阅读说明：本技术 一种稠油热采井口密封防喷装置 (Thick oil thermal recovery well head sealing blowout preventer ) 是由 赵振军 张志群 钟善斌 于 2020-08-13 设计创作，主要内容包括：本发明涉及稠油热采技术领域,公开了一种稠油热采井口密封防喷装置,包括光杆、盘根盒、应急静态密封盘根、转抽静态密封盘根和转抽动态密封盘根,盘根盒滑动装配在光杆上,包括从下至上依次设置的应急静态密封仓体、阀体、转抽静态密封仓体、动态密封仓体以及动态密封盘根压体,阀体内设有应急阀组件和转抽阀组件,动态密封盘根压体内设置有动态盘根压紧组件；应急静态密封盘根设置于应急静态密封仓体内；转抽静态密封盘根设置于转抽静态密封仓体内；转抽动态密封盘根设置于动态密封仓体内并通过动态盘根压紧组件压紧实现密封。本发明集井口防喷、密封、转抽、应急阀于一体,具有安全可靠,操作方便,成本低廉的优点。(The invention relates to the technical field of thickened oil thermal recovery, and discloses a thickened oil thermal recovery well head sealing blowout preventer, which comprises a polished rod, a packing box, an emergency static sealing packing, a rotary pumping static sealing packing and a rotary pumping dynamic sealing packing, wherein the packing box is assembled on the polished rod in a sliding manner and comprises an emergency static sealing cabin body, a valve body, a rotary pumping static sealing cabin body, a dynamic sealing cabin body and a dynamic sealing disc root pressing body which are sequentially arranged from bottom to top; the emergency static sealing packing is arranged in the emergency static sealing cabin body; the rotary pumping static sealing packing is arranged in the rotary pumping static sealing cabin body; the rotary pumping dynamic sealing packing is arranged in the dynamic sealing cabin body and is compressed by the dynamic packing compressing assembly to realize sealing. The invention integrates well mouth blowout prevention, sealing, rotary pumping and emergency valve into a whole, and has the advantages of safety, reliability, convenient operation and low cost.)

一种稠油热采井口密封防喷装置

技术领域

本发明涉及稠油热采技术领域，尤其是涉及一种稠油热采井口密封防喷装置。

背景技术

在国内外的油田采油现场，抽油机(磕头机)被广泛使用。光杆在抽油机采油中起到传递动力并和盘根盒配合密封井口的作用，稠油采抽作业还包括井口高温注气、焖井自喷期等生产周期。

稠油是一种高粘度、高密度原油，成分相当复杂，一般含有沥青质、胶质，是石油烃类能源中的重要组成成分，稠油粘度虽高，但对温度极为敏感，我国油田大部分采用稠油热采，就是以区块井位(区块数十口井)同时给地下注入270℃左右的高温蒸汽，以熔化地下稠油层。通常是先高温注汽、后焖井，再自喷采油，最后采用磕头机采抽，在高温注汽、焖井以及自喷采油期间区块井口全部密封，一般高温注汽周期为7天左右，焖井周期为15天左右，自喷期在30～40天，待自喷结束后开始磕头机采抽，目前稠油热采作业常用的盘根盒有光杆柱塞式和高压注胶式两种：

1)光杆柱塞式的盘根盒一般包括三个密封仓体，分别为热采抽动态密封运行的一级仓和二级仓以及高温注汽和焖井时静态密封运行的三级仓，一级仓和二级仓内为高温橡胶螺旋开口盘根，三级仓内为至少耐300℃的石墨开口盘根，三级仓内石墨盘根配合井口光杆防喷栓使用来达到井口密封，井口光杆防喷栓是利用磕头机的动力提升光杆，将栓头硬拉到固定的锥形楔口上，在操作过程震动非常大，稍不注意可能出现烧电机或损坏设施，必须由有工作经验的师傅们操作；

在磕头机采抽阶段，经过一段时间的动态运行，会出现三个密封仓内的盘根磨损或老化而无法满足密封要求时，就需要更换新的盘根，具体操作是：需要泄压并采用磕头机的动力强行上提光杆防喷柱塞来实现防喷柱塞底部的栓头与盘根盒的锥形楔口密封(但往往达不到完全密封)，然后在高温下快速将三个密封仓的盘根取出，再按照先更换三级仓内的静态密封盘根旋压至全密封后再按先二级仓、后一级仓的顺序依次更换，更换完成后再调松三级仓内的静态密封盘同时松开光杆防喷柱塞后再进行采抽(有的井口可能出现一天内更换盘根数次)，如果光杆防喷柱塞上提后如果不能达到密封，由于井口压力过大，温度又高则无法进行盘根更换，就需要完全泄压降温后才能更换盘根，整个过程繁琐、历时长、严重影响到采抽效率；

