抗硫采油气井口装置

抗硫采油气井口装置第1页，共43页，2023年，2月20日，星期一一、什么是抗硫采油(气)井口装置：抗硫采油(气)井口装置是在完井以后，用于控制油(气)井的流量和井口压力，开、关以及井下作业时进行井口操作用的装置（见图1）。抗硫采油(气)井口装置各阀编号有顺时针编号，也有逆时针编号，各厂不通，图1所示编号为顺时针编号。第2页，共43页，2023年，2月20日，星期一图1抗硫采油(气)井口装置第3页，共43页，2023年，2月20日，星期一图1抗硫采油(气)井口装置第4页，共43页，2023年，2月20日，星期一二、抗硫采油(气)井口装置的用途、特点及分类：1.用途：抗硫采油(气)井口装置用于自喷油（气）井，既能作为生产井口，也能作为压裂、酸化及其它作业时的井口。2.特点：a.与油管连接采用螺纹连接，悬挂油管既快速又方便；b.油管挂采用橡胶复合密封结构，还可使用金属密封，増强了产品的密封性能；c.设计有防磨套及试压取出工具，方便防磨套的取出第5页，共43页，2023年，2月20日，星期一和对井口装置进行试压；d.上法兰设计有试压、二次注脂装置；e.采油树主阀和油管头侧翼阀门设计为两只阀门，增大了抗硫采油(气)井口装置的保险安全性。3.分类：按不同的使用进行分类（见表1）第6页，共43页，2023年，2月20日，星期一2.3分类：按不同的使用进行分类（见表1）

表1采油(气)井口装置及代号序号产品名称代号1抗硫采油(气)井口装置采油井口装置KY采气井口装置KQ2其它井口装置注水井口装置KZ热采井口装置KR试油井口装置KS压裂酸化井口装置KL3油管头采油井口装置油管头YY采气井口装置油管头QY4采油(气)树采油树YS采气树QS第7页，共43页，2023年，2月20日，星期一三、抗硫采油(气)井口装置设计、制造和检验的相关标准：1.抗硫采油(气)井口装置设计制造执行中华人民共和国天然气行业标准SY/T5127-2002《井口装置和采油树规范》和美国石油学会出版的APIspec6A第十九版《井口装置和采油树设备规范》；2.在进行抗硫采油(气)井口装置检验时,执行中华人民共和国天然气行业标准SY/T5127-2002《井口装置和采油树规范》和美国石油学会出版的APIspec6A第十九版《井口装置和采油树设备规范》；第8页，共43页，2023年，2月20日，星期一四、抗硫采油(气)井口装置的型号表示法及型号：1.型号表示法:例：KQ65-70抗硫采油(气)井口装置KQ65—70压力70MPa通径65mm采气抗硫第9页，共43页，2023年，2月20日，星期一4.2型号（常用产品）：KQ65-21（KQ29/16"×29/16"-3,000psi）KQ65-35（KQ29/16"×29/16"-5,000psi）KQ65-70（KQ29/16"×29/16"-10,000psi）KQ65-105（KQ29/16"×29/16"-15,000psi）KQ78×65-70（KQ31/16"×29/16"-10,000psi）KQ78×65-105（KQ31/16"×29/16"-15,000psi）抗硫采油(气)井口装置零件或部件的额定工作压力应按其端部或出口连接的额定工作压力确定。当端部或出口连接的额定工作压力不同时，应按其较第10页，共43页，2023年，2月20日，星期一小的额定工作压力来确定。抗硫采油(气)井口装置额定工作压力分为14MPa、21MPa、35MPa、70MPa、105MPa、140MPa六种压力级别。五、抗硫采油(气)井口装置的用途、结构及密封工作原理：采油(气)井口装置由油管头和采油树组成。1.油管头的用途、结构及密封工作原理：油管头密封形式可分为橡胶密封（图2），橡胶、金属复合密封（图3）；

