机械工程论文一种井口压装防喷装置的设计

发布时间：2022-10-05 10:04 热度：

　　这篇机械工程论文发表了一种井口压装防喷装置的设计，在井口的防喷装置是为了保证在井口压裂过程中由于堵塞而发生的井喷，这种装置在高压球阀的材质以及技术上有一定的要求，这个装置的特征是球阀内径增大，增加平衡装置，通过装置来确保安全压装。

　　摘 要： 一种井口压装防喷装置，在井口压裂过程中，用于投放油管堵塞器以堵住油管，防止井喷。其结构包括上下旋塞阀和升高短节。当钻井产生井喷时，保证旋塞阀的上下两端压力平衡，使旋塞阀可以轻松打开，升高短节内的油管堵塞器即能自动下降密封。

　　关键词：,井口压装防喷,升高短节,旋塞阀,针型阀

　　一、技术领域：井口压装防喷工具，用于石油天然气钻井时防止井喷的一种装置，属于防喷工具的制造技术领域。

　　二、背景技术：在井口压裂过程中，为防止高压后油从油管内喷出，在油管内应投放油管堵塞器堵住油管，因油管内有高压存在，为了使油管堵塞器下入到井内，需在井口上方安装下投堵塞器的工具。现通常采用2 7/8″加厚油管螺纹机的高压球阀作为投堵塞器的工具，当高压油要喷出时，球阀下端处于高压状态，上端无压力，球的单面推力有20多吨，用扳手很难打开，油管堵塞器也就投不进井内。

　　三、设计内容：本装置的目的就是提供一种结构简单、操作方便的井口压装防喷工具，在下投油管堵塞器时，可以轻松打开，极大的提高了工作效率。

　　本装置包括上下旋塞阀和升高短节，升高短节用于存放油管堵塞器，其长度大于油管堵塞器长度。上下旋塞阀相同，其结构包括阀体、上下阀座、针型阀、转动块和球形阀芯。本装置特征在于：

　　1.球阀内径增大。2 7/8″加厚油管螺纹机高压球阀的内径通常均在50mm以下，而本球阀因要通过堵塞器，其内径为62mm。

　　2.增加平衡装置(针型阀结构)。在阀体上设置有压力平衡通道，其两端口分别与旋塞阀球形阀芯的上下阀腔相通，压力平衡通道用针型阀控制其通闭。

　　本装置的工作原理：在钻井作业时，上旋塞阀开通，上旋塞阀上的针型阀关闭，下旋塞阀和下旋塞阀上的针型阀都处于关闭状态。当钻井产生井喷时，放入油管堵塞器，存于升高短节内，同时关闭上旋塞阀，打开下旋塞阀上的针型阀，使压力平衡通道与球形阀芯的上下阀腔相通，把下旋塞阀下端的高压引到升高短节内，使下旋塞阀的上下两端压力平衡，此时，利用扳手就可以轻松打开下旋塞阀，升高短节内的油管堵塞器在压力平衡状态下能自动下降密封。如密封成功，则油管内压力会很快下降到零，即证明密封成功。密封成功之后，可把上旋塞阀上的针型阀打开放压。为防止在压装过程中堵塞器失效飞出，可把上下旋塞阀都关闭，堵塞器就飞不出来，确保安全压装。

　　四、具体实施方式：下面结合附图给出本装置的最佳实施方式：如图1所示，本装置包括有上下旋塞阀和升高短节，油管堵塞器存与升高短节内。上下旋塞阀的结构如图2所示，下阀座9安装在阀体1的台肩上，球型阀芯6与上下阀座之间用密封垫11密封，再用压帽压紧，球型阀芯6与转块8相联接，用扳手转动转块带动阀芯转动。阀体与上下阀座之间有密封圈5和10，实现阀体与阀座的横向密封，在阀体与下阀座，上阀座与压帽之间有波形弹簧12，实现阀座与阀体的纵向密封，阀体与转块之间也有密封圈7密封。

　　当钻井产生井喷时，放入油管堵塞器，存于升高短节内，同时关闭上旋塞阀，打开下旋塞阀上的针型阀13，使压力平衡通道与球形阀芯的上下阀腔相通，把下旋塞阀下端的高压引到升高短节内，使下旋塞阀的上下两端压力平衡，此时，利用扳手通过转块8就可以轻松打开下旋塞阀，升高短节内的油管堵塞器在压力平衡状态下能自动下降密封。如密封成功，则油管内压力会很快下降到零，即证明密封成功。密封成功之后，可把上旋塞阀上的针型阀打开放压。为防止在压装过程中堵塞器失效飞出，可把上下旋塞阀都关闭，堵塞器就飞不出来，确保安全压装。

　　参考文献

　　[1] 洪勉成，陆培文，高凤琴.阀门设计计算手册[M]北京：中国标准出版社，1994.

　　[2] SY/T 5127—2002,井口装置和采油树规范[S].