專利名稱：組合式多功能采油井口裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采油井的井口裝置，該裝置可以用做多種類型的油井，如機(jī)械采油井，自噴井和注水井。該井口裝置主要由四通主體油管掛總成和井口密封裝置構(gòu)成。油管掛總成分為三種類型，井口密封裝置分為兩種類型，將不同的油管掛總成和井口密封裝置與四通主體組合起來便可以分別構(gòu)成抽油機(jī)普通井口裝置，環(huán)空測(cè)試井口裝置，有桿旋轉(zhuǎn)泵井口裝置和潛油電泵井口裝置等。
現(xiàn)有的自噴井采油井口裝置為卡箍式采油樹或法蘭式采油樹，其基本結(jié)構(gòu)由套管大四通和油管小四通及若干個(gè)高壓閘門組成。這種裝置的油管和套管四通上下分別設(shè)置，出油通道都設(shè)在油管掛以上，每次修井作業(yè)或改變采油方式時(shí)，都必須拆改井口流程，卸掉油管法蘭以上部分，工作量很大、費(fèi)工費(fèi)時(shí)。
在機(jī)械采油過程中，通常由于套管頭法蘭安裝不正或使用過程中的變形，造成抽油井的井口不正。為了調(diào)整抽井井口的偏斜，很多發(fā)明人設(shè)計(jì)出各種類型的井口調(diào)偏器。如CN88217184提供了一種用于糾正抽油井井口偏斜的裝置，但是這類裝置的調(diào)偏范圍有限，而且也無法解決套管頭與井口偏斜的問題。
在機(jī)械采油過程中，需要對(duì)油井進(jìn)行環(huán)空測(cè)試，以取得地層中的各種參數(shù)。對(duì)于這種測(cè)試，需要安裝特殊的井口裝置。如CN88100168提供的一種雙轉(zhuǎn)偏心井口，該井口的油管通道也設(shè)置在油管掛以上，這就不能為下井儀器提供更有效的解卡條件。并且已有技術(shù)中的環(huán)空測(cè)試通道上安裝的均是常規(guī)閘閥，測(cè)試空間的尺寸受限制，整個(gè)裝置外形高大，這種裝置對(duì)測(cè)試操作很不方便。
現(xiàn)有的井口的裝置的井口盤根盒直接密封提升桿，提升桿表面被卡子卡出痕跡后，對(duì)密封填料磨損十分嚴(yán)重。常用的橡膠密封填料使用壽命短，當(dāng)采油井口裝置對(duì)抽油機(jī)懸點(diǎn)不同心時(shí)，更加劇了對(duì)密封填料的磨損?，F(xiàn)有的有桿旋轉(zhuǎn)泵井口裝置也由于泵桿的顫動(dòng)，桿表面不光而使盤根密封不好，漏失嚴(yán)重。目前，改裝后的各種采油井口裝置規(guī)格型式不一，安裝高度都比較高，這對(duì)生產(chǎn)管理，安裝維修都不方便。
本發(fā)明的目的之一是提供一種組合式多功能機(jī)械采油井口裝置。該裝置可以根據(jù)安裝井口的需要，組合安裝，在變動(dòng)采油方式或修井作業(yè)時(shí)，井口流程不需要拆卸。在改裝采油井口裝置時(shí)，只要換上相應(yīng)的油管掛總成和井口密封裝置，就可以分別構(gòu)成抽油機(jī)普通井口裝置;抽油機(jī)環(huán)空測(cè)試井口裝置;有桿旋轉(zhuǎn)泵井口裝置或潛油電泵井口裝置。此外該井口裝置還可以代替自噴井的采油井口裝置和注水井的井口裝置。該裝置組合方式簡(jiǎn)便，井口適應(yīng)性強(qiáng)，可以減少大量的工程改造量。
本發(fā)明的目的之二是提供一種可以防止和調(diào)整機(jī)械采油井井口偏斜的裝置。該井口裝置不需要安裝任何其它的調(diào)偏器，而只是利用安裝在套管頭法蘭與四通法蘭之間的球形鋼圈，就可以解決抽油井的井口偏斜問題。
本發(fā)明的目的之三是提供一種油管可作360度偏心公轉(zhuǎn)的環(huán)空測(cè)試井口裝置，該裝置的油管出油通道均設(shè)置在油管掛以下，它可為下井儀器提供更方便、更有效的解卡條件。此外該裝置的環(huán)空測(cè)試通道上設(shè)有隱型閥，該閥不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且安裝操作十分方便。
