一种液压手动双闸板防喷器论文和设计-毛谦明

全文摘要

一种液压手动双闸板防喷器，包括彼此平行的上层壳体和下层壳体，每层壳体内部的井口通道两侧具有对称分布的左闸板室和右闸板室，所述上层壳体内的闸板室内各具有一块半封闸板块，所述半封闸板块分别连接有液压驱动机构，所述半封闸板块可被所述液压驱动机构驱动从两侧向中间运动封堵抽油杆和油套之间的环形空间；所述下层壳体的闸板室内各具有一块全封闸板块，所述全封闸板块分别连接手动驱动机构，所述全封闸板块可被手动驱动机构驱动从两侧向中间运动封堵采油管柱。避免了因异常起压造成的井口井控风险及产量损失，安装后可自动停机关闭防喷器，可以配合全自动化井口监控及关井作业。

主设计要求

1.一种液压手动双闸板防喷器，其特征在于包括彼此平行的上层壳体和下层壳体，在上层壳体与下层壳体的中心具有与二者垂直贯通的井口通道，上层壳体的中心井口通道顶部的开口处具有抽油杆密封机构，每层壳体的两侧分别具有壳体侧门，所述壳体侧门的外框与所述壳体密封连接，每层壳体内部的井口通道两侧具有对称分布的左闸板室和右闸板室，且分别与两侧的所述壳体侧门相通，所述上层壳体内的左闸板室和右闸板室内各具有一块半封闸板块，所述半封闸板块分别连接有液压驱动机构，所述液压驱动机构对称分布在上层壳体的两侧，包括活塞缸体、活塞杆、活塞和活塞端盖，所述活塞缸体的底部与所述壳体侧门连接，所述活塞缸体的顶部具有所述活塞端盖，所述活塞杆和活塞均位于所述活塞缸体内，所述活塞杆的一端穿过所述活塞缸体的底部和所述壳体侧门的中心，与所述半封闸板的闸板块连接，另一端连接所述活塞，所述活塞与所述活塞缸体的顶部之间的空间为关井油腔，所述活塞与所述活塞缸体的底端的空间为开井油腔，所述半封闸板块可被所述液压驱动机构驱动从两侧的左闸板室和右闸板室向中间运动封堵抽油杆和油套之间的环形空间；所述下层壳体的左闸板室和右闸板室内各具有一块全封闸板块，所述全封闸板块分别连接手动驱动机构，所述手动驱动机构对称分布在所述下层壳体的两侧，所述全封闸板块可被手动驱动机构驱动从两侧的所述左闸板室、右闸板室向中间运动封堵采油管柱。

设计方案

所述上层壳体内的左闸板室和右闸板室内各具有一块半封闸板块，所述半封闸板块分别连接有液压驱动机构，所述液压驱动机构对称分布在上层壳体的两侧，包括活塞缸体、活塞杆、活塞和活塞端盖，所述活塞缸体的底部与所述壳体侧门连接，所述活塞缸体的顶部具有所述活塞端盖，所述活塞杆和活塞均位于所述活塞缸体内，所述活塞杆的一端穿过所述活塞缸体的底部和所述壳体侧门的中心，与所述半封闸板的闸板块连接，另一端连接所述活塞，所述活塞与所述活塞缸体的顶部之间的空间为关井油腔，所述活塞与所述活塞缸体的底端的空间为开井油腔，所述半封闸板块可被所述液压驱动机构驱动从两侧的左闸板室和右闸板室向中间运动封堵抽油杆和油套之间的环形空间；

所述下层壳体的左闸板室和右闸板室内各具有一块全封闸板块，所述全封闸板块分别连接手动驱动机构，所述手动驱动机构对称分布在所述下层壳体的两侧，所述全封闸板块可被手动驱动机构驱动从两侧的所述左闸板室、右闸板室向中间运动封堵采油管柱。

2.根据权利要求1所述的一种液压手动双闸板防喷器，其特征在于所述手动驱动机构包括手动法兰、手动杆、手动活塞杆和由壬帽，所述手动法兰的底端与所述壳体侧门连接，顶端连接所述由壬帽，所述手动活塞杆和手动杆位于所述手动法兰内，手动活塞杆的一端穿过所述手动法兰的底端和所述壳体侧门的中心，与所述全封闸板块连接，另一端与所述手动杆的一端固定连接，所述手动杆的另一端伸出所述手动法兰的顶端，通过所述由壬帽固定。

