专利名称：一种用于井下安全阀故障处理的工具的制作方法
技术领域：
本实用新型属于油气井钻完井领域，特别涉及一种用于井下安全阀故障处理的工具。
背景技术：
在石油开采业中，进行井下作业时经常出现由于开采设备发生故障等原因造成烃类流体流速加大却又无法控制，这时就必须及时关闭通道，确保作业安全，避免发生更大的事故。实际生产中，必须要有一种装置(井下安全阀)来关闭流体通道，实现阻断功能。世界各国越来越重视环境保护和安全生产，很多国家对油气井的安全生产都有详细的法律法规，强调位于人口稠密地区、重要经济区、海洋和内陆水域可能发生自喷或外溢的油气井都安装井下安全阀。目前，国内海上有自喷能力的油气井都安装有井下安全阀，陆上油田也越来越多地在油气井中使用井下安全阀。井下安全阀是一种防止井喷、保证油气井生产安全的井下设备。当出现紧急情况时通过从阀体连接到地面的控制管线卸压关闭阀板实现油气井的关闭，需要开启时可以通过管线加液压打开阀板进行开采。但是在实际运用过程中，有时也有可能会由于井下恶劣井况导致井下安全阀失效，如井下高温高压并有腐蚀介质环境，有的井甚至还含有高浓度的硫化氢腐蚀，在如此恶劣环境下可能会由于腐蚀或出沙，导致井下安全阀的中心推筒无法运动，活塞掐死，或者由于腐蚀使橡胶老化导致活塞密封失效，使井下安全阀无法正常工作。一旦失效将给油气井安全生产带来隐患。通常的办法是起管柱进行修井作业，这样成本很高而且耽误生产。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种用于井下安全阀故障处理的工具，以实现在不动管柱的情况下对井下安全阀进行现场维修解决井下安全阀失效问题。本实用新型的目的通过下述技术方案来实现用于井下安全阀故障处理的工具包括一锁定密封装置，包括组合的第一管体，在第一管体上部的管内套装有第一限位筒；位于所述第一管体的上部管壁上周向设有若干能够径向移动的第一锁块，位于第一管体上部和下部的外壁上设有与井下油管内壁配合的第一、第二密封部件；所述第一限位筒的下部外壁设有一带圆锥面的台阶与第一管体上的第一锁块配合；第一管体的中部外壁设有一用于限位的第一外圆台阶；一内置式安全阀，包括组合的第二管体，所述第二管体至少包括一阀体，阀体采用现有井下安全阀的结构；在所述第二管体上部的管内套装有第二限位筒；位于所述第二管体的上部管壁上周向设有若干能够径向移动的第二锁块，位于第二管体上部和下部的外壁上设有与井下油管内壁配合的第三、第四密封部件；所述第二限位筒的下部外壁设有一带圆锥面的台阶与第二管体上的第二锁块配合；第二管体的中部外壁设有一用于限位的第二外圆台阶；一打孔工具，包括一打孔连接筒、插入打孔连接筒内的上接头、位于打孔连接筒内与上接头连接的冲杆；所述打孔连接筒的管壁上设有径向的通孔，该通孔内设有冲头组件； 所述冲杆的下部设有斜面与所述冲头组件配合。所述第一管体由第一打捞筒、第一连接筒、第一上密封筒、第一中心管、下密封筒和底部管接头依次通过螺纹连接组成一体；所述第一锁块设在第一连接筒上；所述第一、 第二密封部件为密封盘根组件，分别设在上密封筒和下密封筒上；所述外圆台阶设在第一连接筒的上端。所述第二管体还包括第二打捞筒、第二连接筒、第二上密封筒、第二中心管、第二下密封筒依次通过螺纹连接组成一体，第二下密封筒的下端与所述阀体螺纹连接；所述第二锁块设在第二连接筒上；所述第三、第四密封部件为密封盘根组件，分别设在第二上密封筒和阀体上；所述第二外圆台阶设在第二中心管的上端。所述打孔工具中的冲头组件包括冲头、螺钉、压板、冲头座，冲头用压板、通过螺钉固定在冲头座上，冲头座与所述冲杆的斜面采用燕尾槽配合。井下安全阀出现故障或失效后，会导致井下流体有失控的安全隐患，由于产品位于井口以下很难进行维修更换，要通过地面作业才能解决井下井控功能的恢复问题。本实用新型就是一套通过地面作业可以排除井下安全阀故障的开启工具。一旦井下安全阀无法开启时，利用本工具可以在地面上操作，在不起管柱的情况下对出现故障的井下安全阀进行维修，提供油气流体的通道，使油气井恢复生产。本实用新型还具有安全可靠、使用方便的优点。
