專利名稱：不壓井可更換部件的天然氣采氣井口裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于天然氣開采設備，特別涉及一種不壓井可更換部件的天然氣采氣井口裝置。
背景技術：
天然氣采氣井口裝置中的主要部件由各種高壓閘閥組成。由于在長期使用過程中，不斷受到高壓天然氣的腐蝕、沖刷等各種因素的影響，閘閥密封失效是常見損壞形式。而現有的天然氣采氣井口裝置中尚沒有專為更換已經損壞的閘閥而設計的機構及工具。更換已經損壞的總閘閥及套管左、右主閘閥常規的作法是根據天然氣井的壓力，配制不同密度的壓井液體注入井內，壓住天然氣層，即可安全地更換天然氣井口裝置中已經損壞的閘閥。然后，排除井內液體，恢復生產。這一壓井作業一般要花費數十萬元人民幣，而且由于壓井液體對天然氣層造成污染，一般情況下恢復生產后，其產量大約要降低五分之一到三分之一。
為了提高采氣井口裝置的可靠性，各主要天然氣生產國所生產的天然氣采氣井口裝置，均采用雙倍以上數量的高壓閘閥作備用。
近年來有報道稱，美國的鉆采設備公司在高壓采氣井口裝置上，已經能夠在不壓井的情況下更換總閘閥及套管左、右主閘閥。
目前，在國內尚未見到有關不壓井更換天然氣井口總閘閥及套管左、右主閘閥的報道。
發明內容
本實用新型的目的是克服現有技術中的不足，提供一種不壓井的情況下，在更換已損壞閘閥時，安全可靠，操作簡單，制造容易的簡化天然氣采氣井口裝置及其配套專用液壓工具。
為了解決上述存在的技術問題，本實用新型采用下述技術方案不壓井可更換部件的天然氣采氣井口裝置，包括簡化天然氣采氣井口裝置及配套專用液壓工具。所述的簡化天然氣采氣井口裝置由1個總閘閥，2個套管閘閥，1個測試閘閥，1個生產閘閥和1個可調式針型閥，小四通及特殊大四通組成。所述各種閘閥均系市場銷售的成熟產品。所述特殊大四通的油管懸掛器及兩側旁通內均設計有梯形母螺紋及內圓柱密封面。使用配套專用液壓工具可將這些帶有梯形母螺紋及內圓柱密封面的通道堵死。
所述配套專用液壓工具包括堵塞器及液缸，所述堵塞器外殼的上部有左右對稱的倒T型槽，中部有兩道O型密封圈，下部有梯形公螺紋，堵塞器的內部設計有平衡閥，平衡閥的閥座裝有錐形閥桿，錐形閥桿的錐面上裝有密封件，錐形閥桿上套裝有閥桿彈簧，閥桿彈簧座在平衡閥底蓋上。錐形閥桿可以在平衡閥底蓋的中孔中滑動。
所述液缸由外筒、活塞及活塞桿組成，活塞桿下端設有一橫向卡軸，將卡軸裝入堵塞器的倒T型槽內，活塞桿的頂端將錐形閥桿與閥座頂開，使平衡閥處于打開狀態，并形成一套能夠在本實用新型上更換閘閥的配套專用液壓工具系統。
現假定不壓井可更換部件天然氣采氣井口裝置在現場經過多年使用后，發現總閘閥已關閉不嚴，需要更換。此時，可將配套專用液壓工具安裝在總閘閥上部，用液缸將堵塞器安放到特殊大四通的油管懸掛器內，堵死天然氣井內流出的通道。因而，可將已損壞的閘閥安全拆出，更換上新的閘閥。
更換套管左、右主閘閥的技術方案與更換總閘閥完全相同，只是液壓工具安裝在水平位置上。
