一种用于页岩气钻采的采气井口装置的制作方法

本技术涉及石油、天然气钻采设备，页岩气采气井口装置。

背景技术：

1、随着钻采技术的发展和成本的降低，我国西部地区页岩气的开采规模越来越大。由于页岩气与常规天然气的开采方法明显不同，所以，将常规的井口装置用于页岩气开采，就会产生安全隐患。我国现有页岩气开采：一是先安装双级或三级套管头，钻出水平井；二是在套管头上安装压裂井口装置，釆用油层套管进行分段压裂；三是压裂结束后，关闭留井大阀门和油管头两侧的翼阀进行闷井，并拆去压裂井口装置上方的压裂头等部件；四是闷井结束后，打开油管头两侧的翼阀，进行放喷和排出压裂液；五是打开留井大阀门，取出油管头四通中的防磨衬套，安装油管、油管悬挂器和采气树，形成完整的采气井口装置，进行页岩气的开采和输送。但是，在排出压裂液后，页岩气就会从井中溢出；而常规的井口装置，不具备在采气树安装之前切断页岩气排放通道的功能，后续的打开留井大阀门、取出防磨衬套，安装油管、油管悬挂器和采气树的过程中，就会出现带气作业的情况。因为页岩气的成分与瓦斯和煤气相同，属于无色无味的气体，吸入人体后会出现窒息和中毒现象；少则影响健康和工作，多则危及生命；而且，页岩气还存在易燃、易爆的特性。所以，其安全风险不容忽视。

技术实现思路

1、本实用新型拟采用先进的机械加工技术和新的产品结构，将留井大阀门转移到油管头四通的中间位置、并连成一体，提供一种能切断页岩气排放通道，便于后续零部件的拆装，而且体积小、重量轻、高度低、易操作、更安全的用于页岩气钻采的采气井口装置。

2、本实用新型由下方的油管头和上方的采气树两大部件组合而成，油管头大部件包括油管头四通、油管悬挂器、两翼的平板阀、螺纹式法兰、仪表法兰和测压组件等零部件，“十”字形架构的采气树大部件包括四通、上下左右的平板阀、转换法兰、节流阀、螺纹式法兰、仪表法兰和测压组件等零部件；其特别之处是：在油管头大部件中，油管头四通与一只大通径平板阀部件连成一体，大通径平板阀采用油管头四通作为阀体，大通径平板阀部件成为横穿于油管头四通中间空心圆柱体的新生物体和油管头大部件中的非常规部件；油管头大部件中所用的油管悬挂器，其上方采用两道fs型密封圈，其下方采用一道橡胶密封圈和二层金属密封圈的组合密封；采气树大部件中所用的节流阀，均为“一种圆弧凹面的楔式手动节流阀”；两大部件中所用的平板阀，均为“一种超高压防砂型滚珠丝杠明杆平板阀”；所用的测压组件，均由下方的双公接头、中间的截止缓冲阀和上方的压力表组合而成。

3、由于本实用新型克服了复杂大件加工的困难，将油管头大部件中油管头四通的下半体，与一只大通径平板阀连成一体，使其在压裂作业后，能切断压裂液和页岩气的排放通道进行闷井，更可从容地拆除油管头四通上方的防磨衬套，在防喷器的协助下进行放喷排出压裂液、安装油管、油管悬挂器和采气树，形成完整的采气井口装置进行页岩气的采集和输送，从而避免了页岩气失控带来的安全风险。还有，将油管头四通与大通径平板阀连成一体，省去了一个大阀体，大大降低了井口装置的高度，减轻了产品的体积、重量和价格，更便于人工操作。另外，井口装置中所用的平板阀，均为“一种超高压防砂型滚珠丝杠明杆平板阀”，不仅防砂性能突出，而且用滚珠丝杠的滚动摩擦替代梯形螺纹的滑动摩擦，可以大幅度地减少阀门的开关阻力；所用的测压组件中，均采用具有截止和缓冲双重功能的截止缓冲阀，可以减少部件的体积、重量和价格，还可以提高测压组件耐超高压的性能；加之采用“一种圆弧凹面的楔式手动节流阀”和“橡胶+金属”组合密封的油管悬挂器，使整个产品技术处于领先水平。

