專利名稱：抽油桿斷裂井口自動(dòng)封井系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于石油鉆探設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是油田抽油機(jī)改進(jìn)。
背景技術(shù)：
目前油田抽油桿防噴器有手動(dòng)單閘板的結(jié)構(gòu)形式，但其不具備抽油桿斷 裂時(shí)井口自動(dòng)封井功能。現(xiàn)有技術(shù)中，防噴器有液控結(jié)構(gòu)形式，但在抽油桿 防噴器這樣的小型防噴器中還沒(méi)有應(yīng)用。目前油田抽油機(jī)井口也沒(méi)有抽油桿 斷裂時(shí)井口自動(dòng)封井系統(tǒng)這樣的裝置。
目前油田抽油機(jī)作業(yè)井口沒(méi)有安裝防噴器，僅在井口裝有密封盤根。當(dāng) 抽油桿疲勞斷裂時(shí)，油管中會(huì)形成一個(gè)圓孔，井內(nèi)原油會(huì)涌出，壓力稍高的 井會(huì)發(fā)生井噴。而很多抽油機(jī)無(wú)人值守，當(dāng)這一現(xiàn)象發(fā)生時(shí)很長(zhǎng)時(shí)間無(wú)人發(fā) 覺(jué)，這樣原油涌出或噴出， 一是造成資源浪費(fèi)，二是造成井場(chǎng)嚴(yán)重污染。
現(xiàn)有的解決措施是，當(dāng)抽油機(jī)管理人員發(fā)現(xiàn)這一現(xiàn)象時(shí)，采用關(guān)閉井口 閥門和用堵頭堵住油管出口。在管理人員操作時(shí)若井內(nèi)壓力較高還具有一定 的危險(xiǎn)性。若管理人員發(fā)現(xiàn)得較晚，則資源浪費(fèi)和井場(chǎng)污染就會(huì)很嚴(yán)重。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型目的是設(shè)計(jì)一種抽油桿斷裂井口自動(dòng)封井系統(tǒng)，在抽油桿斷 裂后井口能被自動(dòng)封閉，讓原油不外泄，杜絕井場(chǎng)污染和資源浪費(fèi)。
具體地說(shuō)，抽油桿斷裂井口自動(dòng)封井系統(tǒng)，其包括在抽油機(jī)的抽油桿接 近井口位置安裝的液控抽油桿防噴器，液控抽油桿防噴器用地面控制裝置控 制，該地面控制裝置包括液控裝置和電氣控制裝置，液壓系統(tǒng)電機(jī)和抽油機(jī)電機(jī)并聯(lián)連接并通過(guò)電氣控制裝置自動(dòng)監(jiān)測(cè)抽油機(jī)電機(jī)的電流變化將信號(hào)傳 給電氣控制裝置，電氣控制裝置與防噴器液壓系統(tǒng)電機(jī)相連。
所述抽油桿防噴器為液控雙閘板的兩級(jí)單閘板組合式防噴器，并裝有全 封閉閘板和半封閉閘板，兩種閘板聯(lián)動(dòng)并均具有實(shí)現(xiàn)手動(dòng)鎖緊和關(guān)閉裝置的 鎖緊手輪，鎖緊手輪裝在絲杠一端，絲杠另外一端固定在活塞上，活塞裝在 缸體內(nèi)并且缸體通過(guò)殼體與全封閉閘板和半封閉閘板連接。
所述防噴器液控裝置為一個(gè)小型液壓站，主要由電機(jī)、油泵、單向閥、 溢流閥、壓力繼電器、泄壓閥、手動(dòng)換向閥、壓力表、油液管路和控制管線 組成，油箱用管線依次通過(guò)油泵、單向閥、手動(dòng)換向閥分別接入防噴器全封 閉左、右液缸和防噴器半封閉左、右液缸。
