CN109138895A - 一种连续油管四闸板防喷器半封装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种连续油管四闸板防喷器半封装置及方法。其技术方案是：防喷器本体的中心安装可扩张式半封橡胶筒，尾部的自锁端通过橡胶开口压圈固定在防喷器本体上，形成圆环形空腔，防喷器本体的外侧固定半封扩张控制块，内侧设有一个进油缓冲槽和一个出油缓冲槽，且进油缓冲槽与防喷器本体的可扩张式半封橡胶筒对应。有益效果是：可扩张式半封橡胶筒为一个整体结构，通过橡胶开口压圈将其固定在防喷器本体的异形空腔内，使用时，通过打压就可以实现可扩张式半封橡胶筒自锁在防喷器本体上，另一侧则扩张起来与连续油管的外壁接触密封，而且内外的气体或液体的压力实现相互平衡，不容易泄漏，使用更可靠，延长了其使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种连续油管四闸板防喷器，特别涉及一种连续油管四闸板防喷器半封装置及方法。
背景技术
在连续油管的施工过程中，4FZ防喷器，也就是四闸板防喷器，是一种必须安装的安全防护装置，在这个装置中，半封是是施工过程中的最重要的安全防护装置，现有的半封装置，参照中国专利文献公开号为201915889U，专利名称为《液控四闸板防喷器》提到的半封装置：一对半封闸板通过两个活塞杆对称固定在两个半封活塞的前端，两个半封活塞分别位于两个半封液缸中，两个半封液缸对称固定在壳体内的下端，位于两个悬挂液缸的下方。使用时，当防喷器中有油管通过时，从转换接头处的油口给半封液缸内的活塞的后端打液压油 ( 最高控制压力 21MPa)，活塞会推动半封闸板向井眼中心移动从而实现半封闭井口；当从转换接头处的油口给半封液缸内的活塞的前端打液压油 ( 最高控制压力21MPa)，活塞会拉动半封闸板远离井眼中心将井口打开。其存在的问题是：一是连续油管在长时间的来回使用中，会出现拉伸径缩现象，也就是直径缩小，而半封闸板的直径不会随着变化，这样就造成密封不严的情况。二是，在带压施工过程中，半封闸板会因为连续油管的上下移动造成硬摩擦，使其快速失效。三是在施工作业过程中，由于半封闸板的最内侧设有橡胶，该橡胶用来与连续油管的外壁接触实现密封，但是在操作中由于人为原因，不小心会将半封闸板突出的橡胶碰掉，造成半封装置的失效。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种连续油管四闸板防喷器半封装置及方法，将压缩式的密封方式改成扩张式的密封，且采用的可扩张式半封橡胶筒平常处于收缩状态，连续油管上下施工作业中不会被碰到，避免人为损坏；另外，可扩张式半封橡胶筒是具有弹性的，所以可以与直径缩小的连续油管紧密结合密封；通过控制进入的液压来动态调整可扩张式半封橡胶筒与连续油管之间的变形，从而减少了硬磨擦。
本发明提到的一种连续油管四闸板防喷器半封装置的使用方法，包括以下过程：
A、当连续油管（15）下入井下正常工作时，需要开启半封，通过进油通道（13）进行打压，液压油沿着进油缓冲槽（1.1）进入可扩张式半封橡胶筒（5）的圆环形空腔，再通过安全阀的限压后从出油通道流出，使圆环形空腔保持稳定的压力，使可扩张式半封橡胶筒（5）能够胀开；
B、在胀开的过程中，液压油会将可扩张式半封橡胶筒（5）的防脱外扩臂（5.3）和自锁端（5.4）固定在防喷器本体（2）内的自锁槽内，随着液压的压力升高，自锁端（5.4）与防脱外扩臂（5.3）的自锁力也升高，由于设置了上单向密封缺口（5.5）和下单向密封缺口（5.2），坐封扩张侧（5.1）在压力的作用下向一个方向扩张，形成皮碗封结构，从而紧紧的与连续油管（15）的外壁形成密封，油气进行正常生产；