技术特征：

1.一种用于页岩气钻采的采气井口装置，由下方的油管头和上方的采气树两大部件组合而成；油管头大部件包括油管头四通、油管悬挂器、两翼的平板阀、螺纹式法兰、仪表法兰和测压组件等零部件，“十”字形架构的采气树大部件包括四通、上下左右的平板阀、转换法兰、节流阀、螺纹式法兰、仪表法兰和测压组件等零部件；其特征是：油管头大部件中，油管头四通与一只大通径平板阀部件连成一体，大通径平板阀采用油管头四通作为阀体，大通径平板阀部件成为横穿于油管头四通中间空心圆柱体的新生物体和油管头大部件中的非常规部件；油管头大部件中所用的油管悬挂器，其上方采用两道fs型密封圈，其下方采用一道橡胶密封圈和二层金属密封圈的组合密封；采气树大部件中所用的节流阀，均为“一种圆弧凹面的楔式手动节流阀”；两大部件中所用的平板阀，均为“一种超高压防砂型滚珠丝杠明杆平板阀”；所用的测压组件，均由下方的双公接头、中间的截止缓冲阀和上方的压力表组合而成。

2.根据权利要求1所述的用于页岩气钻采的采气井口装置，其特征是：与油管头四通连体的大通径平板阀部件，除阀体外，采用的均是“超高压防砂型滚珠丝杠明杆平板阀”结构；在阀杆的外端联接着滚珠丝杠副和手轮，两个阀盖与油管头四通联接形成封闭的阀腔，在闸板的两侧、阀座的一侧装有一对防砂板；闸板和阀座的通径大于或等于油管头四通所在位置的通孔直径。

3.根据权利要求1所述的用于页岩气钻采的采气井口装置，其特征是：在油管悬挂器中：下方的橡胶密封圈，其截面为矩形，材料为“fkm氟橡胶”或“hnbr高饱和氢化丁腈橡胶”；二层金属密封圈的截面呈“八”字形，材料为“316奥氏体不锈钢”。

4.根据权利要求1所述的用于页岩气钻采的采气井口装置，其特征是：采气树大部件中所用的两只节流阀，其阀芯和阀座均整体采用硬质合金材料制造，阀芯的楔面为单一的圆弧凹面，即：圆弧凹面的每根轴向素线都是同一个圆心、同一个半径r的圆弧线。

5.根据权利要求1所述的用于页岩气钻采的采气井口装置，其特征是：测压组件所用的截止缓冲阀，均为“一种压裂采气井口设备用截止缓冲阀”；其阀体呈“l”形结构，下端的柱体中心部位用一螺纹孔与双公接头相联接，上端的空心螺柱体、圆柱体通过表接头与压力表相联接，一侧的凸起端带台阶的螺纹孔中装有阀杆、阀杆螺母和手轮等零件，具有截止和缓冲的双重功能。

技术总结一种用于页岩气钻采的采气井口装置，由油管头和采气树两大部件组合而成；油管头大部件中，油管头四通与一只大通径平板阀部件连成一体；油管头大部件中所用的油管悬挂器，其上方采用两道FS型密封圈，其下方采用一道橡胶密封圈和二层金属密封圈的组合密封；采气树大部件中所用的节流阀，均为“一种圆弧凹面的楔式手动节流阀”；两大部件中所用的平板阀，均为“一种超高压防砂型滚珠丝杠明杆平板阀”；所用的测压组件，均由下方的双公接头、中间的截止缓冲阀和上方的压力表组合而成。另外，节流阀的阀芯和阀座均整体采用硬质合金材料制造，其阀芯的楔面为单一的圆弧凹面；截止缓冲阀具有截止和缓冲的双重功能。因而具有体积小、易操作和更安全等特点。技术研发人员：姜金维,高潮,杨勉,田为仁,张智鹏受保护的技术使用者：江苏宏泰石化机械有限公司技术研发日：20231013技术公布日：2024/7/9