本實(shí)用新型優(yōu)點(diǎn)是在抽油機(jī)井口安裝一個(gè)特別設(shè)計(jì)的最小型化液控抽油 桿防噴器，防噴器用特別設(shè)計(jì)的小型地面控制裝置控制，液控裝置電機(jī)和抽 油機(jī)電機(jī)并聯(lián)連接，通過(guò)控制電路自動(dòng)監(jiān)測(cè)抽油機(jī)電機(jī)。當(dāng)抽油桿因疲勞斷 裂時(shí)，抽油機(jī)電機(jī)因負(fù)載突然變小而使消耗功率驟降，引起電機(jī)電流急劇變 小，通過(guò)電流檢測(cè)元件監(jiān)測(cè)電機(jī)電流的變化將信號(hào)傳給控制電路，控制電路 自動(dòng)起動(dòng)防噴器液控系統(tǒng)油泵電機(jī)，液控系統(tǒng)升壓，推動(dòng)安裝在井口的液控 抽油桿防噴器活塞向前運(yùn)動(dòng)，使防噴器左右閘板向前運(yùn)動(dòng)封閉井口。此時(shí)若 防噴器通徑內(nèi)無(wú)抽油桿，則全封閘板閉合密封井眼。若抽油桿斷裂后在防噴 器通徑內(nèi)仍有抽油桿存在，則半封閘板抱緊抽油桿封閉井口。全封和半封同 時(shí)聯(lián)動(dòng)動(dòng)作，全封閘板起密封井口作用時(shí)，半封閘板雖閉合但不能起密封作 用。半封閘板起密封井口作用時(shí)，全封閘板雖擠緊抽油桿但無(wú)法起密封作用。 也就是說(shuō)，無(wú)論抽油桿斷裂在什么位置，防噴器通徑內(nèi)有無(wú)抽油桿，防噴器均能迅速有效密封井口，防止井涌井噴事故的發(fā)生。
本專利申請(qǐng)所涉及的防噴器技術(shù)、液控技術(shù)、電氣控制及信號(hào)檢測(cè)技術(shù) 雖然在當(dāng)前各技術(shù)領(lǐng)域都有不同的應(yīng)用，但有機(jī)的結(jié)合在一起組成一套完整 的抽油桿斷裂時(shí)井口自動(dòng)封井系統(tǒng)目前還是空白。
采用本技術(shù)，有效地解決了抽油桿疲勞斷裂后井口發(fā)生原油涌出或噴出 事故的發(fā)生，杜絕了井場(chǎng)環(huán)境污染和資源浪費(fèi)，也避免了人工操作的危險(xiǎn)性， 同時(shí)提高了抽油機(jī)管理的自動(dòng)化水平，也降低了人工管理費(fèi)用。


圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本實(shí)用新型中液控抽油桿防噴器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3-1為本實(shí)用新型防噴器液控裝置示意圖(正面)。
圖3-2為本實(shí)用新型防噴器液控裝置示意圖(背面)。
圖4為本實(shí)用新型中防噴器液控系統(tǒng)原理圖。
圖5為本實(shí)用新型主電路圖。
圖6為本實(shí)用新型控制電路圖。
圖號(hào)說(shuō)明
1- 抽油機(jī)、2-抽油桿、3-抽油桿防噴器、4-管線、5-液壓控制裝置、6-液壓系統(tǒng)電機(jī)、7-液壓泵、8-電氣控制裝置、9-抽油電機(jī)；
2- 1全封閘板、2-2鎖緊手輪、2-3絲桿、2-4活塞、2-5缸體、2-5殼體、
2- 7液缸端蓋、2-8進(jìn)出油口、 2-9半封閘板；
3- l壓力繼電器旋鈕、3-2截止閥手柄、3-3壓力表、3-4溢流閥手柄、
3- 5換向閥手柄、3-6控制面板、3-7底座、3-8電源線、3-9防爆電機(jī)、3-10轉(zhuǎn)換法蘭、3-ll液壓管線、3-12液壓泵、3-13控制管線；
4-1防噴器全封閉左液缸、4-2防噴器半封閉左液缸、4-3全封閘板體、
4-4半封閘板體、4-5.防噴器全封閉右液缸、4-6防噴器半封閉右液缸、4-7
