本发明专利技术公开了一种用于电潜泵采油井中的环空安全装置，该装置由插入管密封部分、液压控制部分、弹簧控制部分、通路控制部分和自平衡机构组成。本发明专利技术可在生产管柱内插入其它管柱的井中代替具有阀板结构的安全阀，通过地面液压系统控制，远程控制该环空安全装置的开启和关闭，从而解决电加热井和同井注采井的安全问题，防止井喷事故的发生；同时本发明专利技术还具有压力自平衡功能，解决了长时间关井等原因造成井下压力过高而使环空安全装置无法打开的问题。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及从井中开采油、气、水、可溶解或可融化物质或矿物泥浆的设备，具体的说，涉及在电潜泵采油生产管柱中，用于密封插入管柱和生产管柱之间环空的安全装置。
技术介绍
采用电潜泵采油时，出于安全考虑，有些生产井的生产管柱连有具有阀板结构的安全阀、过电缆封隔器以及放气阀，安全阀和放气阀的开、关由连到地面的液控管线内的液压来控制，其中安全阀下入深度较浅，在200m左右。当井下产液出现井喷，则需在地面紧急切断液控管线内压力，使安全阀的阀板关闭，防止井喷。在电泵采油生产井中，有些油井含蜡高，生产管柱内易结蜡，造成生产减产或停产，另外在一些稠油井，由于原油的粘度过高，开采非常困难。为了解决上述问题，油田通常会在油管内下入可以加热产液的连续加热电缆，由于加热电缆的下入使具有阀板结构的安全阀因阀板被插入管柱挡住而无法关闭，从而失效。在一些应用同井注采工艺的生产井中，井中管柱由两层同心管柱组成，外层为外径较大的油管，内层为外径较小的油管，大小油管的环空作为生产采油通道，通常该类双层管的下入分为两步，第一步下入外层管柱，第二步插入内层管柱，由于内层管柱的插入使外层管柱连接的常规安全阀因阀板无法关闭而失效。除此之外，对于一些生产管柱内需要插入其它管柱的特殊工艺的井，常规的阀板安全阀也会均将因阀板无法关闭而失效。
技术实现思路
本专利技术要解决的是生产管柱内需要插入其它管柱时常规安全阀无法使用的技术问题，提供一种用于电潜泵采油井中的环空安全装置，防止井喷事故发生。为了解决上述技术问题，本专利技术通过以下的技术方案予以实现:一种用于电潜泵采油井中的环空安全装置，其特征在于，该装置由插入管密封部分、液压控制部分、弹簧控制部分、通路控制部分和自平衡机构组成；插入管密封部分包括上端呈喇叭口且其壁面上设置有过流通道、下端与导向筒密封连接的导向头，所述导向筒的下端与所述通路控制部分的本体上端口内部密封连接，所述导向筒内壁镶嵌有多个第一 O型圈,用于与插入管柱形成密封；液压控制部分包括设置有密封内孔的上接头，所述密封内孔内安装有活塞杆密封总成2，并通过液控管线连接于液压控制系统；所述活塞杆密封总成2包括外部套有密封结构的活塞杆，所述活塞杆上端安装有对所述密封结构限位的活塞杆螺帽；所述上接头上端用于连接环空安全装置上部的油管，下端口外部密封连接有设置于弹簧控制部分外部的连接套，所述连接套下端密封连接于所述通路控制部分的外筒，所述连接套内壁设置有凸台；所述弹簧控制部分包括中心管，所述中心管的上端部固定连接有上连接套，所述中心管外部套有压缩后的动力弹簧，所述动力弹簧一端抵顶于所述中心管和所述上连接套内端面，另一端通过开口环和径向限位环限位，所述径向限位环抵顶于所述连接套内壁上的凸台；所述中心管下部开设有防压槽，并且与所述通路控制部分的本体总成键连接；所述通路控制部分包括所述本体总成，所述本体总成由外筒和设置有桥式通道的本体焊接构成，所述本体和所述外筒之间具有能够使所述中心管下端插入的间隙；所述本体上端口外部与所述上接头下端口内部密封连接，内部中心能够与插入管柱形成间隙配合；所述外筒上端外部与所述连接套密封连接，下端外部密封连接有下接头；所述下接头内部安装有弧形金属密封件，通过其内壁设置的周向凸起对所述弧形金属密封件径向定位，所述弧形金属密封件具有弧形端面，该弧形端面分别与所述本体和所述外筒下端头形成金属对金属的密封，所述弧形金属密封件具有大于插入管柱外径的过流内孔；弧形金属密封件外部安装有回复弹簧，所述回复弹簧通过限位套限位，所述限位套同时限制弧形金属密封件的轴向行程，所述限位套上设置有多个过流通道；所述自平衡机构嵌装于所述本体总成，所述本体密封连接有平衡凡尔座，所述平衡凡尔座内部底端安装有能够过流的定位块，所述定位块上面设置有套接在一起的小外弹簧和小内弹簧，所述小外弹簧和小内弹簧上面设置有钢球，所述钢球与所述平衡凡尔座的锥形光滑表面形成金属对金属的密封。