一种紧凑型页岩气采气井口装置的制作方法

1.本发明涉及石油机械技术领域，尤其涉及一种紧凑型页岩气采气井口装置。


背景技术：

2.随着常规的油气资源日益枯竭，页岩气的开采规模越来越大。由于页岩气均采用水平井，先压裂、后采气的开采方法，不仅与常规油气资源的直立井，先自喷、后挖潜的开采方法有明显区别，而且所用的井口设备也有区别。其中就包含页岩气采气井口装置。
3.目前的页岩气采气井口装置具有压力高、通径大、结构新的特点。
4.但是，目前的页岩气采气井口装置还存在着产品体积大、控制阀门高高在上，攀爬和操作困难等问题，因此提出本发明来解决上述问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种紧凑型页岩气采气井口装置，解决了现有技术中页岩气采气井口装置体积大、控制阀门高高在上，攀爬和操作困难的问题。
6.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
7.一种紧凑型页岩气采气井口装置，由上方的采气树和下方的油管头两大部件组合而成，采气树大部件以斜交四通连体阀组为核心，斜交四通连体阀组的上方依次安装有第一螺纹式法兰、表接头和第一测压组件，且斜交四通连体阀组的下方通过大通径主阀与油管头相连接，斜交四通连体阀组的两侧对称的安装有弯管接头、第一仪表法兰、手动节流阀和第二测压组件，油管头大部件以油管头四通为载体，且油管头四通的中心孔中安装有油管悬挂器，油管悬挂器的两侧对称的安装有两个手动翼阀、一个第二仪表法兰、第三测压组件、第二螺纹式法兰和管堵。
8.优选的，斜交四通连体阀组由一个阀组阀体和四个相同的平板阀组件组合而成。
9.优选的，斜交四通连体阀组的阀体下方为带颈大法兰，且上方为扁平状两侧有直角凸起的柱状体，并且中心为上下通道孔，斜交四通连体阀组的阀体两侧是与上下通道孔成45度夹角的分流通道孔，且通道孔口分别位于上下两个平面和左右上方的斜面上，四个通道孔口的周围均加工有一道梯形垫环槽和均布的螺纹盲孔或螺柱通孔，斜交四通连体阀组扁平柱状体的前侧相对于四个通道孔开设有四个与通道空垂直的盲孔阀腔，且四个盲孔阀腔口的周围均开设有一道梯形垫环槽和均布的螺纹盲孔。
10.优选的，斜交四通连体阀组中包括有四套平板阀组件，且四套平板阀组件均为带伞形齿轮驱动器和开关指示器的手动暗杆平板阀的零部件。
11.优选的，大通径主阀为手动滚珠丝杠明杆平板阀，且阀的通径大于油管悬挂器的外径。
12.优选的，油管头大部件中的四个手动翼阀均为带伞形齿轮驱动器和开关指示器的手动暗杆平板阀。
13.优选的，油管悬挂器为一个两端密封、无加长颈的芯轴式油管悬挂器部件，且油管
悬挂器由一个悬挂器主体、三根弹性密封圈、一道楔型金属密封圈、一道金属垫圈、一只圆螺母和一个紧定螺钉组合而成。
14.优选的，悬挂器主体为空心柱状体零件，且中心为通孔，并且通孔的两端均开设成锥孔螺纹状，悬挂器主体柱状体的外围从上而下依次加工成直径递减的较长圆柱体、圆锥体、较短圆柱体、螺柱体和圆柱体，且较长圆柱体上中间切有一道90度的v形槽，并且v形槽的上方开设有两道矩形凹槽，v形槽的下方开设有一道矩形凹槽。
15.优选的，三个弹性密封圈均为fs型弹性密封圈，且弹性密封圈材料为“fkm氟橡胶”或“hnbr高饱和氢化丁腈橡胶”，并且弹性密封圈凸起端的两肩处分别安装有一道弹性钢丝圈。
16.本发明至少具备以下有益效果：
17.由于本发明中，采气树的核心部件是斜交四通连体阀组，是将现有产品中各自独立的异径接头、安全阀、小四通、顶部阀和两侧的翼阀，六大零部件连体成的一种新部件；它取消了原来六大零部件间五处对接的带颈法兰和其中的联接件、密封件；因此，大大缩减了产品的体积和重量，减少了众多接口处高压泄漏的风险。斜交四通连体阀组，还将原来左右两条直角转折的管路，均分解成两个45
°