本發(fā)明的目的之四是提供兩種密封性更好的井口密封裝置，一種是滑套式往復(fù)桿密封機(jī)構(gòu)，另一種是滑套式旋轉(zhuǎn)桿密封機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)是在抽油桿和旋轉(zhuǎn)泵桿上設(shè)有專用的滑套，以保持盤根的良好密封，此外該機(jī)構(gòu)采用的碳素纖維密封填料，它即經(jīng)濟(jì)耐用，又可以延長(zhǎng)密封期。
按照本發(fā)明所提供的組合式多功能采油井口裝置，該裝置包括一個(gè)四通，一付油管掛總成和一個(gè)井口密封裝置。本發(fā)明所述的四通與已有的四通不同之處在于四通主體內(nèi)同時(shí)設(shè)有套管通道和油管通道，但兩個(gè)通道并不重疊，油套管出口對(duì)稱設(shè)置;套管頭法蘭與四通下部法蘭的聯(lián)接采用球面鋼圈的結(jié)構(gòu)，油管掛總或設(shè)置在四通中心通道內(nèi)，并通過一個(gè)平面鋼圈將油管掛總成的大法蘭與四通的上法蘭面密封。油管掛總成設(shè)計(jì)為三種形式，它們是同心油管掛總成，偏心環(huán)空旋轉(zhuǎn)油管掛總成和電纜密封油管掛總成。井口密封裝置設(shè)計(jì)為兩種形式，它們是滑套式往復(fù)桿密封機(jī)構(gòu)和滑套式旋轉(zhuǎn)桿密封機(jī)構(gòu)。通過上述不同的組件，可以分別構(gòu)成抽油機(jī)普通井口裝置抽油，機(jī)環(huán)空測(cè)試井口裝置，旋轉(zhuǎn)桿泵井口裝置和潛油電泵井口裝置等。


圖1為抽油機(jī)環(huán)空測(cè)試井口裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為圖1的A-A斷面圖，同時(shí)也是隱形閥平面示意圖。
圖3為抽油機(jī)普通井口裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為有桿旋轉(zhuǎn)泵井口裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為圖4D-D斷面圖。
圖6為圖4E-E斷面圖。
圖7為潛油電泵井口裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖8為圖7F-F斷面圖。
圖9為滑套式往復(fù)桿密封機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作以詳細(xì)描述從圖1可以看出四通主體5的中心大通道是一光滑的圓柱面7，在圓柱面7的下部是一光滑的圓錐面8，四通主體5的上的法蘭面是兩個(gè)向外伸的臂，其中一個(gè)是油管出口8，另一個(gè)是套管出口10，油管出口的內(nèi)孔垂直于光滑圓柱面7的上部，構(gòu)成油管通道9，套管出口的內(nèi)孔拐彎傾斜通向光滑圓錐面8的下部，構(gòu)成套管通道11。四通主體5的下法蘭面14的中心孔4為一球面，套管頭法蘭1上的球面鋼圈2與四通下法蘭球面中心孔4相配合，構(gòu)成球狀調(diào)心密封結(jié)構(gòu)。球面鋼圈2的上半部分為球面，下半部為普通鋼圈形狀，球面鋼圈上有密封槽，槽中裝有柔性密封圈3。在四通的上法蘭面15上設(shè)有常規(guī)的鋼圈槽，在鋼圈槽內(nèi)裝有平面鋼圈17，該鋼圈的上平面有密封槽，槽中裝有柔性密封圈18。
圖1所描述的是偏心油管掛總成與滑套式往復(fù)桿密封機(jī)構(gòu)和四通主體組合的環(huán)空測(cè)試井口裝置結(jié)構(gòu)示意圖。偏心環(huán)空旋轉(zhuǎn)油管掛總成主要由旋轉(zhuǎn)體20，大法蘭21兩大件組成。大法蘭21通過軸承22支持旋轉(zhuǎn)體20，形成活動(dòng)聯(lián)接。同時(shí)大法蘭通過平面鋼圈17座在四通主體5的上法蘭面15上。旋轉(zhuǎn)體20上有與其中心線平行的大通道23，通道的兩端有螺紋，上螺紋用來聯(lián)接滑套式往復(fù)桿密封機(jī)構(gòu)60，下螺紋用來聯(lián)接井下油管。