专利名称：高压地下储气井筒底部气体密封装置及安装方法
技术领域：
本发明属于高压燃料气地下储气井井筒底部气体密封装置及该装置的安装方法。采用本装置及安装方法可对储气井底部进行有效密封、以避免气体泄漏；反向操作亦可将其拆卸。
背景技术：
目前，在CNG(压缩天然气)供气站及城市燃气调峰站，已普遍采用地下储气井储存高压天然气。在申请号为200510021839、名称为《地下储气井井筒及其固定方法》的专利文献，公开了一种包括井筒体及其连接套，设于井口的四通控制头，设于底部的单向阀封头及基础固定架，排液管在内的高压气地下储气用井筒；其固定方法为通过泥浆泵将水泥浆经井筒内腔压开井筒底部的单向阀、使水泥浆从井底沿井筒与井壁之间的环形空间由下而上灌浆，然后在井筒内的泥浆面加胶塞并通过泵入高压水将井筒内剩余的水泥浆经底阀压出，最后通过排水降压、单向阀回位实现固井及密封。该发明利用单向阀既作施工用阀门又作井筒底部封头，虽然克服了传统井筒底部采用固定封头而不能通过内腔灌浆固井的弊端，并具有安装、固定方便、可靠等特点；但却存在固井后井筒内腔易污染、清洗工作量较大，且筒体底部对高压气的密封性差等缺陷。而在公开号为CN1837672A、名称为《一种地下储气井井筒的固定方法》的专利文献，则针对上述缺陷、改为将插管吊入井筒内腔并通过该插管灌注水泥浆，固井后将插管取出，从而避免了水泥浆污染井筒内腔(储气腔)；但仍然存在单纯采用灌浆用单向阀作底部封头、对高压天然气的密封性差，在储气过程中易产生泄漏及存在安全隐患的弊端。
发明内容
本发明的目的是针对背景技术存在的缺陷，研究设计一种高压地下储气井筒底部气体密封装置及安装方法。以达到对储气井井筒底部进行有效、可靠密封，以避免在储气过程中高压燃气泄漏，降低高压地下储气井储气损失并确保其安全运行等目的。
本发明的解决方案是在背景技术的储气井井筒底部与单向阀之间，增设一气体密封装置；为了不防碍固井，该装置的最后密封在灌浆固井后进行。因此本发明井筒底部气体密封装置包括筒体，关键在于筒体的内腔贯穿整个筒体，在内腔中还设有包括带梯形芯轴的锥体芯塞、套于芯轴下部的凹形螺纹套、带弹簧座的梯形螺帽、压力弹簧及设有安装工艺螺孔和上、下螺纹的压套在内的芯塞总成；而在筒体内腔中部则设有带一锥环面芯塞座的芯塞总成连接腔，芯塞总成通过芯塞与该芯塞座压力式密封配合并通过压套上部螺纹与总成连接腔紧固连接；在芯塞总成中，凹形螺纹套活动式套于梯形芯轴下部，梯形螺帽紧固于芯轴上部的螺纹柱上、压力弹簧则座于该螺帽上的弹簧座上，压套下部套于压力弹簧下并通过螺纹与凹形螺纹套连接成一体；整个密封装置则通过筒体上、下两端的锥形管螺纹分别与井筒下端及单向阀上端密封式紧固连接。
所述设于压套上的安装工艺螺孔为与压套外螺纹旋向相反的锥螺纹孔，在螺纹孔的上部还设有一导向孔。
上述高压地下储气井筒底部气体密封装置的安装方法包括A、安装筒体首先将密封装置的筒体上、下端分别与井筒下端及单向阀上端紧固连接，再将其吊入基础井内、通过内插管固井工艺(CN1837672A)固井后，吊出灌浆插管；B、安装芯塞总成将安装头固定于灌浆插管底端，再将芯塞总成通过压套上的安装工艺孔紧固于安装头上，然后通过插管将芯塞总成吊入位于井筒底部的密封装置筒体内，同时通过插管将压套旋入筒体并经弹簧、梯形螺帽将总成下端的芯塞与筒体内腔中的芯塞座压紧密封，当压套到位后、插管继续旋至安装头退出压套并随插管吊出井筒。
