阀四大部分组成。按照抽油泵在井下的固定方式,可分为管式泵和杆式泵。
39.油壬:油壬就是管子活接头。有焊接式,卡套式,扩口式等,在大重型机械,矿山机器,工程机械,冶金机械,石油机械,船舶机床行业所采用,广泛应用于各类机械的液压管路及自动化设备中。
40.带压作业:带压作业是在保持井筒内一定压力,不压井、不放压的情况下进行起下管柱的一种先进井下作业技术。相较于传统井下作业,带压作业的优势在于它能够最大限度的实现对油气层和环境的保护,有利于油气水井修复后的稳产和提高注水效率。
41.图1是本技术实施例提供的一种油井防喷装置,参见图1,装置包括:上接头1、上挡板2、连接杆3、阀座4、阀芯5、弹性连接件6、下挡板7以及下接头8。上接头1和下接头8为两端中空的圆柱形结构,上接头1用于连接抽油泵,上接头1的底端与圆柱形空腔11的顶端相连,圆柱形空腔11的底端与下接头8的顶端相连,下接头8用于连接下井尾管。阀座4、阀芯5以及弹性连接件6均位于圆柱形空腔11的内部,阀座4与圆柱形空腔11的内部固定连接,弹性连接件6的底端与下挡板7固定连接,弹性连接件6的顶端与阀芯5的底端固定连接。上挡板2位于上接头1的内部,上挡板2上设置有多个第一通孔。下挡板7位于下接头8的内部,且下挡板7与下接头8固定连接,下挡板7上设置有多个第二通孔。阀座4的中部具有第三通孔,阀芯5的尺寸大于第三通孔的尺寸,阀芯5用于控制第三通孔的封闭和连通。连接杆3的顶端与上挡板2的底端固定连接,连接杆3依次穿过第三通孔、阀芯5、弹性连接件6以及下挡板7。
42.在一些实施例中,上挡板2和下挡板7均为圆形的挡板。
43.在一种可能的设计中,上接头1、上挡板2、连接杆3、阀座4、阀芯5、弹性连接件6、下挡板7以及下接头8均为采用不锈钢材料制成的,其中,不锈钢中添加有镍和铬。通过在不锈钢中添加镍和铬,能够提高油井防喷装置各个部件的耐腐蚀性能,从而提高油井防喷装置的使用寿命。在一些实施例中,油井防喷装置采用304不锈钢制成。另外,油井防喷装置的各
个部件的表面上涂覆有防腐涂层,通过防腐涂层来进一步提高油井防喷装置各个部件的防腐蚀能力,从而提高使用寿命。对于油井防喷装置的各个部件来说,技术人员既够采用铸造的方法来一次成型,将各个部件进行组合,得到本技术实施例提供的油井防喷装置。采用分别铸造油井防喷装置各个部件的方式,能够在某个部件出现问题时对该部件进行替换,方便高效。当然,将油井防喷装置拆分为多个部件时,也能够更加便捷的进行运输。
44.在一种可能的设计中,上接头1、圆柱形空腔11以及下接头8通过螺纹连接,也即是,上接头1底端的内壁、圆柱形空腔11两端的外壁以及下接头8顶端的内壁设置有相互配合的螺纹。技术人员将圆柱形空腔11的两端分别插入上接头1的底端和下接头8的顶端,通过螺纹将三者连接。在这种设计下,技术人员能够方便的对上接头1、圆柱形空腔11以及下接头8进行拆卸和拼接,操作方便。在一些实施例中,若上接头1、圆柱形空腔11以及下接头8通过螺纹连接,那么上接头1、圆柱形空腔11以及下接头8的连接处,设置有密封垫,这样能够提高接头1、圆柱形空腔11以及下接头8连接位置的气密性。当然,在一些实施例中,上接头1、圆柱形空腔11以及下接头8也可以为一体成型的结构,这样能够最大程度的保证上接头1、圆柱形空腔11以及下接头8之间连接紧密,提高气密性。
45.在一些实施例中,上接头1和下接头8的内径大于圆柱形空腔11的外径,上接头1与圆柱形空腔11的连接位置存在第一平台,上挡板2位于第一接头1的内部,第一平台能够限制第一上挡板2进入圆柱形空腔11。相应的,下接头8与圆柱形空腔11的连接位置存在第二平台,下挡板7位于下接头8的内部,第二平台能够限制下挡板7进入下接头8。
46.在一种可能的设计中,上接头1、圆柱形空腔11和下接头8为同心结构,也即是,上接头1、圆柱形空腔11以及下接头8的中轴线相互重叠,这样无论是向油井中注入压井液的过程还是从油井中采集石油的过程,均能够最大程度的减少液体对上接头1、圆柱形空腔11以及下接头8的直接冲击,提高上接头1、圆柱形空腔11以及下接头8的使用寿命。当然,将上接头1、圆柱形空腔11以及下接头8设计为同心结构也能够减少制造难度和组装难度。
