CN103993852A

CN103993852A - 气井不压井液封气井口防喷***

Info

Publication number: CN103993852A
Application number: CN201410206014.9A
Authority: CN
Inventors: 刘合; 邹龙庆; 李益良; 付海龙; 李涛; 杨颖辉; 韩伟业; 明尔扬
Original assignee: China Petroleum and Natural Gas Co Ltd
Current assignee: China Petroleum and Natural Gas Co Ltd
Priority date: 2014-05-15
Filing date: 2014-05-15
Publication date: 2014-08-20

Abstract

本发明为一种气井不压井液封气井口防喷***，包括有井口防喷装置和起下管柱装置；井口防喷装置包括固定在气井井口且由下向上顺序连接的下闸板防喷器组、高压卸扣卡瓦、上闸板防喷器组、液压卡箍、球形防喷器、筒形防喷器和固定卡瓦；球形防喷器与其上方的筒形防喷器通过一段第一管体连接，该第一管体内设有液体；起下管柱装置包括设置在气井井口上方的起下油缸组件，和随起下油缸组件的活塞杆上下运动的游动旋转卡瓦，游动旋转卡瓦与固定卡瓦同轴设置。本发明采用液封气和二级减压原理进行气井不压井防喷，可在保证对气井压力安全封堵的条件下兼顾密封性能、防腐蚀性能和寿命要求，该防喷***成本低，可实现常规气井的不压井施工要求。

Description

气井不压井液封气井口防喷***

技术领域

本发明是关于油田气井的井口防喷设备，尤其涉及一种气井不压井液封气井口防喷***。

背景技术

目前，气井特别是页岩气井成为全球油气资源的主攻方向之一。气井带压作业要求保证施工在受控状态下能够安全的进行，相对油水井，气井带压作业更具有风险，对设备的密封性能和人员施工安全要求更高。气井带压起下操作时，要求漏失“零容忍”，气井带压作业设备的设计和制造必须满足大预度、多冗余，对密封能力、耐腐蚀能力及寿命要求更为严格。

传统的油水井不压井井口防喷设备的结构主要由井口防喷***和起下管柱***组成，在管柱起下操作时，通常是通过闸板防喷器组组合或闸板与环形防喷器组合实现接箍与本体的交替通过，若直接将其用于气井作业，不仅卸扣作业会引起气体泄漏，而且管柱与密封部分(管柱与防喷器接触面的橡胶部位)的干摩擦易产生静电，带来气体瞬间燃爆的安全隐患；干摩擦还会加剧密封胶体的磨损和破坏，大大缩短密封胶体的寿命，从而给气井带压作业带来安全和成本等诸多问题。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种气井不压井液封气井口防喷***，以克服现有技术的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种气井不压井液封气井口防喷***，以降低气井不压井作业过程中干摩擦产生的静电危害，降低胶体磨损程度，提高成套防喷***的寿命。

本发明的另一目的在于提供一种气井不压井液封气井口防喷***，通过液柱密封气体和多级减压密封，实现气井带压起下管柱时对井内气压的有效封堵，提高密封寿命和结构防腐蚀能力。

本发明的目的是这样实现的，一种气井不压井液封气井口防喷***，该防喷***包括有井口防喷装置和起下管柱装置；所述井口防喷装置包括固定在气井井口且由下向上顺序连接的下闸板防喷器组、高压卸扣卡瓦、上闸板防喷器组、液压卡箍、球形防喷器、筒形防喷器和固定卡瓦；所述球形防喷器与其上方的筒形防喷器通过一段第一管体连接，所述该第一管体内设有液体；所述起下管柱装置包括设置在气井井口上方的起下油缸组件，和随起下油缸组件的活塞杆上下运动的游动旋转卡瓦，所述游动旋转卡瓦与固定卡瓦同轴设置。

在本发明的一较佳实施方式中，所述第一管体连接一为其提供压力的缓冲蓄能器。

在本发明的一较佳实施方式中，在所述高压卸扣卡瓦与上闸板防喷器组之间设有一短节。

在本发明的一较佳实施方式中，所述起下油缸组件通过一支架设置于气井井口上方，所述起下油缸组件包括固定于支架的下横梁，两个平行竖直设置的缸体固定于下横梁上，两个缸体内的活塞杆向上延伸并固定连接于一上横梁；所述游动旋转卡瓦固定设置在所述上横梁的下部。

