本实用新型是关于汽窜井防喷技术领域,尤其涉及一种防喷短节及采油树,主要适用于油井生产过程中对于汽窜井的防喷操作。
背景技术:
采油树是自喷井和机采井等用来开采石油的井口装置,它是油气井最上部的控制和调节油气生产的主要设备。如图1和图2所示,采油树01具有沿竖直方向贯通的油流通道,在油流通道的顶口处螺纹固定有油井卡箍头011(为整圈的环形卡箍头),在油流通道内能上下滑动地插设有光杆012,光杆012的上端伸出油井卡箍头011,并在伸出油井卡箍头011部分的光杆012上套设有光杆密封盒013和密封盒卡箍头014,光杆012的下端在使用时连接抽油杆。密封盒卡箍头014的上端与光杆密封盒013的下端螺纹固定,密封盒卡箍头014的下端与油井卡箍头011的上端之间夹设有油井密封钢圈015,并通过油井卡瓦016(该油井卡瓦016是由两个半弧形卡瓦构成并通过螺栓锁紧固定)将密封盒卡箍头014和油井卡箍头011锁紧固定。
其中,光杆密封盒013中顶部的六方密封盒盖0131内安装有圆环形的一级盘根,实现与光杆012的接触密封,避免采油过程中光杆012在上下滑动时液体泄漏。同时,在光杆密封盒013的两侧螺纹固定有盘根侧翼盒0132,并在盘根侧翼盒0132内设有螺杆和半圆环形的二级盘根,在正常采油时两侧的二级盘根与光杆012并不接触,为脱离状态。由于光杆012上下滑动时对一级盘根会造成一定的磨损,磨损到一定程度后需要对一级盘根进行更换。在进行更换时,需要油井停止生产,然后拧动两侧的盘根侧翼盒0132中的螺杆使得两侧的二级盘根紧靠在光杆012上,便能够实现对光杆012和光杆密封盒013内壁之间的临时密封作用,可以在更换一级盘根时不用将油井的压力卸掉;同时两侧的二级盘根对光杆012密封后,也能够对光杆012起到对中的作用,避免光杆012歪斜,方便安装新的一级盘根。
然而,在采油过程中,稠油和超稠油需要进行蒸汽吞吐生产,随着油田开采时间的延伸,井间汽窜频繁发生。当一口油井注汽后,与之相连通的周边油井会出现汽窜现象。由于汽窜时压力较大,一方面、将会使得光杆012上行;另一方面、由于光杆012和光杆密封盒013之间为一级盘根进行密封,一级盘根能承受的压力较小;同时两侧的二级盘根所能承受的压力也较小,且盘根侧翼盒0132与光杆密封盒013为螺纹连接,该螺纹连接处所能承受的压力也较小,因此,出现汽窜时一级盘根、二级盘根以及盘根侧翼盒0132与光杆密封盒013的螺纹连接处均无法承受此压力,蒸汽将从光杆012和一级盘根之间的缝隙中以及盘根侧翼盒0132与光杆密封盒013的连接处窜出,存在安全风险。所以,为了保证施工安全,此时需要将汽窜油井停运,进行防喷操作,待邻井注气结束后,再对该油井继续进行采油操作。
常规的防喷操作采用安装防喷管,如图3所示,该防喷管02为3~5m长的2寸半油管,由于光杆密封盒013无法直接与防喷管02固定连接,将光杆密封盒013与密封盒卡箍头014之间的连接拆开又相对繁琐,所以一般在防喷管02的下端加工有油管公扣,在其下端连接有下卡箍头021(为整圈的环形卡箍头),以便与油井卡箍头011连接,其上端固定有丝堵022。操作过程是将油井停抽后,利用吊车将光杆密封盒013和密封盒卡箍头014从光杆012顶部脱出,然后利用吊车将3~4米长的管状防喷管02吊起,并套设在光杆012外侧。再将防喷管02下端的下卡箍头021与采油树01上的油井卡箍头011通过上述的油井卡瓦016和油井密封钢圈015密封锁紧固定,完成防喷管02的安装防喷操作。
但是,利用此种防喷管02实现防喷在操作时需要利用吊车操作,操作极为繁琐且存在安全隐患,主要有以下几方面不足:
1、一般光杆012的顶端距离地面3~5m,防喷管02的长度为3~5m,因此,利用吊车需要将防喷管02的顶端吊起距离地面至少6m的高度,而且吊车操作时,吊钩与抽油机驴头可能会碰撞,安全性差;
2、在安装防喷管02时,将防喷管02吊起后,还需要操作人员利用牵引绳牵引防喷管02,使得防喷管02的管口正对光杆012;但是,为了安全起见,操作人员无法直接靠近安装位置,牵引绳的操作位置距离安装位置相对较远,同时由于光杆012并没有支撑部件,因施工场地风速等原因会导致光杆012偏斜,使得防喷管02和光杆012的对正操作相对困难,且操作过程中风险较高;