第11页，共43页，2023年，2月20日，星期一a.油管头的用途：油管头安装在最上层套管头的顶部或最小套管柱上的部件，用来悬挂油管和密封油管与套管的环形空间。b.油管头的结构：油管头由四通、油管悬挂器、顶丝总成、法兰式平行闸阀、连接件、压力显示机构等组成。c.油管头的密封工作原理：⑴.橡胶密封的油管头（见图2）的上密封由上法兰、O形橡胶密封圈、油管悬挂器、矩形夹布橡胶密封圈、油管头本体构成；第12页，共43页，2023年，2月20日，星期一油管头下密封由油管头本体、BT形橡胶密封圈、套管悬挂器、燕尾形橡胶密封圈、套管头本体构成；油管头四通下法兰有200（或7“）BT密封及相应的注脂或试压孔，使用时必须从注脂阀注入高压密封脂，方能使BT密封起作用。若密封出现渗漏，应从注脂阀和试压阀分别注入密封脂，使密封继续生效。注脂压力不超过该法兰额定工作压力；如密封套管，则不超过该套管的额定许用挤毁压力。压力试压孔用于套管悬挂器外密封试验。

油管头四通内腔下部有与7"（或51/2"）套管悬挂第13页，共43页，2023年，2月20日，星期一器或是7“套管相匹配的密封面。上法兰上有顶丝，用于锁定7"防磨套（保护密封面），在座入油管悬挂器后，又能将油管悬挂器锁定。若顶丝处出现渗漏，可拧紧压帽，使密封生效。油管头四通两侧口法兰，油管头四通侧口通径为φ55，设计有ZG2"螺纹，一端接平板阀，另一端接平板阀、丝扣法兰、接头、截止阀及压力表，经压力表可观察套管与油管之间的环空压力。第14页，共43页，2023年，2月20日，星期一图2橡胶密封的油管头

第15页，共43页，2023年，2月20日，星期一⑵.

橡胶、金属密封的油管头（见图3）上密封由上法兰、O形橡胶密封圈、上金属密封环、调节环、油管悬挂器、下金属密封环组件、油管头本体构成；油管头下密封由油管头本体、BT形橡胶密封圈、套管金属密封环、套管悬挂器、套管头本体构成；橡胶、金属密封的油管头橡胶部分的工作原理与橡胶密封的油管头相同。油管悬挂器的上金属密封环是在安装上法兰前，通过测量上金属密封环在上法兰孔中的位置尺寸，再确定装调节环的厚度，使调节环在上法兰孔中冒出一定第16页，共43页，2023年，2月20日，星期一的过盈量。在上法兰与油管头四通连接时，通过油管头四通压缩调节环，使上金属密封环变形，从而达到密封油管悬挂器的作用。油管悬挂器的下金属密封环的密封原理，是通过金属密封环和油管头四通、油管悬挂器的设计，保证各零件的几何尺寸，利用顶丝上的45°锥面旋转，使油管悬挂器下行，最终使金属密封环组件变形，从而达到密封油管挂器的作用。油管头四通下法兰密封套管的金属密封与油管悬挂器的上金属密封密封原理相同。

第17页，共43页，2023年，2月20日，星期一

油管头两翼平板阀为2、3、5、6号阀，在使用过程中，一般使用单翼，单翼通道上平板阀有二只，任意关闭一只平板阀就可以截断通道，但2、3号阀一般不作为操作阀使用，当其它平板阀出现泄漏时截断通道，可以安全的更换泄漏的阀门。所以，对2、3号平板阀质量要求很高。