在本发明的一较佳实施方式中，所述井口防喷装置通过螺栓、法兰或接箍与井口连接固定。

由上所述，在本发明气井不压井液封气井口防喷***中，在上闸板防喷器组的上端使用一套球形防喷器通过密封一段液柱实现主密封，使用一套筒形防喷器作为减压***，并配合上、下闸板防喷器组实现多重密封保护，由此实现起下管柱时对气井内环空中气体的有效封堵；所述第一管体连接一为其提供压力的缓冲蓄能器；液柱的环空压力通过缓冲蓄能器实现，液柱可微漏，以实现自润滑效应，并降低胶体磨损，同时也能有效消除静电影响；液体化学组分可抵御硫化氢气体等对密封部分和金属本体的腐蚀；采用液封气和二级减压原理进行气井不压井防喷，可以在保证对气井压力安全封堵的条件下，兼顾密封性能、防腐蚀性能和寿命要求，该防喷***成本低、针对性强，可实现常规气井的不压井施工要求，具有广泛的应用价值。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1：为本发明气井不压井液封气井口防喷***结构示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

如图1所示。本发明提出一种气井不压井液封气井口防喷***100，该防喷***100包括有井口防喷装置和起下管柱装置；所述井口防喷装置包括固定在气井井口且由下向上顺序连接的下闸板防喷器组1、高压卸扣卡瓦2、上闸板防喷器组3、液压卡箍4、球形防喷器5、筒形防喷器6和固定卡瓦7；在所述高压卸扣卡瓦2与上闸板防喷器组3之间设有一短节21；所述球形防喷器5与其上方的筒形防喷器6通过一段第一管体51连接，所述该第一管体51内设有可调压力的液体，所述液体在第一管体51内形成一段液柱；所述起下管柱装置包括设置在气井井口上方的起下油缸组件9，和随起下油缸组件9的活塞杆上下运动的游动旋转卡瓦8，所述游动旋转卡瓦8与固定卡瓦7同轴设置。

由上所述，在本发明气井不压井液封气井口防喷***中，在上闸板防喷器组3的上端使用一套球形防喷器5通过密封一段液柱实现主密封，使用一套筒形防喷器6作为减压***，并配合上、下闸板防喷器组实现多重密封保护，由此实现起下管柱时对气井内环空中气体的有效封堵；所述第一管体51连接一为其提供压力的缓冲蓄能器(图中未示出)；液柱的环空压力通过缓冲蓄能器实现，液柱可微漏，以实现自润滑效应，并降低胶体磨损，同时也能有效消除静电影响；液体化学组分可抵御硫化氢气体等对密封部分和金属本体的腐蚀(例如：若井内产气含H₂S，气体通过液柱时H₂S可溶于液体，使最终排出气体的毒性降低)；采用液封气和二级减压原理进行气井不压井防喷，可以在保证对气井压力安全封堵的条件下，兼顾密封性能、防腐蚀性能和寿命要求，该防喷***成本低、针对性强，可实现常规气井的不压井施工要求，具有广泛的应用价值。

进一步，在本实施方式中，在上、下闸板防喷器组中间配备高压卸扣卡瓦2，在带压操作时，采用的高压卸扣卡瓦2(其为现有技术)可以在井口防喷装置下部完成管柱的上、卸扣作业，游动旋转卡瓦8卡紧管柱并与之随动，实现在无法进行油管内堵塞及油管侧漏等特殊工况下完成不压井作业；同时，简化了作业流程，提高了作业效率。

本发明气井不压井液封气井口防喷***，其结构简单、安装及施工工艺方便易行，成本低，可实现气井带压起下管柱时对井下气压的安全封堵和高效操作。

在本实施方式中，上闸板防喷器组3由一组半封闸板和一组全封闸板组成，主要用于配合高压卸扣卡瓦2实现带压卸扣功能，同时可以在设备中部封闭环空；下闸板防喷器组1由一组半封闸板、全封闸板和安全卡瓦组成，其主要用于在意外情况下封闭井筒，可以确保无论井内是否有管柱都能够可靠封井，同时固定井内管柱。所述上闸板防喷器组3和下闸板防喷器组1都是通过转接法兰与高压卸扣卡瓦2连接的。

所述起下油缸组件9通过一支架(图中未示出)设置于气井井口上方，所述起下油缸组件9包括固定于支架的下横梁91，两个平行竖直设置的缸体92固定于下横梁91上，两个缸体92内的活塞杆93向上延伸并固定连接于一上横梁94；所述游动旋转卡瓦8固定设置在所述上横梁94的下部；当两个活塞杆93上、下移动时，可以通过上横梁94带动游动旋转卡瓦8上下运动，以起下相应的油管或工具串。

