一種可投入返出式井口保護器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開一種可投入返出式井口保護器，由隔離管、捕捉器和防噴短節(jié)組成，使用時通過連接短節(jié)安裝在采油樹上端，避免井口裝置受砂液沖蝕、酸液腐蝕和減小高壓作用，對井口裝置進行隔離保護；壓裂時打開隔離閥門，隔離管下行到預定工作位置并使膠筒擴張與油管之間密封；壓裂結束后利用井內的壓力使隔離管沖出井口，利用捕捉器進行捕捉，整個工作過程不要用外部能量，從而減少了其他輔助設備，降低了成本；通過更換不同尺寸的節(jié)流器可適用于不同類型的壓裂作業(yè)。而且本實用新型結構簡單，安裝高度較低安裝方便。
【專利說明】
一種可投入返出式井口保護器
【技術領域】
[0001 ]本實用新型涉及一種油田酸化壓裂用的井口裝置保護器，具體涉及一種可投入返出式井口保護器。
【【背景技術】】
[0002]隨著油田的深入開發(fā)，壓裂工藝及技術已經得到廣泛應用，由于壓裂用的管柱直接投入生產，壓裂作業(yè)時如果用壓力級別較低井的口裝置進行作業(yè)，則可能對井口裝置造成一定的沖蝕、腐蝕損傷，產生高壓泄露的危險，如果用壓力級別較高的井口裝置，在后期的日常生產中會造成設備能力的過剩。而井口保護器對井口裝置能起到隔離作用，壓裂作業(yè)時壓裂液不用經過井口裝置直接通過井口保護器進入到井內，可以有效地解決上述問題，所以井口保護器的研究對壓裂工藝具有重要的意義。
[0003]到目前為止，關于井口保護器的研究已有多項專利公布，并且有的已經投入使用。這幾種保護器基本上都是靠壓差來實現密封和起升密封管柱，但是實現方式又各不相同，比如2015年四川省威爾敦化工有限公司申請獲得了“一種油氣田開發(fā)用的井口保護器”專利，專利號:201420627276.8，這是關于井口保護器的最新的一項專利，其結構類似于液壓缸，通過液壓缸來實現密封管柱的下降和上升，并采用機械方式進行坐封。
[0004]由于這種保護器均需借助外部液壓力來完成工作，從而需要增加液壓站等其它輔助設備，即增加了工序和設備費用。
【【實用新型內容】】
[0005]本實用新型的目的在于提供一種靠工作液體自行密封和提升隔離管的可投入返出式井口保護器，解決了在壓裂過程中對井口裝置進行隔離保護的問題，并減少了輔助設備的投入。
[0006]為了實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案:
[0007]—種可投入返出式井口保護器，包括捕捉器、厚壁圓筒、隔離閥門、連接短節(jié)、隔離管、膠筒和節(jié)流器;所述厚壁圓筒上端通過堵頭封閉，捕捉器固定在堵頭底部置于厚壁圓筒中，連接短節(jié)連接在厚壁圓筒下端;隔離管置于厚壁圓筒中、且能夠在厚壁圓筒中上下自由移動，空心的隔離管上端外壁為錐面及凸肩結構，所述連接短節(jié)上端內壁也為錐形面，用于懸掛隔離管并與隔離管之間實現密封，隔離管下端連接膠筒和節(jié)流器;隔離閥門安裝在厚壁圓筒上，隔離管通過隔離閥門關閉在厚壁圓筒中；井口保護器通過連接短節(jié)安裝在采油樹上端，壓裂時打開隔離閥門，隔離管靠重力下落一段距離，再通過上下壓差使隔離管下行到預定工作位置并使膠筒擴張與油管之間密封;壓裂結束后利用井內的壓力使隔離管沖出井口，利用捕捉器進行捕捉。
[0008]進一步，所述捕捉器由外筒、楔塊和鋼球組成；外筒焊接在堵頭上，錐形結構的楔塊固定在外筒內，楔塊周向上均勻地開有三個圓弧形槽，外筒上和楔塊圓弧形槽對應的位置開有缺口，缺口的寬度略小于鋼球的直徑，鋼球置于三個圓弧形槽內能在槽內上下移動，當鋼球在最下端時，鋼球有一部分露在外筒外面，當在最上端時，鋼球完全在外筒內。
[0009]進一步，所述外筒底部連接有倒錐形的防偏塊，防偏塊下端鉆有裝卸孔。
[0010]進一步，所述楔塊頂部有一段圓柱體，外筒底部開有盲孔，圓柱體插入外筒的盲孔中將楔塊上端固定。
