本实用新型涉及石油开采领域，尤其涉及一种汽井防套管返汽装置及套管安装结构。
背景技术：
蒸汽驱注入井在转注后会长期处于注汽状态，在此期间由于设备维护修理等原因必然会出现设备停止工作状态，在设备正常工作和停止工作过程中会伴随设备温度的改变，由于温度的变化会使得伸入井内的套管出现热胀冷缩。由于套管和固井水泥环的热膨胀系数不同，温度变化过程中会导致固井水泥环与套管之间出现间隙，一旦遇到雨雪天气或者出现管柱漏失的情况下，固井水泥环与套管之间的间隙中会有积水渗入，在注汽过程中，套管在高温环境下会对间隙中的积水进行加热，使积水汽化，并通过固井水泥环的内壁与地表处的套管的外壁之间的间隙返出至地面以上。
由于返出的蒸汽会呈现沸腾水状或者喷射状，并携带有油泥，发生返汽时，不仅对环境造成污染，而且严重威胁地面上工作人员的人身安全。另外，返出的蒸汽会影响工作人员的正常巡检和施工，甚至需要停井。
针对相关技术中在从固井水泥环与套管之间的间隙返出至地面的蒸汽易造成环境污染和威胁工作人员人身安全的问题，目前尚未给出有效的解决方案。
由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种汽井防套管返汽装置及套管安装结构，以克服现有技术的缺陷。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于提供一种汽井防套管返汽装置及套管安装结构，对从套管与固井水泥环之间的间隙返出至地面的热蒸汽中混有的油泥进行滤除，并对热蒸汽进行降温处理，将降温后的蒸汽朝向地面方向排出，有效降低对环境的污染，保证生产施工安全、正常进行。
本实用新型的目的可采用下列技术方案来实现：
本实用新型提供了一种汽井防套管返汽装置，包括防返汽外壳，所述防返汽外壳固定套设在地面上方的套管的外侧，所述防返汽外壳的内壁与所述套管的外壁之间形成第一容汽腔室，所述第一容汽腔室的底部与所述套管与固井水泥环之间的间隙连通，所述防返汽外壳上开设有朝向所述地面方向且与所述第一容汽腔室连通的排汽通孔。
在本实用新型的一较佳实施方式中，所述汽井防套管返汽装置还包括分隔板、旋流冷却组件和支撑板，所述分隔板和所述支撑板均为沿竖直方向设置在所述第一容汽腔室内的筒状结构，所述分隔板固定套设在所述套管的外侧，所述支撑板固定套设在所述分隔板的外侧，所述旋流冷却组件固定设置在所述分隔板的顶部，所述旋流冷却组件的底面与所述分隔板的内壁之间形成第二容汽腔室，所述第二容汽腔室的底部与所述间隙连通，所述第二容汽腔室的顶部通过所述旋流冷却组件与所述第一容汽腔室通；所述支撑板的外壁与所述防返汽外壳的内壁之间形成排汽腔室，所述支撑板上开设有若干输汽通孔，所述排汽腔室通过所述输汽通孔与所述第一容汽腔室连通，所述排汽通孔与所述排汽腔室连通。
在本实用新型的一较佳实施方式中，所述第二容汽腔室内固定设置有集汽板，所述集汽板将所述第二容汽腔室分隔为上层腔室和下层腔室，所述集汽板上开设有连通所述上层腔室与所述下层腔室的若干导汽通孔，各所述导汽通孔在所述集汽板上均匀排布。
在本实用新型的一较佳实施方式中，所述旋流冷却组件包括多片轴流叶片，各所述轴流叶片固定设置在所述分隔板的内壁与所述套管的外壁之间，相邻两所述轴流叶片在竖直方向上的投影存在重叠部分，以使相邻两所述轴流叶片之间形成供蒸汽通过的通道。
在本实用新型的一较佳实施方式中，所述防返汽外壳包括套设在所述套管外侧的顶盖和底座，所述顶盖为伞面状结构，所述底座为筒状结构，所述底座的底部与所述地面相贴合，所述底座的顶部与所述顶盖的外侧边缘连接，所述顶盖的内侧边缘与所述套管的外壁紧密贴合。