3.根据权利要求1所述的一种液压手动双闸板防喷器，其特征在于所述液压驱动机构具有一对锁紧机构，分别位于所述液压驱动机构的两侧，包括锁紧杆和推动件，所述活塞端盖为中空、贯通的圆柱体，底部与所述活塞缸体连通且开口小于所述活塞的横截面，顶部的开口具有所述推动件，所述锁紧杆位于所述活塞端盖内部，所述锁紧杆的一端与所述活塞固定连接，另一端可由所述推动件推动。

4.根据权利要求3所述的一种液压手动双闸板防喷器，其特征在于所述推动件为锁紧帽，所述锁紧帽与所述活塞端盖的顶部的内壁螺纹连接。

5.根据权利要求1所述的一种液压手动双闸板防喷器，其特征在于所述液压驱动机构具有一对锁紧机构，所述锁紧机构位于所述液压驱动机构的两侧，包括锁紧杆、手动拉动件和推动件，所述手动拉动件为具有底板的手动螺母，外壁与所述活塞端盖的内壁螺纹连接，所述底板自所述手动螺母侧壁的底部向内延伸且中心具有通孔，所述锁紧杆的一端穿过所述通孔伸入所述活塞端盖与伸出于所述活塞的活塞杆的端部螺纹连接，另一端在所述螺母内并具有凸缘，所述凸缘的直径大于所述通孔的直径，所述推动件与所述手动拉动件的顶部的开口滑动或螺纹连接，所述推动件可推动所述锁紧杆。

6.根据权利要求5所述的一种液压手动双闸板防喷器，其特征在于所述推动件为锁紧帽，所述锁紧帽与所述手动拉动件的顶部的内壁螺纹连接。

7.根据权利要求4或6所述的一种液压手动双闸板防喷器，其特征在于所述锁紧机构包括套筒扳手，所述套筒扳手包括套筒和扳手，所述套筒套在所述锁紧帽上。

8.根据权利要求1所述的液压手动双闸板防喷器，其特征在于所述抽油杆密封机构包括盘根、盘根压帽、由壬帽和背帽，所述盘根缠绕在伸出于所述壳体的顶部开口的抽油杆上，所述盘根压帽与所述壳体顶部的开口螺纹连接，包围在所述盘根的底部和侧部，所述由壬帽套在所述盘根压帽上，所述背帽位于所述由壬帽的外部，与所述由壬帽螺纹连接固定所述由壬帽。

9.根据权利要求1所述的液压手动双闸板防喷器，其特征在于各闸板室内具有顶密封，为弧形弹性体，一面贴于所述闸板室的顶壁，另一面紧贴所述半封闸板块和全封闸板块。

10.根据权利要求1所述的液压手动双闸板防喷器，其特征在于所述液压驱动机构包括液控管线，所述液控管线包括开井油腔输油管线和关井油腔输油管线，所述开井油腔输油管线分别连通所述开井油腔与油箱，所述关井油腔输油管线分别连通所述关井油腔与油箱。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及一种液压手动双闸板防喷器，适用于石油开采过程中密封生产井的抽油杆和油套之间的环形空间和采油管柱。

背景技术

目前，机械采油方式中，通常采用井底油气分离分别采出的方法，并液进入采油泵内，从抽油杆上部排出，气体从抽油杆和油套之间的环形空间靠自身压力排出，并在井口采油树内油气重新汇合，一同进入单并输出管线。在套管上安装有定压泄压阀调节套管内气体压力，在采油树的顶部安装防喷器，在遇到紧急情况需要停机时，用来封闭井口，以防止井喷、井涌事故的发生，保证操作人员和设备的安全。