[0011 ]進一步，所述厚壁圓筒和連接短節(jié)之間連接有防噴短節(jié)，堵頭將防噴短節(jié)上端封閉，防噴短節(jié)上連接有防噴管，防噴管上安裝有放噴閥門。
[0012]進一步，所述隔離管下端依次連接上接頭、中心管和下接頭，膠筒套在中心管上通過上接頭和下接頭固定，中心管圓周上開有縫隙，液體通過縫隙進入到膠筒內，節(jié)流器安裝在下接頭上。
[0013]進一步，所述隔離管、上接頭、中心管、膠筒、下接頭和節(jié)流器之間均采用螺紋連接。
[0014]進一步，所述防噴短節(jié)與厚壁圓筒之間、厚壁圓筒與隔離閥門之間均采用油管扣連接。
[0015]進一步，所述隔離管上端錐面和凸肩上各設有兩個O型密封圈。
[0016]進一步，所述節(jié)流器上裝有兩個O型密封圈。
[0017]本實用新型的可投入返出式井口保護器有捕捉器、厚壁圓筒、隔離閥門、連接短節(jié)、隔離管、膠筒和節(jié)流器組成，使用時通過連接短節(jié)安裝在采油樹上端，避免井口裝置受砂液沖蝕、酸液腐蝕和減小高壓作用，對井口裝置進行隔離保護;壓裂時打開隔離閥門，隔離管下行到預定工作位置并使膠筒擴張與油管之間密封;壓裂結束后利用井內的壓力使隔離管沖出井口，利用捕捉器進行捕捉，整個工作過程不要用外部能量，從而減少了其他輔助設備，降低了成本;通過更換不同尺寸的節(jié)流器可適用于不同類型的壓裂作業(yè)。而且本實用新型結構簡單，安裝高度較低安裝方便。
[0018]進一步，捕捉器采用摩擦自鎖的原理，內部裝有3個鋼球，楔塊上面周向均勻地開有圓弧槽，保證鋼球在該槽內上下運動，外筒上和楔塊槽對應的位置開了缺口，缺口寬度略小于鋼球的直徑，保證鋼球不會掉出來。在壓裂結束后隔離管被高壓液體沖出采油(氣)樹時對隔離管進行捕捉。
[0019]進一步，捕捉器的下端還裝有一個防偏塊，當隔離管從井里沖出來時不能保證豎直上升，有可能發(fā)生隔離管的上部和捕捉器的下部發(fā)生錯位的情況，影響了捕捉，防偏塊實現隔離管和捕捉器的對中。
【【附圖說明】】
[0020]圖1為本實用新型的結構不意圖[0021 ]圖2為捕捉器的局部放大圖
[0022]圖3為捕捉器內楔塊的俯視圖
[0023]圖4為隔離管的結構示意圖
[0024]圖中:1-捕捉器，I.1-堵頭，I.2-外筒，I.3-楔塊，I.4_鋼球，I.5_防偏塊，I.6_裝卸孔，2-防噴短節(jié)，3-接箍，4-厚壁圓筒，5-防噴管，6-放噴閥門，8-隔離閥門，9-密封圈，11 -連接短節(jié)，12-隔離管，13-上接頭，14-中心管，15-膠筒，16-下接頭，17-節(jié)流器?！尽揪唧w實施方式】】
[0025]下面結合附圖對本實用新型做進一步詳細描述:
[0026]參閱圖1和圖4，本實用新型是靠工作液體或井內自身的能量進行工作的一種保護器，主要由捕捉器1、防噴短節(jié)2、厚壁圓筒4、放噴閥門6、隔離閥門8、連接短節(jié)11、隔離管12、上接頭13、中心管14、膠筒15、下接頭16和節(jié)流器17組成。
[0027]厚壁圓筒4上端通過堵頭1.1封閉，捕捉器I固定在堵頭1.1底部置于厚壁圓筒4中，連接短節(jié)11連接在厚壁圓筒4下端;隔離管12置于厚壁圓筒4中、且能夠在厚壁圓筒4中上下自由移動，空心的隔離管12上端外壁為錐面及凸肩結構，所述連接短節(jié)11上端內壁也為錐形面，用于懸掛隔離管12并與隔離管12之間實現密封，隔離管12下端連接膠筒15和節(jié)流器17;隔離閥門8安裝在厚壁圓筒4上，隔離管12通過隔離閥門8關閉在厚壁圓筒4中。
[0028]壓裂前將該保護器通過連接短節(jié)11安裝在采油(氣)樹上端，隔離管12通過隔離閥門8關閉在厚壁圓筒4中；壓裂時，打開隔離閥門8，隔離管12會靠重力下落一段距離，再通過上下壓差使隔離管12下行到預定工作位置并使膠筒15擴張進行密封；當壓裂結束后，利用井內的壓力使隔離管沖出井口，利用捕捉器I進行捕捉。