3、待邻井注气结束后,在该油井需要继续进行采油操作,因此需要对防喷管02进行拆除并重新安装光杆密封盒013和密封盒卡箍头014,对防喷管02的拆卸过程仍然需要进行吊车操作,同时再重新安装光杆密封盒013和和密封盒卡箍头014时也需要再利用吊车将其吊起,而且需要操作人员利用牵引绳将密封盒卡箍头014的中心孔与光杆012对中,但是,密封盒卡箍头014的中心孔直径与光杆012的直径相差很小,一般密封盒卡箍头014的中心孔直径为30cm,光杆012的直径为25cm,两者仅相差5cm,在高空中利用牵引绳将两者对正操作十分困难,不仅影响工作效率,而且存在安全隐患;
4、对防喷管02进行安装或者拆卸操作一次,需要操作人员6~8人,安全管理难度大;
5、在施工现场,利用吊车需要提前报备申请,报用吊车需要时间,不能及时进行防喷操作,时间受限,影响工作效率。
由此,本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践,提出一种防喷短节及采油树,以克服现有技术的缺陷。
技术实现要素:
本实用新型的目的在于提供一种防喷短节及采油树,在安装和拆卸防喷短节时并不需要利用吊车操作,大大减少了拆装工作量以及劳动强度,并提高了操作过程中的安全性。
本实用新型的目的可采用下列技术方案来实现:
本实用新型提供了一种防喷短节,包括上端封闭下端开口的上双瓣光杆护筒、两端开口的双瓣密封盒护筒以及上端开口下端封闭的下双瓣光杆护筒;上双瓣光杆护筒、双瓣密封盒护筒和下双瓣光杆护筒从上至下顺序螺纹固定,且上双瓣光杆护筒、双瓣密封盒护筒和下双瓣光杆护筒均由两个半圆护筒对接构成;在下双瓣光杆护筒的外壁螺纹固定有双瓣卡箍头,双瓣卡箍头由两个半圆形卡箍头对接构成;在下双瓣光杆护筒的底面开设有中心孔,在下双瓣光杆护筒的侧壁且位于双瓣卡箍头的上方开设有注脂孔,在上双瓣光杆护筒的顶部侧壁开设有排气孔。
在本实用新型的一较佳实施方式中,双瓣密封盒护筒的内径大于上双瓣光杆护筒的内径和下双瓣光杆护筒的内径,双瓣密封盒护筒的上部向上延伸形成内径缩小的上双瓣管体,其下部向下延伸形成内径缩小的下双瓣管体;上双瓣光杆护筒的下端外壁与上双瓣管体的内壁螺纹连接,下双瓣管体的内壁与下双瓣光杆护筒的上端外壁螺纹连接。
在本实用新型的一较佳实施方式中,在上双瓣光杆护筒的外侧且位于排气孔的下方卡设固定有顶双瓣卡盘,在上双瓣管体的外侧卡设固定有上双瓣卡盘,在下双瓣管体的外侧卡设固定有下双瓣卡盘。
在本实用新型的一较佳实施方式中,顶双瓣卡盘、上双瓣卡盘以及下双瓣卡盘的中心分别开设有顶安装孔、上安装孔和下安装孔,顶安装孔、上安装孔和下安装孔的形状分别与上双瓣光杆护筒、上双瓣管体以及下双瓣管体的外壁形状相匹配;顶双瓣卡盘、上双瓣卡盘以及下双瓣卡盘均由两个分瓣卡盘对接构成,且两个分瓣卡盘通过螺栓固定连接。
在本实用新型的一较佳实施方式中,在上双瓣管体的外壁沿其轴向间隔环设有至少两条上环形双瓣锁槽,在上安装孔的孔壁沿其轴向间隔环设有至少两条上双瓣锁卡环,上双瓣锁卡环的数量与上环形双瓣锁槽的数量相同,上双瓣锁卡环能够卡设在对应的上环形双瓣锁槽中;在下双瓣管体的外壁沿其轴向间隔环设有至少两条下环形双瓣锁槽,在下安装孔的孔壁沿其轴向间隔环设有至少两条下双瓣锁卡环,下双瓣锁卡环的数量与下环形双瓣锁槽的数量相同,下双瓣锁卡环能够卡设在对应的下环形双瓣锁槽中。
在本实用新型的一较佳实施方式中,在上双瓣光杆护筒的外壁沿其轴向间隔环设有至少两条顶环形双瓣锁槽,在顶安装孔的孔壁沿其轴向间隔环设有至少两条顶双瓣锁卡环,顶双瓣锁卡环的数量与顶环形双瓣锁槽的数量相同,顶双瓣锁卡环能够卡设在对应的顶环形双瓣锁槽中。
在本实用新型的一较佳实施方式中,在上双瓣光杆护筒的内壁和下双瓣光杆护筒的内壁沿其轴向分别间隔环设有多条上双瓣锯齿形倒齿圈和多条下双瓣锯齿形倒齿圈。
在本实用新型的一较佳实施方式中,下双瓣光杆护筒包括从下至上外径依次增大的第一双瓣变径护筒、第二双瓣变径护筒和第三双瓣变径护筒,双瓣卡箍头与第二双瓣变径护筒螺纹固定,第三双瓣变径护筒的上端与双瓣密封盒护筒的下端螺纹固定。
在本实用新型的一较佳实施方式中,在双瓣密封盒护筒的侧壁向外凸出形成对称设置的两个侧翼筒,侧翼筒的轴向沿双瓣密封盒护筒的径向延伸,且侧翼筒与双瓣密封盒护筒的内部相连通。
