一种带压作业管柱防喷防坠的方法与装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种带压作业管柱防喷防坠的方法与装置，包括：上法兰

【技术实现步骤摘要】
一种带压作业管柱防喷防坠的方法与装置


[0001]本专利技术属于石油天然气行业中带压作业
，具体涉及一种带压作业管柱防喷防坠的方法与装置
。

技术介绍

[0002]油气井在钻完井
、
修井的工程中，井喷是最大风险，因此，油气行业均以“安全第一，预防为主”的方针和“以人为本”的理念，不断强化作业过程井控管理
。
其中，井控工作是重中之重，但目前的井控对象仅为井内流体
。
[0003]随着石油装备技术
、
石油工程技术的进步，石油钻采领域发展了控压钻井和带压作业技术，常规钻完井
、
修井等井下作业对井内流体的控制技术已较为成熟
。
但作业管柱失控坠落
、
甚至喷出时有发生，特别是管柱喷出，后果尤为严重，往往是机毁人亡
。
究其原因，是因为带压作业是在井口有流体压力情况下进行的作业，不仅井内流体可能会喷出，管柱亦可能会喷出
。
然而，带压作业对入井管柱的控制技术和装备还没有引起业内的关注
。
目前带压作业机的基本配置如图1所示，通常配置了游动卡瓦组和固定卡瓦组四副卡瓦交替工作来控制入井管柱，配置一套球形防喷器和两套工作闸板（也称工作防喷器）交替工作来控制环空流体压力
。
由此可见，管柱的控制仅靠卡瓦独立完成，一旦卡瓦控制失效，管柱就没有第二套控制装置和控制手段
。
因此，基于目前带压作业现状，急需开发防止井内管柱喷出或坠落的装置
。
[0004]上述现有技术中，因带压作业液压控制装置较多，管柱控制配置不完善，卡瓦失效
、
操作失误等都可能造成管柱坠落入井，甚至喷出井口的事故
。
近年来，国内带压作业已发生多起因管柱喷出造成井口着火
、
操作者伤亡的事故，管柱坠落入井也时有发生
。
目前，带压作业机还没有专门的防止管柱意外喷出或坠落入井的配置装置
。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术存在的上述问题，本专利技术提供了一种带压作业管柱防喷防坠的方法与装置，采用限制管柱接箍通过的方法，提出了一种新的管柱防喷防坠的技术方案
。
[0006]本专利技术所采用的技术方案之一为：一种带压作业管柱防喷防坠的装置，所述装置包括：上法兰
、
下法兰
、
限位挡块
、
限位挡块控制盘
、
上缓冲内衬
、
下缓冲内衬
、
执行装置
、
导向轴
、
导向键等；其中，所述上法兰和所述下法兰通过丝扣连接组成一限位腔体；所述限位挡块的内壁为圆弧形，所述限位挡块的数量为两个或两个以上，两个或两个以上的所述限位挡块可形成一限位环；所述导向轴和所述导向键分别设置于所述限位挡块的上侧和下侧，所述限位挡块控制盘具有与所述导向轴相对应的弧形槽，所述导向轴位于所述弧形槽内以形成相应的平面运动副；所述限位挡块
、
所述限位挡块控制盘
、
所述上缓冲内衬
、
所述下缓冲内衬
、
所述导向轴
、
所述导向键设置于所述限位腔体内，组成了限位总成；所述执行装置与所述限位挡块控制盘连接，控制所述限位总成的开闭；所述上缓冲内衬和所述下缓冲内衬分别具有相同直径的内腔，所述上
缓冲内衬的内腔和所述下缓冲内衬的内腔组成了管柱作业时的管柱通道；所述上缓冲内衬和所述下缓冲内衬分别设置于所述上法兰的内壁和所述下法兰的内壁
。
[0007]优选的，所述执行装置控制所述限位挡块控制盘旋转，所述限位挡块控制盘旋转时通过所述弧形槽带动所述导向轴沿所述管柱通道的径向运动，所述导向轴径向运动时带动两个或两个以上的所述限位挡块沿所述管柱通道的径向运动，实现所述管柱通道直径的变化以及所述限位总成的关闭和打开
。
[0008]优选的，当所述限位总成处于关闭状态时，两个或两个以上的所述限位挡块形成所述限位环，所述限位环的内径小于管柱接箍的外径且大于管柱的外径；当所述限位总成处于打开状态时，两个或两个以上的所述限位挡块退回至所述限位腔体内，两个或两个以上的所述限位挡块未形成所述限位环
。
[0009]优选的，所述上缓冲内衬的规格尺寸
、
所述下缓冲内衬的规格尺寸
、
所述限位挡块的规格尺寸可根据不同规格尺寸的管柱
、
接箍选择，形成不同规格尺寸的所述限位总成
。
[0010]优选的，所述下法兰的本体上开设有所述执行装置的操作窗，所述操作窗为所述执行装置的移动自锁轨道，通过所述执行装置的转向锁死所述限位总成