在本实用新型的一较佳实施方式中，所述顶盖和底座均为由两半环形组成的分体式结构，两部分所述顶盖的内侧边缘和外侧边缘对应通过第一紧固螺栓和第二紧固螺栓固定连接。
在本实用新型的一较佳实施方式中，所述汽井防套管返汽装置还包括沿水平方向设置的环形底板，所述底板的外侧边缘与所述底座的底部连接，所述底板的内侧边缘与所述分隔板的底部连接，所述支撑板的顶部与所述顶盖的底部固定连接，所述支撑板的底部与所述底板的顶部固定连接。
在本实用新型的一较佳实施方式中，所述支撑板与所述分隔板之间形成环形引流腔室，所述引流腔室的顶部与所述第一容汽腔室连通，各所述输汽通孔开设在所述支撑板的下部且与所述引流腔室相对的位置上。
在本实用新型的一较佳实施方式中，所述排汽通孔开设在所述顶盖的底部靠近外侧边缘的位置。
本实用新型提供了一种套管安装结构，包括固井水泥环和套管，所述固井水泥环固定设置在汽井内，所述套管的下部伸入至所述汽井内，且所述固井水泥环套设在所述套管的外侧，所述套管安装结构还包括上述的汽井防套管返汽装置，所述汽井防套管返汽装置套设在地面上方的所述套管的外侧，所述汽井防套管返汽装置的内部与所述固井水泥环与所述套管之间的间隙连通。
在本实用新型的一较佳实施方式中，所述套管的顶端固定设置有底法兰。
由上所述，本实用新型的汽井防套管返汽装置及套管安装结构的特点及优点是：在地面上方的套管的外侧固定套设有防返汽外壳，防返汽外壳内形成与套管与固井水泥环之间的间隙连通的第一容汽腔室。汽井工作状态下，间隙中积水所形成的热蒸汽进入防返汽外壳内的第一容汽腔室中，避免热蒸汽直接向外界喷射，有效保证工作人员的安全和生产施工的正常进行，而且防返汽外壳对随热蒸汽向外喷射的油泥起到了阻拦和集中收集的作用，避免了油泥喷溅对外界环境造成的污染。另外，在防返汽外壳上开设有连通第一容汽腔室和外界的排汽通孔，且排汽通孔的开设方向朝向地面，通过排汽通孔的设置改变了蒸汽的对外排出的方向，蒸汽直接朝向地面方向排出，保证了工作人员的人身安全和生产施工的正常进行。
附图说明
以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中：
图1：为本实用新型汽井防套管返汽装置的正视截面图。
图2：为本实用新型汽井防套管返汽装置的俯视截面图。
图3：为本实用新型汽井防套管返汽装置中顶盖的俯视图。
本实用新型中的附图标号：1、防返汽外壳；101、顶盖；102、底座；103、第一容汽腔室；104、排汽腔室；2、分隔板；201、第二容汽腔室；3、集汽板；4、旋流冷却组件；401、轴流叶片；5、支撑板；501、引流腔室；502、输汽通孔；6、排汽通孔；7、第一紧固螺栓；8、第二紧固螺栓；9、底板；10、套管；11、底法兰；12、地面；13、固井水泥环。
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。
如图1所示，本实用新型提供了一种汽井防套管返汽装置，该汽井防套管返汽装置包括防返汽外壳1，防返汽外壳1为沿竖直方向设置的筒状结构，防返汽外壳1的顶部封口、底部开口，防返汽外壳1的内部形成第一容汽腔室103，防返汽外壳1的顶部中心位置开设有与第一容汽腔室103连通的安装通孔，防返汽外壳1的顶部通过安装通孔固定套设在地面12上方的套管10的外侧，套管10沿竖直方向贯穿第一容汽腔室103，第一容汽腔室103的底部通过开口与套管10与固井水泥环13之间的间隙连通，防返汽外壳1上开设有朝向地面12方向的排汽通孔6，第一容汽腔室103连通的排汽通孔6与外界连通。