气井井下自动防喷器.pdf

一种气井井下自动防喷器，它主要由中心管(1)、阀体压帽(2)、超高压组合密封(3)、主阀体(4)、密封座(5)、外筒(7)、控制弹簧(9)、下接头(11)组成；由阀体压帽(2)、超高压组合密封(3)、主阀体(4)、密封座(5)组成环形阀组合件；整体为生产管柱的一部分。将其安置在产气层底部，无论何时、何种原因使井口失控，都可以立即实行井下关井，避免事故的扩大和蔓延，并给事故处理留出足够的时间，且能够在修复井口后能够方便地恢复正常生产。同时还能够在洗井作业中，能够制止洗井液漏入地层。整个防喷器具有全通的内孔，便于进行全井的测井和洗井作业。

权利要求书
1、  一种气井井下自动防喷器，由中心管、阀体压帽、超高压组合密封、主阀体、密封座、上密封圈、外筒、下密封圈、控制弹簧、密封垫、下接头组成，其特征是：中心管下端的细牙螺纹与下接头连接；中段上部为光滑密封面，与超高压组合密封实现高压密封；外筒下端的细牙螺纹与下接头连接；中心管与外筒体之间装有由阀体压帽、超高压组合密封、主阀体和密封座组成的环形阀组合件，由弹簧支承在下接头上，抵在中心管的台肩上。

2、  根据权利要求1所述的气井井下自动防喷器，其特征是中心管的中部开有气流通道A，下部开有泄砂孔B。

3、  根据权利要求1所述的气井井下自动防喷器，其特征是由阀体压帽、超高压组合密封、主阀体和密封座组成环形阀组合件，其中阀体压帽与主阀体以螺纹连接，主阀体中部加工有节流孔C，密封座过盈套装在主阀体上。

