CN113216901B - 一种深水高压气井快速弃井装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种深水高压气井快速弃井装置，属海上弃井技术领域。它由上套管、下套管、钻杆、法兰板、球阀机构和滑动机构构成，下套管内固装有法兰板，法兰板上活动插装有滑动机构，法兰板一侧的下套管内套装有球阀机构，下套管的一侧安装有上套管，上套管内环空设置有钻杆。该深水高压气井快速弃井装置，通过压板带动滑动板下行，从而使球阀转动关闭中心孔，有效的阻止井底高压气体上窜，使弃井过程中免受井底高压气体的影响，能加快弃井效率，节省弃井作业的工作时间；通过自锁孔和自锁键配合，阻止滑动板的回程，防止球阀被打开造成井底高压气体的泄露，保证了封堵的质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种深水高压气井快速弃井装置，属海上弃井技术领域。
背景技术
伴随着石油气资源的不断开发，海上大量老旧的油气井逐渐被弃置，为避免弃置的海上油气井中井下高压气体上窜对生态环境造成危害，需要对弃置的油气井实施永久封堵， 在海上弃井过程中，由于操作简单方便、可永久承受高压等优点，通常采用间隔打水泥塞的方法进行封堵，以阻止井下高压气体上窜。
具体施工的过程中，由于水泥塞的凝固时间较长，延长了弃井作业的工作时间，在海上作业平台需要日费200万元左右的情况下，水泥塞较长的凝固时间，额外造成了高昂的平台使用费用，导致成本增加。因此，有必要对其进行改进。
发明内容
本发明的目的在于：针对上述现有技术的不足，提供一种结构简单、使用方便，能有效减少弃井作业的工作时间，同时保证封堵质量的深水高压气井快速弃井装置。
本发明的技术方案是：
一种深水高压气井快速弃井装置，它由上套管、下套管、钻杆、法兰板、球阀机构和滑动机构构成，其特征在于：下套管内固装有法兰板，法兰板上活动插装有滑动机构，法兰板一侧的下套管内套装有球阀机构，下套管的一侧安装有上套管，上套管内环空设置有钻杆。
所述的下套管为轴向设置有中心孔的变径空心体，下套管的中心孔上设置有限位凸台，中心孔一侧的下套管内轴向开制有凹槽，凹槽底部固装有减震弹簧。
所述的法兰板上呈对称状开制有螺栓孔，螺栓孔一侧的法兰板上制作有泥浆孔B，螺栓孔另一侧的法兰板上制作有齿条孔。
所述的球阀机构由球阀、套筒、装配座、传动轴和齿轮构成，套管套装在下套管的中心孔内，套管的上端与法兰板抵触连接，装配座的一侧与套管抵触连接，装配座的另一侧与限位凸台抵触连接，装配座上活动安装有球阀，球阀的一侧固定插装有传动轴，传动轴延伸至装配座外侧，延伸至装配座外侧的传动轴上固装有齿轮。
所述的滑动机构由压板、滑动板和固定板构成，压板与滑动板固定连接，滑动板的一侧设置有燕尾齿，与燕尾齿对应的固定板上设置有燕尾槽，滑动板和固定板之间通过燕尾槽和燕尾齿的配合滑动连接，滑动板的另一侧设置有齿条，齿条与齿轮啮合连接。
所述的齿条一侧的滑动板上设置有自锁孔。
所述的压板呈环空状设置在下套管内，压板上制作有泥浆孔A。
所述的减震弹簧一端与下套管固定连接，减震弹簧的另一端与固定板固定连接，与减震弹簧固定连接的固定板上设置有固定孔，固定孔中设置有自锁键。
所述的自锁键由压缩弹簧和压缩键构成，压缩键底部固定连接有压缩弹簧。
本发明的有益效果：
该深水高压气井快速弃井装置，通过压板受到压力下行，带动滑动板下行，与滑动板上的齿条啮合连接的齿轮发生转动，从而带动球阀转动关闭中心孔，有效的阻止井底高压气体上窜，使弃井过程中免受井底高压气体的影响，能加快弃井效率，节省弃井作业的工作时间；通过滑动板的燕尾齿与固定板的燕尾槽滑动配合，使滑动板保持轴向下行，通过滑动板上的自锁孔和固定板上的自锁键配合，使自锁键弹出锁死滑动板，阻止滑动板的回程，防止球阀被打开造成井底高压气体的泄露，保证了封堵的质量。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中法兰板的结构示意图；