本实用新型中的汽井在工作状态下，间隙中积水所形成的热蒸汽进入防返汽外壳1内的第一容汽腔室103中，第一容汽腔室103既能够对热蒸汽起到降温的作用，又能够避免热蒸汽直接向外界喷射，有效保证工作人员的安全和生产施工的正常进行，而且防返汽外壳1对随热蒸汽向外喷射的油泥起到了阻拦和集中收集的作用，避免了油泥喷溅对外界环境造成的污染。另外，在防返汽外壳1上排汽通孔6的开设方向朝向地面12，通过排汽通孔6的设置改变了蒸汽的对外排出的方向，蒸汽直接朝向地面方向排出，保证了工作人员的人身安全和生产施工的正常进行。
具体的，排汽通孔6位于防返汽外壳1的上部，且排汽通孔6的开设方向朝下。
如图1、图2所示，汽井防套管返汽装置还包括分隔板2、旋流冷却组件4和支撑板5，分隔板2和支撑板5均为沿竖直方向设置在第一容汽腔室103内的圆筒状结构，分隔板2固定套设在套管10的外侧，支撑板5固定套设在分隔板2的外侧，旋流冷却组件4固定设置在分隔板2的顶部，旋流冷却组件4的底面与分隔板2的内壁之间形成第二容汽腔室201，第二容汽腔室201的底部与套管10与固井水泥环13之间的间隙连通，第二容汽腔室201的顶部通过旋流冷却组件4与第一容汽腔室103连通；支撑板5的外壁与防返汽外壳1的内壁之间形成排汽腔室104，支撑板5上开设有若干输汽通孔502，排汽腔室104通过各输汽通孔502与第一容汽腔室103连通，排汽通孔6的一端与排汽腔室104连通，排汽通孔6的另一端与外界连通。汽井在工作状态下，间隙中产生的热蒸汽首先进入第二容汽腔室201内，避免了直接向外界喷射，有效保证工作人员的安全和生产施工的正常进行；第二容汽腔室201内的热蒸汽在流动过程中需要依次经过旋流冷却组件4、第一容汽腔室103和排汽腔室104后才能对外排出，其中，旋流冷却组件4对热蒸汽起到引流和降温的作用，第一容汽腔室103和排汽腔室104延长了热蒸汽的流动距离，对热蒸汽起到进一步冷却降温的作用，在蒸汽通过排汽通孔6排出时，蒸汽的温度已经达到或者接近外界环境的温度。因此，能够有效避免由于热蒸汽温度过高对设备的正常工作造成影响，而且保证了工作人员的人身安全和生产施工的正常进行。
如图1所示，第二容汽腔室201内沿水平方向固定设置有圆环形集汽板3，集汽板3的外侧边缘与分隔板2的内壁固定连接，集汽板3的内测边缘与套管10的外壁紧密贴合，集汽板3位于第二容汽腔室201的中部且将第二容汽腔室201分隔为上层腔室和下层腔室，集汽板3上开设有连通上层腔室与下层腔室的若干导汽通孔，各导汽通孔在集汽板3上均匀排布。通过集汽板3对从间隙中喷射出来的热蒸汽起到降速、均布的作用，避免热蒸汽直接对旋流冷却组件4的冲击，延长旋流冷却组件4的使用寿命，而且集汽板3能够起到阻拦油泥通过的作用。
具体的，如图2所示，旋流冷却组件4包括多片轴流叶片401，各轴流叶片401固定设置在分隔板2与套管10之间，各轴流叶片401的一侧边缘与分隔板2的内壁固定连接，各轴流叶片401的另一相对侧边缘与套管10的外壁紧密贴合，相邻两轴流叶片401在竖直方向上的投影存在重叠部分，以使相邻两轴流叶片401之间形成供蒸汽通过的通道，通过旋流冷却组件4对热蒸汽起到引流和降温的作用。另外，旋流冷却组件4能够将以点状散乱喷射的热蒸汽转变为平稳的环状汽流，提高热蒸汽对外喷射的稳定性和安全性。