[0015]图1是本实用新型中锁定密封装置的结构示意图。[0016]图2是图1的A—A向视图。[0017]图3是图1的I处局部放大图。[0018]图4是图1的II处局部放大图。[0019]图5是本实用新型中锁定密封装置的工作原理示意图。[0020]图6是本实用新型中内置式安全阀的结构示意图。[0021]图7是图6的III处局部放大图。[0022]图8是图6的IV处局部放大图。[0023]图9是图6的V处局部放大图。[0024]图10是图6中的中心管211向下运动顶开阀板的示意图。[0025]图11是本实用新型中内置式安全阀的工作原理示意图。[0026]图12是本实用新型中打孔工具的结构示意图。[0027]图13是图12的B—B向视图。[0028]图14是本实用新型中打孔工具的工作原理示意图。[0029]图15是移除打孔工具后液压油由控制管线进入油管的示意图。
具体实施方式
[0030]下面结合具体实施例子和附图对本实用新型作进一步的说明。用于井下安全阀故障处理的工具由一锁定密封装置、一内置式安全阀和一打孔工具组成。所述锁定密封装置，如图1至图4所示，包括第一管体，所述第一管体由第一打捞筒101、第一连接筒104、第一上密封筒105、第一中心管108、下密封筒109和底部管接头112依次通过螺纹连接组成一体；在第一打捞筒101内通过间隙配合插装有第一限位筒 102，在第一连接筒104的筒壁上周向设有若干贯通孔，各贯通孔内设有一个第一锁块103， 第一锁块103的尾部采用凸块1031与筒内壁上的凹槽配合，使第一锁块103只能在贯通孔内沿径向前后移动且不会脱出(参见图2);在第一上密封筒105和下密封筒109的外壁上分别设有与井下油管内壁配合的第一、第二密封部件106、111，第一、第二密封部件106、111 为密封盘根组件，第一密封部件106由上挡环113、一组上橡胶V型盘根114和下挡环115 共同组成，第一密封部件106由与第一上密封筒105连接的第一中心管108端部的连接环 107压紧；第二密封部件111由上挡圈116、一组下橡胶V型盘根117和下挡圈118共同组成，再通过底部接头112连接下密封筒109对第二密封部件111进行固定；所述第一限位筒 102的下部外壁设有一带圆锥面1021的台阶与第一连接筒104上的第一锁块103配合；在第一中心管108的上端设有连接环107 ；第一连接筒104上设有外圆台阶1041。所述内置式安全阀，如图6至图10所示，包括第二管体，所述第二管体包括第二打捞筒201、第二连接筒204、第二上密封筒205、第二中心管206、管接头207、阀体依次通过螺纹连接组成一体；在第二打捞筒201内通过间隙配合插装有第二限位筒202 ；在第二连接筒 204的筒壁上周向设有若干第二锁块203，第二锁块203的结构与第一锁块103的结构相同 (参见图2)；在第二上密封筒205的外壁上设有与井下油管内壁配合的第三密封部件232， 第三密封部件232为密封盘根组件，由上挡圈221、上密封盘根222和下挡圈223组成，第二中心管206连接第二上密封筒205将第三密封部件232固定；所述第二限位筒202的下部外壁设有一带圆锥面2021的台阶与第二连接筒204上的第二锁块203配合；在第二连接筒204上设有第二外圆台阶2041。