專利名稱：高壓地下儲氣井筒底部氣體密封裝置及安裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高壓燃料氣地下儲氣井井筒底部氣體密封裝置及該裝置的安裝方法。采用本裝置及安裝方法可對儲氣井底部進行有效密封、以避免氣體泄漏；反向操作亦可將其拆卸。
背景技術(shù)：
目前，在CNG(壓縮天然氣)供氣站及城市燃氣調(diào)峰站，已普遍采用地下儲氣井儲存高壓天然氣。在申請?zhí)枮?00510021839、名稱為《地下儲氣井井筒及其固定方法》的專利文獻，公開了一種包括井筒體及其連接套，設(shè)于井口的四通控制頭，設(shè)于底部的單向閥封頭及基礎(chǔ)固定架，排液管在內(nèi)的高壓氣地下儲氣用井筒；其固定方法為通過泥漿泵將水泥漿經(jīng)井筒內(nèi)腔壓開井筒底部的單向閥、使水泥漿從井底沿井筒與井壁之間的環(huán)形空間由下而上灌漿，然后在井筒內(nèi)的泥漿面加膠塞并通過泵入高壓水將井筒內(nèi)剩余的水泥漿經(jīng)底閥壓出，最后通過排水降壓、單向閥回位實現(xiàn)固井及密封。該發(fā)明利用單向閥既作施工用閥門又作井筒底部封頭，雖然克服了傳統(tǒng)井筒底部采用固定封頭而不能通過內(nèi)腔灌漿固井的弊端，并具有安裝、固定方便、可靠等特點；但卻存在固井后井筒內(nèi)腔易污染、清洗工作量較大，且筒體底部對高壓氣的密封性差等缺陷。而在公開號為CN1837672A、名稱為《一種地下儲氣井井筒的固定方法》的專利文獻，則針對上述缺陷、改為將插管吊入井筒內(nèi)腔并通過該插管灌注水泥漿，固井后將插管取出，從而避免了水泥漿污染井筒內(nèi)腔(儲氣腔)；但仍然存在單純采用灌漿用單向閥作底部封頭、對高壓天然氣的密封性差，在儲氣過程中易產(chǎn)生泄漏及存在安全隱患的弊端。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對背景技術(shù)存在的缺陷，研究設(shè)計一種高壓地下儲氣井筒底部氣體密封裝置及安裝方法。以達到對儲氣井井筒底部進行有效、可靠密封，以避免在儲氣過程中高壓燃氣泄漏，降低高壓地下儲氣井儲氣損失并確保其安全運行等目的。
本發(fā)明的解決方案是在背景技術(shù)的儲氣井井筒底部與單向閥之間，增設(shè)一氣體密封裝置；為了不防礙固井，該裝置的最后密封在灌漿固井后進行。因此本發(fā)明井筒底部氣體密封裝置包括筒體，關(guān)鍵在于筒體的內(nèi)腔貫穿整個筒體，在內(nèi)腔中還設(shè)有包括帶梯形芯軸的錐體芯塞、套于芯軸下部的凹形螺紋套、帶彈簧座的梯形螺帽、壓力彈簧及設(shè)有安裝工藝螺孔和上、下螺紋的壓套在內(nèi)的芯塞總成；而在筒體內(nèi)腔中部則設(shè)有帶一錐環(huán)面芯塞座的芯塞總成連接腔，芯塞總成通過芯塞與該芯塞座壓力式密封配合并通過壓套上部螺紋與總成連接腔緊固連接；在芯塞總成中，凹形螺紋套活動式套于梯形芯軸下部，梯形螺帽緊固于芯軸上部的螺紋柱上、壓力彈簧則座于該螺帽上的彈簧座上，壓套下部套于壓力彈簧下并通過螺紋與凹形螺紋套連接成一體；整個密封裝置則通過筒體上、下兩端的錐形管螺紋分別與井筒下端及單向閥上端密封式緊固連接。
所述設(shè)于壓套上的安裝工藝螺孔為與壓套外螺紋旋向相反的錐螺紋孔，在螺紋孔的上部還設(shè)有一導(dǎo)向孔。