C、当需要上提连续油管时，则关闭半封，首先停止从进油通道（13）打压，并通过与进油通道（13）连接的换向阀泄压，可扩张式半封橡胶筒（5）的坐封扩张侧（5.1）回缩，从而与连续油管的外壁分离，解除密封。
优选的，上述的可扩张式半封橡胶筒（5）包括坐封扩张侧（5.1）、下单向密封缺口（5.2）、下防脱外扩臂（5.3）、下自锁端（5.4）、上单向密封缺口（5.5）、上防脱外扩臂（5.6）、上自锁端（5.7），所述坐封扩张侧（5.1）的上下两侧分别设有上单向密封缺口（5.5）和下单向密封缺口（5.2），且上侧设有向上延伸的上防脱外扩臂（5.6），下侧设有向下延伸的下防脱外扩臂（5.3），所述上防脱外扩臂（5.6）连接上自锁端（5.7），下防脱外扩臂（5.3）连接下自锁端（5.4）。
优选的，上述的坐封扩张侧（5.1）与连续油管接触的一侧的截面为弧形结构，另一侧的截面为平面结构。
优选的，上述的下自锁端（5.4）和上自锁端（5.7）分别设有回旋凸起。
优选的，上述的防喷器本体（2）的中心设有与可扩张式半封橡胶筒（5）配合的圆形空腔，且圆形空腔的上侧设有上异形空腔，下侧设有下异形空腔；且通过防喷器本体（2）两侧设有的连接孔与进油缓冲槽（1.1）和出油缓冲槽（1.2）分别连通。
优选的，上述的上异形空腔的入口处一侧设有凸起，另一侧为弧形结构，凸起的内侧与可扩张式半封橡胶筒（5）的自锁端配合，凸起处设置橡胶开口压圈（3）；另一侧的弧形结构与可扩张式半封橡胶筒（5）的上防脱外扩臂（5.6）配合。
本发明的有益效果是：本发明将压缩式的密封方式改成扩张式的密封，且采用的可扩张式半封橡胶筒平常处于收缩状态，油管在上下施工作业中不会碰到，避免人为损坏；另外，可扩张式半封橡胶筒是具有弹性的，所以可以与直径缩小的连续油管紧密结合密封；通过控制进入的液压来动态调整可扩张式半封橡胶筒与连续油管之间的变形，从而减少了硬磨擦，避免了半封失效的问题；另外，检修方便，在使用前，通过外来光源，简单的就能判断出可扩张式半封橡胶筒的磨损状况；
本发明采用的可扩张式半封橡胶筒为一个整体结构，通过橡胶开口压圈将其固定在防喷器本体的异形空腔内，使用时，通过打压就可以实现可扩张式半封橡胶筒自锁在防喷器本体上，另一侧则扩张起来与连续油管的外壁接触密封，而且内外的气体或液体的压力实现相互平衡，不容易泄漏，使用更可靠，延长了其使用寿命。
附图说明
附图1是本发明安装时的结构示意图；
附图2是本发明的横向截面图；
附图3是可扩张式半封橡胶筒的半剖图；
附图4是可扩张式半封橡胶筒与连续油管的密封时的状态图；
附图5是可扩张式半封橡胶筒与连续油管的密封时第三种实施例的示意图；
附图6是可扩张式半封橡胶筒的硫化设备的结构示意图；
上图中：四闸板防喷器全封装置F1、四闸板防喷器剪切装置F2、四闸板防喷器卡瓦装置F3、四闸板防喷器半封装置F4，半封扩张控制块（1）、防喷器本体（2）、橡胶开口压圈（3）、进出液压接口（4）、可扩张式半封橡胶筒（5）、连接密封胶圈（6）、安全阀载体（7）、钢球（8）、定压弹簧（9）、调压压帽（10）、出油通道（11）、接口密封胶圈（12）、进油通道（13）、螺栓（14）、连续油管15，坐封扩张侧（5.1）、下单向密封缺口（5.2）、下防脱外扩臂（5.3）、下自锁端（5.4）、上单向密封缺口（5.5）、上防脱外扩臂（5.6）、上自锁端（5.7）；
下模盖板a1、上模盖板a2、外模套a3、定位螺栓a4、芯块a5、自锁垫块a6、自锁块连接销钉a7、上下垫块连接螺栓a8、过渡垫块a9、下拉瓦瓣a10、硫化橡胶件a11、压面瓦瓣a12、芯轴a13、单向密封成形钢圈a14、销钉承载钢圈a15、开模槽a16。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