阀体采用现有井下安全阀结构，包括液压管接头209、外筒214和管座体217，液压管接头209的管壁中装有一带密封圈224的活塞210 ；所述外筒214内壁的底部设有向内凸的台阶，台阶上设有垫圈215 ；所述管座体217上设有单向开启的阀板218，阀板218通过销231与管座体217连接实现转动，并在销231上穿有扭簧230，扭簧30用于使阀板18复位密封在管座体17上；在所液压管接头209内套装有一延伸至管座体217上的中心管211 与阀板218轴向配合，在液压管接头209端部外设有一挡环212固定在中心管211上并与所述活塞210的下端连接，在所述外筒214内壁底部台阶上的垫圈215和挡环212之间设有一回位弹簧213 ；第二管体中的管接头207与阀体的液压管接头209螺纹连接，在管接头 207上设有活塞进压孔2071与活塞210联通；液压管接头209的外壁上设有与井下油管内壁配合的第四密封部件233，第四密封部件233为密封盘根组件，由上挡环225、隔环226、下密封盘根227和下挡环2 组成。所述打孔工具，如图12、13所示，包括一打孔连接筒304，上接头301插入打孔连接筒304内并用销钉302固定，打孔连接筒304上设有与锁定密封装置中第一锁块103结构相同的第三锁块303，位于打孔连接筒304内的冲杆300与上接头301螺纹连接；打孔连接筒304的筒壁上设有径向的横孔，该横孔内设有冲头组件，冲头组件包括冲头305、螺钉 306、压板307、冲头座308，冲头305用压板307通过螺钉306固定在冲头座308上，实际使用时冲头磨损后可以更换，冲头座308的斜面与所述冲杆300的斜面3001采用燕尾槽309 配合，当冲杆300作上下运动的同时推动冲头组件作水平运动实现打孔。本实用新型的工作原理见图5，井下安全阀2在正常情况下，液压油从控制管线3进入阀内，推动活塞23 向下运动，通过与之连接的挡环25带动固定在阀体内的中心管M向下运动，从而将阀体底部的阀板27向下顶开，需要关闭井下安全阀2时，关闭液压油流入阀内，在回位弹簧沈的作用下，挡环25带动中心管M和活塞23向上运动复位。当井下安全阀的阀板27关闭后不能再开启时，可利用钢丝作业，从地面下入本实用新型的锁定密封装置使井下安全阀的阀板27处于一个常开的状态。下井作业时，可用标准的钢丝工具5连接到锁定密封装置的第一打捞筒101上，将锁定密封装置与连续的钢丝6 —起下入井下安全阀2中。该装置由第一连接筒104的外圆台阶1041在故障井下安全阀2的上接头台阶22处进行限位。该装置的第一锁块103是实现相对于故障井下安全阀锁定功能的机构，通过插入第一限位筒 102使第一锁块103径向向外伸出第一连接筒104，卡在故障井下安全阀2的上接头的环型槽21内不能退出，实现了锁定密封装置相对与故障井下安全阀2的定位锁定。该装置的第一中心管108、上密封盘根组件106和下密封盘根组件111的作用是实现故障井下安全阀2 的上下密封隔离，同时在上、下油管1、4之间提供一个流体通道。下入锁定密封装置可以解决故障井下安全阀2不能开启无法生产的问题，通过插入锁定密封装置实现打开故障井下安全阀2的阀板通道从而恢复生产；同时如果故障井下安全阀2有渗漏的漏点也可以通过上、下密封盘根组件106、111和第一中心管108的密封井下安全阀的上下接头，防止渗漏导致管柱失效，可以使油气井迅速恢复生产，为后续的维修赢得时间。当需要恢复出现故障的井下安全阀的井控功能时，应先采用本实用新型的打孔工具对控制管线进行打孔作业，以联通故障井下安全阀和油管内的压力，使控制管线的液压油能够进入内置式安全阀的阀体内。打孔工具工作时，如图14所示，将打孔工具与标准的钢丝振击工具312串连接，通过钢丝313下入油管内，当打孔工具的打孔连接筒304到达限位位置22时定位，打孔连接筒304上的第三锁块303卡在故障井下安全阀2的上接头的环型槽21内锁定，向下振击冲杆304，通过冲头组件在打孔位置a处打孔形成联通孔b，使控制管线3的液压油通过联通孔b进入井下安全阀2内(见图15)，为后续内置式安全阀送入做准备。本实用新型的内置式安全阀的安装如图11所示，用标准的钢丝送入工具将内置式安全阀从井口下入井下安全阀2内，内置式安全阀通过其上的第二外圆台阶2041在井下安全阀的限位位置22限位，并通过第二锁块203在井下安全阀2的锁定位置21锁定。第三密封部件232和第四密封部件233的作用是实现油管压力和控制管线6压力的隔离。