一种注采气井回插密封装置及其使用方法与流程

本发明涉及空气储能，特别是涉及一种注采气井回插密封装置及其使用方法。

背景技术：

1、近年来，随着能源需求的持续增长和可再生能源的不断推广，储能技术成为解决能源波动和平衡能源供应与需求之间矛盾的重要途径。空气储能发电技术因其高效、环保、灵活性等优势，日益成为储能行业的关键技术之一。空气储能发电技术的核心概念是利用电力过剩时将空气压缩储存于盐穴，当能源需求增加时，释放储存的压缩空气并通过膨胀驱动涡轮机发电。这种储能方式具有很高的功率密度和较长的储存周期，可以在电力系统需求峰值时提供持续的电力输出，有效解决了可再生能源发电的间歇性和波动性问题。

2、为达到高效注采气的目的，空气储能注采井所采用的注采管柱尺寸越来越大，目前国内注采管柱尺寸已达到13 3/8in，其相应的生产套管尺寸达到18 5/8in。在注采气作业过程中，需采用管柱底部封隔装置进行注采管柱与生产套管之间环空的封隔，以起到保护生产套管的目的。空气储能注采井与油气注采井在工作过程中有一定区别，首先，空气储能注采井每日均需要注采作业，井底压力变化十分频繁；其次，空气储能注采井工作年限为三十年，远大于油气注采井工作年限。目前常规环空封隔装置无法满足该尺寸注采作业的需要。主要原因为：第一，新能源空气储能等注采气井所使用密封装置均为气体工作环境，需要良好的气密封效果，常规密封装置单组或双组密封胶筒直接暴露在空气环境中，极易老化，很难长期保持气密封性。第二，常规密封装置卡瓦部分是靠卡瓦压咬合生产套管，以达到管柱锚定效果，在压力频繁上下波动情况下长期工作，卡瓦部位极易从套管壁上脱落，造成管柱整体窜动，磨损胶筒，从而失封。第三，常规密封装置为满足长期气密封效果，通常采用永久式结构，无法解封或使用特殊打捞机构解封打捞。但在长期使用情况下打捞机构由于腐蚀、生锈等原因造成密封装置无法解封，密封失效后很难有补救措施。第四，常规油气井密封装置密封失效后，在井底带压情况下一般采用专用带压作业设备或采用过油管桥塞堵塞下部套管后再进行更换密封装置作业。但空气储能注采井生产套管尺寸达到18 5/8in，国内无响应的大尺寸带压作业设备。过油管桥塞需要将桥塞从油管下入，堵塞套管，常规油气井油、套管之间间隙较小，利用橡胶的高压缩膨胀率可以实现桥塞过油管堵塞套管的功能，空气储能注采井注采管柱为133/8in，生产套管达到18 5/8in，较大级差造成无法使用桥塞过注采管柱封隔器生产套管的目的。因此常规方法无法实现井底带压情况下更换密封装置的目的。

技术实现思路

1、本发明提供了一种注采气井回插密封装置及其使用方法，以解决常规方法无法实现井底带压情况下更换密封装置的问题。

2、为了缓解上述技术问题，本发明提供的技术方案在于：

3、一种注采气井回插密封装置，包括密封管组件、坐封短接和球阀组件；所述密封管组件插接于所述坐封短接内，所述球阀组件设置于所述坐封短接内且位于所述密封管组件的下部；所述球阀组件包括定轴转动于所述坐封短接下部的球阀本体，所述坐封短接的底部开设有与所述球阀本体配合的气孔；所述密封管组件相对所述坐封短接下移后，所述球阀本体转动以使得所述气孔打开；所述密封管组件相对所述坐封短接上移后，所述球阀本体转动以使得所述气孔关闭。

4、更进一步地，所述球阀组件还包括：上压板，滑动于所述坐封短接内部；下压板，滑动于所述坐封短接内部，且与所述上压板对称设置；两个转轴，对称连接于所述球阀本体的两侧；两个驱动块，分别套接于两个所述转轴；两个所述驱动块的倾斜方向相反；所述上压板和所述下压板上分别开设有与两个所述驱动块配合的l形滑槽，所述驱动块与所述转轴连接的一端滑动于所述l形滑槽的竖直段，所述驱动块远离所述转轴的一端滑动于所述l形滑槽的水平段；所述上压板受压下移时，相应的所述l形滑槽的水平段下压相应的所述驱动块，同时另一个所述驱动块滑动于所述下压板上的所述l形滑槽的水平段以使得所述下压板上移，此时所述球阀本体转动并与所述气孔连通；所述上压板不受压时，所述下压板受重力下移，相应的所述l形滑槽的水平段下压相应的所述驱动块，同时另一个所述驱动块滑动于所述上压板上的所述l形滑槽的水平段以使得所述上压板上移，此时所述球阀本体转动并封堵所述气孔。