参照附图1和2，本发明提到的一种连续油管四闸板防喷器半封装置，其技术方案是：包括半封扩张控制块（1）、防喷器本体（2）、橡胶开口压圈（3）、进出液压接口（4）、可扩张式半封橡胶筒（5）、连接密封胶圈（6）、安全阀载体（7）、钢球（8）、定压弹簧（9）、调压压帽（10）、出油通道（11）、接口密封胶圈（12）、进油通道（13），所述防喷器本体（2）的中心安装可扩张式半封橡胶筒（5），所述可扩张式半封橡胶筒（5）的尾部的自锁端通过橡胶开口压圈（3）固定在防喷器本体（2）上，形成圆环形空腔，所述防喷器本体（2）的外侧通过螺栓（14）固定半封扩张控制块（1），所述半封扩张控制块（1）的内侧设有一个进油缓冲槽（1.1）和一个出油缓冲槽（1.2），且进油缓冲槽（1.1）与防喷器本体（2）的可扩张式半封橡胶筒（5）对应，并且与可扩张式半封橡胶筒（5）形成的圆环形空腔连通；进油缓冲槽（1.1）的外端连接进油通道（13），进油通道（13）外连接进出液压接口（4），出油缓冲槽（1.2）的外端连接出油通道（11），且出油缓冲槽（1.2）内设有安全阀载体（7），安全阀载体（7）内设有钢球（8），钢球（8）的外侧连接定压弹簧（9），定压弹簧（9）的外侧连接调压压帽（10）。
参照附图3，本发明提到的可扩张式半封橡胶筒（5）包括坐封扩张侧（5.1）、下单向密封缺口（5.2）、下防脱外扩臂（5.3）、下自锁端（5.4）、上单向密封缺口（5.5）、上防脱外扩臂（5.6）、上自锁端（5.7），所述坐封扩张侧（5.1）的上下两侧分别设有上单向密封缺口（5.5）和下单向密封缺口（5.2），且上侧设有向上延伸的上防脱外扩臂（5.6），下侧设有向下延伸的下防脱外扩臂（5.3），所述上防脱外扩臂（5.6）连接上自锁端（5.7），下防脱外扩臂（5.3）连接下自锁端（5.4）。
其中，坐封扩张侧（5.1）与连续油管接触的一侧的截面为弧形结构，另一侧的截面为平面结构，且该弧形结构向自锁端一侧凹陷，使用时，从平面结构一侧施加压力，就可以是凹陷的弧形结构鼓起，然后与连续油管的外壁接触并实现密封，而此时上单向密封缺口（5.5）和下单向密封缺口（5.2）则因为挤压的原因形成小半个缺口或者形成一条缝隙。
另外，下防脱外扩臂（5.3）与坐封扩张侧（5.1）的结合处设有加厚层；上防脱外扩臂（5.6）与坐封扩张侧（5.1）的结合处设有加厚层，由于受压较大，因此设有加厚层，可以更好的维持整个装置的稳定性和牢固性。
再者，下自锁端（5.4）和上自锁端（5.7）分别设有回旋凸起，该回旋凸起的结构可以使其承压时，能够更好的实现自锁功能，使其越挤越牢固。
本发明的防喷器本体（2）的中心设有与可扩张式半封橡胶筒（5）配合的圆形空腔，且圆形空腔的上侧设有上异形空腔，下侧设有下异形空腔；且通过防喷器本体（2）两侧设有的连接孔与进油缓冲槽（1.1）和出油缓冲槽（1.2）分别连通，整个结构与可扩张式半封橡胶筒（5）吻合。
上异形空腔的入口处一侧设有凸起，另一侧为弧形结构，凸起的内侧与可扩张式半封橡胶筒（5）的自锁端配合，凸起处设置橡胶开口压圈（3）；另一侧的弧形结构与可扩张式半封橡胶筒（5）的上防脱外扩臂（5.6）配合。
本发明提到的连续油管四闸板防喷器半封装置的使用方法，包括以下过程：
1、当连续油管（15）下入井下正常工作时，需要开启半封，通过进油通道（13）进行打压，液压油沿着进油缓冲槽（1.1）进入可扩张式半封橡胶筒（5）的圆环形空腔，再通过安全阀的限压后从出油通道流出，使圆环形空腔保持稳定的压力，使可扩张式半封橡胶筒（5）能够胀开；
2、在胀开的过程中，液压油会将可扩张式半封橡胶筒（5）的防脱外扩臂（5.3）和自锁端（5.4）固定在防喷器本体（2）内的自锁槽内，随着液压的压力升高，自锁端（5.4）与防脱外扩臂（5.3）的自锁力也升高，由于设置了上单向密封缺口（5.5）和下单向密封缺口（5.2），坐封扩张侧（5.1）在压力的作用下向一个方向扩张，形成皮碗封结构，从而紧紧的与连续油管（15）的外壁形成密封，油气进行正常生产；