由于三级仓石墨盘根经高温后老化，还易出现盘根碳化至碎，在注汽焖井结束后就会经常发生栓头和锥形楔口粘连抱死，脱不下来，不能正常进入生产，这就需要工作人员在高温下检修井口，来将栓头与楔锥口脱离，存在易发性烫伤的安全隐患；

2)高压注胶式的盘根盒采用一级仓和二级仓体动态运行密封，增设高温注胶仓体，高压高温注胶密封井口，效果比较好，方便了注汽、焖井，采抽以及更换盘根各环节的操作，但是视每口井况不同，大部分高压高温注胶时间需要3小时才能完成，少部分井口更是需要0.5～1个工作日才能完成，而且大部分在注胶过程中会将光杆推弯，对密封有一定的影响，在实际运用时一般一级仓和二级仓的盘根密封运行周期为24～300小时不等(有的井口可能出现一天内更换盘根数次)，更换一次盘根和注胶直接费用较高，盘根更换频繁影响采抽效率，同时成本大大也增加。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对上述现有技术的不足，提供一种稠油热采井口密封防喷装置，可以实现在屏幕前方或者后方显示，显示空间无限大，观察角度灵活，而且可以在极小的设备空间显示超大画面，超深景深，实现低成本、高质量3D图像显示的目的。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种稠油热采井口密封防喷装置，其特征在于，包括：

光杆，其顶部外接磕头机、底部与井口连接；

盘根盒，滑动装配在光杆上，包括从下至上依次设置的应急静态密封仓体、阀体、转抽静态密封仓体、动态密封仓体以及动态密封盘根压体，所述阀体内密封装配有应急阀组件和转抽阀组件，所述动态密封盘根压体内设置有动态盘根压紧组件；

应急静态密封盘根，设置于应急静态密封仓体内，并通过应急阀组件控制其松紧；

转抽静态密封盘根，设置于转抽静态密封仓体内，并通过转抽阀组件控制其松紧；

转抽动态密封盘根，设置于动态密封仓体内，并通过动态盘根压紧组件压紧实现密封。

进一步的，所述应急静态密封仓体底部通过法兰盘或者连接丝扣与井口密封连接。

进一步的，所述应急静态密封仓体与井口之间还设有调偏座，所述调偏座内部设有与光杆和调偏座对应的第二扶正块，所述第二扶正块的顶部应抵在急静态密封盘根的底部。

进一步的，所述阀体设有分别与应急阀组件和转抽阀组件对应的腔体，并通过挡板隔开，所述挡板中心设有与光杆对应的通孔。

进一步的，所述转抽静态密封仓体和动态密封仓体为一体成型的结构，二者之间通过设置的第一扶正块隔开，所述第一扶正块上设有连通大气的排气阀组。

进一步的，所述排气阀组包括排气阀座和排气阀针，所述排气阀针密封且可拆地装配在排气阀座上。

进一步的，所述应急阀组件包括与应急静态密封盘根对应的下推块、第一轮轴、第一手柄轴和应急手轮，所述第一轮轴通过螺纹与下推块传动装配在一起，其上设有第一锥齿轮片，所述第一手柄轴的端部设有与第一锥齿轮片对应的第一锥齿，所述第一手柄轴与阀体之间设有第一密封仓，并通过第一固定铜套、第一压紧块和O型密封圈实现密封。

进一步的，所述转抽阀组件包括与转抽静态密封盘根对应的上推块、第二轮轴、第二手柄轴和转抽手轮，所述第二轮轴通过螺纹与上推块传动装配在一起，其上设有第二锥齿轮片，所述第二手柄轴(的端部设有与第二锥齿轮片对应的第二锥齿，所述第二手柄轴与阀体之间设有第二密封仓，并通过第二固定铜套、第二压紧块和O型密封圈实现密封。