5、更进一步地，所述密封管组件包括：上接头；梯形螺纹筒，设置于所述上接头的中部；所述坐封短接的上部设置有内螺纹；生产管柱套接于所述上接头时挤压所述梯形螺纹筒，从而所述梯形螺纹筒开口弹性收缩，以使得所述梯形螺纹筒可插入所述坐封短接并锚定于所述内螺纹。

6、更进一步地，所述密封管组件还包括：中心管，套接于所述上接头下部；金属膨胀筒，套接于所述中心管；打压孔，开设于所述中心管内，且与所述金属膨胀筒的内部连通；密封垫，连接于所述上接头的外壁；所述上接头上开设有与密封垫配合的凹槽以及与所述凹槽连通的通孔，所述凹槽可与所述打压孔连通；所述球阀本体关闭时，向所述上接头内打压以使得压力通过上接头上的所述通孔、所述凹槽传递至所述打压孔内，从而使得所述金属膨胀筒膨胀。

7、更进一步地，所述上接头的外壁上位于所述密封垫的上部和下部均连接有胶圈。

8、更进一步地，所述上接头与所述中心管之间连接有剪钉；在所述金属膨胀筒膨胀后，下压所述上接头以使得所述剪钉断开，从而所述上接头可下行按压所述上压板。

9、更进一步地，所述上接头的底部螺纹连接有下接头。

10、更进一步地，所述打压孔的顶部插接有针阀，所述针阀的顶部抵接于所述上接头；转动所述上接头以使得所述上接头相对所述中心管上行时，所述金属膨胀筒内压力挤压所述针阀上行，从而所述金属膨胀筒收缩。

11、更进一步地，所述中心管上连接有压环，所述金属膨胀筒的一端连接于所述中心管的外壁另一端连接于所述压环。

12、一种使用方法，所述使用方法应用于注采气井回插密封装置，所述使用方法包括安装方法和拆卸方法，所述安装方法包括以下步骤：

13、s1、生产管柱连接密封管组件的上接头处，将密封管组件下入到球阀组件的上压板上端且不对上压板下压；

14、s2、向上接头内打压，压力通过上接头的通孔传导至与密封垫配合的凹槽内，密封垫外移后，压力由打压孔进入金属膨胀筒内，使得金属膨胀筒膨胀并密封密封管组件与球阀组件之间的环空；

15、s3、金属膨胀筒胀封后生产管柱带动上接头下压，剪断上接头与中心管处剪钉，上接头带动下接头、上压板下行，打开球阀本体；

16、所述拆卸方法包括以下步骤：

17、旋转解封时正向旋转上接头，上接头相对于中心管上行，针阀由于金属膨胀筒内压力上行，金属膨胀筒内介质流出后失去支持，密封管组件提出井筒。

18、本发明的有益效果分析如下：

19、一种注采气井回插密封装置，包括密封管组件、坐封短接和球阀组件；所述密封管组件插接于所述坐封短接内，所述球阀组件设置于所述坐封短接内且位于所述密封管组件的下部；所述球阀组件包括定轴转动于所述坐封短接下部的球阀本体，所述坐封短接的底部开设有与所述球阀本体配合的气孔；所述密封管组件相对所述坐封短接下移后，所述球阀本体转动以使得所述气孔打开；所述密封管组件相对所述坐封短接上移后，所述球阀本体转动以使得所述气孔关闭。

20、将生产管柱连接于密封管组件的上端，将密封管组件插接在坐封短接内部，在密封管组件底部接触到坐封短接内的球阀组件并继续下行时，球阀本体转动打开，此时生产管柱与盐穴连通，需要更换生产管柱或密封管组件时，控制密封管组件相对坐封短接上行，此时密封管组件远离球阀组件，随后球阀本体转动关闭，从而使得坐封短接的底部关闭，此时盐穴得到密封，从而能够在带压状态下更换生产管柱或密封管组件。