一种高温地热井洗井起钻用防高温水汽上喷装置的制作方法

1.本发明涉及高温地热井洗井防水汽上喷装置技术领域，具体涉及一种高温地热井洗井起钻用防高温水汽上喷装置。

背景技术：

2.地热井钻探成井后，一般需要下入油管进行洗井作业，在高温地热井中，洗井作业过程中往往会出现溢流现象，并随着井筒内流体温度升高、其密度降低，溢流量会越来越大，最后出现井喷的状况，在高温作用下，井内流出的流体会产生大量的水蒸气，大量的高温水汽混合物会沿着井管上喷至钻井平台，使工人无法在平台上作业，而此时井内还有油管，无法使用井口装置中的封井平板阀完成关井，可能造成无法控制井口的事故。
3.现今地勘队伍通常采用穿戴耐高温防烫服强提油管、然后关井的方案，此方法只能进行短时间的作业，且有较大的安全隐患、时常有烫伤事故发生，无法保障提管作业顺利完成。在石油钻探领域有专用的油管防喷器，但其是基于防油气井喷设计的，用在高温地热井中，一方面需要定制耐高温橡胶密封组件，对其常温橡胶密封组件进行替换，这往往需要较长的加工周期；另一方面在密封状态下进行提钻作业会快速磨损其密封橡胶组件，更换密封橡胶组件时井口无法控制、存在较大安全隐患，在井内油管较多时并不适合；另外其造价及使用费用都较高，综合考虑并不适宜于地热井施工，现今地热钻井施工队伍亦未配备该种设备。
4.因此在高温地热井洗井作业中，如何安全经济、方便快捷地控制井口高温水汽上喷，保障平台作业人员安全、顺利完成提管作业，是高温地热井施工中的一个难题，设计出一种安全经济、简易便捷的防高温水汽上喷装置，在高温地热井施工中具有重要的意义。