进一步的，所述第一锥齿轮片和第二锥齿轮片分别通过一个轮片固定块限位，所述轮片固定块一端分别抵在对应的第一锥齿轮片和第二锥齿轮片上、另一端设有导向杆。

进一步的，所述动态盘根压紧组件包括弹簧座、转动轴以及设置于二者之间的弹簧，所述弹簧座压在转抽动态密封盘根的顶部，弹簧座与转抽动态密封盘根之间还设有下垫片，所述转动轴通过紧固螺栓密封固定。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

井口密封防喷装置将井口防喷、密封、转抽和应急阀集成于一体，具有高温防喷密封、转抽应急、调偏的功能，节能、环保、减轻员工劳动强度和远离高温，节支增效的特点，运行安全可靠，操作简便，大大的提高采抽周期；

同时在稀油密封、防喷、转抽、应急装置中还设有防光杆意外断裂自动井口密封，防止油气溢出，保护油田生产环境，实现清洁油田的目标起到非常大的作用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的整体结构示意图，

图2为图1的剖面图，

图3为图2中Ⅰ的局部放大图，

图4为应急阀组件3和转抽阀组件4的结构示意图，

图5为动态盘根压紧组件5的结构示意图，

图6为排气阀组9的结构示意图，

附图标记如下：

光杆1，盘根盒2，应急静态密封仓体21，阀体22，挡板221，转抽静态密封仓体23，动态密封仓体24，动态密封盘根压体25，调偏座26，手柄27，应急阀组件3，下推块31，第一轮轴32，第一手柄轴33，应急手轮34，第一锥齿轮片35，第一锥齿36，第一密封仓37，第一固定铜套38，第一压紧块39，转抽阀组件4，上推块41，第二轮轴42，第二手柄轴43，转抽手轮44，第二锥齿轮片45，第二锥齿46，第二密封仓47，第二固定铜套48，第二压紧块49，动态盘根压紧组件5，弹簧座51，转动轴52，弹簧53，下垫片54，紧固螺栓55，应急静态密封盘根6，转抽静态密封盘根7，转抽动态密封盘根8，排气阀组9，排气阀组9，排气阀座91，排气阀针92，第一扶正块101，第二扶正块102，轮片固定块103，导向杆104。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参照图1至图6，本发明提供一种稠油热采井口密封防喷装置，包括光杆1、盘根盒2、应急静态密封盘根6、转抽静态密封盘根7和转抽动态密封盘根8；

光杆1可以起到传递动力并和盘根盒2配合达到密封井口的作用，其顶部外接磕头机、底部与井口连接；

盘根盒2滑动装配在光杆1上，包括从下至上依次设置的应急静态密封仓体21、阀体22、转抽静态密封仓体23、动态密封仓体24以及动态密封盘根压体25；

阀体22内密封装配有应急阀组件3和转抽阀组件4且应急阀组件3装配在转抽阀组件4上方，阀体22设有分别与应急阀组件3和转抽阀组件4对应的腔体，并通过挡板221隔开且挡板221中心设有与光杆1对应的通孔；

应急静态密封盘根6设置于应急静态密封仓体21内，并通过应急阀组件3控制其松紧；

作为一种优选方案，如图4，应急阀组件3包括与应急静态密封盘根6对应的下推块31、第一轮轴32、第一手柄轴33和应急手轮34，第一轮轴32通过螺纹与下推块31传动装配在一起，其上设有第一锥齿轮片35，第一手柄轴33的端部设有与第一锥齿轮片35对应的第一锥齿36，第一手柄轴33与阀体22之间设有第一密封仓37，并通过第一固定铜套38、第一压紧块39和O型密封圈实现密封，具体为：第一固定铜套38同轴装配在第一手柄轴33上且位于第一密封仓37内，于第一密封仓37的仓口处通过第一压紧块39将第一固定铜套38压紧，O型密封圈设置于第一压紧块39与第一固定铜套38之间；

应急阀组件3的工作原理：通过转动应急手轮34带动第一锥齿36转动，与第一锥齿36对应的第一锥齿轮片35跟着转动，第一轮轴32也随着转动，使得与第一轮轴32传动连接的下推块31运动，从而实现通过下推块31挤压或者松开应急静态密封盘根6，下推块31挤压应急静态密封盘根6可以使其达到静态密封，按照习惯设置为顺时针旋转应急手轮34为关闭，逆时针旋转应急手轮34为开启；此应急阀组件3为突发事故应急之用，同时兼有正常采抽作业和转抽阀更换盘根至应急功能，其基本上处于开启状态，注汽、焖井以及遇到突发情况时为关闭状态；