上述安装芯塞总成时，为了提高对位的准确性，在插管下端及中部与井筒内壁之间设置一组扶正套；当插管下端设置扶正套时，与之相应在总成连接腔上端的筒体内腔则增设一扶正套座。
本发明由于采有锥塞式密封装置对高压气进行密封，装置筒体采用与井筒及单同阀等直径且与传统井筒体相同的连接方式密封连接、其整体性及密封性好；安装时先将筒体与井筒及单向阀装配成一体一并吊入井底采用插管工艺灌浆固井后、再利用现场的插管将芯塞总成吊装于密封装置的腔体内，并通过压套将其紧固密封。因而具有对高压气体的密封性好，用于井底密封可有效避免高压燃气的储气损失、确保其安全运行；分两步安装、既不防碍灌浆固井，又具有安装方便、可靠性高，以及很巧妙地克服了传统高压储气井固井与井底密封难以相互兼顾的弊端等特点。
图1、为本发明气体密封装置结构及与单向阀连接关系示意图；图2、为气体密封装置与井筒体和单向阀相互位置关系及芯塞总成安装示意图。
图中1、筒体、1～1扶正套座，2、芯塞，3、凹形螺纹套，4、梯形螺帽，5、压力弹簧，6、压套，6～1安装工艺孔；7、单向阀，7～1球形阀芯，8、井筒，9、插管，10、扶正套，11、安装头，12、基础井。
具体实施例方式
以有效储气井深150m、井筒外径为7″(时)的高压储气井用底部密封装置为例；筒体1、高543mm、外径与井筒8的外径相同、均为7″，上、下端分别与井筒8及单向阀7连接的锥形管螺纹为标准油管螺纹、螺纹段轴向高均为121mm；扶正套座1～1内径φ130mm、轴向高30mm，筒体内腔中段与芯塞总成配套的腔体轴向高246mm，该段腔体上部与压套6配合处螺纹均为标准4″油管螺纹(左旋)、轴向高65mm，中部内径φ98mm，与芯塞2配合的环锥面形芯塞座其上端直径φ98mm、下端直径φ86mm、轴向高21mm；该段腔体下部与单向阀7的球形阀芯7～1配合处的球面半径为SR50mm；芯塞2轴向高74mm，下部锥体高21mm、上端直径φ98mm，下端直径φ89mm，中部与凹形螺纹套3配合柱体高19mm、直径φ40mm、上部与梯形螺帽4配合的螺纹柱为M24×1.5mm、高34mm；与之配合的梯形螺帽4、其中、下部外径分别为φ61mm及φ75mm、高分别为10mm及6mm，上部为标准6角螺帽、高18mm；压力弹簧5其大、小径分别为φ69mm和φ4mm、自由高51mm；凹形螺纹套3高37mm底部厚5mm、中心孔φ41mm、外径φ92mm，内螺纹为M85×3mm；压套6下部腔体内径φ70mm、高51mm、与凹形螺纹套3配合的外螺纹亦为M85×3mm、螺纹部分高35mm，安装工艺孔6～1轴向深64mm、下部与安装头11配合处均为2″右旋油管螺纹，两者螺纹部分高均为42mm，上部导向孔内径φ68mm。安装头11总高180mm、上部采用2″油管螺纹与插管9连接，插管9亦为2″标准油管；扶正套10内径φ61mm，外径130mm、厚30mm。
