一种页岩气井安全封堵装置.pdf

本发明涉及一种页岩气井安全封堵装置，由金属筒和橡胶皮筒组成，橡胶皮筒置于金属筒内，中间形成空心腔，使光杆顺利穿过，橡胶皮筒上设有注入管，注入管穿出到金属筒外且头端设有单向阀，其特征在于所述金属筒的上下两端有螺纹；当套管和油管压力在安全范围内时，橡胶皮筒不注入液体或气体，其内缘与光杆保持一段间隙，使光杆正常工作；当套管与油管的压力值超过正常范围时，从橡胶皮筒的注入管注入液体或气体，橡胶皮筒迅速膨胀，填充空心腔，并向内抱死光杆，实现对喷涌页岩气的封堵。本发明具有安装操作方便，密封效果好，安全可靠性高，对页岩气后期开采作业无影响等优点。

1.  一种页岩气井安全封堵装置，由金属筒（1）和橡胶皮筒（2）组成，橡胶皮筒（2）置于金属筒（1）内，中间形成空心腔（7），使光杆（6）穿过，橡胶皮筒（2）上设有注入管（3），注入管（3）穿出到金属筒（1）外且头端设有单向阀（4）；
其特征在于所述金属筒（1）的上端和下端加工有螺纹（5），分别与盘根盒和采气树连接；当套管和油管压力处于安全范围内时，橡胶皮筒（2）不注入液体或气体，橡胶皮筒（2）的内缘与光杆（6）保持一段间隙，使光杆（6）自由上下运动，正常工作；当套管与油管的压力值超过正常范围时，从橡胶皮筒（2）的注入管（3）注入液体或气体，橡胶皮筒（2）随即膨胀，迅速填充空心腔（7），并向内抱死光杆（6），实现封堵。

一种页岩气井安全封堵装置
技术领域
本发明涉及一种页岩气井安全封堵装置。
背景技术
在页岩气开采过程中,随着页岩气压力和流动速度的降低,气藏产出的水、油或凝析液因不能及时排出而滞留在井筒中,从而形成“气井积液”，直接影响了页岩气产量,导致经济效益下滑,因此排液采气既是有水气藏开发的必经阶段,也是提高页岩气采收率的重要保证。
抽油机俗称磕头机，是页岩气排液采气中被大量采用的人工举升装置，其工作原理如下：抽油机悬绳器通过光杆与抽油杆连接，抽油杆与井下管式泵连接，抽油机通过光杆带动抽油杆作往复运动，抽油杆又带动井下管式泵将油、水等地层出液经油管举升至地面，从而实现排液；井口安装有盘根盒，光杆与盘根盒配合，起到密封井口，防止油、气、水泄露的作用；盘根盒下方装有采气树，用于控制和调节排液量。
    在页岩气排液采气过程中，当套管与油管间的环空压力即套压大于4MPa，油压大于2MPa时，大量页岩气会从油管涌出；此时，光杆盘根盒的密封作用失效，页岩气将冲破盘根盒内橡胶密封圈向外喷涌，极有可能引发天然气爆炸事故，在这种紧急情况下，通常采用锯断光杆，将下段光杆连同抽油杆一起沉入井中，然后用堵头堵死盘根盒，并关闭采气树上生产阀门的方法以达到封堵喷涌页岩气的目的，但现有封堵方法并不符合安全操作规范，易引发二次安全事故；其次，封堵后对页岩气井的后期作业带来很大影响，如打捞锯断的光杆等。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明提供一种页岩气井安全封堵装置，常态下不干扰光杆正常工作，当套管和油管压力过大导致页岩气喷涌时，能在不锯断光杆的前提下对页岩气实现快速有效的封堵，解决了现有封堵方法不符合安全规范，存在安全隐患，封堵后对后期作业影响较大的问题，具有安装操作方便，密封效果好，安全可靠性高，对页岩气后期开采作业无影响等特点。
本发明采用的技术方案如下：一种页岩气安全封堵装置，由金属筒和橡胶皮筒组成，橡胶皮筒置于金属筒内，中间形成空心腔，使光杆顺利穿过，橡胶皮筒上设有注入管，注入管穿出到金属筒外且头端设有单向阀，其特征在于所述金属筒的上端和下端加工有螺纹，分别与盘根盒和采气树连接；当套管和油管压力处于安全范围内时，橡胶皮筒不注入液体或气体，橡胶皮筒的内缘与光杆保持一段间隙，使光杆自由上下运动，正常工作；当套管与油管的压力值超过正常范围时，从橡胶皮筒的注入管注入液体或气体，橡胶皮筒随即膨胀，迅速填充空心腔，并向内抱死光杆，实现对喷涌页岩气的封堵。
    本发明的有益效果在于：1）封堵装置安装在盘根盒与采气树之间，常态下不影响光杆工作，结构简单、安装方便，大大降低了事故风险，提高了安全防范能力；2）封堵装置通过向橡胶皮筒注入液体或气体即可达到抱死光杆，密封喷涌页岩气的目的，操作简便，安全可靠性高，密封效果好；2）可在不锯断光杆的条件下实施封堵，减少了打捞光杆、恢复抽油机等一系列后期工作的工作量，为恢复页岩气开采节约了大量时间。

附图说明
本发明的附图说明如下：
图1为本发明的结构示意图。
1 金属筒；2 橡胶皮筒；3 注入管；4 单向阀；5 螺纹；6 光杆；7 空心腔。

具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
一种页岩气安全封堵装置，由金属筒1和橡胶皮筒2组成，橡胶皮筒2置于金属筒1内，中间形成空心腔7，使光杆6顺利穿过，橡胶皮筒2上设有注入管3，注入管3穿出到金属筒1外且头端设有单向阀4，其特征在于所述金属筒1的上端和下端加工有螺纹5，分别与盘根盒和采气树连接；当套管和油管压力在安全范围内时，橡胶皮筒2不注入液体或气体，橡胶皮筒2的内缘与光杆6保持一段间隙，使光杆6自由上下运动，正常工作；当套管与油管间的环空压力大于4MPa，油管压力大于2MPa时，套管和油管压力超出安全范围，盘根盒将无法密封喷涌而出的页岩气，这种情况下，抽油机和光杆2停止工作，从橡胶皮筒2的注入管3注入液体或气体，橡胶皮筒2随即膨胀，迅速填充空心腔7，并向内抱死光杆6，实现对喷涌页岩气的封堵。