4、  根据权利要求1所述的气井井下自动防喷器，其特征是控制弹簧坐在下接头上，上端抵住主阀体下端面，使环形阀组合件抵住中心管上部台肩。

5、  根据权利要求1所述的气井井下自动防喷器，其特征是外筒上端加工有光滑外锥面，密封座的下部为内锥面结构。

说明书气井井下自动防喷器
技术领域
本实用新型涉及到一种用于天然气井的井下安全装置，尤其是一种气井井下自动防喷器。
背景技术
天然气不仅是清洁能源，更是极为重要的廉价化工原料，越来越受到人们的重视。在世界各油田中，天然气的开发比重越来越大。随着对天然气开发规模的扩大，安全生产问题越来越显得重要。因为采气井的压力一般较油井高，一般在40MPa以上。一旦失控，其后果就不堪设想。
在金属腐蚀因素和不可预知的人为因素的影响下，设备的泄漏是不可能完全避免的。而这些泄漏事故的随机性、偶然性给我们的预防工作增加了难度；处理事故的紧迫要求更使人们感到棘手，因为每拖延一分钟就可能使损失扩大成千上万倍。随着安全生产意识的加强，安全生产装置越来越受到人们的高度重视。
目前的应用较多的气井安全装置一般是液动、气动和电动的闸板式安全装置，在事故发生时，靠管理人员的指令迅速关闭气路，避免事故的扩大。但在管理人员远离现场或无人看管的情况下往往贻误最佳关闭时机。更先进的电控、液控或气控全自动安全装置能够及时自动地实现关井，但它必须具备一套灵敏可靠的电液(气)控制系统。一旦系统的某一环节发生故障，就会使整个装置失灵；而偶然的管路泄漏事故一年或者几年也不一定发生一次，长期的环境侵蚀和管理者的思想麻痹使保持整个系统灵敏可靠的工作变得困难。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种结构简单、安全可靠、纯机械的气井井下自动防喷器(以下简称防喷器)。将其安置在产气层底部，无论何时、何种原因使井口失控，都可以立即实行井下关井，避免事故的扩大和蔓延，使损失降低到最小，并给事故处理留出足够的时间，且能够在修复井口后能够方便地恢复正常生产。同时还考虑到该装置能够在洗井作业中，能够制止洗井液漏入地层的问题。整个防喷器具有全通的内孔，便于进行全井的测井和洗井作业。
本实用新型的技术解决方案是：设计一种具有通孔的双向自动开关防喷器，如附图1所示。它主要由中心管(1)、阀体压帽(2)、超高压组合密封(3)、主阀体(4)、密封座(5)、上密封圈(6)、外筒(7)、下密封圈(8)、控制弹簧(9)、密封垫(10)、下接头(11)组成。中心管(1)的中部加工有气流通道A，下部加工有泄砂孔B。主阀体(4)的中部加工有节流孔C。由阀体压帽(2)、超高压组合密封(3)、主阀体(4)、密封座(5)组成环形阀组合件，整体为生产管柱的一部分。
该防喷器的井下布置状态如附图2所示，将防喷器(25)连接在上封隔器(23)和下封隔器(27)之间，利用调节油管(24)调节两封隔器之间的距离，使两封隔器封住整个产气层，并使该防喷器处在产气层(或射孔段)底部。
当气井不生产时(套管闸门和生产闸门均关闭)，产气层压力与生产油管内压力平衡，在如图1所示的防喷器中，控制弹簧(9)使环形阀组合件处在上死点，节流孔C与气流通道A交错，该防喷器处于关闭状态，气层不产气。
正常生产时，打开生产闸门，生产油管内压力降低。环形阀组合件上端作用着产气层高压力，下端作用着生产油管内的低压力，在这个压差的作用下，环形阀组合件压缩控制弹簧(9)下行，节流孔C与气流通道A相通，产气层天然气进入生产油管，开始正常采气生产。只要产气量不大于该防喷器的设计最大流量，环形阀组合件上下端的压差就不足以使环形阀组合件下行到下死点，保持产气层与生产油管相通，防喷器处于正常工作状态。
一旦井口失控，生产油管内压力骤然降低，环形阀组合件上下端压差突然增大，通过节流孔C的流量增大到防喷器设计流量时，环形阀组合件压缩控制弹簧(9)，下移到下死点，密封座(5)与外筒(7)之间形成锥面密封，将产气层与生产油管的通道截断，从而实现了井下关井的目的。
修复井口后，关严井口5～8小时，或向生产油管内打压，使油压恢复到原来生产压力后，环形阀组合件上下压差恢复正常，控制弹簧(9)顶起环形阀组合件，使节流孔C与气流通道重新相通，恢复正常生产。
在洗井或冲砂作业时，当生产油管内压力大于底层压力时，环形阀组合件处于上死点，该防喷器处于关闭状态，可防止洗井液进入地层，从而避免洗井液对产气层的污染和洗井液的过量损耗。
本实用新型的有益效果是，在正常生产时不起作用，保证采气井的正常生产；在井口失控时及时实行井下关井，避免事故的继续扩大，且不受电路、气路、液路等控制回路故障的影响；修复井口后，可方便的恢复正常生产；在洗井或冲砂作业时可以避免洗井液对产气层的污染和洗井液的过量损耗；且可以进行全井的测井和洗井作业。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
附图1是本实用新型的结构图。
附图2是本实用新型的井下布置示意图
图1中的标号代表：1—中心管；2—阀体压帽；3—超高压组合密封；4—主阀体；5—密封座；6—上密封圈；7—外筒；8—下密封圈；9—控制弹簧；10—密封垫；11—下接头。
图2中的标号代表：
21—油层套管；22—生产油管；23—上封隔器；24—调节油管：25—气井井下自动防喷器；26—产气层；27—下封隔器。
具体实施方式
在图1中，中心管(1)的内孔畅通，上端加工有高压气密油管螺纹，以实现与采气管柱的密封连接；下端的细牙螺纹与下接头(11)连接，用以确定控制弹簧(9)与环形阀组合件的工作空间；中段上部为光滑密封面，与超高压组合密封(3)实现高压密封；中部开有气流通道A，下部开泄砂孔B，用以随时泄去进入控制弹簧(9)所处环形空间的砂，保证弹簧的正常工作。
由阀体压帽(2)、超高压组合密封(3)、主阀体(4)和密封座(5)组成环形阀组合件。其中阀体压帽(2)与主阀体(4)以螺纹连接，以便于安装和限定超高压组合密封(3)；主阀体(4)中部加工有节流孔C，作为产气层与中心管(1)内孔的节流通道；密封座(5)下部为内锥面结构，过盈套装在主阀体(4)上。当环形阀组合件下行到下死点时，密封座(5)与外筒(7)的外锥面构成的高压密封；
控制弹簧(9)坐在下接头(11)上，上端抵住主阀体(4)下端面，对环形阀组合件提供复位能量，使环形阀组合件抵住中心管上部台肩。
上密封圈(6)和下密封圈(8)形成两道低压密封。
外筒(7)上端加工有光滑外锥面，当环形阀组合件下行到下死点时，它与密封座(5)的内锥面构成高压密封；外筒(7)下端加工有细牙内螺纹，与下接头(11)连接，借助于密封垫(10)实现高压密封。
下接头(11)下端加工有高压气密油管螺纹，便于与下封隔器连接。
图2表明了本实用新型的井下布置情况。在压井状态下，将气井井下自动防喷器(25)安置在上封隔器(23)和下封隔器(27)之间，并是两封隔器分居于产气层(或射孔段)两侧，两封隔器之间的安装距离由调节管(24)调节，整个生产管柱与井底相通。封隔器座封后，防喷器(25)就将产气层(26)与生产油管(22)内孔隔开。
由于整个生产管柱与井底相通，可方便地进行全井测井和冲砂作业。
非生产状态时，生产油管内孔压力与产气层压力平衡，图1所示的防喷器中的环形阀组合件上下压力相等，控制弹簧(9)的预压力将环形阀组件推向上死点，主阀体上的节流口C与中心管上的气流通道A交错，防喷器处于关闭状态。
正常生产时，井底压力降低。当该防喷器内外压差大于0.5MPa时，环形阀组件在压差作用下压缩控制弹簧(9)下行，使节流孔C与气流通道A相通，该防喷器处于工作状态。通过节流孔C的气流量越大，压差越大，环形阀组件压缩弹簧的下行量越大；只要气流量不大于防喷器的最大限定流量，开关总处于开启状态，进行正常生产。由于该防喷器直接与下封隔器相接，减轻了防喷器外部的积砂容积；落到弹簧工作腔里的沉砂可随时从泄砂孔B泄走，以免影响弹簧工作。
不管何时，何种原因使井口失控时，流过节流孔C的气流量骤然增大。防喷器内外产生很大压差，在压差的作用下，环形阀组件克服弹簧力迅速下降，密封座(5)扣合在外筒(7)的外锥面上，形成超高压密封，将产气层与生产油管的通道截断，从而实现了井下关井的目的。
修复井口后，关严井口5～8小时，或向生产油管内打压，使油压恢复到原来生产压力后，环形阀组合件上下压差恢复正常，控制弹簧(9)顶起环形阀组合件，使节流孔C与气流通道重新相通，恢复正常生产。
在洗井或冲砂作业时，当生产油管内压力大于底层压力时，环形阀组合件处于上死点，该防喷器处于关闭状态，可防止洗井液进入地层。