技术实现要素：

5.本发明主要目的在于提供一种高温地热井洗井起钻用防高温水汽上喷装置，以解决现有技术存在的问题。
6.为解决上述技术问题，本发明采取了如下技术方案：
7.一种高温地热井洗井起钻用防高温水汽上喷装置，包括上部防水汽上喷装置和下部井口装置，所述上部防水汽上喷装置的底部与所述下部井口装置的顶部通过变径接头连接；
8.所述上部防水汽上喷装置包括重力式密封部件和耐高温挡水胶板，所述重力式密封部件包括外筒、上压盖、下座垫和密封卡瓦，所述外筒的上端面与所述上压盖连接，下端面与所述下座垫连接，内装可沿其内锥面上下滑动的所述密封卡瓦，所述耐高温挡水胶板设置于所述上压盖的顶部；
9.所述下部井口装置包括三通和封井平板阀，所述三通的顶部与所述封井平板阀连接，底部与地面的井管连接，侧部连接放喷组件。
10.进一步的，所述外筒为空心圆柱体结构，所述外筒的内腔为漏斗状，所述密封卡瓦
为空心圆台结构，所述密封卡瓦的外锥面与所述外筒的内锥面均为光滑面，且两者的锥度一致。
11.进一步的，所述密封卡瓦的外锥面与所述外筒的内锥面锥度均为1:3.9。
12.进一步的，所述密封卡瓦包括四片密封卡瓦单体，所述密封卡瓦单体的端面为扇形结构，所述密封卡瓦的内腔分为上段、中段和下段，所述上段和所述下段均为变径段，所述上段为上大下小的圆锥面，所述下段为上小下大的圆锥面，两者的锥度均为1：2.4，所述中段的内径与油管的外径相同。
13.进一步的，所述密封卡瓦处于下位密封状态时，最下端的内径与所述下座垫的内径一致；所述密封卡瓦处于上位开放状态时，最上端的内径与所述上压盖的内径一致。
14.进一步的，所述放喷组件包括放喷管和放喷平板阀，所述放喷管连接于所述三通的侧部，所述放喷平板阀设置于所述放喷管上。
15.进一步的，所述三通的竖向通径、所述封井平板阀的通径和所述变径接头的下端内径均与所述井管的内径相同，所述变径接头的上端内径与所述下座垫的内径相同。
16.进一步的，所述上压盖的外圈设有十个螺纹孔，通过螺钉固定在所述外筒的上端面上。
17.进一步的，所述上压盖的内圈设有六个螺纹孔，通过螺钉固定所述耐高温挡水胶板。
18.进一步的，所述下座垫的顶部与底部分别与所述外筒和所述变径接头焊接。
19.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
20.1.在密封卡瓦自身重力的作用下，在油管上提的过程中，密封卡瓦紧贴在油管上形成密封，可以有效地阻挡高温水汽上窜至钻井平台，保障平台正常作业；当压力特别高时可以快速下放油管，密封卡瓦起到坐封悬挂的作用，在油管自重的作用下将井口密封，然后可以快速进行压井作业，压井结束后只需上提就可解卡解封，继续进行提管作业，可以快速地实现压井与提管作业的转换，相较使用专用的防喷器，极大地提高了作业效率，为尽快将井内油管提出，实现关井控制井口创造了条件；
21.2.整个装置中仅外筒和密封卡瓦需要加工，具有车床和磨床的机械加工厂都能够加工，其余部件均可在五金商店购买到，整个装置结构简单、加工安装方便、加工成本低；
22.3.装置中下部井口装置为永久性装置，上部的重力式密封部件中外筒和密封卡瓦都为钢件加工而成，不容损坏，可以多次使用，装置中仅有上部耐高温挡水胶板为易损件，但其结构简单，自购胶板在井场简单加工即可，整个装置使用成本非常低。
附图说明
23.图1为本发明整体结构示意图。
24.图2为本发明重力式密封部件剖面图。
25.图3为本发明密封卡瓦处于密封状态时的俯视图。
26.图4为本发明密封卡瓦处于开放状态时的剖面图。
27.图5为本发明密封卡瓦处于开放状态时的俯视图。
28.图6为本发明上压盖俯视图。
29.图7为本发明外筒俯视图。
30.图8为本发明下座垫俯视图。
31.图9为本发明重力式密封部件工作状态示意图。
32.其中，1-外筒，2-密封卡瓦，21-密封卡瓦单体，3-下座垫，4-上压盖，5-耐高温挡水胶板，6-变径接头，7-法兰盘，8-封井平板阀，9-三通，10-放喷平板阀，11-放喷管，12-井管，13-油管，14-油管接头。
具体实施方式
33.以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
34.现实中洗井常用的油管有等规格，本发明以提升油管进行设计，如提升其他型号油管，加工时进行同比例缩放即可。