转抽静态密封盘根7设置于转抽静态密封仓体23内，并通过转抽阀组件4控制其松紧；

作为一种优选方案，如图4，转抽阀组件4包括与转抽静态密封盘根7对应的上推块41、第二轮轴42、第二手柄轴43和转抽手轮44，第二轮轴42通过螺纹与上推块41传动装配在一起，其上设有第二锥齿轮片45，第二手柄轴43的端部设有与第二锥齿轮片45对应的第二锥齿46，第二手柄轴43与阀体22之间设有第二密封仓47，并通过第二固定铜套48、第二压紧块49和O型密封圈实现密封，第二密封仓47内的第二固定铜套48、第二压紧块49和第二手柄轴43的装配关系与上述的第一密封仓37内第一固定铜套38、第一压紧块39和第一手柄轴33的装配关系相同；

转抽阀组件4的工作原理：通过转动转抽手轮44带动第二锥齿46转动，与第二锥齿46对应的第二锥齿轮片45跟着转动，第二轮轴42也随着转动，使得与第二轮轴42传动连接的上推块41运动，从而实现通过上推块41挤压或者松开转抽静态密封盘根7，上推块41挤压转抽静态密封盘根7可以使其达到静态密封，按照习惯将转抽手轮44设置为顺时针旋转为关闭，逆时针旋转为开启；正常采抽作业为开启状态，但是在注汽、焖井以及更换盘根时应为关闭状态；

转抽动态密封盘根8设置于动态密封仓体24内，并通过动态盘根压紧组件5压紧实现密封；

如图5，动态密封盘根压体25螺纹装配在动态密封仓体24上，其内部设置有动态盘根压紧组件5，包括弹簧座51、转动轴52以及设置于二者之间的弹簧53，弹簧座51压在转抽动态密封盘根8的顶部，弹簧座51与转抽动态密封盘根8之间还设有下垫片54，转动轴52通过紧固螺栓55密封固定，通过调整整个动态密封盘根压体25于动态密封仓体24的松紧，来调整弹簧53对转抽动态密封盘根8的压紧程度，为了方便转动动态密封盘根压体25，在动态密封盘根压体25上还设有一对手柄27；

上述的应急静态密封盘根6、转抽静态密封盘根7均采用耐-60℃～300℃的耐磨全氟醚橡胶垫；

如图3，上述的转抽静态密封仓体23和动态密封仓体24可以设计成一体成型的结构，二者之间通过设置的第一扶正块101隔开，第一扶正块101上设有连通大气的排气阀组9，排气阀组9包括排气阀座91和排气阀针92，排气阀针92密封且可拆地装配在排气阀座91上，需要排气的时候，拔出排气阀座91上的排气阀针92即可；

作为一种优选方案，如图2，在应急静态密封仓体21与井口之间还设有调偏座26，调偏座26内部设有与光杆1和调偏座26对应的第二扶正块102，通过第二扶正块102实现调偏的作用，以防光杆1发生错位，第二扶正块102的顶部应抵在应急静态密封盘根6的底部。

如图4，上述的第一锥齿轮片35和第二锥齿轮片45分别通过一个轮片固定块103限定位置，轮片固定块103的一端抵在对应的第一锥齿轮片35和第二锥齿轮片45上，另一端设有导向杆104。

应急静态密封仓体21底部通过法兰盘或者连接丝扣与井口密封连接，可以根据实际需要自行选择。

工作原理：将本发明的盘根盒密封装配在井口处，将光杆1的底部***井内，顶部与磕头机连接，关闭应急阀组件3和转抽阀组件4使应急静态密封盘根6和转抽静态密封盘根7达到静态密封状态，向井内进行高温注汽7天左右，然后焖井15天后，进入自喷采油阶段；

待自喷结束后，开启应急阀组件3和转抽阀组件4来松开应急静态密封盘根6和转抽静态密封盘根7进入动力加压采油，启动磕头机采抽，进入磕头机采抽阶段，应急阀组件3、应急静态密封盘根6、转抽阀组件4和转抽静态密封盘根7均松开处于开启状态，这时转抽动态密封盘根8进入采抽密封状态，进一步地实现转抽动态密封盘根8达到密封，是动态盘根压紧组件5通过顺时针旋转丝扣达到下旋进压缩转抽动态密封盘根8实现动态密封；