斜角转折的管路，可以大大减少页岩气流的流动阻力和对采气树的磨损，进而延长了整个产品的使用寿命。采气树下方，用一个大通径主阀与油管头大部件相联接，可以通过大通径主阀直接安装芯轴式油管悬挂器，以满足页岩气钻采的工艺要求。加之斜交四通连体阀组中的四套平板阀组件和油管头大部件中的四只手动翼阀，均为带伞形齿轮驱动器和开关指示器的手动暗杆平板阀结构，不仅可以利用伞形齿轮驱动器的传动比杠杆作用，大幅度地减轻操作阻力；而且可以清楚方便地观察阀门的开关情况。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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。
19.图1为本发明正面有局部剖视的总体结构示意图；
20.图2为本发明侧面有局部剖视的总体结构示意图；
21.图3为本发明中油管悬挂器部件的结构放大示意图。
22.图中：1、斜交四通连体阀组；101、阀组阀体；102、平板阀组件；2、弯管接头；3、第一仪表法兰；4、手动节流阀；5、第二测压组件；6、表接头；7、第一螺纹式法兰；8、大通径主阀；9、第二仪表法兰；10、油管头四通；11、手动翼阀；12、管堵；13、油管悬挂器；1301、悬挂器主体；1302、弹性密封圈；1303、楔型金属密封圈；1304、金属垫圈；1305、圆螺母；1306、紧定螺钉；14、第一测压组件；15、第三测压组件；16、第二螺纹式法兰。
具体实施方式
23.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
24.实施例一
25.参照图1
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3，一种紧凑型页岩气采气井口装置，本发明由上方的采气树和下方的油管头两个大部件组合而成。采气树和油管头中所用的第一螺纹式法兰7、第二螺纹式法兰16和管堵12，均为相同零件；所用的第一测压组件14、第二测压组件5第三测压组件15结构也相同，均由下方的双公短接头、中间的截止阀和上方的压力表所组成，压力表均选用耐震抗硫的压力表。本发明中，所有零部件中的流道孔、压力腔和其法兰对接处，均采用相应规格尺寸的螺柱螺母和金属的密封垫环相联接，以防止压力气流的破坏和腐蚀。
26.本发明上方的采气树大部件，由斜交四通连体阀组1、弯管接头2、第一仪表法兰3、手动节流阀4、第一测压组件14、表接头6、螺纹式法兰、大通径主阀8和规格尺寸较小的螺柱螺母、密封垫环组合而成。采气树的核心部件：斜交四通连体阀组1，由一个阀组阀体101和四套相同的平板阀组件102
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组合而成，承担着常规采气树中的变径接头、安全阀、小四通、顶部阀和两侧翼阀的功能。在斜交四通连体阀组1中，阀组阀体101
‑
的下方是带颈大法兰，上方是扁平的两侧有直角凸起的柱状体，中心是上下通道孔，左右是与上下通道孔成45度夹角的分流通道孔，四个通道孔口分别位于上下两个平面和左右上方的斜面上；在四个通道孔口的周围，均加工有一道梯形垫环槽和均布的螺纹盲孔或螺柱通孔，用于对外联接；在扁平的柱状体的前面，相对于四个通道孔加工有四个与之垂直的盲孔阀腔，在四个盲孔阀腔口周围，均加工有一道梯形垫环槽和均布的螺纹盲孔，分别用规格尺寸较小的螺柱螺母、密封垫环，各安装一套除阀体以外的平板阀组件102，平板阀组件102中的四块闸板，分别控制阀组阀体101中的四个通道孔。在斜交四通连体阀组1中，四套平板阀组件102，均为带伞形齿轮驱动器和开关指示器的手动暗杆平板阀的零部件，即用伞形齿轮驱动器驱动阀杆和闸板运动，并用安装在伞形齿轮驱动器外端的开关指示器，直观地显示闸板往复运动的位置。