35.结合图1至图9，本发明提供一种高温地热井洗井起钻用防高温水汽上喷装置，包括上部防水汽上喷装置和下部井口装置，所述上部防水汽上喷装置的底部与所述下部井口装置的顶部通过变径接头6连接，
36.所述上部防水汽上喷装置包括重力式密封部件和耐高温挡水胶板5，所述重力式密封部件包括外筒1、上压盖4、下座垫3和密封卡瓦2，所述外筒1的上端面与所述上压盖4连接，下端面与所述下座垫3连接，内装所述密封卡瓦2，所述耐高温挡水胶板5设置于所述上压盖4的顶部。本实施例中，所述上压盖4的外圈设有十个圆孔，所述外筒1的上端面对应设有十个螺纹孔，上压盖4和外筒1的螺纹孔直径均为6mm，两者通过螺钉连接。所述上压盖4的内圈设有六个螺纹孔，通过螺钉与所述耐高温挡水胶板5连接，螺纹孔直径为10mm，耐高温挡水胶板5由两片较硬的半圆形厚硅胶板组成，其内径略小于需要提升的油管外径。所述下座垫3的顶部与底部分别与所述外筒1和所述变径接头6焊接，外筒1和密封卡瓦2都为钢件加工而成，不易损坏。
37.所述下部井口装置包括三通9和封井平板阀8，所述三通9的顶部与所述封井平板阀8连接，底部与地面的井管12连接，侧部连接放喷管11。本实施例中，所述放喷管11上设有放喷平板阀10，三通9的顶部与封井平板阀8通过法兰盘7连接，三通9的底部与井管12通过法兰盘7连接。
38.优选的，所述外筒1为空心圆柱体结构，所述外筒1的内腔为漏斗状，即内腔设置为上大下小的圆锥面，所述密封卡瓦2为空心圆台结构，所述密封卡瓦2的外锥面与所述外筒1的内锥面均为光滑面，且两者的锥度一致、均为1:3.9。密封卡瓦2可以在重力作用下沿外筒1的内锥面下滑形成密封状态，或者在油管提升的过程中被油管接头带动、沿外筒1的内锥面上移形成开放状态，方便油管接头通过。
39.优选的，所述密封卡瓦2包括四片密封卡瓦单体21，所述密封卡瓦单体21的端面为扇形结构，所述密封卡瓦2的内腔分为上段、中段和下段，所述上段和所述下段均为变径段，所述上段为上大下小的圆锥面，所述下段为上小下大的圆锥面，两者的锥度均为1：2.4，所述中段的内径与油管的外径相同。四片密封卡瓦单体21的结构均相同，组成一个完整的中空圆台体。
40.优选的，所述密封卡瓦2处于下位密封状态时，最下端的内径与所述下座垫3的内径一致；所述密封卡瓦2处于上位开放状态时，最上端的内径与所述上压盖4的内径一致，可以防止油管接箍通过时卡顿。
41.优选的，所述三通9的竖向通径、所述封井平板阀8通径和所述变径接头6的下端内径均与所述井管12的内径相同，所述变径接头6的上端内径与所述下座垫3的内径相同，方便后续设备的下入。
42.工作原理及安装使用过程：
43.在存在高温喷水风险的地热井洗井作业时，首先将上述装置中的三通9、封井平板阀8、法兰盘7、变径接头6、下座垫3和外筒1，安装于井管12上，并连接好放喷平板阀10和放喷管11；同时在下油管洗井时，在油管底部安装逆止阀，防止高温水汽从管柱内喷出。
44.遇井口溢流时将放喷平板阀10打开，使溢流的混合流体经放喷管11流至设计位置；同时迅速将密封卡瓦2放入外筒1中，用螺钉将上压盖4固定在外筒1上，用螺钉将耐高温挡水胶板5固定在上压盖4上。从井筒内喷出的高温流体部分经放喷平板阀10、放喷管11流出，部分上窜的高温水汽经密封卡瓦2阻挡，回落后亦经放喷平板阀10、放喷管11流出，有效地防止了提管作业时，高温水汽沿管柱上喷至钻井平台，保障了平台作业工作的安全、保障了提管作业的顺利进行，为后续关井提供了条件。
45.耐高温挡水胶板5可以阻挡正常提油管作业过程中，经密封卡瓦2与油管13间细微缝隙上窜的高温水汽，或油管接头通过时密封卡瓦2处于短暂开放状态上窜的高温水汽；同时，如井筒内喷出的高温流体经放喷平板阀10泄压后仍旧压力较大，顶动密封卡瓦2上窜时，若是上窜水汽量较小，在被耐高温挡水胶板5阻挡后，不影响平台工作，可正常提油管作业，若是上窜量较大，影响了平台提管作业，可以迅速下放油管，使油管接头带动密封卡瓦2下行，在油管自重的作用下密封住井口，此时可以进行快速循环压井作业，待上喷量减小后，上提油管即可解封，可以快速恢复提管作业，无需有开关防喷器的复杂工序。
46.以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围。