手動(dòng)換向閥、4-8截止閥、4-9單向閥、4-10電機(jī)、4-11油箱、4-12過(guò)濾器、
4-13油泵、4-14溢流閥、4-15壓力繼電器。
具體實(shí)施方式

如圖1所示，本實(shí)用新型系統(tǒng)主要由三大部分組成l.液控抽油桿防噴 器；2.小型防噴器液控裝置及控制管線；3.電氣控制部分。抽油機(jī)l的抽油 桿2接近井口位置安裝液控抽油桿防噴器3，液控抽油桿防噴器3用地面控 制裝置控制，該地面控制裝置包括液控裝5和電氣控制裝置8，液壓系統(tǒng)電 機(jī)6和抽油機(jī)電機(jī)9并聯(lián)連接并通過(guò)電氣控制裝置8自動(dòng)監(jiān)測(cè)抽油機(jī)電機(jī)的 電流變化將信號(hào)傳給電氣控制裝置8，電氣控制裝置8與防噴器液壓系統(tǒng)電 機(jī)6相連。
如圖2所示，抽油桿防噴器為液控雙閘板(兩級(jí)單閘板組合)，裝有全封 和半封兩種閘板，兩種閘板聯(lián)動(dòng)，均具有手動(dòng)鎖緊和關(guān)閉功能。防噴器為最 小型化專門設(shè)計(jì)，在保證使用功能的前提下盡可能做到尺寸最小重量最輕結(jié) 構(gòu)最優(yōu)。兩種閘板聯(lián)動(dòng)并均具有實(shí)現(xiàn)手動(dòng)鎖緊和關(guān)閉裝置的鎖緊手輪2-2， 鎖緊手輪2-2裝在絲杠2-3—端，絲杠2-3另外一端固定在活塞2-4上，活 塞2-4裝在缸體2-5內(nèi)并且缸體通過(guò)殼體2-6與全封閉閘板2-1和半封閉閘 板2-9連接。
如圖3-l、 3-2、圖4所示，防噴器液控裝置為專門設(shè)計(jì)的一個(gè)小型液壓 站，主要由電機(jī)、油泵、單向閥、溢流閥、壓力繼電器、泄壓閥、手動(dòng)換向閥、壓力表、油液管路和控制管線等組成(參見(jiàn)所附液壓系統(tǒng)原理圖)。當(dāng)抽 油桿因疲勞斷裂后，控制電路監(jiān)測(cè)到抽油機(jī)電機(jī)電流的急劇變化，起動(dòng)液壓 油泵電機(jī)工作，油泵泵油，系統(tǒng)升壓，油流經(jīng)手動(dòng)換向閥右位進(jìn)入防噴器液 缸后腔，推動(dòng)活塞和閘板向前運(yùn)動(dòng)。此時(shí)，防噴器通徑上無(wú)論有無(wú)抽油桿， 全封和半封閘板均同時(shí)向前運(yùn)動(dòng)。若無(wú)抽油桿，則全封閘板前密封閉合，在 閘板膠芯的擠壓下密封井口，此時(shí)半封閘板前密封膠芯雖也擠緊在一起但不 起密封井口作用。若有抽油桿，則半封閘板前密封膠芯抱緊抽油桿密封井口， 此時(shí)全封閘板前密封也擠緊抽油桿但不起密封作用。當(dāng)液壓系統(tǒng)壓力高于壓 力繼電器的上限壓力后，油泵電機(jī)自動(dòng)停機(jī)。在單向閥的作用下，系統(tǒng)處于 保壓狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)壓力因泄漏或別的原因壓力降至壓力繼電器的下限壓力時(shí)， 油泵電機(jī)又自動(dòng)起動(dòng)使油泵泵油補(bǔ)壓。液壓系統(tǒng)中，溢流閥做為安全閥使用， 壓力繼電器有故障或系統(tǒng)壓力意外升高至安全閥調(diào)定壓力時(shí)，系統(tǒng)溢流穩(wěn)壓， 保證系統(tǒng)壓力不至升得太高而使系統(tǒng)損壞。手動(dòng)換向閥通常處于右位接通油 路狀態(tài)，油泵電機(jī)一旦起動(dòng)，液壓油隨時(shí)可進(jìn)入防噴器油缸后腔推動(dòng)活塞向 前運(yùn)動(dòng)。