[0029]為解決放噴問題，厚壁圓筒4和連接短節(jié)11之間連接有防噴短節(jié)2，堵頭1.1將防噴短節(jié)2上端封閉，防噴短節(jié)2上連接有防噴管5，防噴管5上安裝有放噴閥門6。所述厚壁圓筒4和連接短節(jié)11之間連接有防噴短節(jié)2，堵頭1.1將防噴短節(jié)2上端封閉，防噴短節(jié)2上連接有防噴管5，防噴管5上安裝有放噴閥門6。
[0030]如圖2和圖3所示，捕捉器I采用摩擦自鎖的原理，捕捉器I由外筒1.2、楔塊1.3和鋼球1.4組成;外筒1.2焊接在堵頭1.1上，錐形結構的楔塊1.3固定在外筒1.2內，楔塊1.3周向上均勻地開有三個圓弧形槽，外筒1.2上和楔塊圓弧形槽對應的位置開有缺口，缺口的寬度略小于鋼球1.4的直徑，鋼球1.4置于三個圓弧形槽內能在槽內上下移動，當鋼球在最下端時，鋼球有一部分露在外筒1.2外面，當在最上端時，鋼球完全在外筒1.2內。在壓裂結束后隔離管12被高壓液體沖出采油(氣)樹時對隔離管進行捕捉。
[0031 ]外筒1.2底部連接有倒錐形的防偏塊1.5，安裝之前先將外筒1.2倒置，將鋼球1.4放入，使其落在外筒1.2的底部，再安裝防偏塊1.5，防偏塊1.5下端鉆有裝卸孔1.6，由于防偏塊1.5為倒錐形結構，可能沒有合適的工具對其井下安裝和拆卸，所以通過設計裝卸孔1.6來解決此問題。
[0032]所述連接短節(jié)11與采油(氣)樹用油管扣連接，捕捉器I與防噴短節(jié)2、防噴短節(jié)2與厚壁圓筒4、厚壁圓筒4與隔離閥門8均采用油管扣連接。
[0033]隔離管12下端依次連接上接頭13、中心管14和下接頭16，膠筒15套在中心管14上通過上接頭13和下接頭16固定，中心管14圓周上開有縫隙，液體通過縫隙進入到膠筒15內，節(jié)流器17安裝在下接頭16上。隔離管12、上接頭13、中心管14、膠筒15、下接頭16和節(jié)流器17之間均采用螺紋連接
[0034]進一步，防噴短節(jié)2與厚壁圓筒4之間、厚壁圓筒4與隔離閥門8之間均采用油管扣連接，設置有接箍3。
[0035]進一步，隔離管12上端采用錐面及凸肩結構，錐面和凸肩上各有兩個O型密封圈9，凸肩上的兩個密封圈不僅起密封作用還起到扶正作用，保證隔離管被沖出采油(氣)樹時和捕捉器I對正;下端通過上接頭13和下接頭16連接中心管14和膠筒15;節(jié)流器17通過螺紋連接在下接頭16的下端，通過節(jié)流的作用實現膠筒15內外的壓差，使膠筒15實現坐封。
[0036]進一步，節(jié)流器17上裝有兩個O型密封圈9，密封圈9在膠筒15坐封過程中能防止液體進入膠筒15外部空間，從而保證了膠筒15內外有足夠的壓差;在壓裂完放噴時有效地增大了低面的受力面積，對隔離管12順利沖出采油(氣)樹有極大的促進作用。
[0037]以下簡述可投入返出式井口保護器的工作過程。
[0038]參閱圖1。如果井內沒有壓力，只需安裝隔離閥門，把隔離管直接投入井內；如果井內有壓力，通過油管扣將保護器安裝在采油(氣)樹井口上。打開隔離閥門，隔離管靠重力會自行下滑一段距離，然后通過防噴管注入高壓液體，在壓差作用下隔離管下行，當隔離管錐面和連接短節(jié)錐面密切接觸且膠筒15完全進入雙公短節(jié)后，打壓結束。拆掉厚壁圓管和防噴短節(jié)，在隔離閥門上端接上壓裂管線進行試壓，試壓合格之后開始壓裂作業(yè)，由于節(jié)流器的作用，使膠筒15內部壓力高于外部壓力從而擴張緊貼著油管，對采油(氣)樹起到了隔離作用。
[0039]當壓裂結束后，關閉隔離閥門，拆掉壓裂管線，如果井內沒有壓力，可直接將隔離管提出；如果井內有壓力，則將厚壁圓管、連接短節(jié)和捕捉器一起安裝在隔離閥門上，安裝好后打開隔離閥門和放噴閥門進行放噴，此時由于隔離管上部的壓力小于下部的壓力，在壓差的作用下隔離管會沖出采油(氣)樹，捕捉器對其進行捕捉。等放噴完畢，將保護器從采油(氣)樹上卸下。
[0040]以上內容是結合具體的優(yōu)選實施方式對本實用新型所作的進一步詳細說明，不能認定本實用新型的【具體實施方式】僅限于此，對于本實用新型所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干簡單的推演或替換，都應當視為屬于本實用新型由所提交的權利要求書確定專利保護范圍。