随着油田注气井的增加，塔河油田机抽井口的油套压力增加到40Mpa以上，目前采用的双闸板手动防喷器存在着以下几个问题；一是手动操作慢，无法应对紧急密封，也无法配合全自动化停机、停刹车、自动关防喷器功能；二是人为调节时，需要现场人员手动关防喷器，由于有些防喷器时间久远，摩擦力较大，造成防喷器关不严的情况较多，存在井控风险，不仅无法保证井口安全，还可能造成人力资源的耗费：按照每年发生2次井口刺漏井控风险，治理污染、压井、车辆及人员物资费用计算，每年可减少费用至少30万元，油井地层损坏、产量损失及有可能发生的着火爆炸等次生事故无法估算；三是操作人员工作强度大，按照每次异常起压需工作人员前去现场进行停机处理，1口井平均每3天去一次。

随着油田的发展，现有双闸板手动防喷器已不能满足油田安全生产需求，但是整体换装防喷器存在一系列问题：人工费高，防喷器的成本费也高；换装时井口处于失控状态，危险较大；存在吊装危险，程序繁琐。

实用新型内容

为了解决现有双闸板手动防喷器无法配合采油自动化过程，操作慢、容易老化关不严而泄露，重新安装程序复杂、成本高、井控风险大等问题，本实用新型在不破坏原有防喷器本体的前提下，对其进行改进升级，提出一种液压手动双闸板防喷器。

本实用新型的技术方案：

一种液压手动双闸板防喷器，其特征在于包括彼此平行的上层壳体和下层壳体，在上层壳体与下层壳体的中心具有与二者垂直贯通的井口通道，上层壳体的中心井口通道顶部的开口处具有抽油杆密封机构，每层壳体的两侧分别具有壳体侧门，所述壳体侧门的外框与所述壳体密封连接，每层壳体内部的井口通道两侧具有对称分布的左闸板室和右闸板室，且分别与两侧的所述壳体侧门相通，

优选的所述手动驱动机构包括手动法兰、手动杆、手动活塞杆和由壬帽，所述手动法兰的底端与所述壳体侧门连接，顶端连接所述由壬帽，所述手动活塞杆和手动杆位于所述手动法兰内，手动活塞杆的一端穿过所述手动法兰的底端和所述壳体侧门的中心，与所述全封闸板块连接，另一端与所述手动杆的一端固定连接，所述手动杆的另一端伸出所述手动法兰的顶端，通过所述由壬帽固定。

优选的所述液压驱动机构具有一对锁紧机构，分别位于所述液压驱动机构的两侧，包括锁紧杆和推动件，所述活塞端盖为中空、贯通的圆柱体，底部与所述活塞缸体连通且开口小于所述活塞的横截面，顶部的开口具有所述推动件，所述锁紧杆位于所述活塞端盖内部，所述锁紧杆的一端与所述活塞固定连接，另一端可由所述推动件推动。

优选的所述推动件为锁紧帽，所述锁紧帽与所述活塞端盖的顶部的内壁螺纹连接。

优选的所述液压驱动机构具有一对锁紧机构，所述锁紧机构位于所述液压驱动机构的两侧，包括锁紧杆、手动拉动件和推动件，所述手动拉动件为具有底板的手动螺母，外壁与所述活塞端盖的内壁螺纹连接，所述底板自所述手动螺母侧壁的底部向内延伸且中心具有通孔，所述锁紧杆的一端穿过所述通孔伸入所述活塞端盖与伸出于所述活塞的活塞杆的端部螺纹连接，另一端在所述螺母内并具有凸缘，所述凸缘的直径大于所述通孔的直径，所述推动件与所述手动拉动件的顶部的开口滑动或螺纹连接，所述推动件可推动所述锁紧杆。

优选的所述推动件为锁紧帽，所述锁紧帽与所述手动拉动件的顶部的内壁螺纹连接。

优选的所述锁紧机构包括套筒扳手，所述套筒扳手包括套筒和扳手，所述套筒套在所述锁紧帽上。

优选的所述抽油杆密封机构包括盘根、盘根压帽、由壬帽和背帽，所述盘根缠绕在伸出于所述壳体的顶部开口的抽油杆上，所述盘根压帽与所述壳体顶部的开口螺纹连接，包围在所述盘根的底部和侧部，所述由壬帽套在所述盘根压帽上，所述背帽位于所述由壬帽的外部，与所述由壬帽螺纹连接固定所述由壬帽。