27.为了满足页岩气开采工作的需要，在斜交四通连体阀组1的上方，依次装有第一螺纹式法兰7、表接头6和第一测压组件14，用来测量主通道中的工作压力；在斜交四通连体阀组1的下方，通过大通径主阀8与与油管头相联接；在斜交四通连体阀组1的左右两侧，均装有弯管接头2、第一仪表法兰3、手动节流阀4和第二测压组件5，在测量通道压力的同时，控制页岩气的输出。本发明所用的大通径主阀8，是手动滚珠丝杠明杆平板阀，阀的通径大于油管悬挂器13的外径，以便于油管悬挂器13的安装；阀的前端有驱动手轮和滚珠丝杠副，用于减轻阀门的操作阻力；阀的后端有伸出的尾杆，在开槽的护罩内运动，显示阀门的开关情况。
28.本发明下方的油管头大部件，由油管头四通10、手动翼阀11、第二仪表法兰9、第三测压组件15、第二螺纹式法兰16、管堵12、注脂阀、bt密封圈、卸压阀、锁紧部件、油管悬挂器13和规格尺寸较小的螺柱螺母、密封垫环组合而成。油管头四通10上下是大法兰、中间是空心圆柱体的大零件；上下大法兰的端面上，均用螺柱螺母和密封垫环与采气树、套管头相联接；在上方大法兰的圆周侧壁上，对称地加工有数个进出口处均带螺纹的台阶通孔，在每个台阶通孔中均装有锁紧部件，用来锁定油管悬挂器13；在下方大法兰的圆周侧壁上，对称地加工有上下两个进口处均带螺纹的台阶通孔，在一侧的两个台阶通孔中均装有注脂阀，在另一侧的两个台阶通孔中均装有卸压阀，用来向内孔凹槽中的bt密封圈注入密封脂，用来联接和密封外来套管头大部件中突出的套管；在油管头四通10中间空心圆柱体的两侧，对
称地加工成平面、通道孔、梯形垫环槽和均布的螺纹盲孔，分别用规格尺寸较小的螺柱螺母、密封垫环，联接着两只手动翼阀11和夹在两阀之间的第二仪表法兰9，以及两阀外侧的第二螺纹式法兰16和管堵12；在第二仪表法兰9的上方，均装有第三测压组件15，用来测量通道中的工作压力。在油管头四通10的中心，用圆台阶孔和上方大法兰圆周上均布的锁紧部件，固定着油管悬挂器13。
29.在油管头大部件中，左右两侧所用的四只手动翼阀11，均为带伞形齿轮驱动器和开关指示器的手动暗杆平板阀，即用伞形齿轮驱动器驱动阀杆和闸板运动，并用安装在伞形齿轮驱动器外端的开关指示器，直观地显示闸板往复运动的位置。
30.油管头大部件中的油管悬挂器13，是一个两端密封、无加长颈的芯轴式油管悬挂器部件；由一个悬挂器主体1301、三根弹性密封圈1302、一道楔型金属密封圈1303、一道金属垫圈1304、一只圆螺母1305和一个紧定螺钉1306组合而成。在油管悬挂器13中，悬挂器主体1301为一空心柱状体零件，其中心是通孔，通孔的两端均加工成锥孔螺纹，分别用来联接外来的油管和钻杆；柱状体的外围，从上而下依次加工成直径递减的较长圆柱体、圆锥体、较短圆柱体、螺柱体和圆柱体；在外圆最粗的较长圆柱体上，中间切有一道90度的v形槽，以便锁紧部件固定；v形槽的上方切有两道矩形凹槽，v形槽的下方切有一道矩形凹槽，矩形凹槽均装有弹性密封圈1302；在圆锥体上，装有楔型金属密封圈1303，作为下端的主密封；在较短圆柱体上，装有金属垫圈1304，利用其下边的倒角与油管头四通10中心的圆台阶孔配合，用油管重力压紧金属垫圈1304；在螺柱体上，装有圆螺母1305，并用紧定螺钉1306
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固定，防止上方零件脱落；最下方的圆柱体，是悬挂器主体1301
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的长度延伸。
31.本发明油管悬挂器13部件中所用的三根弹性密封圈1302，均为fs型弹性密封圈；其主体材料为“fkm氟橡胶”或“hnbr高饱和氢化丁腈橡胶”，在其凸起端的两肩处，各镶有一道弹性钢丝圈，以增强其抗压、耐蚀和密封性能。
32.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。