上述高壓地下儲氣井筒底部氣體密封裝置的安裝方法包括A、安裝筒體首先將密封裝置的筒體上、下端分別與井筒下端及單向閥上端緊固連接，再將其吊入基礎(chǔ)井內(nèi)、通過內(nèi)插管固井工藝(CN1837672A)固井后，吊出灌漿插管；B、安裝芯塞總成將安裝頭固定于灌漿插管底端，再將芯塞總成通過壓套上的安裝工藝孔緊固于安裝頭上，然后通過插管將芯塞總成吊入位于井筒底部的密封裝置筒體內(nèi)，同時通過插管將壓套旋入筒體并經(jīng)彈簧、梯形螺帽將總成下端的芯塞與筒體內(nèi)腔中的芯塞座壓緊密封，當壓套到位后、插管繼續(xù)旋至安裝頭退出壓套并隨插管吊出井筒。
上述安裝芯塞總成時，為了提高對位的準確性，在插管下端及中部與井筒內(nèi)壁之間設(shè)置一組扶正套；當插管下端設(shè)置扶正套時，與之相應(yīng)在總成連接腔上端的筒體內(nèi)腔則增設(shè)一扶正套座。
本發(fā)明由于采有錐塞式密封裝置對高壓氣進行密封，裝置筒體采用與井筒及單同閥等直徑且與傳統(tǒng)井筒體相同的連接方式密封連接、其整體性及密封性好；安裝時先將筒體與井筒及單向閥裝配成一體一并吊入井底采用插管工藝灌漿固井后、再利用現(xiàn)場的插管將芯塞總成吊裝于密封裝置的腔體內(nèi)，并通過壓套將其緊固密封。因而具有對高壓氣體的密封性好，用于井底密封可有效避免高壓燃氣的儲氣損失、確保其安全運行；分兩步安裝、既不防礙灌漿固井，又具有安裝方便、可靠性高，以及很巧妙地克服了傳統(tǒng)高壓儲氣井固井與井底密封難以相互兼顧的弊端等特點。


圖1、為本發(fā)明氣體密封裝置結(jié)構(gòu)及與單向閥連接關(guān)系示意圖；圖2、為氣體密封裝置與井筒體和單向閥相互位置關(guān)系及芯塞總成安裝示意圖。
圖中1、筒體、1～1扶正套座，2、芯塞，3、凹形螺紋套，4、梯形螺帽，5、壓力彈簧，6、壓套，6～1安裝工藝孔；7、單向閥，7～1球形閥芯，8、井筒，9、插管，10、扶正套，11、安裝頭，12、基礎(chǔ)井。
具體實施例方式
以有效儲氣井深150m、井筒外徑為7″(時)的高壓儲氣井用底部密封裝置為例；筒體1、高543mm、外徑與井筒8的外徑相同、均為7″，上、下端分別與井筒8及單向閥7連接的錐形管螺紋為標準油管螺紋、螺紋段軸向高均為121mm；扶正套座1～1內(nèi)徑φ130mm、軸向高30mm，筒體內(nèi)腔中段與芯塞總成配套的腔體軸向高246mm，該段腔體上部與壓套6配合處螺紋均為標準4″油管螺紋(左旋)、軸向高65mm，中部內(nèi)徑φ98mm，與芯塞2配合的環(huán)錐面形芯塞座其上端直徑φ98mm、下端直徑φ86mm、軸向高21mm；該段腔體下部與單向閥7的球形閥芯7～1配合處的球面半徑為SR50mm；芯塞2軸向高74mm，下部錐體高21mm、上端直徑φ98mm，下端直徑φ89mm，中部與凹形螺紋套3配合柱體高19mm、直徑φ40mm、上部與梯形螺帽4配合的螺紋柱為M24×1.5mm、高34mm；與之配合的梯形螺帽4、其中、下部外徑分別為φ61mm及φ75mm、高分別為10mm及6mm，上部為標準6角螺帽、高18mm；壓力彈簧5其大、小徑分別為φ69mm和φ4mm、自由高51mm；凹形螺紋套3高37mm底部厚5mm、中心孔φ41mm、外徑φ92mm，內(nèi)螺紋為M85×3mm；壓套6下部腔體內(nèi)徑φ70mm、高51mm、與凹形螺紋套3配合的外螺紋亦為M85×3mm、螺紋部分高35mm，安裝工藝孔6～1軸向深64mm、下部與安裝頭11配合處均為2″右旋油管螺紋，兩者螺紋部分高均為42mm，上部導(dǎo)向孔內(nèi)徑φ68mm。安裝頭11總高180mm、上部采用2″油管螺紋與插管9連接，插管9亦為2″標準油管；扶正套10內(nèi)徑φ61mm，外徑130mm、厚30mm。