优选的各闸板室内具有顶密封，为弧形弹性体，一面贴于所述闸板室的顶壁，另一面紧贴所述半封闸板块和全封闸板块。

优选的所述液压驱动机构包括液控管线，所述液控管线包括开井油腔输油管线和关井油腔输油管线，所述开井油腔输油管线分别连通所述开井油腔与油箱，所述关井油腔输油管线分别连通所述关井油腔与油箱。

本实用新型的有益技术效果：

本实用新型在现有井口防喷器的结构原理基础上，分析其不足和存在的问题，根据目前油田新工艺、新要求、新规范，进行改造升级，将原有半封手动开关部分的结构改为液动控制，半封闸板的关井、开井动作是靠液压驱动机构实现的，主体材料选取采用承压级别更高 35CrMo材质，全封闸板仍使用手动控制，仅在抽油杆被切断或移除或掉入生产井内等概率极低的情况下，才手动启动全封闸板，对采油管柱进行全面的密封作用，形成了双道安全措施。改造后：一是避免了因异常起压造成的井口井控风险及产量损失，二是安装后可自动停机关闭防喷器，可以配合全自动化井口监控及关井作业。而且液动控制安装时不破坏原有防喷器本体，只需将原有的手动驱动机构整体拆卸下来，再打开侧门壳体，最后换上液压驱动机构即可，实现了液压控制半封闸板进行对抽油杆与油套之间的环形空间的密封作用，既可以降低成本，又减少了人员工作量。

两侧的液压驱动机构同步运行，运行原理如下：关井时，来自油箱的高压液压油通过关井油腔输油管线进入两侧活塞缸体的关井油腔，向内侧推动活塞与活塞杆，使左、右半封闸板沿着左、右闸板室内导向筋限定的轨道分别向井筒中心移动，同时，开井油腔里的液压油在活塞推动下，经开井油腔输油管线流回油箱，实现关井。开井动作时，高压液压油进入活塞缸体的开井油腔，推动活塞与闸板迅速离开井筒中心，半封闸板缩入闸板室内；同时，关井油腔里的液压油则经关井油腔输油管线流回油箱，从而可以实现开井。综上，通过液压驱动机构实现半封闸板的开井和关井的自动控制，满足生产现场需求。

液压驱动机构还包括锁紧机构，所述锁紧机构可以由锁紧杆、锁紧帽和套筒扳手组成，正常情况下采用液压驱动机构驱动半封闸板开井和关井动作，无需启动锁紧机构；当液压驱动机构出现故障无法使用时，例如没有液压油，则手动启动锁紧机构来实现关井动作，转动套筒扳手，带动锁紧帽在活塞端盖内旋转、向里运动，推动锁紧杆连同活塞和活塞杆向内侧运动，使得使左、右半封闸板沿着左、右闸板室内分别向井筒中心移动，实现关井。

所述锁紧机构也可以包括锁紧杆、手动拉动件和推进件，锁紧杆的另一端具有凸缘，且凸缘的直径大于手动拉动件底板的通孔直径，从而可以通过手动拉动件向外运动，直到底板与凸缘接触时，手动拉动件与锁紧杆卡住，从而继续拧动手动螺母可带动锁紧杆向外运动，从而拉动活塞杆向外运行，手动执行开井作业，因此该锁紧机构既可以手动驱动液压驱动机构执行关井作业，又可以手动驱动液压驱动机构执行开井作业。

附图说明

图1为本实用新型的实施例1的液压手动双闸板防喷器的剖视图示意图；

图2为本实用新型的实施例1的液压手动双闸板防喷器的俯视示意图；

图3为本实用新型的锁紧机构的另一实施例的局部放大图。

附图标记：1-盘根压帽，2-壳体，3-由壬帽，4-背帽，5-抽油杆盘根，6-壳体侧门，7-下层闸板室，8-上层闸板室，9-顶密封，10-半封闸板块，11-全封闸板块，12-手动法兰，13-手动活塞杆，14-活塞缸体，15-手动闸板由壬帽，16-关井油腔，17-手动杆，18-活塞，19-六角头螺栓，20-活塞杆，21-锁紧杆，22-活塞端盖，23-锁紧帽，24-套筒扳手，25-内六角圆柱头螺钉，26-开井油腔输油管线，27-关井油腔输油管线，28-开井油腔，29-三通，30-手动螺母， 31-底板，32-凸缘，33-通孔。