【主權項】
1.一種可投入返出式井口保護器，其特征在于:包括捕捉器(I)、厚壁圓筒(4)、隔離閥門(8)、連接短節(jié)(11)、隔離管(12)、膠筒(15)和節(jié)流器(17); 所述厚壁圓筒(4)上端通過堵頭(1.1)封閉，捕捉器(I)固定在堵頭(1.1)底部置于厚壁圓筒(4)中，連接短節(jié)(11)連接在厚壁圓筒(4)下端；隔離管(12)置于厚壁圓筒(4)中、且能夠在厚壁圓筒(4)中上下自由移動，空心的隔離管(12)上端外壁為錐面及凸肩結構，所述連接短節(jié)(11)上端內壁也為錐形面，用于懸掛隔離管(12)并與隔離管(12)之間實現密封，隔離管(12)下端連接膠筒(15)和節(jié)流器(17);隔離閥門(8)安裝在厚壁圓筒(4)上，隔離管(12)通過隔離閥門(8)關閉在厚壁圓筒(4)中； 井口保護器通過連接短節(jié)(11)安裝在采油樹上端，壓裂時打開隔離閥門(8)，隔離管(12)靠重力下落一段距離，再通過上下壓差使隔離管(12)下行到預定工作位置并使膠筒(15)擴張與油管之間密封;壓裂結束后利用井內的壓力使隔離管(12)沖出井口，利用捕捉器(I)進行捕捉。2.如權利要求1所述的可投入返出式井口保護器，其特征在于:所述捕捉器(I)由外筒(1.2)、楔塊(1.3)和鋼球(1.4)組成;外筒(1.2)焊接在堵頭(1.1)上，錐形結構的楔塊(1.3)固定在外筒(1.2)內，楔塊(1.3)周向上均勻地開有三個圓弧形槽，外筒(1.2)上和楔塊圓弧形槽對應的位置開有缺口，缺口的寬度略小于鋼球(1.4)的直徑，鋼球(1.4)置于三個圓弧形槽內能在槽內上下移動，當鋼球在最下端時，鋼球有一部分露在外筒(1.2)夕卜面，當在最上端時，鋼球完全在外筒(1.2)內。3.如權利要求2所述的可投入返出式井口保護器，其特征在于:所述外筒(1.2)底部連接有倒錐形的防偏塊(1.5)，防偏塊(1.5)下端鉆有裝卸孔(1.6)。4.根據權利要求2所述的可投入返出式井口保護器，其特征在于:所述楔塊(1.3)頂部有一段圓柱體，外筒(1.2)底部開有盲孔，圓柱體插入外筒(1.2)的盲孔中將楔塊(1.3)上端固定。5.如權利要求1所述的可投入返出式井口保護器，其特征在于:所述厚壁圓筒(4)和連接短節(jié)(11)之間連接有防噴短節(jié)(2)，堵頭(1.1)將防噴短節(jié)(2)上端封閉，防噴短節(jié)(2)上連接有防噴管(5)，防噴管(5)上安裝有放噴閥門(6)。6.如權利要求1所述的可投入返出式井口保護器，其特征在于:所述隔離管(12)下端依次連接上接頭(13)、中心管(14)和下接頭(16)，膠筒(15)套在中心管(14)上通過上接頭(13)和下接頭(16)固定，中心管(14)圓周上開有縫隙，液體通過縫隙進入到膠筒(15)內，節(jié)流器(17)安裝在下接頭(16)上。7.如權利要求6所述的可投入返出式井口保護器，其特征在于:所述隔離管(12)、上接頭(13)、中心管(14)、膠筒(15)、下接頭(16)和節(jié)流器(17)之間均采用螺紋連接。8.如權利要求5所述的可投入返出式井口保護器，其特征在于:所述防噴短節(jié)(2)與厚壁圓筒(4)之間、厚壁圓筒(4)與隔離閥門(8)之間均采用油管扣連接。9.如權利要求2或5所述的可投入返出式井口保護器，其特征在于:所述隔離管(12)上端錐面和凸肩上各設有兩個O型密封圈(9)。10.如權利要求2或5所述的可投入返出式井口保護器，其特征在于:所述節(jié)流器(17)上裝有兩個O型密封圈(9)。
【文檔編號】E21B43/26GK205445530SQ201521104125
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年12月28日
【發(fā)明人】韓成才, 焦崢輝, 趙穩(wěn), 劉建平
【申請人】西安石油大學