旋轉(zhuǎn)體上的通孔13與四通主體5上的油管通道9相通。與旋轉(zhuǎn)體中心平行的還有一個(gè)環(huán)空測(cè)試通道19，該通道上部設(shè)有隱形閥24，該閥由閥體24，閥板25，浮動(dòng)閥芯28，驅(qū)動(dòng)齒輪26及扶正套27構(gòu)成。從圖1、圖2中可以看出，閥體24固定在旋轉(zhuǎn)體20上，驅(qū)動(dòng)齒輪26可驅(qū)動(dòng)閥板25圍繞扶正套27轉(zhuǎn)動(dòng)。閥板上有兩個(gè)通孔29，30，其中一個(gè)通孔30中裝有浮動(dòng)閥芯28，驅(qū)動(dòng)齒輪26使閥板25轉(zhuǎn)到另一個(gè)通孔29上，并與環(huán)空測(cè)試通道19對(duì)齊時(shí)，閥打開，測(cè)試儀器由此下入井下。當(dāng)驅(qū)動(dòng)齒輪26使閥板25轉(zhuǎn)動(dòng)到浮動(dòng)閥芯28與環(huán)空測(cè)試通道19對(duì)中時(shí)，閥關(guān)閉。
附圖3是同心油管掛總成40與滑套式往復(fù)桿密封機(jī)構(gòu)60和四通主體5組合后的抽油機(jī)普通井口裝置結(jié)構(gòu)示意圖。參照?qǐng)D3可以看出，同心油管掛總成由大法蘭41和油管掛主體40構(gòu)成。大法蘭41與油管掛主體40之間為活動(dòng)密封聯(lián)接。法蘭內(nèi)孔在油管掛主體40的配合面上保持一定的滑動(dòng)距離，并對(duì)油管掛上串限位。大法蘭41與四通上法蘭面15之間是平面鋼圈17，大法蘭41與平面鋼圈17的結(jié)合面為平面，使其不妨礙油管掛主體與四通主體對(duì)中。在同心油管掛的上部接有滑套式往復(fù)桿密封機(jī)構(gòu)60。
附圖4是同心油管掛總成42與滑套式旋轉(zhuǎn)桿密封機(jī)構(gòu)41和四通主體5組合的旋轉(zhuǎn)桿泵井口裝置結(jié)構(gòu)示意圖。從圖中可以看出滑套式旋轉(zhuǎn)桿密封機(jī)構(gòu)41主要由滑套44，滑套固定機(jī)構(gòu)34球絞密封室43組成?；?4通過滑套固定機(jī)構(gòu)與旋轉(zhuǎn)泵桿47相固定，外表光滑的特制滑套44隨旋轉(zhuǎn)桿泵47一同轉(zhuǎn)動(dòng)，與球絞密封室43保持旋轉(zhuǎn)密封，而球絞密封室在一定程度上隨動(dòng)于旋轉(zhuǎn)桿47，從而消除了滑套對(duì)密封填料的偏磨，使井口的密封性能得以改善。密封填料為碳素纖維，耐磨性能好，且只填不掏，填料得以充分利用，從圖5可以看出，滑套固定機(jī)構(gòu)34由卡瓦套45及“C”型斷面的卡瓦46組成，卡瓦的槽寬小于旋轉(zhuǎn)桿47的直徑，卡瓦通過棱角48與旋轉(zhuǎn)桿47接觸性遞扭力，卡瓦套45下端方槽與滑套44上部，方柱相吻合，傳遞扭力。
附圖7描述的是電纜密封油管掛總成51與四通件5組合在一起的潛油電泵井口裝置結(jié)構(gòu)示意圖。從圖中可以看出電纜密封油管掛總成51主要由密封法蘭30，法蘭密封組件31和四通密封組件32，油管掛主體51及壓蓋50組成。四通密封組件32設(shè)置于四通主體5的光滑圓柱面7和油管掛主體51之間;法蘭密封組件31設(shè)置于密封法蘭30與油管掛主體51之間，并由壓蓋50壓緊。油管掛主體51相對(duì)于密封法蘭30與四通主體5偏心，讓出一定的空間設(shè)置電纜36，電纜孔與油管掛主體51平行，油管掛主體51上設(shè)有通孔35，該通孔與四通主體5上的油管通道9相通。油管掛主體51的下部有上下兩個(gè)臺(tái)階57、58，這兩個(gè)臺(tái)階可以壓著四通密封組件32上下移動(dòng)。
附圖8描述的是法蘭密封組件31和四通密封組件32剖面結(jié)構(gòu)示意圖。從圖中可以看出密封組件由蓋板54，密封軟片52及補(bǔ)塊構(gòu)成。本附圖描述的是三根電纜的實(shí)施例。蓋板54上開有裝電纜的缺口56，補(bǔ)塊53與蓋板54嵌合并保持與密封軟片52平整接觸補(bǔ)塊53通過沉入螺釘55固定在蓋板54上。該油管掛密封效果好，井口安裝高度很低，可以避免電纜為穿孔而被卡斷的事故發(fā)生，并且給操作帶來極大的方便。