具体实施方式

为了详细说明本实用新型的内容，下面将通过具体实施方式，结合附图详细说明。

如图1-2所示，本实施例的一种液压手动双闸板防喷器，包括壳体2、一对半封闸板、一对全封闸板。所述壳体2包括彼此平行的上层壳体和下层壳体，中间为贯通二者的井口通道，上层壳体的顶部中心的开口处具有抽油杆密封机构，每层壳体的两侧分别为壳体侧门6，与壳体密封连接，每层壳体内部的井口通道两侧的分布具有对称分布的左闸板室和右闸板室，且分别与两侧的所述壳体侧门6相通。

所述半封闸板包括两块半封闸板块10，分别位于上层壳体的左闸板室和右闸板室内，所述半封闸板块10具有一对液压驱动机构。所述液压驱动机构对称分布在上层闸板室8的两侧，包括活塞缸体14、活塞杆20、活塞18和活塞端盖22，所述活塞缸体14的底部与所述壳体侧门6密封连接，所述活塞缸体14的顶部具有所述活塞端盖22，所述活塞杆20带动活塞18 在所述活塞缸体14内滑动，其中所述活塞杆20的一端穿过所述活塞缸体14的底部和所述壳体侧门6的中心，与所述半封闸板块10连接，另一端穿过所述活塞18的中心并与活塞18密封固定连接，所述活塞18与所述活塞缸体14的顶端之间的空间为关井油腔16，所述活塞18 与所述活塞缸体14的底端的空间为开井油腔28，所述半封闸板块10可被所述液压驱动机构驱动从两侧的左、右层闸板室向壳体的中间运动封堵抽油杆和油套之间的环形空间。

所述全封闸板包括两块全封闸板块11，分别位于下层闸板室的左闸板室和右闸板室内，全封闸板块11具有一对手动驱动机构，所述手动驱动机构对称分布在下层闸板室7的两侧，包括手动法兰12、手动杆17、手动活塞杆13和由壬帽15，所述手动法兰12的底端与所述壳体侧门6连接，顶端连接有由壬帽15，所述手动活塞杆13和手动杆17位于所述手动法兰12内，其中手动活塞杆13的一端穿过所述所述手动法兰12的底端和所述壳体侧门6的中心，与所述全封闸板块11连接，另一端与手动杆17的一端固定连接，手动杆17的另一端伸出手动法兰12的顶端，通过所述由壬帽15固定。转动所述手动杆17位于外端的部分，向内运行，带动手动活塞杆13向里运动，推动两侧的全封闸板块11从左、右闸板室分别向井筒中心移动，实现关井，封堵采油管柱。

上层闸板室8和下层闸板室7内均具有顶密封9，为半圆弧形，位于所述闸板室的顶壁，确保闸板块和活塞缸体14相对于中间的井口通道是密封的。

所述液压驱动机构还包括液控管线，所述液控管线包括开井油腔输油管线26和关井油腔输油管线27，均位于所述活塞缸体14的外部，均具有三通，一条支线连接油箱，所述开井油腔输油管线26的其余两条支线连通两侧的活塞缸体14的开井油腔28，所述关井油腔输油管线27的其余两条支线连通两侧的所述活塞缸体14的关井油腔16。

所述液压驱动机构还具有一对锁紧机构，所述锁紧机构位于所述液压驱动机构的两侧，包括锁紧杆21、锁紧帽23和套筒扳手24，所述活塞端盖22为中空的圆柱体，底部与所述活塞缸体14连通，所述锁紧杆21一端与伸出于所述活塞18的活塞杆20的端部螺纹连接，随着所述锁紧帽23向内运动与锁紧杆21的另一端接触，反之分开，所述锁紧帽23与活塞端盖 22的内壁螺纹连接，套筒扳手24套在锁紧帽23上。转动套筒扳手24，带动锁紧帽23在所述活塞端盖22的顶端的内壁转动向内侧运动，并接触所述锁紧杆21的外端，手动将液压驱动机构的活塞杆20向内推动，关井；或反向转动锁紧帽23向外运动，与所述锁紧杆21分离而解锁。