井口进入正常生产运行采抽作业，经过周期性生产运行，光杆1与转抽动态密封盘根8动态运行磨损较大，转抽动态密封盘根8不能达到密封时就需要更换，具体更换步骤如下：

停机切断动力后，顺时针旋转转抽手轮44，通过上推块41压缩转抽静态密封盘根7实现密封，检查是否已经完全密封，打开排气阀组9确认密封后进行更换转抽动态密封盘根8；

逆时针旋出动态盘根压紧组件5，取出旧的转抽动态密封盘根8，将新的转抽动态密封盘根8旋入光杆1进入动态密封仓体24即可，然后顺时针旋入动态盘根压紧组件5，调整转抽动态密封盘根8的松紧，逆时针旋转转抽手轮44松开转抽静态密封盘根7后即可进入生产作业。

当意外事故发生或在更换转抽动态密封盘根8，在转抽阀组件4，转抽静态密封盘根7失灵不能达到关闭井口时应及时启动应急阀组件3，顺时针旋转应急手轮34关闭井口，可控制转抽阀组件4和转抽动态密封盘根8密封，同时可更换转抽静态密封盘根7和转抽动态密封盘根8；

应急静态密封盘根6的更换，是在年度井口检修维护进行更换(检查应急静态密封盘根6的质量程度更换)。

经现场测试：应急静态密封盘根6运行周期14000小时左右；

转抽静态密封盘根7运行周期8000小时左右；

转抽动态密封盘根8运行周期在700～1500小时左右；

在整个过生产运行中操作安全方便，各个环节简单实用。

本发明的井口密封防喷装置，无需增加任何设备，将套入光杆1，然后与井口连接，一般在10分钟内即可完成安装，安装简单；

在使用过程中，无需改变井口安装连接，在进入注汽焖井时只需轻旋转抽手轮44即可关闭转抽进入高温注气焖井，在出现井口特殊紧急情况下可轻旋应急手轮34关闭应急装置，待高温注气焖井结束后，打开转抽阀组件4即可进入采抽作业，方便实用；

采抽作业时，动态密封仓体24起井口正常生产运行密封；

转抽静态密封仓体23承担动态密封仓体24内转抽动态密封盘根8的更换和井口注汽、焖井以及自喷采油的静态密封；

应急静态密封仓体21可承担动态密封仓体24内转抽动态密封盘根8和转抽静态密封仓体23内的转抽静态密封盘根7更换，以及同时兼有突发意外事故、井口注汽、焖井、自喷采油的静态密封；

在生产运行作业中：

相对于之前传统使用磕头机的动力来提升光杆1利用柱塞式密封和注胶式密封来实现更换转抽动态密封盘根8，其工艺复杂，更换盘根现场作业时间长(一般0.5～1个工作日或更长，从以往运行情况，每6～7天更换一次盘根)，稳定性和密封性差，劳动强度大，同时存在安全隐患，作业人员高温操作随时有烫伤的发生。

现采用新型的防喷密封转抽阀、应急阀调偏一体盘根盒，提高了采抽效率，稳定性好、运行维护成本低，节能环保，无安全隐患，在运行作业中，尤其在转抽动态密封盘根8上，效率大大提升，目前，转抽动态密封盘根8更换的操作时间在5到10分钟内完成(经现场测试：从熟练工和非熟练工现场操作均能完成)；

本设备已经过了现场运用：

安装在本设备上的转抽动态密封盘根8运行周期达到1500小时作业(本设备安装后，做了安装现有盘根直接装入密封、转抽、应急阀运行实验测试，现有盘根密封周期提高了至少800小时的运行时间)，应急静态密封盘根6和转抽静态密封盘根7的使用寿命均在8000～14000小时(井口每年检修一次，相应的井口维修，密封、转抽、应急阀也能进行保养或更换应急静态密封盘根6)。

本设备运行直接费用：每年每口井运行需要用转抽动态密封盘根8约6～9个，费用约2200元，转抽静态密封盘根7约2个，费用400元，即2600元/井/年；

设定现有油田使用的盘根盒产品运行维护费用综合价为1，相比本发明的使用成本，本发明的产品运行维护费用综合价为0.2，成本大大降低；

综上，本发明的井口密封防喷装置将井口防喷、密封、转抽和应急阀集成于一体，具有安全可靠，操作方便，成本低廉的优点。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。