3、当需要上提连续油管时，则关闭半封，首先停止从进油通道（13）打压，并通过与进油通道（13）连接的换向阀泄压，可扩张式半封橡胶筒（5）的坐封扩张侧（5.1）回缩，从而与连续油管的外壁分离，解除密封。
参照附图6，本发明提到的可扩张式半封橡胶筒的硫化装置，其技术方案包括下模盖板（a1）、上模盖板（a2）、外模套（a3）、定位螺栓（a4）、芯块（a5）、自锁垫块（a6）、自锁块连接销钉（a7）、上下垫块连接螺栓（a8）、下过渡垫块（a9）、下拉瓦瓣（a10）、硫化橡胶件（a11）、压面瓦瓣（a12）、芯轴（a13）、单向密封成形钢圈（a14）、销钉承载钢圈（a15）、开模槽（a16）、上过渡垫块（a17）、上拉瓦瓣（a18），
芯块（a5）和自锁垫块（a6）通过自锁块连接销钉（a7）连接形成一个整体A，芯块（a5）的外侧通过定位螺栓（a4）与外模套（a3）连接形成整体B，将下拉瓦瓣（a10）和下过渡垫块（a9）通过上下垫块连接螺栓（a8）与下模盖板（a1）连接在一起，形成一个整体C；将上拉瓦瓣（a17）和上过渡垫块（a18）通过上下垫块连接螺栓（a8）连接在一起，形成一个整体D；在上过渡垫块（a18）的上部安装上模盖板（a2），上模盖板（a2）和下模盖板（a1）的外侧通过外模套（a3）连接；
所述下过渡垫块（a9）的上侧和上过渡垫块（a18）的下侧设有单向密封成形钢圈（a14），并且在下过渡垫块（a9）和上过渡垫块（a18）之间安装压面瓦瓣（a12），然后 ，再芯轴（a13）装入压面瓦瓣（a12）的中心。
其中，压面瓦瓣（a12）根据可扩张式半封橡胶筒的要求设计弧度，可以为一侧为平面，一侧为弧形结构。
另外，上述提到的可扩张式半封橡胶筒的硫化方法，包括以下过程：
1、按照氢化丁腈橡胶的配方，将橡胶进行混炼，并制成胶片；
2、先将芯块a5和自锁垫块a6通过自锁块连接销钉a7连接形成一个整体A；再与外模套a3通过定位螺栓形成一个整体B；
3、用壁纸刀将胶片割成碎片，便于向磨具内进行填充；
4、将下模盖板a1放在割胶的桌面上，将下拉瓦瓣a10和下过渡垫块a9通过上下垫块连接螺栓a8连接在一起，形成一个整体C；将上拉瓦瓣a17和上过渡垫块a18通过上下垫块连接螺栓a8连接在一起，形成一个整体D；
5、将整体B放在整体C中，且此时向整体B和整体C之间形成的空隙中填入胶片，再将整体D安装在整体B的上侧，然后，在上下过渡垫块的内侧通过螺钉安装单向密封成形钢圈a14，再向芯块a5的外端面处填入胶片，再将压面瓦瓣a12固定在上下过渡垫块之间；再装入芯轴a13；
6、最后，将上模压板a2与上过渡垫块a18连接为一个整体，并加入胶片下压；
7、将整体放入平板硫化机上进行硫化，此时，需要看开模槽a16看是否有橡胶漏出，未漏出则需要打开上模压板a2继续加入胶片，直到有橡胶溢出为止，完成填料工作；
8、继续在130-150摄氏度下硫化，压力保持在10-15兆帕，时间为30-45分钟之间，完成硫化工作；
9、硫化完成后，使模具与硫化完成的橡胶件自然冷却，冷却完成后就可以开模；
10、开模按以下顺序完成：首先将上下垫块连接螺栓a8和定位螺栓a4拆卸下，然后，将上模压板a2打开取出，再将芯轴取出，同时可以将外模套a3取出；然后将压面瓦瓣a12取出；再取出上过渡垫块a17和下过渡垫块a9，然后取出上拉瓦瓣（a18）和下拉瓦瓣a10，再将自锁块连接销钉a7拧下，翻动硫化好的橡胶件的尾端取出自锁垫块a6，再取出芯块a5，完成橡胶的整个硫化与取出工作。
本发明采用特别设计的专用硫化设备来完成可扩张式半封橡胶筒的制作，从而实现其规模化生产与推广，另外，该硫化设备和硫化方法，结构合理，制作容易，大幅提高生产效率，也保证了生产的质量。
实施例2，与实施例1不同之处是：本发明的坐封扩张侧（5.1）与连续油管接触的一侧的截面为弧形结构，另一侧的截面为有利于回弹的凸起弧形结构。