也就是說(shuō)，整個(gè)系統(tǒng)隨時(shí)處于待命狀態(tài)，只要抽油桿斷裂，液壓系 統(tǒng)立即起動(dòng)，防噴器很快就能密封井口，并且可不斷自動(dòng)補(bǔ)壓保持井口長(zhǎng)時(shí) 間密封。這一特點(diǎn)尤其適用于無(wú)人值守的抽油機(jī)，在沒(méi)有人看守和發(fā)現(xiàn)的情 況下，能自動(dòng)長(zhǎng)時(shí)間封井，防止井涌井噴等意外事故的發(fā)生。防噴器有手動(dòng) 鎖緊機(jī)構(gòu)，當(dāng)工作人員發(fā)現(xiàn)抽油桿斷裂后，可用手動(dòng)鎖緊手輪鎖緊液壓缸活 塞，隨后可斷開(kāi)抽油機(jī)和油泵電機(jī)電源。(抽油機(jī)電機(jī)在油泵電機(jī)起動(dòng)時(shí)就自 動(dòng)停止工作。)故障排除后，需打開(kāi)防噴器，只須將防噴器手動(dòng)鎖緊手輪完全 退后i，手動(dòng)換向閥換向，使換向閥的左位接通油路，液壓油進(jìn)入油缸的活塞有桿腔，推動(dòng)活塞和閘板向后運(yùn)動(dòng)。截止閥在液壓系統(tǒng)中主要用于系統(tǒng)快速 泄壓。
圖5、圖6所示，電氣控制部分主要是由多個(gè)繼電器、控制電路、通斷 開(kāi)關(guān)，控制柜等電器元器件組成(參見(jiàn)附圖電氣原理圖)。它主要完成的任務(wù) 是控制抽油機(jī)電機(jī)和油泵電機(jī)按要求自動(dòng)或手動(dòng)起停。
以下根據(jù)電氣原理圖做一簡(jiǎn)單介紹合上開(kāi)關(guān)Q和QS，點(diǎn)動(dòng)SB2，線圈 KM1得電，常開(kāi)輔助觸點(diǎn)KM1得電自鎖，抽油電機(jī)啟動(dòng)，抽油作業(yè)開(kāi)始。如 果想讓抽油電機(jī)停止，點(diǎn)動(dòng)SB1，使線圈KM1失電，常開(kāi)輔助觸點(diǎn)KM1復(fù)位， 抽油電機(jī)停止。
當(dāng)抽油桿因疲勞斷裂時(shí)，電機(jī)電流急劇變小，超過(guò)電流檢測(cè)元件的允許 范圍，檢測(cè)元件發(fā)出信號(hào)，控制電路通電，使KM2線圈帶電，KM2常開(kāi)輔助 觸點(diǎn)和常開(kāi)主觸點(diǎn)閉和，油泵電機(jī)啟動(dòng)。與此同時(shí)，KT線圈得電，延時(shí)繼電 器開(kāi)始延時(shí)。當(dāng)延時(shí)時(shí)間一到，延時(shí)繼電器的常閉輔助觸點(diǎn)斷開(kāi)，使抽油機(jī) 電機(jī)的主電路斷開(kāi)，抽油作業(yè)停止。
井口關(guān)閉后，液壓泵繼續(xù)工作，當(dāng)壓力達(dá)到壓力繼電器設(shè)定的上限壓力 值，壓力繼電器常閉輔助觸點(diǎn)閉合，使KM3線圈得電，KM3常閉輔助觸點(diǎn)斷 開(kāi)。KM2線圈失電，KM2常開(kāi)輔助觸點(diǎn)和常開(kāi)主觸點(diǎn)復(fù)位。液壓站的主電路切 斷，油泵電機(jī)停止。當(dāng)系統(tǒng)壓力降低到壓力繼電器設(shè)定的下限值時(shí)，壓力繼 電器復(fù)位，KM3線圈失電，KM3常閉輔助觸點(diǎn)復(fù)位。因外來(lái)信號(hào)，KM2線圈得 電，KM2常開(kāi)輔助觸點(diǎn)和常開(kāi)主觸點(diǎn)閉和，液壓系統(tǒng)的主電路接通，油泵電 機(jī)又開(kāi)始工作。打開(kāi)QS開(kāi)關(guān)，通過(guò)點(diǎn)動(dòng)SB3，使線圈KM2失電，常開(kāi)輔助 觸點(diǎn)KM2復(fù)位，油泵電機(jī)停止。