本實用新型的有益效果是(1)凡使用本實用新型的天然氣井，因某些原因，損壞了總閘閥或套管主閘閥，在更換這些閘閥時，就不必壓井了，由此節約了巨額的作業費用；(2)氣井產量將不會因此減少；(3)不壓井可更換部件的天然氣采氣井口裝置比現有裝置簡單，閘閥總數減少一半，成本較低；(4)配套專用液壓工具在一個氣區只需配備2-3套即可，因而操作成本低。
以下結合附圖和實施實例對本實用新型作進一步說明。
圖1(a)是現有的典型天然氣采氣井口裝置示意圖，
圖1(b)是省去各備用閘閥后的不壓井可更換部件的天然氣采氣井口裝置示意圖。
圖2是本實用新型在特殊大四通油管懸掛器和兩側旁通內設計有可安放堵塞器的梯形母螺紋和內圓柱密封面的縱向剖面結構示意圖。
圖3是本實用新型配套專用液壓工具中的堵塞器的縱向剖面結構示意圖。
圖4是本實用新型配套專用液壓工具中用來安放堵塞器的液缸的縱向剖面結構示意圖。
圖5是液缸帶著堵塞器安裝在需要更換的閘閥上的縱向剖面結構示意圖。
圖6是已將堵塞器安放在特殊大四通油管懸掛器內的縱向剖面結構示意圖。
圖中，1.井口總閘閥；2.套管右主閘閥；3.套管左主閘閥；4.備用總閘閥；5、6.套管備用閘閥；7.測試閘閥；9.生產閘閥；8、10、11.備用生產閘閥；12.可調式針型閥；13.小四通；14.特殊大四通；15.油管懸掛器；16.油管懸掛器內圓柱密封面；17.油管懸掛器內梯形母螺紋；18.油管懸掛器外密封系統；19.特殊大四通旁通梯形母螺紋；20.特殊大四通旁通內圓柱密封面；21.堵塞器；22.錐形閥桿；23.錐形閥密封件；24.堵塞器外圓柱密封面；25.閥桿彈簧；26.堵塞器梯形公螺紋；27.平衡閥底蓋；28.倒T型槽；29.活塞上腔油道；30.上腔壓力表；31.活塞下腔油道；32.下腔壓力表；33.活塞；34.活塞桿；35.堵塞器上腔壓力表；36.卡軸。
具體實施方式
在
圖1(b)中，本實用新型能夠完成目前采氣工程的全部工藝，因而可以正常生產。
在圖2所示為本實用新型中的總閘閥，因某種原因損壞后，需進行更換的實施實例中，只要將堵塞器梯形公螺紋(26)擰入油管懸掛器(15)內的梯形母螺紋(17)內，堵塞器外圓柱密封面(24)進入內圓柱密封面(16)內，則井內產出的高壓天然氣完全被堵塞器(21)堵死，這時即可安全地更換掉井口總閘閥(1)。同理，只要堵塞器(21)裝入大四通旁通梯形母螺紋(19)及內圓柱密封面(20)內，堵死旁通，即可更換套管左、右主閘閥(3)及(2)。
圖3(a)所示是本實用新型更換閘閥時，使用配套專用液壓工具的實施實例中，錐形閥桿(22)在堵塞器(21)擰入梯形螺紋及密封面時，被活塞桿(34)頂開，平衡閥處于打開狀態；當活塞桿(34)帶著卡軸(36)脫出倒T型槽(28)后，在閥桿彈簧(25)的作用下，錐形閥密封件(23)與閥座密封，平衡閥處于關閉狀態，堵死了井內天然氣通道。圖3(b)是堵塞器(21)上部外殼的展開圖。由此可以看出堵塞器外殼上部開有一對稱的倒T形槽，槽寬約比卡軸(36)直徑大1-2mm。
圖4所示是實施實例中應用的配套專用液壓工具的液缸。液缸是用來安放(或取出)，關閉(或打開)特殊大四通天然氣通道的堵塞器(21)的裝置。通過操作液壓系統，可以平衡井內天然氣的上頂力，使活塞桿(34)上升、下降和正反轉動。
進入活塞上腔油道的液體壓力由壓力表(30)監視，進入活塞下腔油道的液體壓力由壓力表(32)監視。
