[实用新型]水平井双管作业耐高温井控装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种水平井作业的井控装置，尤其是水平井双管作业耐高温井控装置。

背景技术

目前，井控装置是井口作业的重要设备，其井控装置由井口防喷器和地面防喷器控制装置相互连接构成；防喷器是一种因防范井喷事故而设计的，在井涌发生后能及时安全关井的装置，其主要由壳体、开关阀板油缸总成、闸板总成、侧门总成、手动锁紧丝杠、进回油口组成，其有全封闸板结构，亦有半封闸板结构，或全封闸板和半封闸板相结合的结构，主要结构为，其壳体的闸板腔体在垂直闸板的纵向截面呈长圆形，侧门本身由侧门螺栓与壳体连接，缸盖、开关闸板液缸，通过液缸连接螺栓与侧门固定连接在一起，闸板总成挂在开关闸板液缸活塞杆前端，侧门与开关闸板液缸之间采用Y形密封圈实现双向密封；活塞杆与侧门之间的密封装置分为两部分，一部分是密封井压，一部分是密封液控产生的油压，两次密封机构位于这两部门之间，一般情况下，为使该处的密封十分可靠，有多重结构的密封圈，以及中间O形密封圈的辅助密封，当液控系统高压油进入左右液缸闸板关闭腔时，推动活塞带动左右闸板总成沿壳体闸板腔分别向井口中心移动，实现封井，当高压油井入左右液缸闸板开启腔时，推动活塞带动左右闸板总成向离开井口中心方向运动，打开井口，闸板开关由液控系统换向阀控制；其又称闸板防喷器，其由四处密封，这样即可有效地密封井口，即闸板顶密封与壳体的密封连接，闸板前密封与管子及前密封相互之间的密封连接，壳体与侧门间的密封连接，活塞杆与侧门间的密封连接，闸板的密封是这样的，一是在液压油作用下活塞杆推动闸板前密封胶芯挤压变形密封前部，顶密封胶芯与壳体间过盈压缩密封顶部，从而实现初始密封，二是在井内有压力时，井压从闸板后部推动闸板前密封进一步挤压变形，同时井压从下部推动闸板上浮贴紧壳体上的密封面，从而形成可靠的密封；闸板总成与闸板室有着一定的间隙，允许闸板在壳体腔内上下浮动，为了保证闸板与井内管柱间密封可靠，闸板的前端有相互突出的导向块，它可插入对面闸板的凹槽内，这样导向块斜面在关井时井内管柱不居中的情况下对井管产生一定向心推力，使井内管柱移向井口中心；地面防喷器控制装置是控制井口防喷器的重要设备，由远程控制台及高压油管组成，远程控制台通过高压油管连接防喷器，通过其高压油管内的高压油施控防喷器；远程控制台由底座、油箱、泵组、蓄能器组、管汇、各种阀件、仪表及电控箱组成，它的主要功能为，由泵组产生高压控制液，并储存在蓄能器组中，当需要开、关防喷器时，来自蓄能器组的高压控制液通过管汇的三位四通转阀被分配到各个控制对象(防喷器)中；其泵组配有两套独立的动力源，即电动油泵和手动油泵，蓄能器组有足够的高压液体蓄备，满足关闭全部防喷器组和打开液动阀的要求的控制要求，电动油泵带有自动启动、停止的控制装置，每个防喷器的开、关动作均由相应的三位四通转阀控制；远程控制台的控制管汇上有备用压力源接口，可以在需要时引入压力源；液压管线有硬管线和软管线两种，一般用软管线，软管线的两端为自封式的快速接头，实现远程控制台与防喷器的连接；远程控制台上安装报警装置，对蓄能器压力、气源压力，油箱液位和电动油泵的运转进行监视，当上述参数超出设定的报警极限时，可以在远程控制台上给出声、光报警信号，指示操作人员采取措施，它