图3为本发明中滑动机构的结构示意图；
图4为本发明中自锁键的结构示意图。
图中：1、上套管；2、钻杆；3、下套管；4、法兰板；5、套筒；6、装配座；7、球阀；8、传动轴；9、限位凸台；10、压板；11、滑动板；12、齿轮；13、齿条；14、自锁孔；15、固定板；16、减震弹簧；17、螺栓孔；18、泥浆孔A；19、泥浆孔B；20、固定孔；21、压缩弹簧；22、压缩键；23、齿条孔；24、中心孔。
具体实施方式
该深水高压气井快速弃井装置，由上套管1、下套管3、钻杆2、法兰板4、球阀机构和滑动机构构成，下套管3为轴向设置有中心孔24的变径空心体，下套管3的中心孔24上设置有限位凸台9，中心孔24一侧的下套管3内轴向开制有凹槽，凹槽底部固定安装有减震弹簧16，下套管3内固定安装有法兰板4，法兰板4一侧的下套管3中心孔24内套装有球阀机构，球阀机构由球阀7、套筒5、装配座6、传动轴8和齿轮12构成，套管套装在下套管3的中心孔24内，套管的上端与法兰板4抵触连接，装配座6的一侧与套管抵触连接，装配座6的另一侧与限位凸台9抵触连接，装配座6上活动安装有球阀7，球阀7的一侧固定插装有传动轴8，传动轴8延伸至装配座6外侧，延伸至装配座6外侧的传动轴8上固装有齿轮12。
法兰板4上呈对称状开制有螺栓孔17，螺栓孔17一侧的法兰板4上制作有泥浆孔B19，螺栓孔17另一侧的法兰板4上制作有齿条13孔，通过齿条13孔活动插装有滑动机构，滑动机构由压板10、滑动板11和固定板15构成，压板10呈环空状设置在下套管3内，压板10上制作有泥浆孔A18，压板10与滑动板11固定连接，滑动板11的一侧设置有燕尾齿，与燕尾齿对应的固定板15上设置有燕尾槽，滑动板11和固定板15之间通过燕尾槽和燕尾齿的配合滑动连接，滑动板11的另一侧设置有齿条13，齿条13与球阀机构中的齿轮12啮合连接，齿条13一侧的滑动板11上设置有自锁孔14。
减震弹簧16一端与凹槽底部固定连接，减震弹簧16的另一端与固定板15固定连接，与减震弹簧16固定连接的固定板15上设置有固定孔20，固定孔20中设置有自锁键，自锁键由压缩弹簧21和压缩键22构成，压缩键22底部固定连接有压缩弹簧21，通过自锁孔14和自锁键使滑动板11和固定板15之间形成轴向固定，减震弹簧16的作用是减缓高压气体的冲击力，避免水泥浆受到井下高压气体的冲击，带动滑动机构运动，导致球阀7发生转动。
上套管1内环空设置有钻杆2，上套管1和钻杆2分别与上部钻井设备连接，该快速弃井设备，由下套管3、法兰板4、球阀机构和滑动机构组成弃井设备主体，装配时，通过上套管1安装弃井设备主体。
在进行正常弃井作业时，先从上套管1中打入水泥浆，水泥浆通过压板10的泥浆孔A18流经法兰板4的泥浆孔B19进入球阀机构中，此时球阀7呈开启状态，水泥浆从球阀7中流经下套管3的中心孔24至井下。
该深水高压气井快速弃井装置工作时，将钻杆2下放，使钻杆22对压板10施加向下的压力，使压板10下行，由于压板10与滑动板11固定连接，滑动板11发生同步下行，滑动板11下行的过程中，通过滑动板11一侧的齿条13与球阀机构的齿轮12啮合连接，使齿轮12发生转动，齿轮12通过传动轴8带动球阀7发生同步转动，将球阀7关闭中心孔24，达到阻止井底高压气体上窜的目的。