權(quán)利要求1、抽油桿斷裂井口自動(dòng)封井系統(tǒng)，其特征是包括在抽油機(jī)(1)的抽油桿(2)接近井口位置安裝的液控抽油桿防噴器(3)，液控抽油桿防噴器(3)用地面控制裝置控制，該地面控制裝置包括液控裝置(5)和電氣控制裝置(8)，液壓系統(tǒng)電機(jī)(6)和抽油機(jī)電機(jī)(9)并聯(lián)連接并通過(guò)電氣控制裝置(8)自動(dòng)監(jiān)測(cè)抽油機(jī)電機(jī)的電流變化將信號(hào)傳給電氣控制裝置(8)，電氣控制裝置(8)與防噴器液壓系統(tǒng)電機(jī)(6)相連。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的抽油桿斷裂井口自動(dòng)封井系統(tǒng)，其特征是抽油 桿防噴器(3)為液控雙閘板的兩級(jí)單閘板組合式防噴器，并裝有全封閉閘板 .(2-1)和半封閉閘板(2-9)，兩種閘板聯(lián)動(dòng)并均具有實(shí)現(xiàn)手動(dòng)鎖緊和關(guān)閉裝 置的鎖緊手輪(2-2)，鎖緊手輪(2-2)裝在絲杠(2-3) —端，絲杠(2-3) 另外一端固定在活塞(2-4)上，活塞(2-4)裝在缸體(2-5)內(nèi)并且缸體通 過(guò)殼體(2-6)與全封閉閘板(2-1)和半封閉閘板(2-9)連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的抽油桿斷裂井口自動(dòng)封井系統(tǒng)，其特征是防噴 器液控裝置(5)為一個(gè)小型液壓站，主要由電機(jī)(4-10)、油泵(4-13)、單 向閥(4-9)、溢流閥(4-14)、壓力繼電器(4-15)、泄壓閥、手動(dòng)換向閥(4-7)、 壓力表(3-3)、油液管路和控制管線組成，油箱(4-11)用管線依次通過(guò)油 泵(4-14)、單向閥(4-9)、手動(dòng)換向閥(4-7)分別接入防噴器全封閉左、 右液缸(4-1、 4-5)和防噴器半封閉左、右液缸(4-2、 4-6)。
專利摘要抽油桿斷裂井口自動(dòng)封井系統(tǒng)，其包括在抽油機(jī)的抽油桿接近井口位置安裝的液控抽油桿防噴器，液控抽油桿防噴器用地面控制裝置控制，該地面控制裝置包括液控裝置和電氣控制裝置，液壓系統(tǒng)電機(jī)和抽油機(jī)電機(jī)并聯(lián)連接并通過(guò)電氣控制裝置自動(dòng)監(jiān)測(cè)抽油機(jī)電機(jī)的電流變化將信號(hào)傳給電氣控制裝置，電氣控制裝置與防噴器液壓系統(tǒng)電機(jī)相連。本實(shí)用新型有效地解決了抽油桿疲勞斷裂后井口發(fā)生原油涌出或噴出事故的發(fā)生，杜絕了井場(chǎng)環(huán)境污染和資源浪費(fèi)，也避免了人工操作的危險(xiǎn)性，同時(shí)提高了抽油機(jī)管理的自動(dòng)化水平，也降低了人工管理費(fèi)用。
文檔編號(hào)E21B33/03GK201326401SQ20082022193
公開(kāi)日2009年10月14日 申請(qǐng)日期2008年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月21日
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