本实用新型还提供了一种采油树,采油树具有竖直方向贯通的油流通道,在油流通道的顶口处固定有油井卡箍头,在油流通道内能上下滑动地插设有光杆,光杆的上端伸出油井卡箍头,并在伸出油井卡箍头部分的光杆上套设有光杆密封盒和密封盒卡箍头,密封盒卡箍头的上端与光杆密封盒的下端固定,在光杆的外侧套设有上述的防喷短节,光杆的上端位于上双瓣光杆护筒内,光杆密封盒和密封盒卡箍头嵌设在双瓣密封盒护筒内,光杆的下端由中心孔穿出;在双瓣卡箍头的下端和油井卡箍头的上端之间夹设有油井密封钢圈,双瓣卡箍头和油井卡箍头之间通过油井卡瓦锁紧固定;上双瓣光杆护筒的内壁、双瓣密封盒护筒的内壁和下双瓣光杆护筒的内壁与光杆的外壁、光杆密封盒的外壁和密封盒卡箍头的外壁之间构成环形注脂空间。
在本实用新型的一较佳实施方式中,防喷短节还包括上双瓣卡托板和下双瓣卡托板,上双瓣卡托板卡设固定在光杆的外壁上且位于光杆密封盒的顶部位置,下双瓣卡托板卡设固定在光杆的外壁上且位于密封盒卡箍头的底部位置。
在本实用新型的一较佳实施方式中,上双瓣卡托板和下双瓣卡托板的中心均开设有通孔,通孔的形状与光杆的形状相匹配,上双瓣卡托板和下双瓣卡托板均由两个分瓣卡托板对接构成,且两个分瓣卡托板通过螺栓固定连接。
由上所述,本实用新型中的防喷短节,由于上双瓣光杆护筒、双瓣密封盒护筒、下双瓣光杆护筒以及双瓣卡箍头均为双瓣式分体结构,能够实现分体组装和拆卸,并不需要利用吊车将其吊起再套设在光杆上,而且在安装时并不需要将光杆密封盒和密封盒卡箍头脱出光杆,避免了因采用吊车操作而带来的操作不便、安全性差以及对正困难等情况,大大减少了安装防喷短节的工作量,减少了劳动强度,提高了工作效率;同时,通过注脂孔可以向防喷短节的内部注入固化树脂和固化剂,利用固化树脂能够对光杆和光杆密封盒起到周向密封的作用,使得整个防喷短节与光杆、光杆密封盒和密封盒卡箍头之间被整体固定在一起,待油井发生汽窜后,也能够保证光杆、光杆密封盒和密封盒卡箍头不会上窜,起到了有效的防喷作用。
附图说明
以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释,并不限定本实用新型的范围。其中:
图1:为现有技术中采油树未安装防喷管的结构示意图。
图2:为现有技术中油井卡箍头、密封盒卡箍头、油井密封钢圈与油井卡瓦配合的结构示意图。
图3:为现有技术中采油树安装防喷管的结构示意图
图4:为本实用新型提供的防喷短节的结构示意图一。
图5:为本实用新型提供的防喷短节的结构示意图二。
图6:为本实用新型提供的采油树未安装防喷短节的结构示意图。
图7:为本实用新型提供的采油树在光杆上安装上双瓣卡托板、下双瓣卡托板以及双瓣卡箍头后的结构示意图。其中,图1、图6和图7中的采油树仅示意出了一部分。
图8:为本实用新型中提供的油井卡箍头、双瓣卡箍头、油井密封钢圈与油井卡瓦配合的结构示意图。
图9:为本实用新型中提供的防喷短节安装在光杆外侧的结构示意图。
图10:为本实用新型中提供的双瓣卡箍头的其中一个半圆形卡箍头的结构示意图。
图11:为本实用新型中提供的下双瓣光杆护筒的其中一个半圆护筒的结构示意图。
图12:为本实用新型中提供的双瓣密封盒护筒的其中一个半圆护筒的结构示意图。
图13:为本实用新型中提供的上双瓣管体的局部放大图。
图14:为本实用新型中提供的下双瓣光杆护筒的其中一个半圆护筒的结构示意图。
图15:为本实用新型中提供的上双瓣卡盘中的其中一个分瓣卡盘的结构示意图。
图16:为本实用新型中提供的上双瓣卡托板的结构示意图。
附图标号说明:
现有技术:
01、采油树;011、油井卡箍头;012、光杆;013、光杆密封盒;0131、六方密封盒盖;0132、盘根侧翼盒;014、密封盒卡箍头;015、油井密封钢圈;016、油井卡瓦;
02、防喷管;021、下卡箍头;022、丝堵。
本实用新型:
10、防喷短节;
11、上双瓣光杆护筒;111、排气孔;112、顶环形双瓣锁槽;113、上双瓣锯齿形倒齿圈;
12、双瓣密封盒护筒;121、上双瓣管体;1211、上环形双瓣锁槽;122、下双瓣管体;1221、下环形双瓣锁槽;123、侧翼筒;
13、下双瓣光杆护筒;131、中心孔;132、下双瓣锯齿形倒齿圈;133、第一双瓣变径护筒;134、第二双瓣变径护筒;135、第三双瓣变径护筒;
14、双瓣卡箍头;141、注脂孔;
15、顶双瓣卡盘;
16、上双瓣卡盘;161、上双瓣锁卡环;
17、下双瓣卡盘;
18、上双瓣卡托板;
19、下双瓣卡托板;
20、采油树;
21、油井卡箍头;
22、光杆;