。
[0011]优选的，所述上缓冲内衬与所述上法兰采用等径配合的方式连接，所述下缓冲内衬与所述下法兰采用楔形配合的方式连接；所述上缓冲内衬和所述下缓冲内衬选用高延展性能的材料制成
。
[0012]优选的，建立所述管柱
、
所述管柱的接箍与所述装置的三维模型，模拟所述接箍的变形过程，根据模拟结果确定所述上缓冲内衬和所述下缓冲内衬的厚度与长度
。
[0013]优选的，通过悬臂梁设计的方法确定所述装置的支撑点
。
[0014]优选的，根据压杆稳定性的理论确定所述装置安装于固定卡瓦组或转盘面的上端
。
[0015]本专利技术所采用的技术方案之二为：一种带压作业管柱防喷防坠的方法，所述方法使用了所述带压作业管柱防喷防坠的装置，具体包括以下步骤：步骤1）根据不同规格尺寸的管柱
、
接箍选取对应规格尺寸的所述装置；步骤2）将所述装置安装于固定卡瓦组或转盘面的上端；步骤3）在管柱起下作业前，通过所述执行装置将所述装置打开；步骤4）在起下管柱运动过程中，始终关闭所述装置，只让管柱通过所述装置而接箍不能通过所述装置；步骤5）当接箍或其它大直径工具需要通过所述装置时，打开所述限位总成，待接箍或其它大直径工具通过所述装置后立即关闭所述装置
。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0017]1、
通过限位挡块的径向运动，实现管柱通道直径的变化以及所述限位总成的关闭和打开，可限制接箍或其它大直径工具的出入井，防止了管柱的喷出或坠落
。
[0018]2、
根据管柱的运动规律，模拟了接箍的变形过程模型，确定了防止接箍变形的缓冲内衬的厚度与长度，提高了装置的稳定性
。
[0019]3、
在管柱带压作业过程中，当管柱失控导致接箍冲击装置时，通过缓冲内衬切削变形和限位挡块悬臂梁结构弯曲吸收冲击能，延长了冲击作用的时间，减小了瞬时冲击载
荷，提高了限位挡块的抗冲击能力
。
[0020]4、
缓冲内衬切削后被二次挤压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种带压作业管柱防喷防坠的装置，其特征在于，所述装置包括：上法兰
、
下法兰
、
限位挡块
、
限位挡块控制盘
、
上缓冲内衬
、
下缓冲内衬
、
执行装置
、
导向轴
、
导向键等；其中，所述上法兰和所述下法兰通过丝扣连接组成一限位腔体；所述限位挡块的内壁为圆弧形，所述限位挡块的数量为两个或两个以上，两个或两个以上的所述限位挡块可形成一限位环；所述导向轴和所述导向键分别设置于所述限位挡块的上侧和下侧，所述限位挡块控制盘具有与所述导向轴相对应的弧形槽，所述导向轴位于所述弧形槽内以形成相应的平面运动副；所述限位挡块
、
所述限位挡块控制盘
、
所述上缓冲内衬
、
所述下缓冲内衬
、
所述导向轴
、
所述导向键设置于所述限位腔体内，组成了限位总成；所述执行装置与所述限位挡块控制盘连接，控制所述限位总成的开闭；所述上缓冲内衬和所述下缓冲内衬分别具有相同直径的内腔，所述上缓冲内衬的内腔和所述下缓冲内衬的内腔组成了管柱作业时的管柱通道；所述上缓冲内衬和所述下缓冲内衬分别设置于所述上法兰的内壁和所述下法兰的内壁
。2.
根据权利要求1所述的一种带压作业管柱防喷防坠的装置，其特征在于，所述执行装置控制所述限位挡块控制盘旋转，所述限位挡块控制盘旋转时通过所述弧形槽带动所述导向轴沿所述管柱通道的径向运动，所述导向轴径向运动时带动两个或两个以上的所述限位挡块沿所述管柱通道的径向运动，实现所述管柱通道直径的变化以及所述限位总成的关闭和打开
。3.
根据权利要求2所述的一种带压作业管柱防喷防坠的装置，其特征在于，当所述限位总成处于关闭状态时，两个或两个以上的所述限位挡块形成所述限位环，所述限位环的内径小于管柱的接箍的外径且大于管柱的外径；当所述限位总成处于打开状态时，两个或两个以上的所述限位挡块退回至所述限位腔体内，两个或两个以上的所述限位挡块未形成所述限位环
。4.
...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘红霞，马华辉，敬维银，蔡立平，
申请(专利权)人：四川康特斯能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：