第18页，共43页，2023年，2月20日，星期一图3橡胶、金属密封的油管头第19页，共43页，2023年，2月20日，星期一

⑷.橡胶密封的直座式油管悬挂器、双公短节（见图4）：抗硫采油（气）井口装置配有31/2UPTBG×31/2UPTBG油管挂和31/2UPTBG×27/8TBG（或27/8UPTBG）双公短节（可根据用户要求配置双公短节螺纹），直座式油管悬挂器具有悬挂油管方便，密封可靠的特点。与油管采用螺纹连接，然后座挂于油管头四通内的密封面及承载台肩上，油管悬挂器的下密封是利用油管的悬挂重量，使矩形夹布橡胶密封圈变形达到密封效果，称为自重式密封，在油管悬挂器第20页，共43页，2023年，2月20日，星期一外圆还设计有一道O形橡胶密封环径向密封，增强了密封效果。如果心轴式悬挂器有不同的顶端螺纹和底端螺纹，应按先底端螺纹后顶端螺纹并加“TOP”（顶端）字样列出这两种螺纹；任一能倒转安装的悬挂器，在正常安装时面向井眼的端部上应有“DOWN”（向下）的字样。箭头指示方向为油管悬挂器安装方向（A端指向井底），油管悬挂器密封部位严禁打钳。双公短节B端指向井底（见图4）。第21页，共43页，2023年，2月20日，星期一图4油管悬挂器、双公短节

第22页，共43页，2023年，2月20日，星期一⑸.橡胶、金属密封的直座式油管悬挂器（见图5）：橡胶、金属密封的直座式油管悬挂器具有悬挂油管方便，密封双可靠的特点。特别适用于高温、高含硫、高腐蚀的井口。金属密封有多种多样的结构。

图5橡胶、金属密封油管悬挂器第23页，共43页，2023年，2月20日，星期一2.采油（气）树（见图6）的用途、结构及工作原理：a.采油（气）树的用途：采油（气）树安装在油管头上部组件，用于控制油（气）井的流量和井口压力，开、关井口以及井下作业时进行井口操作用的装置。b.采油（气）树的结构：采油（气）树由上法兰、法兰式平行闸阀、可调式节流阀、小四通、连接件、压力显示机构等组成。为安全保险起见，还有上法兰与1号阀设计在一起的整体1号阀采油树。第24页，共43页，2023年，2月20日，星期一图6采油（气）树第25页，共43页，2023年，2月20日，星期一c.采油（气）树的工作原理：采油（气）树主平板阀为1、4、7号阀，两翼平板阀为8、9号阀，两翼节流阀为10、11号阀。在使用过程中，一般使用单翼，7号阀主要用于井口作业。单翼通道上平板阀有三只，任意关闭一只平板阀就可以截断通道，但1号阀一般不作为操作阀使用，当其它平板阀出现泄漏时截断通道，可以安全的更换泄漏的阀门。所以，对1号平板阀质量要求很高。可调式节流阀用于调节通道流量。特别注意：法兰式平行闸阀不可作为节流用，而可调式节流阀不宜作开关阀用。第26页，共43页，2023年，2月20日，星期一六、抗硫采油(气)井口装置的检验：1.抗硫采油(气)井口装置的性能要求、金属材料的质量控制要求、非金属材料的质量控制要求、抗腐蚀合金堆焊的质量控制、本体静水压试验（单独装置）要求和密封垫环及垫环槽形式与法兰式平行闸阀相同。抗硫采油(气)井口装置还应进行的试验：a.通径试验：使用按SY/T5127-2002P58表33加工的通径规完全贯通采油树主孔通径；b.采油树(或油管头)本体静水压试验：完全采用已进行本体静水压试验过的装置（非散件连接装置）组装的采第27页，共43页，2023年，2月20日，星期一油树，仅需试验至额定工作压力。

（PSL1级PSL2级）额定工作压力MPa试验压力MPa最少保压时间(min)保压期压力装置观测到的压力变化(MPa)t1t2

1414331.42828332.13535333.457070333.45105105333.45140140333.45第28页，共43页，2023年，2月20日，星期一（PSL3级PSL4级）额定工作压力MPa试验压力MPa最少保压时间(min)保压期压力装置观测到的压力变化(MPa)t1t2

14143151.428283152.135353153.4570703153.451051053153.451401403153.45计时和验收准则：装置与压力测量仪表已与压力源隔离，本体构件外表完全干燥时开始记时，在试验压力下，不应有可见渗漏。