23、光杆密封盒;
24、密封盒卡箍头;
25、油井密封钢圈;251、上凸环;
26、油井卡瓦。
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。
如图4至图16所示,本实施例提供一种防喷短节10,包括上端封闭下端开口的上双瓣光杆护筒11、两端开口的双瓣密封盒护筒12以及上端开口下端封闭的下双瓣光杆护筒13。上双瓣光杆护筒11、双瓣密封盒护筒12和下双瓣光杆护筒13从上至下顺序螺纹固定,且上双瓣光杆护筒11、双瓣密封盒护筒12和下双瓣光杆护筒13均由两个半圆护筒对接构成。在下双瓣光杆护筒13的外壁螺纹固定有双瓣卡箍头14,双瓣卡箍头14由两个半圆形卡箍头对接构成。在下双瓣光杆护筒13的底面开设有中心孔131,在下双瓣光杆护筒13的侧壁且位于双瓣卡箍头14的上方开设有注脂孔141,在上双瓣光杆护筒11的顶部侧壁开设有排气孔111。
具体地,对油井正常采油时,采油树20上不需要安装防喷短节10,此时采油树20上的密封盒卡箍头24与油井卡箍头21之间通过油井卡瓦26和油井密封钢圈25密封固定,连接后的结构如图6所示。对汽窜井进行防喷操作时,需要将上述的防喷短节10安装在汽窜井的采油树20上,具体安装步骤如下:
第一步、先将油井停抽,将油井卡瓦26拆除,使得密封盒卡箍头24与油井卡箍头21之间脱开,并将光杆密封盒23和密封盒卡箍头24上提至光杆22预定位置;然后在油井密封钢圈25的上方将双瓣卡箍头14的两个半圆形卡箍头对接闭合,再利用油井卡瓦26将双瓣卡箍头14和油井卡箍头21锁紧固定,第一步安装完成后的结构如图7和图8所示。
第二步、将下双瓣光杆护筒13的两个半圆护筒套在位于光杆密封盒23下方的光杆22外侧,将该两个半圆护筒的下部均由双瓣卡箍头14和油井密封钢圈25的内部插入并由油井卡箍头21底部穿出,然后将下双瓣光杆护筒13的两个半圆护筒对齐后,通过旋拧下双瓣光杆护筒13使得下双瓣光杆护筒13与双瓣卡箍头14螺纹固定。
第三步、将双瓣密封盒护筒12的两个半圆护筒对应套设光杆密封盒23和密封盒卡箍头24的外侧,将双瓣密封盒护筒12的两个半圆护筒对齐后,通过旋拧双瓣密封盒护筒12使得双瓣密封盒护筒12的下端与下双瓣光杆护筒13的上端螺纹固定。
第四步、将上双瓣光杆护筒11的两个半圆护筒套在位于光杆密封盒23上方的光杆22外侧,将上双瓣光杆护筒11的两个半圆护筒对齐后,通过旋拧上双瓣光杆护筒11使得上双瓣光杆护筒11的下端与双瓣密封盒护筒12的上端螺纹固定。此时,上双瓣光杆护筒11的内壁、双瓣密封盒护筒12的内壁和下双瓣光杆护筒13的内壁与光杆22的外壁、光杆密封盒23的外壁和密封盒卡箍头24的外壁之间构成环形注脂空间,第四步安装完成后的结构如图9所示。
第五步、采用注胶枪从注脂孔141将固化树脂和固化剂交替注入环形注脂空间中,待排气孔111处有固化树脂和固化剂流出时,在排气孔111处安装一丝堵进行封堵;然后从注脂孔141继续交替注入固化树脂和固化剂,待注入压力达到0.5~0.8mpa(本实施例中采用0.8mpa)时,完成树脂注入,稳定10~15min,待固化树脂固化,当固化树脂固化后,即完成整个防喷短节10的安装操作。
其中,由于固化树脂在固化后相较于固化之前会有一定程度的收缩,在注入树脂时需要注入0.5~0.8mpa的压力,能够保证固化树脂固化收缩后仍能填充整个环形注脂空间。上述的固化树脂可以采用环氧树脂,也可以根据需要采用其他能够固化的树脂,固化剂为现有技术,在此不再赘述。上述的中心孔131的直径与光杆22的直径相同,两者间隙配合,间隙很小,下双瓣光杆护筒13的底面能够防止在注入树脂时向下流出。当然,根据需要,在中心孔131的孔壁和光杆22之间也可以增加盘根,以起到密封作用。
安装完成后,由于固化树脂的固化作用,使得整个防喷短节10与光杆22、光杆密封盒23和密封盒卡箍头24之间被整体固定在一起,既起到整体固定的作用,又起到密封的作用。待油井发生汽窜后,井底压力上升,通过光杆22与油井内最顶部油管之间的空隙传导至井口,然后压力通过光杆22与油流通道之间的空隙作用于下双瓣光杆护筒13的底面,由于下双瓣光杆护筒13的外壁与双瓣卡箍头14螺纹连接,双瓣卡箍头14通过油井卡瓦26与油井卡箍头21锁紧固定,而油井卡箍头21与采油树20的油流通道顶口处螺纹固定(也即与井口固定连接),因此,能够保证双瓣卡箍头14、双瓣密封盒护筒12和下双瓣光杆护筒13等部件不会上窜。