内置式安全阀的结构和工作原理和现有井下安全阀一样，液压油通过联通孔b进入内置式安全阀2后，从活塞进压孔2071进入内置式安全阀，推动活塞210向下运动，活塞210通过挡环212带动中心管211向下运动顶开阀板218，打开生产通道。遇到紧急情况，故障井下安全阀的控制管线3卸压，活塞210在回位弹簧213的作用下会上移并带动中心管211上移， 阀板218在扭簧230的作用下回位并密封在座体217上，实现油管4的关闭，保证安全。[0040] 实际应用中，可根据要求使用不同的工具进行维修。如客户不需要恢复井控则只需使用本实用新型中的锁定密封装置；如果客户要求恢复井控则可使用本实用新型中的打孔工具和内置式安全阀。当现场条件不允许时可以先使用锁定密封装置进行维修，使出现故障井下安全阀的井先恢复生产后再采用打孔工具和内置式安全阀进行后期的处理。本实用新型送入井下作业的形式有多种，如将钢丝作业通过更改各工具的上部接头采用电缆或连续油管送入，也可以实现该实用新型的相同功能。
权利要求1.一种用于井下安全阀故障处理的工具，其特征在于包括一锁定密封装置，包括组合的第一管体，在第一管体上部的管内套装有第一限位筒；位于所述第一管体的上部管壁上周向设有若干能够径向移动的第一锁块，位于第一管体上部和下部的外壁上设有与井下油管内壁配合的第一、第二密封部件；所述第一限位筒的下部外壁设有一带圆锥面的台阶与第一管体上的第一锁块配合；第一管体的中部外壁设有一用于限位的第一外圆台阶；一内置式安全阀，包括组合的第二管体，所述第二管体至少包括一阀体，阀体采用现有井下安全阀的结构；在所述第二管体上部的管内套装有第二限位筒；位于所述第二管体的上部管壁上周向设有若干能够径向移动的第二锁块，位于第二管体上部和下部的外壁上设有与井下油管内壁配合的第三、第四密封部件；所述第二限位筒的下部外壁设有一带圆锥面的台阶与第二管体上的第二锁块配合；第二管体的中部外壁设有一用于限位的第二外圆台阶；一打孔工具，包括一打孔连接筒、插入打孔连接筒内的上接头、位于打孔连接筒内与上接头连接的冲杆；所述打孔连接筒的管壁上设有径向的通孔，该通孔内设有冲头组件；所述冲杆的下部设有斜面与所述冲头组件配合。
2.根据权利要求1所述的用于井下安全阀故障处理的工具，其特征在于所述锁定密封装置中的第一管体由第一打捞筒、第一连接筒、第一上密封筒、第一中心管、下密封筒和底部管接头依次通过螺纹连接组成一体；所述第一锁块设在第一连接筒上；所述第一、第二密封部件为密封盘根组件，分别设在上密封筒和下密封筒上；所述外圆台阶设在第一连接筒的上端。
3.根据权利要求1所述的用于井下安全阀故障处理的工具，其特征在于所述内置式安全阀中的第二管体还包括第二打捞筒、第二连接筒、第二上密封筒、第二中心管、第二下密封筒依次通过螺纹连接组成一体，第二下密封筒的下端与所述阀体螺纹连接；所述第二锁块设在第二连接筒上；所述第三、第四密封部件为密封盘根组件，分别设在第二上密封筒和阀体上；所述第二外圆台阶设在第二中心管的上端。
4.根据权利要求1所述的用于井下安全阀故障处理的工具，其特征在于所述打孔工具中的冲头组件包括冲头、螺钉、压板、冲头座，冲头用压板、通过螺钉固定在冲头座上，冲头座与所述冲杆的斜面采用燕尾槽配合。
专利摘要本实用新型公开了一种用于井下安全阀故障处理的工具，包括一锁定密封装置，一内置式安全阀和一打孔工具。本实用新型是一套通过地面作业可以排除井下安全阀故障的开启工具。一旦井下安全阀无法开启时，利用本工具可以在地面上操作，在不起管柱的情况下对出现故障的井下安全阀进行维修，提供油气流体的通道，使油气井恢复生产。本实用新型还具有安全可靠、使用方便的优点。
文档编号B21D28/28GK202165038SQ201120240220
公开日2012年3月14日 申请日期2011年7月8日 优先权日2011年7月8日
发明者不公告发明人 申请人:湖南唯科拓石油科技服务有限公司