在本实施方式中，所述井口防喷装置是通过螺栓、法兰或特制的接箍与井口连接固定。

采用本发明的防喷***进行起出油管管柱的作业工序为：

(1)卡紧游动旋转卡瓦8；(2)打开固定卡瓦7；(3)起下油缸中的活塞杆93升至上止点位置(向上伸出的极限位置)；(4)关闭固定卡瓦7；(5)打开游动旋转卡瓦8；(6)起下油缸中的活塞杆93下行至下止点位置(向下收缩的极限位置)；(7)重复上述步骤(1)～(6)，直到全部油管起出。此工序为油管自重小于井筒内上顶力时，采用卡瓦进行作业。下入油管时，与以上工序相反。

采用本发明的防喷***进行起出井下工具串的作业工序为：需要带压卸扣的井下工具已经提至高压卸扣卡瓦中的安全卡瓦(相当于背钳)以上，游动旋转卡瓦、球形防喷器处于关闭状态，其余所有卡瓦及闸板均处于打开状态；高压卸扣卡瓦的主卡瓦***位于行程的下端。(1)使用液压卡紧安全卡瓦后，关闭换向阀(此为高压卸扣卡瓦中的结构，为现有技术)，使用手动松开0.5～1圈，形成虚卡；(2)下放管柱，直至管接箍座于安全卡瓦上，卡紧安全卡瓦(如果井内压力高、管柱重量轻，可同时卡紧三闸板卡瓦作为辅助)；(3)卡紧主卡瓦；(4)驱动主卡瓦旋转卸扣，直至油管螺纹完全松开；(5)松开主卡瓦；(6)上提管柱至上部全封闸板以上；(7)关闭全封闸板；(8)打开泄压阀(此为高压卸扣卡瓦中的结构，为现有技术)使上部压力空间泄压；(9)松开球形防喷器及游动旋转卡瓦；(10)取出管柱及井下工具；(11)下入专用可退式堵塞捞矛；(12)关闭球形防喷器及游动旋转卡瓦；(13)打开平衡阀(此为高压卸扣卡瓦中的结构，为现有技术)使上部压力空间增压；(14)打开全封闸板；(15)将专用堵塞捞矛***并捞住下端管柱；(16)松开安全卡瓦，上提整根管柱。

本发明与现有结构相比具有如下有益效果：

(1)本发明在上闸板防喷器组的上端使用一套球形防喷器和一套筒形防喷器作为主密封和减压***，通过密封一段液柱实现主密封，并配合上、下闸板防喷器组实现多重密封保护。

(2)本发明液柱的环空压力通过缓冲蓄能器实现，液柱微漏实现自润滑效应，以降低胶体磨损，同时能有效消除静电影响，液体化学组分可抵御硫化氢气体等对密封部分和金属本体的腐蚀。

(3)本发明在带压操作时，采用的高压卸扣卡瓦可以在设备下部完成管柱的上、卸扣作业，游动旋转卡瓦卡紧管柱并与之随动，实现在无法进行油管内堵塞及油管侧漏等特殊工况下完成不压井作业。

(4)本发明方案简单、安装及施工工艺方便易行，成本低，可实现气井带压起下管柱时对井下气压的安全封堵和高效操作。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims

1.一种气井不压井液封气井口防喷***，该防喷***包括有井口防喷装置和起下管柱装置；其特征在于：所述井口防喷装置包括固定在气井井口且由下向上顺序连接的下闸板防喷器组、高压卸扣卡瓦、上闸板防喷器组、液压卡箍、球形防喷器、筒形防喷器和固定卡瓦；所述球形防喷器与其上方的筒形防喷器通过一段第一管体连接，所述该第一管体内设有液体；所述起下管柱装置包括设置在气井井口上方的起下油缸组件，和随起下油缸组件的活塞杆上下运动的游动旋转卡瓦，所述游动旋转卡瓦与固定卡瓦同轴设置。

2.如权利要求1所述的气井不压井液封气井口防喷***，其特征在于：所述第一管体连接一为其提供压力的缓冲蓄能器。

3.如权利要求1所述的气井不压井液封气井口防喷***，其特征在于：在所述高压卸扣卡瓦与上闸板防喷器组之间设有一短节。

4.如权利要求1所述的气井不压井液封气井口防喷***，其特征在于：所述起下油缸组件通过一支架设置于气井井口上方，所述起下油缸组件包括固定于支架的下横梁，两个平行竖直设置的缸体固定于下横梁上，两个缸体内的活塞杆向上延伸并固定连接于一上横梁；所述游动旋转卡瓦固定设置在所述上横梁的下部。

5.如权利要求1所述的气井不压井液封气井口防喷***，其特征在于：所述井口防喷装置通过螺栓、法兰或接箍与井口连接固定。