待邻井注气结束后,需要将防喷短节10进行拆除,拆除后再对该油井继续进行采油操作,对防喷短节10的拆除步骤如下:先将上双瓣光杆护筒11和双瓣密封盒护筒12依次取下,露出固化后的固化树脂,将固化树脂清除掉;然后拆卸油井卡瓦26,取下双瓣卡箍头14,再取出下双瓣光杆护筒13,带出固化后的部分树脂;最后将光杆密封盒23和密封盒卡箍头24按照图6中示出的结构装回井口,便可完成防喷短节10的拆卸以及井口的复原工作。
由此,本实施例中的防喷短节10,由于上双瓣光杆护筒11、双瓣密封盒护筒12、下双瓣光杆护筒13以及双瓣卡箍头14均为双瓣式分体结构,能够实现分体组装和拆卸,并不需要利用吊车将其吊起再套设在光杆22上,而且在安装时并不需要将光杆密封盒23和密封盒卡箍头24脱出光杆22,避免了因采用吊车操作而带来的操作不便、安全性差以及对正困难等情况,大大减少了安装防喷短节10的工作量,减少了劳动强度,提高了工作效率;同时,通过注脂孔141可以向防喷短节10的内部注入固化树脂和固化剂,利用固化树脂能够对光杆22和光杆密封盒23起到周向密封的作用,使得整个防喷短节10与光杆22、光杆密封盒23和密封盒卡箍头24之间被整体固定在一起,待油井发生汽窜后,也能够保证光杆22、光杆密封盒23和密封盒卡箍头24不会上窜,起到了有效的防喷作用。
在具体实现方式中,为了便于加工和安装,双瓣密封盒护筒12的内径大于上双瓣光杆护筒11的内径和下双瓣光杆护筒13的内径,双瓣密封盒护筒12的上部向上延伸形成内径缩小的上双瓣管体121,其下部向下延伸形成内径缩小的下双瓣管体122。上双瓣光杆护筒11的下端外壁与上双瓣管体121的内壁螺纹连接,下双瓣管体122的内壁与下双瓣光杆护筒13的上端外壁螺纹连接。
可以理解,在上双瓣光杆护筒11的下端外壁设有外螺纹,在上双瓣管体121的内壁和下双瓣管体122的内壁均设有内螺纹,在下双瓣光杆护筒13中部外壁和上端外壁均设有外螺纹,在双瓣卡箍头14的内壁设有内螺纹。在各双瓣结构的螺纹加工时,先在完整的上双瓣光杆护筒11、双瓣密封盒护筒12、下双瓣光杆护筒13以及双瓣卡箍头14中需要加工螺纹处加工出相应的螺纹,然后再将其由中间分开双瓣结构,以保证双瓣结构的螺纹对应。上述的中心孔131是由两个半圆对接构成。
进一步地,为了保证各双瓣结构对接闭合后的密封性和固定强度,如图4、图5和图9所示,在上双瓣光杆护筒11的外侧且位于排气孔111的下方卡设固定有顶双瓣卡盘15,在上双瓣管体121的外侧卡设固定有上双瓣卡盘16,在下双瓣管体122的外侧卡设固定有下双瓣卡盘17。
详细来说,顶双瓣卡盘15、上双瓣卡盘16以及下双瓣卡盘17的中心分别开设有顶安装孔、上安装孔和下安装孔,顶安装孔、上安装孔和下安装孔的形状分别与上双瓣光杆护筒11、上双瓣管体121以及下双瓣管体122的外壁形状相匹配。顶双瓣卡盘15、上双瓣卡盘16以及下双瓣卡盘17均由两个分瓣卡盘对接构成,且两个分瓣卡盘通过螺栓固定连接。可以理解,上述的顶安装孔、上安装孔和下安装孔也是由两个半圆孔对接构成。
在实际应用中,为了在安装时能够保证双瓣密封盒护筒12的两个半圆护筒在对接时两个半圆护筒上的螺纹能够对应,如图12、图13和图15所示,在上双瓣管体121的外壁沿其轴向间隔环设有至少两条上环形双瓣锁槽1211,在上安装孔的孔壁沿其轴向间隔环设有至少两条上双瓣锁卡环161,上双瓣锁卡环161的数量与上环形双瓣锁槽1211的数量相同,上双瓣锁卡环161能够卡设在对应的上环形双瓣锁槽1211中。在下双瓣管体122的外壁沿其轴向间隔环设有至少两条下环形双瓣锁槽1221,在下安装孔的孔壁沿其轴向间隔环设有至少两条下双瓣锁卡环,下双瓣锁卡环的数量与下环形双瓣锁槽1221的数量相同,下双瓣锁卡环能够卡设在对应的下环形双瓣锁槽1221中。
为了在安装时能够保证上双瓣光杆护筒11的两个半圆护筒在对接时两个半圆护筒上的螺纹能够对应,如图14所示,在上双瓣光杆护筒11的外壁沿其轴向间隔环设有至少两条顶环形双瓣锁槽112,在顶安装孔的孔壁沿其轴向间隔环设有至少两条顶双瓣锁卡环,顶双瓣锁卡环的数量与顶环形双瓣锁槽112的数量相同,顶双瓣锁卡环能够卡设在对应的顶环形双瓣锁槽112中。