本实施例气体密封装置的安装方法为首先将密封装置中的筒体1与单向阀7及井筒8紧固密封连接成一体，然后按背景技术方式将其吊入基础井内后、将灌浆插管9插入直达球形阀芯7～1进行灌浆固井；固井后、吊出插管9并将扶正套10及安装头11装于插管9的底部，再将芯塞总成通过安装工艺孔6～1与安装头11固定并用工具旋紧后，吊入井底将芯塞总成插入筒体1的内腔并通过插管9旋转(左旋)，使压套6旋入筒体1的螺孔内、进而将芯塞2压入芯塞座；当压套6到位后，插管继续左旋即可将安装头11退出安装工艺孔6～1，最后将插管9吊出井筒8即成。
权利要求
1.一种高压地下储气井筒底部气体密封装置，包括筒体，其特征在于筒体内腔贯穿整个筒体，在内腔中还设有包括带梯形轴的锥体芯塞、套于芯轴下部的凹形螺纹套、设于芯轴上部的带弹簧座的梯形螺帽、压力弹簧及设有安装工艺螺孔和上、下螺纹的压套在内的芯塞总成；而在筒体内腔中部则设有一带锥环面芯塞座的芯塞总成连接腔，芯塞总成通过芯塞与该芯塞座压力式密封配合并通过压套螺纹与总成连接腔紧固连接；在芯塞总成中，凹形螺纹套活动式套于梯形芯轴下部，梯形螺帽紧固于芯轴上部的螺纹柱上、压力弹簧则座于该螺帽上的弹簧座上，压套下部套于压力弹簧上并通过螺纹与凹形螺纹套连接成一体；整个密封装置则通过筒体上、下两端的锥形管螺纹分别与井筒下端及单向阀上端密封式紧固连接。
2.按权利要求1所储气井筒底部气体密封装置，其特征在于压套上的安装工艺孔为与压套外螺纹旋向相反的锥螺纹孔，在螺纹孔的上部还设有一导向孔。
3.按权利要求1所述储气井筒底部气体密封装置的安装方法，包括A、安装筒体首先将密封装置的筒体上、下端分别与井筒下端及单向阀上端紧固连接，再将其吊入基础井内、通过内插管固井工艺固井后，吊出灌浆插管；B、安装芯塞总成将安装头固定于灌浆插管底端，再将芯塞总成通过压套上的安装工艺孔紧固于安装头上，然后通过插管将芯塞总成吊入位于井筒底部的密封装置的筒体内，同时通过插管将压套旋入筒体并经弹簧、梯形螺帽将总成下端的芯塞与筒体内腔中的芯塞座压紧密封，当压套到位后、插管继续旋至安装头退出压套并随插管吊出井筒。
4.按权利要求3所述安装方法，其特征在于为了对位准确、安装芯塞总成时在插管下端及中部与井筒内壁之间设置一组扶正套；当插管下端设置扶正套时，与之相应在总成连接腔上端的筒体内腔则增设一扶正套座。
全文摘要
该发明公开了一种高压地下储气井底部用气体密封装置及安装方法。装置包括筒体，设于筒体内腔包括带梯形轴的芯塞、套于梯形轴下部的螺纹套、带弹簧座的梯形螺帽、压力弹簧及设有安装工艺螺孔和上、下螺蚊的压套在内的芯塞总成；筒体连接腔中设有芯塞座并通过螺孔与芯塞总成连接成一体；整个装置通过其上、下端的锥管螺纹与井筒及单向阀紧固密封连接。该装置的安装方法是首先将筒体与井筒及单向阀连接，然后吊于基础井内经固井后、再通过插管将芯塞总成紧固密封于筒体内腔。本发明具有对高压气体的密封性好，用于井底密封可有效避免高压燃气的储气损失、确保安全运行；安装方便、可靠，有效克服了传统高压储气井固井与井底密封难以兼顾的弊端。
文档编号F17C13/06GK101038065SQ200710048769
公开日2007年9月19日 申请日期2007年3月30日 优先权日2007年3月30日
发明者冉训 申请人:冉训