使用方法与实施例1相同，不同之处是：随着液压的压力升高，坐封扩张侧（5.1）在压力的作用下向一个方向扩张，形成皮碗封结构，从而紧紧的与连续油管的外壁形成密封；而与连续油管接触的一侧的截面为弧形结构，则是反方向形成凸起的碗底形状。
实施例3，与实施例1和2不同之处是：参照附图5，本发明的坐封扩张侧（5.1）为三段式结构，与连续油管接触的一侧的截面为弧形结构、平面结构和弧形结构三段组成，中间一段为平面结构。这样，中间的平面结构更好的与连续油管的外壁结合，形成的密封面更大，密封效果也更持久。
以上所述，仅是本发明的部分较佳实施例，任何熟悉本领域的技术人员均可能利用上述阐述的技术方案加以修改或将其修改为等同的技术方案。因此，依据本发明的技术方案所进行的任何简单修改或等同置换，尽属于本发明要求保护的范围。
Claims (6)
1.一种连续油管四闸板防喷器半封装置的使用方法，其特征是包括以下过程：
A、当连续油管（15）下入井下正常工作时，需要开启半封，通过进油通道（13）进行打压，液压油沿着进油缓冲槽（1.1）进入可扩张式半封橡胶筒（5）的圆环形空腔，再通过安全阀的限压后从出油通道流出，使圆环形空腔保持稳定的压力，使可扩张式半封橡胶筒（5）能够胀开；
B、在胀开的过程中，液压油会将可扩张式半封橡胶筒（5）的防脱外扩臂（5.3）和自锁端（5.4）固定在防喷器本体（2）内的自锁槽内，随着液压的压力升高，自锁端（5.4）与防脱外扩臂（5.3）的自锁力也升高，由于设置了上单向密封缺口（5.5）和下单向密封缺口（5.2），坐封扩张侧（5.1）在压力的作用下向一个方向扩张，形成皮碗封结构，从而紧紧的与连续油管（15）的外壁形成密封，油气进行正常生产；
C、当需要上提连续油管时，则关闭半封，首先停止从进油通道（13）打压，并通过与进油通道（13）连接的换向阀泄压，可扩张式半封橡胶筒（5）的坐封扩张侧（5.1）回缩，从而与连续油管的外壁分离，解除密封。
2.根据权利要求1所述的一种连续油管四闸板防喷器半封装置的使用方法，其特征是：所述的可扩张式半封橡胶筒（5）包括坐封扩张侧（5.1）、下单向密封缺口（5.2）、下防脱外扩臂（5.3）、下自锁端（5.4）、上单向密封缺口（5.5）、上防脱外扩臂（5.6）、上自锁端（5.7），所述坐封扩张侧（5.1）的上下两侧分别设有上单向密封缺口（5.5）和下单向密封缺口（5.2），且上侧设有向上延伸的上防脱外扩臂（5.6），下侧设有向下延伸的下防脱外扩臂（5.3），所述上防脱外扩臂（5.6）连接上自锁端（5.7），下防脱外扩臂（5.3）连接下自锁端（5.4）。
3.根据权利要求2所述的一种连续油管四闸板防喷器半封装置的使用方法，其特征是：所述的坐封扩张侧（5.1）与连续油管接触的一侧的截面为弧形结构，另一侧的截面为平面结构。
4.根据权利要求2所述的一种连续油管四闸板防喷器半封装置的使用方法，其特征是：所述的下自锁端（5.4）和上自锁端（5.7）分别设有回旋凸起。
5.根据权利要求1所述的一种连续油管四闸板防喷器半封装置的使用方法，其特征是：所述的防喷器本体（2）的中心设有与可扩张式半封橡胶筒（5）配合的圆形空腔，且圆形空腔的上侧设有上异形空腔，下侧设有下异形空腔；且通过防喷器本体（2）两侧设有的连接孔与进油缓冲槽（1.1）和出油缓冲槽（1.2）分别连通。
6.根据权利要求5所述的一种连续油管四闸板防喷器半封装置的使用方法，其特征是：所述的上异形空腔的入口处一侧设有凸起，另一侧为弧形结构，凸起的内侧与可扩张式半封橡胶筒（5）的自锁端配合，凸起处设置橡胶开口压圈（3）；另一侧的弧形结构与可扩张式半封橡胶筒（5）的上防脱外扩臂（5.6）配合。
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