其中,可以理解,上述的各环形双瓣锁槽均是由两个分瓣锁槽对接构成,上述的各双瓣锁卡环是由两个分瓣锁卡环对接构成。对于各环形双瓣锁槽的数量根据需要而定,本实施例中共设有两条上环形双瓣锁槽1211、两条下环形双瓣锁槽1221以及两条顶环形双瓣锁槽112。
在安装时,在上述第三步中,在将双瓣密封盒护筒12的两个半圆护筒对齐后进行旋拧双瓣密封盒护筒12之前,先将下双瓣卡盘17的两个分瓣卡盘包裹在下双瓣管体122外侧,并保证下双瓣卡盘17上的下双瓣锁卡环与下双瓣管体122上的下环形双瓣锁槽1221对应卡接;将上双瓣卡盘16的两个分瓣卡盘包裹在上双瓣管体121外侧,并保证上双瓣卡盘16上的上双瓣锁卡环161与上双瓣管体121上的上环形双瓣锁槽1211对应卡接;然后下双瓣卡盘17的两个分瓣卡盘利用螺栓锁紧固定,将上双瓣卡盘16的两个分瓣卡盘利用螺栓锁紧固定。这样,通过下双瓣卡盘17和上双瓣卡盘16上的各双瓣锁卡环与双瓣密封盒护筒12上的各环形双瓣锁槽的配合,能够保证双瓣密封盒护筒12的两个半圆护筒螺纹对应且闭合更加紧密,安装更加牢固。待下双瓣卡盘17和上双瓣卡盘16安装完成后,再旋拧双瓣密封盒护筒12使得双瓣密封盒护筒12的下端与下双瓣光杆护筒13的上端螺纹固定。
在上述第四步中,将上双瓣光杆护筒11的两个半圆护筒对齐后通过旋拧上双瓣光杆护筒11之前,先将顶双瓣卡盘15的两个分瓣卡盘包裹在上双瓣光杆护筒11外侧,并保证顶双瓣卡盘15上的顶双瓣锁卡环与上双瓣光杆护筒11上的顶环形双瓣锁槽112对应卡接,然后将顶双瓣卡盘15的两个分瓣卡盘利用螺栓锁紧固定。这样,通过顶双瓣卡盘15上的顶双瓣锁卡环与上双瓣光杆护筒11上的顶环形双瓣锁槽112的配合,能够保证上双瓣光杆护筒11的两个半圆护筒螺纹对应且闭合更加紧密,安装更加牢固。待顶双瓣卡盘15安装完成后,再旋拧旋拧上双瓣光杆护筒11使得上双瓣光杆护筒11的下端与双瓣密封盒护筒12的上端螺纹固定。
在拆卸时,需要先将顶双瓣卡盘15、上双瓣卡盘16和下双瓣卡盘17依次进行拆卸,然后再将上双瓣光杆护筒11和双瓣密封盒护筒12依次取下。
因此,通过上述的下双瓣卡盘17、上双瓣卡盘16和顶双瓣卡盘15的设置,能够保证上双瓣光杆护筒11、双瓣密封盒护筒12和下双瓣光杆护筒13构成的整体外壳的固定强度和密封性。
进一步地,为了进一步避免光杆22上窜的可能,如图5、图9、图11和图14所示,在上双瓣光杆护筒11的内壁和下双瓣光杆护筒13的内壁沿其轴向分别间隔环设有多条上双瓣锯齿形倒齿圈113和多条下双瓣锯齿形倒齿圈132。
其中,上双瓣锯齿形倒齿圈113的斜面由上双瓣光杆护筒11的侧壁向上双瓣光杆护筒11的内腔倾斜向下设置,下双瓣锯齿形倒齿圈132的斜面由下双瓣光杆护筒13的侧壁向下双瓣光杆护筒13的内腔倾斜向下设置。相邻两条上双瓣锯齿形倒齿圈113之间构成环形的上双瓣锯齿形齿槽,相邻两条下双瓣锯齿形倒齿圈132之间构成环形的下双瓣锯齿形齿槽。可以理解,上述的上双瓣锯齿形倒齿圈113和下双瓣锯齿形倒齿圈132均是由两个分瓣倒齿圈对接构成,上双瓣锯齿形齿槽和下双瓣锯齿形齿槽是由两个分瓣齿槽对接构成。如此,当上述的环形注脂空间内充入固化树脂并固化后,固化树脂能够包覆住光杆22,对光杆22形成一定的轴向挤压力,且固化树脂在上双瓣光杆护筒11内形成能够与上双瓣锯齿形齿槽啮合的上锯齿形倒齿环,固化树脂在下双瓣光杆护筒13内形成能够与下双瓣锯齿形齿槽啮合的下锯齿形倒齿环。上锯齿形倒齿环、下锯齿形倒齿环分别与上双瓣锯齿形齿槽和下双瓣锯齿形齿槽的配合能够保证固化后的固化树脂只能向下移动不能向上移动。
因此,当光杆22受到井底压力上窜时,通过固化树脂在上双瓣光杆护筒11和下双瓣光杆护筒13的内部形成的倒齿状结构,能够防止光杆22的上窜。
进一步地,为了便于下双瓣光杆护筒13的加工和安装,同时保证下双瓣光杆护筒13的强度要求,如图11所示,下双瓣光杆护筒13包括从下至上外径依次增大的第一双瓣变径护筒133、第二双瓣变径护筒134和第三双瓣变径护筒135,双瓣卡箍头14与第二双瓣变径护筒134螺纹固定,第三双瓣变径护筒135的上端与双瓣密封盒护筒12的下端螺纹固定。
其中,对于第一双瓣变径护筒133、第二双瓣变径护筒134和第三双瓣变径护筒135的内径可以相同,也可以三者的内径从下至上依次增大,具体根据实际需要而定。一般上述的油井密封钢圈25的内径大于下双瓣光杆护筒13的最大外径,即大于第三双瓣变径护筒135的外径,以便于安装和拆卸。