附圖8描述的是滑套式往復(fù)桿密封機(jī)構(gòu)示意圖，從圖中可以看出滑套式往復(fù)桿密封機(jī)構(gòu)60主要由滑套61，滑套固定機(jī)構(gòu)62，滑套主密封室63，滑套副密封室64及應(yīng)急密封室78構(gòu)成?；?1通過滑滑套固定機(jī)構(gòu)62固定在抽油機(jī)提升桿65上，固定機(jī)構(gòu)62主要由卡瓦66，卡瓦座67，密封座68，密封室69，旋轉(zhuǎn)鍵及對(duì)開式安全卡套71構(gòu)成。對(duì)開式安全卡套71通過兩頭臺(tái)階72把卡瓦座67與密封座68連在一起。預(yù)防在調(diào)整不當(dāng)而超載時(shí)，安全卡套被拉斷，保護(hù)其它另件免受損失，防止意外事故發(fā)生。主密封室63用于一次密封，副密封室64用于二次密封，其密封填料為碳素纖維，該填料只加掏，這可以使填料得以充分利用。應(yīng)急密封室78的填料為耐油橡膠塊，平時(shí)處于松弛狀態(tài)，急用時(shí)擰下壓套73，壓縮橡膠塊，取代上部主副密封室承壓，壓套73由殼體74內(nèi)環(huán)槽中的若干個(gè)鋼球75限位。避免調(diào)整失誤而脫開?；?1的下端有直徑大于滑套外徑的頭部76，頭部上端有光滑密封面77，其作用一是防止滑套被拉出，二是光滑密封面77與殼體74接觸時(shí)，起到密封作用。這種滑套式往復(fù)桿密封裝置60配合偏心環(huán)空測(cè)試油管掛而構(gòu)成偏心測(cè)試井口裝置，配合同心油管掛總成而構(gòu)成抽油機(jī)普通井口裝置。
權(quán)利要求
1.一種組合式多功能采油井口裝置，該井口裝置包括一個(gè)四通，一付油管掛總成和一個(gè)井口密封裝置，其特征在于本發(fā)明所述的四通主體內(nèi)同時(shí)設(shè)有套管通道和油管通道，但兩個(gè)通道并不重疊，油套管出口對(duì)稱設(shè)置，套管頭法蘭與四通下部法蘭的聯(lián)接采用球面鋼圈的結(jié)構(gòu)，油管掛總成設(shè)置在四通中心通道內(nèi)，并通過一個(gè)平面鋼圈將油管掛總成的大法蘭與四通的上法蘭面密封，油管掛總成包括同心油管掛總成，偏心油管掛總成和電纜密封油管掛總成三種形式，井口密封裝置包括滑套式往復(fù)桿密封機(jī)構(gòu)和滑套式旋轉(zhuǎn)桿密封機(jī)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井口裝置，其特征在于，四通主體的中心大通道是一光滑的圓柱面，在圓柱面的下部是一光滑的圓錐面，四通主體的上法蘭面是兩個(gè)向外伸的臂，一個(gè)是油管出口，另一個(gè)是套管出口，油管出口的內(nèi)孔垂直于光滑圓柱面的上部構(gòu)成油管通道;套管出口的內(nèi)孔拐彎傾斜通向光滑圓錐面的下部，構(gòu)成套管通道，四通主體的下法蘭面的中心孔為一球面，套頭法蘭上的球面鋼圈與四通下法蘭球面中心孔相配合，構(gòu)成球狀調(diào)心密封結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的井口裝置，其特征在于，球面鋼圈的上半部為球面，下半部為普通鋼圈形狀，球面鋼圈有密封槽，槽中裝有柔性密封圈。