本實用新型在使用過程中因某些原因，其總閘閥或套管主閘閥已經損壞，其更換過程是這樣工作的先將已損壞的總閘閥(1)關閉，如果總閘閥損壞特別嚴重，則應保留總閘閥上部的測試閘閥(7)，然后，將堵塞器(21)上的倒T型槽與活塞桿(34)上的卡軸(36)對準，加軸向推力，壓開錐形閥桿(22)，正轉堵塞器(21)，使卡軸(36)位于倒T型槽的橫向槽內。如圖5所示，活塞桿(34)下端帶著堵塞器(21)的配套專用液壓工具系統通過螺栓已經裝到主閘閥上了。液壓工具與閘閥之間有標準墊環進行密封。如圖6所示，打開總閘閥(1)，此時壓力表(35)顯示了天然氣井內的實際壓力。由上腔油道(29)進油，使活塞桿(34)向下，直至下端的堵塞器(21)上的梯形公螺紋(26)與油管懸掛器(15)上的梯形母螺紋(17)接觸，然后正轉活塞桿(34)，卡軸(36)帶動堵塞器(21)轉動，使梯形公螺紋(26)擰入梯形母螺紋(17)，直至堵塞器(21)上的外圓柱密封面(24)完全進入油管懸掛器(15)上的內圓柱密封面(16)內。由于堵塞器內的平衡閥處于打開狀態，操作時的軸向力不大。然后將活塞桿(34)正轉15°左右，讓活塞的下腔油道(31)進油，使活塞桿(34)上的卡軸(36)，脫離堵塞器(21)上的倒T型槽，同時也使平衡閥關閉，通過壓力表(35)可以判斷堵塞器(21)是否已切斷天然氣井內的氣源。如已確實切斷氣源，即可將已損壞的總閘閥(1)和配套專用液壓工具拆除。更換新的閘閥后，進行與上述相反的操作，取出堵塞器(21)，就完成了在高壓情況下更換總閘閥的全套工作。更換套管左、右主閘閥的工作與更換總閘閥的過程完全一樣，只是液壓工具安裝在水平位置而已。
權利要求1.一種不壓井可更換部件的天然氣采氣井口裝置，在特殊大四通的油管懸掛器里和兩側旁通內，設計有相同的內圓柱密封面及梯形母螺紋；專用液缸可將堵塞器裝入(或取出)尺寸相匹配的內圓柱密封面和梯形母螺紋內。
2.根據權利要求1所述不壓井可更換部件的天然氣采氣井口裝置，其特征是專用液缸的活塞桿下端有一橫向卡軸，卡軸可裝入堵塞器的倒T型槽內；堵塞器外殼上有左右對稱的倒T型槽，中部有兩道O型密封圈，下部有梯形公螺紋，其尺寸均能與特殊大四通懸掛器內及兩側旁通內的梯形母螺紋和圓柱面動配合，堵塞器內部設計有平衡閥，平衡閥的閥座上裝有錐形閥桿，錐形閥桿的錐面上有密封件，錐形閥桿上套裝有閥桿彈簧，閥桿彈簧座在平衡閥底蓋上，錐形閥桿可以在平衡閥底蓋的中孔中滑動。
專利摘要一種能在高壓狀態下，不壓井可更換部件的天然氣采氣井口裝置。它是在大四通的油管懸掛器及兩側旁通內設計有內圓柱密封面和梯形母螺紋。凡使用本實用新型的天然氣井上，因各種原因造成總閘閥密封失效需要更換時，就不必進行壓井作業了，而是將一個密封面與螺紋尺寸相匹配的、內部設置有平衡閥的堵塞器裝入其中，切斷天然氣井的通道，然后更換掉已失靈的總閘閥或左、右套管主閘閥以及其他部件。安放或取出堵塞器是用一套專門設計的液壓工具來完成的。
文檔編號E21B34/00GK2680848SQ200320131679
公開日2005年2月23日 申請日期2003年12月26日 優先權日2003年12月26日
發明者龔偉安 申請人:龔偉安