所述活塞杆外部的密封结构包括设置在中间的活塞杆中心环，所述活塞杆中心环两侧对称地设置有活塞杆V盘，所述活塞杆V盘外端依次设置有活塞杆支撑环和活塞杆压帽，所述活塞杆压帽的凸形结构与所述活塞杆支撑环的凹槽配合。所述弧形金属密封件、所述本体和所述外筒的密封接触位置均设置有镍钴合金。所述弧形金属密封件的两处金属密封位置之间设置有截面为直角的环形凹槽。所述限位套选用金属防垢材料。本专利技术的有益效果是:(一)本专利技术的环空安全装置可以在需要在生产管柱内插入其它管柱的井中代替具有阀板结构的安全阀。插入管柱在连接本专利技术的管柱入井后才进行下入，首先要穿过导入管柱并与其进行内密封，同时也要穿过控制生产通道的本体总成和弧形金属密封件，插入管柱不影响本专利技术生产通道的开启和关闭。当本专利技术处于开启状态时，生产液通过弧形金属密封件进入本体中的桥式通道而流入本专利技术上面所连接的油管内。因此本专利技术可以防止由于加热电缆的下入使具有阀板结构的安全阀因阀板无法关闭而失效，也可以防止由于内层管柱的插入使外层管柱连接的常规安全阀因阀板无法关闭而失效，从而解决电加热井和同井注采，以及其它需要在生产管柱内插入其它管柱的特殊工艺井的安全问题，防止井喷事故的发生。(二)本专利技术的环空安全装置具有压力自平衡功能，具体是弹簧控制部分的中心管上设置有防压槽，防压槽在本专利技术关闭时使自平衡结构处于关闭状态，当本专利技术需要打开时起到打开自平衡部分的作用，在自平衡结构开启的前提下弧形金属密封件更容易被压开，从而打开生产通道，解决了长时间关井等原因造成井下压力过高而使环空安全装置无法打开的问题。(三)本专利技术的环空安全装置可以由地面液压系统通过液压控制部分控制其开启 和关闭，从而实现了环空安全装置的远程控制。附图说明图1是本专利技术所提供的环空安全装置的结构示意图；图2是图1的A-A剖面图；图3是活塞杆密封总成的结构示意图；图4 (a)是活塞杆压帽的零件图；(b)是活塞杆V盘的零件图；(C)是活塞杆中心环的零件图；(d)是活塞杆支撑环的零件图；图5是弹簧控制部分的结构示意图；图6是中心管的第一剖面图；图7是中心管的第二剖面图；图8是本体总成焊接后的毛坯结构示意图；图9是本体的结构示意图；图10是图9的B-B剖面图；图11是图9的C-C剖面图；图12是图9的D-D剖面图；图13是限位套的端面视图；图14是限位套的剖面视图；图15是自平衡机构的局部放大图；图16是自平衡机构的外面与本环空安全装置上面形成同压系统的示意图；图17是自平衡机构的内部与本环空安全装置下面形成同压系统的示意图；图18是本专利技术所提供环空安全装置的采油过程示意图。图中:1-上接头；2-活塞杆密封总成；201-活塞杆螺帽；202-活塞杆压帽；203-活塞杆V盘；204_活塞杆中心环；205_活塞杆支撑环；206_活塞杆；3_第二 O型密封圈；4-第四O型密封圈；5_本体总成；501_外筒；502_本体；503_桥式通道；504_焊口 ；505-镍钴合金；506_键结构；6-连接套；7_弹簧总成；701-上连接套；702_动力弹簧；703_开口环；704_径向限位环；705-中心管；706-防压槽；707_键槽；8_第三O型密封圈；9_第五O型密封圈；10-弧形金属密封件；11_限位套；12_回复弹簧；13_本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于电潜泵采油井中的环空安全装置，其特征在于，该装置由插入管密封部分、液压控制部分、弹簧控制部分、通路控制部分和自平衡机构组成；插入管密封部分包括上端呈喇叭口且其壁面