进一步地,为了使得双瓣密封盒护筒12的形状与光杆密封盒23的形状相匹配,如图12所示,在双瓣密封盒护筒12的侧壁向外凸出形成对称设置的两个侧翼筒123,侧翼筒123的轴向沿双瓣密封盒护筒12的径向延伸,且侧翼筒123与双瓣密封盒护筒12的内部相连通。在安装时光杆密封盒23两侧的盘根侧翼盒嵌设在对应的侧翼筒123内。另外,一般整个防喷短节10的各部件均为钢制。
进一步地,本实施例还提供一种采油树20,采油树20具有竖直方向贯通的油流通道,在油流通道的顶口处固定有油井卡箍头21,在油流通道内能上下滑动地插设有光杆22,光杆22的上端伸出油井卡箍头21,并在伸出油井卡箍头21部分的光杆22上套设有光杆密封盒23和密封盒卡箍头24,密封盒卡箍头24的上端与光杆密封盒23的下端固定。
在光杆22的外侧套设有上述的防喷短节10,光杆22的上端位于上双瓣光杆护筒11内,光杆密封盒23和密封盒卡箍头24嵌设在双瓣密封盒护筒12内,光杆22的下端由中心孔131穿出。在双瓣卡箍头14的下端和油井卡箍头21的上端之间夹设有油井密封钢圈25,双瓣卡箍头14和油井卡箍头21之间通过油井卡瓦26锁紧固定。上双瓣光杆护筒11的内壁、双瓣密封盒护筒12的内壁和下双瓣光杆护筒13的内壁与光杆22的外壁、光杆密封盒23的外壁和密封盒卡箍头24的外壁之间构成环形注脂空间。
其中,油井卡箍头21为一整圈的环形卡箍头,其下端与油流通道的顶口处螺纹固定,其上端内壁为向上渐扩的锥面,其上部外壁为向上渐扩的锥面。上述的双瓣卡箍头14的下端内壁为向下渐扩的锥面,其下部外壁为向下渐扩的锥面。在上述油井密封钢圈25的顶面向上延伸形成外径缩小的上凸环251,且上凸环251的外壁为向上渐缩的锥面,并与双瓣卡箍头14的下端内壁锥面相匹配;油井密封钢圈25的底面向下延伸形成外径缩小的下凸环,且下凸环的外壁为向下渐缩的锥面,并与油井卡箍头21的上端内壁锥面相匹配。一般为了提高密封性,在上凸环251和下凸环的外壁设有铜层。
上述的油井卡瓦26为双瓣卡瓦,是由两个半弧形卡瓦构成并通过螺栓锁紧固定,且油井卡瓦26的上端内壁为向上渐缩的锥面,并与双瓣卡箍头14的下部外壁锥面相匹配;油井卡瓦26的下端内壁为向下渐缩的锥面,并与油井卡箍头21的上部外壁锥面相匹配。在安装时,将油井卡瓦26的两个半弧形卡瓦包裹在油井卡箍头21和双瓣卡箍头14的外侧,然后通过螺栓对两个半弧形卡瓦进行锁紧固定;在螺栓拧紧时两个半弧形卡瓦收缩,油井卡瓦26的上端内壁锥面和下端内壁锥面将分别挤压双瓣卡箍头14的下部外壁锥面和油井卡箍头21的上部外壁锥面,同时双瓣卡箍头14的下端内壁锥面和油井卡箍头21的上端内壁锥面将与上凸环251的外壁锥面和下凸环的外壁锥面紧密贴合,实现密封锁紧固定。对于油井卡箍头21、油井密封钢圈25、油井卡瓦26、光杆22、光杆密封盒23以及密封盒卡箍头24的结构均为现有技术,在此不再详细赘述。
对于采油树20来说,所安装的油井需要进行防喷操作时,则安装上述的防喷短节10,待邻井注气结束后,再将防喷短节10拆掉,对该油井继续进行采油操作。对于防喷短节10的安装和拆卸过程已在上述安装步骤和拆卸步骤中详细介绍过,在此不再赘述。本实施例中的采油树20安装上述的防喷短节10后能够起到有效的防喷作用,且在安装和拆卸防喷短节10时并不需要吊车操作,大大减少了劳动强度,提高了工作效率。
进一步地,为了对光杆密封盒23的密封盒卡箍头24起到更好的限位作用,如图9和图16所示,防喷短节10还包括上双瓣卡托板18和下双瓣卡托板19,上双瓣卡托板18卡设固定在光杆22的外壁上且位于光杆密封盒23的顶部位置,下双瓣卡托板19卡设固定在光杆22的外壁上且位于卡箍头的底部位置。
详细而言,上双瓣卡托板18和下双瓣卡托板19均位于双瓣密封盒护筒12内,上双瓣卡托板18和下双瓣卡托板19的中心均开设有通孔,通孔的形状与光杆22的形状相匹配,上双瓣卡托板18和下双瓣卡托板19均由两个分瓣卡托板对接构成,且两个分瓣卡托板通过螺栓固定连接。可以理解,上双瓣卡托板18和下双瓣卡托板19上的通孔均是由两个半圆孔对接构成。