技术特征：

1.一种高温地热井洗井起钻用防高温水汽上喷装置，其特征在于，包括上部防水汽上喷装置和下部井口装置，所述上部防水汽上喷装置的底部与所述下部井口装置的顶部通过变径接头连接；所述上部防水汽上喷装置包括重力式密封部件和耐高温挡水胶板，所述重力式密封部件包括外筒、上压盖、下座垫和密封卡瓦，所述外筒的上端面与所述上压盖连接，下端面与所述下座垫连接，内装可沿其内锥面上下滑动的所述密封卡瓦，所述耐高温挡水胶板设置于所述上压盖的顶部；所述下部井口装置包括三通和封井平板阀，所述三通的顶部与所述封井平板阀连接，底部与地面的井管连接，侧部连接放喷组件。2.如权利要求1所述的一种高温地热井洗井起钻用防高温水汽上喷装置，其特征在于，所述外筒为空心圆柱体结构，所述外筒的内腔为漏斗状，所述密封卡瓦为空心圆台结构，所述密封卡瓦的外锥面与所述外筒的内锥面均为光滑面，且两者的锥度一致。3.如权利要求2所述的一种高温地热井洗井起钻用防高温水汽上喷装置，其特征在于，所述密封卡瓦的外锥面与所述外筒的内锥面锥度均为1:3.9。4.如权利要求2所述的一种高温地热井洗井起钻用防高温水汽上喷装置，其特征在于，所述密封卡瓦包括四片密封卡瓦单体，所述密封卡瓦单体的端面为扇形结构，所述密封卡瓦的内腔分为上段、中段和下段，所述上段和所述下段均为变径段，所述上段为上大下小的圆锥面，所述下段为上小下大的圆锥面，两者的锥度均为1：2.4，所述中段的内径与油管的外径相同。5.如权利要求4所述的一种高温地热井洗井起钻用防高温水汽上喷装置，其特征在于，所述密封卡瓦处于下位密封状态时，最下端的内径与所述下座垫的内径一致；所述密封卡瓦处于上位开放状态时，最上端的内径与所述上压盖的内径一致。6.如权利要求1所述的一种高温地热井洗井起钻用防高温水汽上喷装置，其特征在于，所述放喷组件包括放喷管和放喷平板阀，所述放喷管连接于所述三通的侧部，所述放喷平板阀设置于所述放喷管上。7.如权利要求1所述的一种高温地热井洗井起钻用防高温水汽上喷装置，其特征在于，所述三通的竖向通径、所述封井平板阀的通径和所述变径接头的下端内径均与所述井管的内径相同，所述变径接头的上端内径与所述下座垫的内径相同。8.如权利要求1所述的一种高温地热井洗井起钻用防高温水汽上喷装置，其特征在于，所述上压盖的外圈设有十个螺纹孔，通过螺钉固定在所述外筒的上端面上。9.如权利要求8所述的一种高温地热井洗井起钻用防高温水汽上喷装置，其特征在于，所述上压盖的内圈设有六个螺纹孔，通过螺钉固定所述耐高温挡水胶板。10.如权利要求1所述的一种高温地热井洗井起钻用防高温水汽上喷装置，其特征在于，所述下座垫的顶部与底部分别与所述外筒和所述变径接头焊接。

技术总结

本发明公开了一种高温地热井洗井起钻用防高温水汽上喷装置，涉及高温地热井洗井防水汽上喷装置技术领域。包括上部防水汽上喷装置和下部井口装置，两部分通过变径连接。上部防水汽上喷装置包括重力式密封部件和耐高温挡水胶板，重力式密封部件包括外筒、上压盖、下座垫和密封卡瓦，外筒的上接上压盖，下接下座垫，内装可沿其内锥面上下滑动的密封卡瓦，耐高温挡水胶板设置于上压盖的顶部；下部井口装置包括三通和封井平板阀，三通上接封井平板阀，下接井管，侧接放喷组件。洗井作业中遇高温水汽喷出时，本发明可以有效地阻挡高温水汽上窜至钻井平台，保障平台正常作业，同时可快速地实现压井与提管作业的转换，极大地提高了作业效率。率。率。