上设置有过流通道、下端与导向筒密封连接的导向头，所述导向筒的下端与所述通路控制部分的本体上端口内部密封连接，所述导向筒内壁镶嵌有多个第一O型圈，用于与插入管柱形成密封；液压控制部分包括设置有密封内孔的上接头，所述密封内孔内安装有活塞杆密封总成，并通过液控管线连接于液压控制系统；所述活塞杆密封总成包括外部套有密封结构的活塞杆，所述活塞杆上端安装有对所述密封结构限位的活塞杆螺帽；所述上接头上端用于连接环空安全装置上部的油管，下端口外部密封连接有设置于弹簧控制部分外部的连接套，所述连接套下端密封连接于所述通路控制部分的外筒，所述连接套内壁设置有凸台；所述弹簧控制部分包括中心管，所述中心管的上端部固定连接有上连接套，所述中心管外部套有压缩后的动力弹簧，所述动力弹簧一端抵顶于所述中心管和所述上连接套内端面，另一端通过开口环和径向限位环限位，所述径向限位环抵顶于所述连接套内壁上的凸台；所述中心管下部开设有防压槽，并且与所述通路控制部分的本体总成键连接；所述通路控制部分包括所述本体总成，所述本体总成由外筒和设置有桥式通道的本体焊接构成，所述本体和所述外筒之间具有能够使所述中心管下端插入的间隙；所述本体上端口外部与所述上接头下端口内部密封连接，内部中心能够与插入管柱形成间隙配合；所述外筒上端外部与所述连接套密封连接，下端外部密封连接有下接头；所述下接头内部安装有弧形金属密封件，通过其内壁设置的周向凸起对所述弧形金属密封件径向定位，所述弧形金属密封件具有弧形端面，该弧形端面分别与所述本体和所述外筒下端头形成金属对金属的密封，所述弧形金属密封件具有大于插入管柱外径的过流内孔；弧形金属密封件外部安装有回复弹簧，所述回复弹簧通过限位套限位，所述限位套同时限制弧形金属密封件的轴向行程，所述限位套上设置有多个过流通道；所述自平衡机构嵌装于所述本体总成，所述本体密封连接有平衡凡尔座，所述平衡凡尔座内部底端安装有能够过流的定位块，所述定位块上面设置有套接在一起的小外弹簧和小内弹簧，所述小外弹簧和小内弹簧上面设置有钢球，所述钢球与所述平衡凡尔座的锥形光滑表面形成金属对金属的密封。...
【技术特征摘要】
1.一种用于电潜泵采油井中的环空安全装置，其特征在于，该装置由插入管密封部分、液压控制部分、弹簧控制部分、通路控制部分和自平衡机构组成； 插入管密封部分包括上端呈喇叭口且其壁面上设置有过流通道、下端与导向筒密封连接的导向头，所述导向筒的下端与所述通路控制部分的本体上端口内部密封连接，所述导向筒内壁镶嵌有多个第一 O型圈,用于与插入管柱形成密封； 液压控制部分包括设置有密封内孔的上接头，所述密封内孔内安装有活塞杆密封总成，并通过液控管线连接于液压控制系统；所述活塞杆密封总成包括外部套有密封结构的活塞杆，所述活塞杆上端安装有对所述密封结构限位的活塞杆螺帽； 所述上接头上端用于连接环空安全装置上部的油管，下端口外部密封连接有设置于弹簧控制部分外部的连接套，所述连接套下端密封连接于所述通路控制部分的外筒，所述连接套内壁设置有凸台； 所述弹簧控制部分包括中心管，所述中心管的上端部固定连接有上连接套，所述中心管外部套有压缩后的动力弹簧，所述动力弹簧一端抵顶于所述中心管和所述上连接套内端面，另一端通过开口环和径向限位环限位，所述径向限位环抵顶于所述连接套内壁上的凸台；所述中心管下部开设有防压槽，并且与所述通路控制部分的本体总成键连接； 所述通路控制部分包括所述本体总成，所述本体总成由外筒和设置有桥式通道的本体焊接构成，所述本体和所述外筒之间具有能够使所述中心管下端插入的间隙；所述本体上端口外部与所述上接头下端口内部密封连接，内部中心能够与插入管柱形成间隙配合；所述外筒上端外部与所述连接套密封连接，下端外部密...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘鹏，王尧，葛春晓，张春升，罗建伟，赵仲浩，
申请(专利权)人：中国海洋石油总公司，中海油能源发展股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。