第29页，共43页，2023年，2月20日，星期一2.抗硫采油(气)井口装置的气密封检验：根据用户的要求进行气密封试验。以KQ65-70抗硫采油(气)井口装置为例来说明气井口装置密封试验程序：a.1、2、3阀前座密封性能试验：油管头下法兰接试压法兰，1、2、3阀全关，卸下注脂阀，其余阀全开，丝扣法兰堵头拆下，从油管头下法兰输入压力空气，检验阀1、2、3阀前座密封性能；验收准则：注脂孔冒气泡为前座密封不合格，不冒气泡为前座密封合格；

第30页，共43页，2023年，2月20日，星期一b.外围阀后座密封性能试验：⑴.油管头下法兰接试压法兰，4、5、6阀全关,其余阀全开，丝扣法兰堵头拆下，装上1、2、3阀的注脂阀，从油管头下法兰输入压力空气，检验4、5、6阀后座密封性能；验收准则：丝扣法兰冒气泡为后座密封不合格，不冒气泡为后座密封合格；⑵.油管头下法兰接试压法兰，7、8、9阀全关,其余阀全开，丝扣法兰堵头拆下，从油管头下法兰输入压力空气，检验7、8、9阀后座密封性能；第31页，共43页，2023年，2月20日，星期一

验收准则：丝扣法兰冒气泡为后座密封不合格，不冒气泡为后座密封合格；

c.整体连接密封性能试验：油管头下法兰接试压法兰，阀全部半开,装上丝扣法兰堵头,从油管头下法兰输入压力空气，检验整体连接密封性能；验收准则:在保压期间，水池内无任何可见水泡；第32页，共43页，2023年，2月20日，星期一七、抗硫采油(气)井口装置的操作使用安装前应根据产品装箱单对零部件（配件）进行仔细清点，核对无误后，按以下步骤进行：1.油管头安装a.吊装前应认真检查油管头下部法兰规格和密封部位是否与套管头匹配，密封件及密封部位是否有损伤，若有应及时采取措施。b.洗净套管悬挂器（或套管）密封部位，并涂抹黄油。若有毛刺应打磨光整，若密封部位是套管则应打坡口并修磨光整。第33页，共43页，2023年，2月20日，星期一c.用密封脂EM08塞满套管悬挂器（或套管）与套管四通的环形空间，然后在套管头上放入清洁无损的密封垫环。d.吊装油管头（注意吊装位置）于套管头上，对称连接好螺栓、螺母。e.油管头安装就位后，进行套管悬挂器BT密封试压（见图7）：

为使油管头下部法兰密封（BT密封）起作用，必须加注密封脂和试压：第34页，共43页，2023年，2月20日，星期一图7套管悬挂器BT密封注脂及试压示意图第35页，共43页，2023年，2月20日，星期一⑴.卸下一只注脂阀的压帽和堵头，同时拆去对面的Z1/2“堵头（两零件呈180°分布）；⑵.将注脂枪（装有密封脂7903）连于注脂阀接头螺纹上，加压注脂，直到密封脂从对面孔中溢出；⑶.装上被拆下的Z1/2"堵头，继续加压注脂，压力至15～30MPa；⑷.卸下注脂枪，装堵头和压帽，加注密封脂完毕；⑸.用上述方法向另一只BT密封圈加注密封脂；⑹.另一注脂阀（与试压阀呈180°分布），仍用注脂枪加注密封脂。

第36页，共43页，2023年，2月20日，星期一⑺.卸去试压阀的压帽和堵头，连接试压泵，对悬挂器外密封BT密封试压：试压压力为法兰额定工作压力或套管抗挤压强度的80%（取二者小值）、稳压10分钟；各部无渗漏为合格。悬挂器外密封BT密封试压合格后，进行套管悬挂器与油管头本体、套管头本体、BX密封垫环组成的环形空间试压（见图8）：卸去试压阀的压帽和堵头，连接试压泵，对悬挂器环形空间试压；试压压力为法兰额定工作压力或套管抗挤压