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井口裝置，其特征在于，偏心油管掛總成與滑套式往復(fù)桿密封機(jī)構(gòu)和四通主體組合成環(huán)空測(cè)試井口裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的井口裝置，其特征在于，偏心油管掛總成由旋轉(zhuǎn)體和大法蘭構(gòu)成，旋轉(zhuǎn)體上有與其中心線平行的大通道，通道上螺紋用來聯(lián)接滑套式往復(fù)桿密封機(jī)構(gòu)，下螺紋用來聯(lián)接井下油管，與旋轉(zhuǎn)體平行的還有一個(gè)環(huán)空測(cè)試通道，該通道上設(shè)有隱形閥;大法蘭通過軸承支持旋轉(zhuǎn)體，形成活動(dòng)聯(lián)接，同時(shí)大法蘭通過平面鋼圈座在四通主體的上法蘭面上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的井口裝置，其特征在于，環(huán)空測(cè)試通道上的隱形閥由閥體、閥板、浮動(dòng)閥芯、驅(qū)動(dòng)齒輪及扶正套構(gòu)成，閥體24固定在旋轉(zhuǎn)體上，閥板上有兩個(gè)通孔，其中一個(gè)通孔上裝有浮動(dòng)閥芯。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井口裝置，其特征在于，同心油管掛總成與滑套式往復(fù)桿密封機(jī)構(gòu)和四通主體組合后構(gòu)成抽油機(jī)普通井口裝置，同心油管掛總成由大法蘭41和油管掛主體40構(gòu)成，大法蘭與油管掛主體之間為活動(dòng)密封聯(lián)接，法蘭內(nèi)孔在油管掛主體的配合面上保持一定的距離。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井口裝置，其特征在于，同心油管掛總成與滑套式旋轉(zhuǎn)桿密封機(jī)構(gòu)和四通主體組合為旋轉(zhuǎn)桿泵井口裝置，滑套式旋轉(zhuǎn)桿泵密封機(jī)構(gòu)由滑套、滑套固定機(jī)構(gòu)和球絞密封室構(gòu)成，滑套通過滑套固定機(jī)構(gòu)與旋轉(zhuǎn)泵桿相固定。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的井口裝置，其特征在于，滑套固定機(jī)構(gòu)由卡瓦套及“C”型斷面的卡瓦組成，卡瓦的槽寬小于旋轉(zhuǎn)桿直徑。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井口裝置，其特征在于，電纜密封油管掛總成與四通主體組成為潛油電泵井口裝置，電纜密封油管掛總成的油管掛主體相對(duì)于四通主體偏心，電纜與油管掛主體平行;四通密封組件設(shè)置于四通主體的光滑圓柱面和油管掛主體之間，法蘭密封組件設(shè)置于密封法蘭與油管掛主體之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井口裝置，其特征在于，滑套式往復(fù)桿密封機(jī)構(gòu)由滑套、滑套固定機(jī)構(gòu)，滑套主密封室，滑套副密封室和應(yīng)急密封室構(gòu)成;滑套通過固定機(jī)構(gòu)固定在抽油機(jī)提升桿上。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的井口裝置，其特征在于，滑套固定機(jī)構(gòu)由卡瓦、卡瓦座、密封座、密封室、旋轉(zhuǎn)鍵及對(duì)開式安全卡套構(gòu)成，對(duì)開式安全卡套通過兩頭臺(tái)階把卡瓦座與密封座連在一起。
全文摘要
本發(fā)明是一種用來安裝在油井套筒法蘭上的組合式多功能的采油井口裝置。該裝置主要由四通主體，油管掛總成和井口密封裝置構(gòu)成，油管掛分為三種類型，井口密封裝置分為兩種類型，將不同的油管掛總成和井口密封裝置與四通主體組合起來，便可以分別構(gòu)成抽油機(jī)普通井口裝置，環(huán)空測(cè)試井口裝置，有桿旋轉(zhuǎn)泵井口裝置和潛油電泵井口裝置等。該裝置組合方式簡(jiǎn)便，井口適應(yīng)性強(qiáng)，并可以減小大量的工程改造量。
文檔編號(hào)E21B33/03GK1048579SQ9010224
公開日1991年1月16日 申請(qǐng)日期1990年4月24日 優(yōu)先權(quán)日1990年4月24日
發(fā)明者薛世和 申請(qǐng)人:大港石油管理局采油二廠