47.在一种可能的设计中,阀座4与圆柱形空腔11的内壁紧密连接,也即是阀座4与圆柱形空腔11的内壁之间不存在空隙,这样能够保证液体不会从阀座4与圆柱形空腔11之间的空隙漏出,当阀芯5与阀座4接触时,能够起到封闭密封的作用。
48.在一种可能的设计中,上挡板2上设置有多个第一通孔,下挡板7上设置有多个第二通孔,第一通孔和第二通孔用于供压井液或原油流动,在一些实施例中,第一通孔和第二通孔的数量均为4个。
49.在一种可能的设计中,弹性连接件6为弹簧,弹簧的底端与下挡板7的顶端固定连接,弹簧的顶端与阀芯5的底端固定连接,下挡板7位于下接头8的内部且与下接头8固定连接。在不进行作业时,阀芯5能够在弹簧的作用下,与阀座4紧密连接,实现对油井的封闭。在进行作业时,阀芯5能够连接杆3的作用下向下移动,压缩弹簧,从而解除对油井的封闭。
50.在一种可能的设计中,连接杆3的两端分别设置有螺纹,上挡板2的底端设置有与连接杆3顶端的第一螺纹配合的第一螺纹孔,连接杆3通过第一螺纹与第一螺纹孔的配合,与上挡板2的底端固定连接。在这种设计下,技术人员在组装本技术提供的油井防喷装置时,能够将连接杆3的顶端旋入上挡板2的第一螺纹孔中,从而实现连接杆3与上挡板2之间的固定连接,无论是连接还是拆卸,都较为简便。连接杆3依次穿过阀座4上的第三通孔、阀芯5的中部、弹性连接件6以及下挡板7的中部,在一些实施例中,装置还包括螺母9,螺母9与
连接杆3底端的第二螺纹配合相配合,螺母9位于连接杆3的底端,用于对连接杆3进行限位。在这种设计下,连接杆3能够将上挡板2、阀芯5以及下挡板7进行连接,对上挡板2施加外力就能够带动阀芯5离开阀座4,控制油井的封闭和开启均较为简单安全。
51.在一种可能的设计中,上接头1的内部设置有第一内螺纹,抽油泵通过第一内螺纹与上接头1相连。在进行作业的过程中,技术人员能够将抽油泵接头旋入上接头1的内部,抽油泵接头在旋入上接头1的过程中,会推动上挡板2向下移动,与上挡板2固定连接的连接杆3也会随之向下移动,带动阀芯5离开阀座4,开启油井,抽油泵能够从油井中抽取液体。
52.在一种可能的设计中,下接头8的内部设置有第二内螺纹,下挡板7的外部设置有与第二内螺纹配合的第三螺纹,下挡板7通过第三螺纹与第二内螺纹的配合,与下接头8固定连接。由于下挡板7的一个作用是支撑弹性连接件6,当下接头8内部存在第二内螺纹时,技术人员能够将下挡板7旋入下接头8的内部,完成下挡板7与下接头8之间的固定连接。
53.在一种可能的设计中,下接头8设置有外螺纹,外螺纹用于连接下井尾管。在这种设计下,技术人员能够通过下接头8的外螺纹,方便快捷的将本技术提供的油井防喷装置与下井尾管连接。
54.上述所有可选技术方案,可以采用任意结合形成本技术的可选实施例,在此不再一一赘述。
55.本技术提供了一种油井防喷装置,利用该装置可以实现下尾管过程中的内防喷,实现省时省力、安全高效带压作业。操作方法是在下最下面一根尾管上连接一个井下开关,此时井下开关是关闭的。尾管下完后,在最上一根尾管上安装该油井防喷装置,推动油井防喷装置的上挡板下移,上挡板带动阀芯下移压缩弹性连接件离开阀座,此时堵塞工具为打开状态。通过压井液打压,实现井下开关打开,卸开油壬的同时,阀芯在弹性连接件和井压共同作用下,阀芯上移封闭阀座,实现油井防喷装置关闭,从而实现管柱内防喷,实现安全、清洁带压作业。当抽油泵接头连接上接头时,随抽油泵接头旋进,上挡板下移,上挡板带动阀芯下移压缩弹性连接件离开阀座,油井防喷装置打开,通过抽油泵来进行生产作业,整个过程操作简单,安全性较高。
56.下面将结合上述各个可选的设计,对本技术实施例提供的油井防喷装置的使用方法进行说明,参见图2,方法包括:
57.201、在最底端的下井尾管的底端连接井下开关,井下开关用于封闭下井尾管。
58.其中,下井尾管的数量为多个,技术人员能够在最低端的下井尾管连接井下开关,井下开关是一种用于封闭井下尾管的装置,在常规状态下,井下开关为关闭状态,油井内的液体会被井下开关阻挡而无法进入井下尾管,尾管内的液体也无法进入油井。当然,当井下开关开启时,油井内的液体就能够穿过进下开关进入尾管,尾管内的液体也就能够进入油井内部。
59.202、依次将多个下井尾管下入油井,将最顶端的下井尾管的顶端与下接头8固定连接。