所述抽油杆密封机构包括抽油杆盘根5、盘根压帽1、由壬帽3和背帽4，所述抽油杆盘根5缠绕在伸出于所述壳体2的外部的抽油杆上，所述盘根压帽1与所述壳体2的顶部开口螺纹连接，包围在所述抽油杆盘根5的底部和侧部，所述由壬帽3套在所述盘根压帽1的上部固定抽油杆盘根5，所述背帽4位于所述由壬帽3的顶部，与所述由壬帽3螺纹连接，锁定由壬帽3。

上述液压驱动机构同步运行，运行原理如下：关井时，来自油箱的高压液压油通过关井油腔输油管线进入两侧活塞缸体的关井油腔，向内侧推动活塞与活塞杆，使左、右半封闸板沿着左、右闸板室内导向筋限定的轨道分别向井筒中心移动，同时，开井油腔里的液压油在活塞推动下，经开井油腔输油管线流回油箱，实现关井。开井动作时，高压液压油进入活塞缸体的开井油腔，推动活塞与闸板迅速离开井筒中心，半封闸板缩入闸板室内；同时，关井油腔里的液压油则经关井油腔输油管线流回油箱，从而可以实现开井。

本实施例中所述壳体侧门6为端面密封法兰，外侧的四周用六角头螺栓19与壳体2密封连接；手动驱动机构的手动法兰12通过内六角圆柱头螺钉25与端面密封法兰密封连接。

安装时需要首先松动内六角圆柱头螺钉25，将原有手动驱动机构全部拆除，然后在松动六角头螺栓19，拆下壳体侧门6，将上述液压驱动机构的活塞杆与半封闸板块10对接，在拧紧六角头螺栓19，并将活塞缸体14的底部固定在壳体侧门6上。

本实用新型实施例的液压手动双闸板防喷器试用后，完全能有效配合自动化控制开关井的实现，同时密封效果也到达要求，进行试压作业完全符合标准；减少因防喷器关不严造成的卸漏，减少了对周围环境的污染，减少了值岗人员工作强度，节省时效，同时也杜绝了井控事故。

实施例2

本实施例的一种液压手动双闸板防喷器，其它结构与实施例1相同，不同在于锁紧机构。如图3所示，所述锁紧机构包括锁紧杆21、手动螺母30、锁紧帽23和套筒扳手24，所述手动螺母30通过外壁的螺纹与所述活塞端盖22的内壁螺纹连接，底板31自侧壁的底部向内延伸且中央具有通孔33，所述锁紧杆21的一端通过所述通孔33伸入所述活塞端盖22，与伸出于所述活塞18的活塞杆20的端部螺纹连接，另一端位于所述手动螺母30内，具有凸缘32，所述凸缘32的直径大于所述底板31的通孔33的直径。这样该锁紧机构可手动执行开井作业，过程如下：拧动手动螺母30向外运动，直到底板31与凸缘32抵触，则手动螺母30与锁紧杆21卡住，从而继续拧动手动螺母30可带动锁紧杆21向外运动，从而手动启动液压驱动机构，活塞杆20向外拉动，带动半封闸板块10迅速离开井筒中心，手动执行开井作业。

所述锁紧帽23与所述手动螺母30的顶部的内壁螺纹连接，相对于所述手动螺母可转动，使得锁紧帽23与所述锁紧杆21接触以推动锁紧杆21，这样锁紧机构即可以手动驱动液压驱动机构执行关井作业，过程同实施例1。

另外，本实施例的锁紧机构不仅可以实现手动驱动液压驱动机构执行关井作业和开井作业，还可以在不拆卸壳体侧门6的情况下，安装该液压驱动机构和锁紧机构，避免由于打开壳体侧门6而出现的漏油问题，而且进一步缩短了安装程序，节省了劳动力。

设计图

一种液压手动双闸板防喷器论文和设计

一种液压手动双闸板防喷器论文和设计-毛谦明

全文摘要

主设计要求

设计方案

设计说明书

设计图

相关信息详情

猜你喜欢