同时，滑动板11下行的过程中，滑动板11另一侧的燕尾齿与固定板15上的燕尾槽配合滑动，由于固定板15的底部与弹簧固定连接，当燕尾槽和燕尾齿之间的滑动摩擦力小于或等于弹簧的弹力时，滑动板11与固定板15之间发生相对移动，使滑动板11沿着固定板15轴向下行，滑动板11上的自锁孔14同步下行，当自锁孔14下行至与固定板15上被压缩的自锁键重合时，压缩键22在压缩弹簧21弹力的作用下从固定板15中弹出，从而将自锁孔14卡住，使滑动板11停止下行并被固定，阻止滑动板11的回程，此时，与滑动板11的齿条13啮合连接的齿轮12停止转动，球阀7保持关闭状态停止转动，使弃井设备被锁死。
该深水高压气井快速弃井装置，通过压板10受到压力下行，带动滑动板11下行，与滑动板11上的齿条13啮合连接的齿轮12发生转动，从而带动球阀7转动关闭中心孔24，有效的阻止井底高压气体上窜，使弃井过程中免受井底高压气体的影响，能加快弃井效率，节省弃井作业的工作时间；通过滑动板11的燕尾齿与固定板15的燕尾槽滑动配合，使滑动板11保持轴向下行，通过滑动板11上的自锁孔14和固定板15上自锁键的压缩键22配合，使压缩键22在压缩弹簧21的弹力作用下弹出，将滑动板11锁死，阻止滑动板11的回程，防止球阀7被打开造成井底高压气体的泄露，保证了封堵的质量。
Claims (7)
1.一种深水高压气井快速弃井装置，它由上套管（1）、下套管（3）、钻杆（2）、法兰板（4）、球阀机构和滑动机构构成，其特征在于：下套管（3）内固装有法兰板（4），法兰板（4）上活动插装有滑动机构，所述的滑动机构由压板（10）、滑动板（11）和固定板（15）构成，压板（10）与滑动板（11）固定连接，滑动板（11）的一侧设置有燕尾齿，与燕尾齿对应的固定板（15）上设置有燕尾槽，滑动板（11）和固定板（15）之间通过燕尾槽和燕尾齿的配合滑动连接，滑动板（11）的另一侧设置有齿条（13），法兰板（4）一侧的下套管（3）内套装有球阀机构，所述的球阀机构由球阀（7）、套筒（5）、装配座（6）、传动轴（8）和齿轮（12）构成，套管套装在下套管（3）的中心孔（24）内，套管的上端与法兰板（4）抵触连接，装配座（6）的一侧与套管抵触连接，装配座（6）的另一侧与限位凸台（9）抵触连接，装配座（6）上活动安装有球阀（7），球阀（7）的一侧固定插装有传动轴（8），传动轴（8）延伸至装配座（6）外侧，延伸至装配座（6）外侧的传动轴（8）上固装有齿轮（12），齿轮（12）与齿条（13）啮合连接，下套管（3）的一侧安装有上套管（1），上套管（1）内环空设置有钻杆（2）。
2.根据权利要求1所述的一种深水高压气井快速弃井装置，其特征在于：所述的下套管（3）为轴向设置有中心孔（24）的变径空心体，下套管（3）的中心孔（24）上设置有限位凸台（9），中心孔（24）一侧的下套管（3）内轴向开制有凹槽，凹槽底部固装有减震弹簧（16）。
3.根据权利要求1所述的一种深水高压气井快速弃井装置，其特征在于：所述的法兰板（4）上呈对称状开制有螺栓孔（17），螺栓孔（17）一侧的法兰板（4）上制作有泥浆孔B（19），螺栓孔（17）另一侧的法兰板（4）上制作有齿条孔。
4.根据权利要求1所述的一种深水高压气井快速弃井装置，其特征在于：所述的齿条（13）一侧的滑动板（11）上设置有自锁孔（14）。
5.根据权利要求1所述的一种深水高压气井快速弃井装置，其特征在于：所述的压板（10）呈环空状设置在下套管（3）内，压板（10）上制作有泥浆孔A（18）。
6.根据权利要求2所述的一种深水高压气井快速弃井装置，其特征在于：所述的减震弹簧（16）一端与下套管（3）固定连接，减震弹簧（16）的另一端与固定板（15）固定连接，与减震弹簧（16）固定连接的固定板（15）上设置有固定孔（20），固定孔（20）中设置有自锁键。
7.根据权利要求6所述的一种深水高压气井快速弃井装置，其特征在于：所述的自锁键由压缩弹簧（21）和压缩键（22）构成，压缩键（22）底部固定连接有压缩弹簧（21）。
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