60.在一种可能的实施方式中,由于油井内的液体有向外喷出的趋势,也即是油井内存在井压,技术人员将下井尾管下入油井的过程中,可以利用带压设备,通过带压设备来对抗井压,将多个下井尾管下入油井内部。将多个下井尾管下入油井之后,技术人员能够将最顶端的下井尾管的顶端与下接头8固定连接。在一些实施例中,下井尾管存在内螺纹和外螺
纹,多个下井尾管之间内螺纹和外螺纹的相互配合进行连接。若下接头8存在外螺纹且下接头8的外径与下井尾管的内径相匹配,技术人员能够将下接头8旋入下井尾管,完成下接头与下井尾管的连接。在技术人员连接下接头8和下井尾管的过程中,由于多个下井尾管的底部连接有井下开关,井下开关能够封闭下井尾管,屏蔽井下压力,技术人员能够安全的将下接头8和下井尾管进行连接。
61.203、在上接头1的内壁装入油壬,转动油壬,推动上挡板2向下移动,带动连接杆3向下移动,连接杆3带动阀芯5向下移动,压缩弹性连接件6,离开阀座4。
62.在一种可能的实施方式中,若上接头1的内部设置有第一内螺纹,技术人员能够将油壬转入上接头1,随着油壬的旋转,上挡板2也会随之向下移动,与上挡板2连接的连接杆3也会向下移动,连接杆带动阀芯5向下移动,阀芯5对弹性连接件6施加外力,使得弹性连接件6向下压缩,阀芯5离开阀座4,油井防喷装置内部连通。在这种设计下,当技术人员在上接头1中旋入油壬之后,油壬在上接头1内部的第一内螺纹的配合下,能够与上接头1保持相对固定,弹性连接件6也能够保持压缩状态,液体能够通过阀芯5中的第三通孔进行流通。
63.204、通过上接头1向下井尾管注入压井液,井下开关在压井液的作用下开启。
64.在一种可能的实施方式中,技术人员能够将打压车的打压口与上接头1固定连接,通过打压车向上接头1中注入压井液,压井液依次穿过上挡板2上的第一通孔,阀座4上的第三通孔以及下挡板7上的第二通孔,进入下井尾管。当压井液流入最底端的下井尾管时,压井液能够在重力和压力的双重作用下冲击井下开关,井下开关开启。在一些实施例中,打压车为水泥车,压井液为清水。
65.205、卸下油壬,将抽油泵接头装入上接头1,随着抽油泵接头在上接头1中的前进,推动上挡板2、连接杆3以及阀芯5向下移动,压缩弹性连接件6,离开阀座4。
66.在一种可能的实施方式中,当井下开关开启后,技术人员关闭打压车,停止向下井尾管中注入压井液,从上接头1中取出油壬。在取出油壬的过程中,阀芯5在弹性连接件6的作用下向上移动,阀芯5与阀座4紧密接触,将油井防喷装置封闭。油井中的液体在井压的作用下向上移动,当移动至阀芯5和阀座4的位置时,由于阀芯5将阀座4封闭,液体无法喷出,保证了技术人员的生命健康安全。技术人员能够将抽油泵接头旋入上接头1,随着抽油泵接头1的旋进,上挡板2也会随之向下移动,与上挡板2连接的连接杆3也会向下移动,连接杆带动阀芯5向下移动,阀芯5对弹性连接件6施加外力,使得弹性连接件6向下压缩,阀芯5离开阀座4,油井防喷装置内部连通。启动抽油泵就能够将油井中的液体抽出,实现生产作业。
67.本技术提供了一种油井防喷方法,利用该方法可以实现下尾管过程中的内防喷,实现省时省力、安全高效带压作业。操作方法是在下最下面一根尾管上连接一个井下开关,此时井下开关是关闭的。尾管下完后,在最上一根尾管上安装该油井防喷装置,在油井防喷装置上连接油壬,油壬螺纹旋进推动油井防喷装置的上挡板下移,上挡板带动阀芯下移压缩弹性连接件离开阀座,此时堵塞工具为打开状态。通过压井液打压,实现井下开关打开,卸开油壬的同时,阀芯在弹性连接件和井压共同作用下,阀芯上移封闭阀座,实现油井防喷装置关闭,从而实现管柱内防喷,实现安全、清洁带压作业。当抽油泵接头连接上接头时,随抽油泵接头旋进,上挡板下移,上挡板带动阀芯下移压缩弹性连接件离开阀座,油井防喷装置打开,通过抽油泵来进行生产作业,整个过程操作简单,安全性较高。
68.上述仅为本技术的可选实施例,并不用以限制本技术,凡在本技术的精神和原则
之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本技术的保护范围之内。
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