在安装时,在上述第一步中,将光杆密封盒23和密封盒卡箍头24上提至光杆22预定位置后,先将下双瓣卡托板19安装在密封盒卡箍头24的下方,使得光杆密封盒23和密封盒卡箍头24落在下双瓣卡托板19上;然后在光杆密封盒23的上方安装上双瓣卡托板18,便可以对光杆密封盒23起到限位的作用,完成光杆密封盒23的固定。由于上双瓣卡托板18与双瓣密封盒护筒12的顶面之间的间隙以及下双瓣卡托板19与双瓣密封盒护筒12的底面之间的间隙均填充有固化树脂,并固化在一起,当井底压力较大时,通过上双瓣卡托板18和下双瓣卡托板19的作用也能够进一步地避免光杆22上窜。
同时,上双瓣卡托板18和下双瓣卡托板19的中心处的通孔直径与光杆22的直径相同,上双瓣卡托板18和下双瓣卡托板19卡设在光杆22上之后,与光杆22之间几乎没有间隙。这样,在注入固化树脂和固化剂时,能够避免固化树脂和固化剂流入光杆22与光杆密封盒23之间的环形间隙内以及光杆22与密封盒卡箍头24之间的环形间隙内,在后续拆卸防喷短节10时能够更方便清理固化后的树脂。
另外,当井内液体压力作用于光杆22与中心孔131的间隙时,由于通过注脂孔141充入固化树脂时预留有0.8mpa的压力,待固化树脂固化后,其体积膨胀率为2%,能够与光杆22紧密贴合,加上上双瓣卡托板18和下双瓣卡托板19的作用,能够保证光杆22与环形注脂空间之间形成的固化树脂为密封结构,能够承受8~10mpa的压力不泄漏。
在拆卸防喷短节10时,取出下双瓣光杆护筒13并带出固化后的部分树脂护,先将上双瓣卡托板18和下双瓣卡托板19拆下,然后再将光杆密封盒23和密封盒卡箍头24装回井口即可。
由此,本实施例中一方面通过固化树脂的固化作用,能够将整个防喷短节10与光杆22、光杆密封盒23和密封盒卡箍头24之间被整体固定在一起,既起到整体固定的作用,又起到密封的作用,发生汽窜而井底压力上升时,压力会作用于下双瓣光杆护筒13的底面,由于各部件已经整体固化,且油井卡箍头21与井口固定连接,因此,能够防止光杆22上窜;对于光杆22与下双瓣光杆护筒13的中心孔131之间的间隙很小,而且在注入树脂后该间隙也会填充有树脂并固化,因此,蒸汽也无法从该间隙向上顶出。
另一方面,当井底压力特别大而使得光杆22上窜时,由于固化后的树脂与光杆22固化为一体,通过上双瓣光杆护筒11内壁的上双瓣锯齿形倒齿圈113以及下双瓣光杆护筒13内壁的下双瓣锯齿形倒齿圈132的设置,能够进一步避免固化树脂上移,进而避免光杆22上窜;
再一方面,由于上双瓣卡托板18和下双瓣卡托板19均卡设固定在光杆22上,同时上双瓣卡托板18与双瓣密封盒护筒12的顶面之间的间隙以及下双瓣卡托板19与双瓣密封盒护筒12的底面之间的间隙均填充有固化树脂,双瓣密封盒护筒12的顶面和底面对该间隙处的固化树脂也起到轴向限位的作用,因此,当井底压力特别大而使得光杆22上窜时,由于上双瓣卡托板18和下双瓣卡托板19的存在也能够进一步避免光杆22上窜。
由此,本实施例中通过固化树脂的固化作用,上述的倒齿结构以及上双瓣卡托板18和下双瓣卡托板19的设置,能够从各方面防止光杆22的上窜,起到了更好的防喷效果。
综上,本实施例中的防喷短节10以及采油树20具备如下效果:
1、防喷短节10利用双瓣结构,能够实现分体组装;
2、通过双瓣密封盒护筒12,能够对光杆密封盒23和密封盒卡箍头24进行包覆,在安装防喷短节10时无需脱出光杆22,拆装更加方便;
3、采用固化树脂,能够实现光杆22与井口的周向全密封,增加密封性能;
4、利用上双瓣卡托板18和下双瓣卡托板19卡住光杆22,采用固化树脂包覆上双瓣卡托板18和下双瓣卡托板19,同时通过上双瓣光杆护筒11内壁的上双瓣锯齿形倒齿圈113以及下双瓣光杆护筒13内壁的下双瓣锯齿形倒齿圈132的配合,能够加强密封性能,防止光杆22上窜;
5、整个防喷短节10采用分段组装,能够减少单体重量,更方便操作;
6、在安装防喷短节10时,利用各环形双瓣锁槽与各双瓣锁卡环对应配合,能够保证双瓣结构的螺纹对应以及稳固性。
故,本实施例在采油树20上安装防喷短节10时,利用分体结构建立密封空间,充入可固化的固化树脂,对光杆22和光杆密封盒23进行周向密封,实现防窜井安装防喷短节10时,不需要利用吊车吊装操作,可以减少安装工作量,降低劳动强度。
以上仅为本实用新型示意性的具体实施方式,并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员,在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改,均应属于本实用新型保护的范围。