能在蓄能器压力低时报警，油箱液位低时报警及电动油泵运转不正常时报警；在远程控制台上固定电控箱，电控箱的电线路上安装连接远程控制台的电动动机，电动机连接油泵，当电动机转动时，带动油泵转动，通过入油管，将油箱内的油吸入，并加压通过出油管输送到蓄能器组内，入油管一端连接固定在油箱上，另一端连接固定在油泵进油口，出油管一端固定连接在油泵的出油口，另一端连接单向阀进口，单向阀出口连接油管一端，其接油管另一端连接蓄能器组，这样当油泵转动时，压力油经单向阀向蓄能器组供油；电控箱上安装连接压力控制器，当系统压力达到一定设定值时，压力控制器自动切断电源，使电动油泵停止供油，当系统压力降压一定值时，电动油泵会自动重新启动工作，这样使蓄能器组的压力始终保持在一定的范围内，随时可供操作防喷器开启或关闭，蓄能器组通过油管连接安装隔离阀、溢流阀，再连接控制管汇，其管汇连接三位四通转阀的进油口，这样只要扳动相应的三位四通转阀手柄，使可实现“开”、“关”防喷器的操作，这样，储存在蓄能器组中的压力油通过蓄能器隔离阀、滤油器、再经过减压溢流阀减压后，进入控制管汇，到各三位四通转阀进油口，远程控制台上的所用的三位四通转阀(液转阀)均为“O”型机能，转动阀手柄在“中”位时，各腔不相通，而当手柄处于“开”位式“关”位时，随着压力油进入防喷器中油缸的一端，另一端的油液使经三位四通转阀回油箱；蓄能器组一般为多个囊式蓄能器相互连接在一起的结构，其囊式蓄能器在液压系统中起着储存能量，稳定压力，减少功率消耗，补偿漏渗，吸收压力脉动力和缓和冲击力等多种作用，其牢固地支持在远程控制台的托架上，其由壳、胶囊及充气阀和油口组成，壳顶上有充气阀，充气阀连接壳空腔内的胶囊，壳下端有油口，油口贯通壳内，其胶囊内充入气体，通常为氮气，几个囊式蓄能器连接组合在一起构成蓄能器组，其囊内的氮气有一定的压力，当液压油通过油口进入壳内时，压缩胶囊，使胶囊内的氮气的气压上升，其液压油的压强上升到一定幅度，相反在使用蓄能器时，由于胶囊内的高压强压迫壳内的液压油，使油带有一定有压力，可通过油口向外挤压，通过油管将压力油输送到一定的位置，而电动油泵开始工作，使其压力油始终保持一定的压力，从而控制防喷器；但是随着国内外对水平井技术的广泛应用，水平井业已成为当前条件下高效开发油田的重要手段；伴随着水平井数量的不断增加，水平井采油技术日趋成熟，但是，目前水平井作业技术尚处于探索、跟进阶段，尤其在双管作业井控技术方面，仍然沿用直井的井控技术；虽然开发了一些单项技术，但工艺不配套，没有成熟的技术系列，大多采用直井常规的工艺，施工周期长，成功率低，尤其在SAGD井和双管注气井的施工作业中，由于井口结构复杂，井内管柱配置特殊，井筒温度较高，井底压差变化大，地面井控设施和井控技术相对落后，存在井筒报废、井喷失控等重大安全隐患；水平井双管作业较普通直井作业井控风险大，不仅井筒泻油面积大，产量是直井的2-5倍，井底压差较大，而且蒸汽吞吐、蒸汽趋、SAGD、双管注汽等采油方式决定了水平井的底层压力是极不稳定的；水平井双管作业较普通直井作业井控技术难，不仅特殊的井身结构造成一段井控呈多变状态，需随时采取措施保持井底压力平衡和井筒温度控制；井下事故处理难度较大，不允许随便实施扔管关井动作；而且特殊的井口环境和现有井控装置的功能缺陷造成二级井控的关井动作操作速度较慢，乃易酿成井喷失控。