本實施例氣體密封裝置的安裝方法為首先將密封裝置中的筒體1與單向閥7及井筒8緊固密封連接成一體，然后按背景技術(shù)方式將其吊入基礎(chǔ)井內(nèi)后、將灌漿插管9插入直達球形閥芯7～1進行灌漿固井；固井后、吊出插管9并將扶正套10及安裝頭11裝于插管9的底部，再將芯塞總成通過安裝工藝孔6～1與安裝頭11固定并用工具旋緊后，吊入井底將芯塞總成插入筒體1的內(nèi)腔并通過插管9旋轉(zhuǎn)(左旋)，使壓套6旋入筒體1的螺孔內(nèi)、進而將芯塞2壓入芯塞座；當壓套6到位后，插管繼續(xù)左旋即可將安裝頭11退出安裝工藝孔6～1，最后將插管9吊出井筒8即成。
權(quán)利要求
1.一種高壓地下儲氣井筒底部氣體密封裝置，包括筒體，其特征在于筒體內(nèi)腔貫穿整個筒體，在內(nèi)腔中還設(shè)有包括帶梯形軸的錐體芯塞、套于芯軸下部的凹形螺紋套、設(shè)于芯軸上部的帶彈簧座的梯形螺帽、壓力彈簧及設(shè)有安裝工藝螺孔和上、下螺紋的壓套在內(nèi)的芯塞總成；而在筒體內(nèi)腔中部則設(shè)有一帶錐環(huán)面芯塞座的芯塞總成連接腔，芯塞總成通過芯塞與該芯塞座壓力式密封配合并通過壓套螺紋與總成連接腔緊固連接；在芯塞總成中，凹形螺紋套活動式套于梯形芯軸下部，梯形螺帽緊固于芯軸上部的螺紋柱上、壓力彈簧則座于該螺帽上的彈簧座上，壓套下部套于壓力彈簧上并通過螺紋與凹形螺紋套連接成一體；整個密封裝置則通過筒體上、下兩端的錐形管螺紋分別與井筒下端及單向閥上端密封式緊固連接。
2.按權(quán)利要求1所儲氣井筒底部氣體密封裝置，其特征在于壓套上的安裝工藝孔為與壓套外螺紋旋向相反的錐螺紋孔，在螺紋孔的上部還設(shè)有一導(dǎo)向孔。
3.按權(quán)利要求1所述儲氣井筒底部氣體密封裝置的安裝方法，包括A、安裝筒體首先將密封裝置的筒體上、下端分別與井筒下端及單向閥上端緊固連接，再將其吊入基礎(chǔ)井內(nèi)、通過內(nèi)插管固井工藝固井后，吊出灌漿插管；B、安裝芯塞總成將安裝頭固定于灌漿插管底端，再將芯塞總成通過壓套上的安裝工藝孔緊固于安裝頭上，然后通過插管將芯塞總成吊入位于井筒底部的密封裝置的筒體內(nèi)，同時通過插管將壓套旋入筒體并經(jīng)彈簧、梯形螺帽將總成下端的芯塞與筒體內(nèi)腔中的芯塞座壓緊密封，當壓套到位后、插管繼續(xù)旋至安裝頭退出壓套并隨插管吊出井筒。
4.按權(quán)利要求3所述安裝方法，其特征在于為了對位準確、安裝芯塞總成時在插管下端及中部與井筒內(nèi)壁之間設(shè)置一組扶正套；當插管下端設(shè)置扶正套時，與之相應(yīng)在總成連接腔上端的筒體內(nèi)腔則增設(shè)一扶正套座。
全文摘要
該發(fā)明公開了一種高壓地下儲氣井底部用氣體密封裝置及安裝方法。裝置包括筒體，設(shè)于筒體內(nèi)腔包括帶梯形軸的芯塞、套于梯形軸下部的螺紋套、帶彈簧座的梯形螺帽、壓力彈簧及設(shè)有安裝工藝螺孔和上、下螺蚊的壓套在內(nèi)的芯塞總成；筒體連接腔中設(shè)有芯塞座并通過螺孔與芯塞總成連接成一體；整個裝置通過其上、下端的錐管螺紋與井筒及單向閥緊固密封連接。該裝置的安裝方法是首先將筒體與井筒及單向閥連接，然后吊于基礎(chǔ)井內(nèi)經(jīng)固井后、再通過插管將芯塞總成緊固密封于筒體內(nèi)腔。本發(fā)明具有對高壓氣體的密封性好，用于井底密封可有效避免高壓燃氣的儲氣損失、確保安全運行；安裝方便、可靠，有效克服了傳統(tǒng)高壓儲氣井固井與井底密封難以兼顧的弊端。
文檔編號F17C13/06GK101038065SQ200710048769
公開日2007年9月19日 申請日期2007年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月30日
發(fā)明者冉訓(xùn) 申請人:冉訓(xùn)