具体的，如图1所示，防返汽外壳1包括套设在套管10外侧的顶盖101和底座102，顶盖101为伞面状结构(即：由靠近套管10一侧至远离套管10一侧向下倾斜的圆锥形结构)，底座102为圆筒状结构，底座102的底部与地面相贴合，底座102的顶部与顶盖101的外侧边缘连接，顶盖101的内侧边缘与套管10的外壁紧密贴合。顶盖101的设置能够阻拦外界雨水进入到套管10与固井水泥环13之间的间隙中，而且顶盖101的倾斜结构，能够直接将雨水引流至地面，有效减少热蒸汽的产生。
进一步的，如图3所示，顶盖101和底座102均为由两半环形组成的分体式结构，两部分顶盖101的内侧边缘上分别固定连接有半圆环形第一锁紧件，两部分顶盖101的外侧边缘上分别固定连接有半圆环形第二锁紧件，两部分顶盖101组合状态下，通过第一紧固螺栓7固定连接两第一锁紧件，通过第二紧固螺栓8固定连接两第二锁紧件，从而将防返汽外壳1固定套设在套管10的外侧，安装、拆卸方便，便于维护和修理。
进一步的，第一锁紧件和第二锁紧件与顶盖101的连接方式均可为但不限于焊接。
如图1所示，汽井防套管返汽装置还包括沿水平方向设置的圆环形底板9，底板9的外侧边缘与底座102的底部连接，底板9的内侧边缘与分隔板2的底部连接，支撑板5的顶部与顶盖101的底部固定连接，支撑板5的底部与底板9的顶部固定连接。通过在底座102的底部与分隔板2的底部之间连接底板9，避免热蒸汽从底座102与地面12之间的间隙和分隔板2与地面12之间的间隙排出，保证第一容汽腔室103内的热蒸汽均能够从排汽通孔6排出。
进一步的，底板9与底座102和分隔板2的连接方式均可为但不限于一体连接。
进一步的，如图1所示，支撑板5与分隔板2之间形成圆环形引流腔室501，引流腔室501的顶部与第一容汽腔室103连通，各输汽通孔502开设在支撑板5的下部且与引流腔室501相对的位置上。保证第一容汽腔室103内的热蒸汽要进入引流腔室501后，才能够通过输汽通孔502进入至排汽腔室104内，进一步延长了热蒸汽的流动距离，对热蒸汽起到冷却降温的作用。
具体的，排汽通孔6开设在顶盖101的底部靠近外侧边缘的位置。
该汽井防套管返汽装置在工作过程中，如图1所示，将该汽井防套管返汽装置套设在地面12上方的套管10外侧，并通过第一紧固螺栓7和第二紧固螺栓8对汽井防套管返汽装置进行固定。当套管10与固井水泥环13之间的间隙返出热蒸汽时，热蒸汽直接喷射至第二容汽腔室201内，第二容汽腔室201内的热蒸汽依次通过集汽板3和旋流冷却组件4进入至第一容汽腔室103内，第一容汽腔室103内的热蒸汽再依次通过引流腔室501、输汽通孔502和排汽腔室104后对外排出，蒸汽的排出方向变为朝向地面12。
本实用新型汽井防套管返汽装置的特点及优点是：
一、该汽井防套管返汽装置中套管10与固井水泥环13之间的间隙中积水所形成的热蒸汽直接进入防返汽外壳1内的第一容汽腔室103中，第一容汽腔室103既能够对热蒸汽起到降温的作用，又能够避免热蒸汽直接向外界喷射，有效保证工作人员的安全和生产施工的正常进行，而且防返汽外壳1对随热蒸汽向外喷射的油泥起到了阻拦和集中收集的作用，避免了油泥喷溅对外界环境造成的污染。
二、该汽井防套管返汽装置中在防返汽外壳1上开设有连通第一容汽腔室103和外界的排汽通孔6，且排汽通孔6的开设方向朝向地面12，通过排汽通孔6的设置改变了蒸汽的对外排出的方向，蒸汽直接朝向地面方向排出，保证了工作人员的人身安全和生产施工的正常进行。
三、该汽井防套管返汽装置中热蒸汽需要依次通过第二容汽腔室201、旋流冷却组件4、第一容汽腔室103和排汽腔室104后才能对外排出，旋流冷却组件4对热蒸汽起到引流和降温的作用，第一容汽腔室103和排汽腔室104的设置延长了热蒸汽的流动距离，对热蒸汽起到进一步冷却降温的作用，能够有效避免由于热蒸汽温度过高对设备的正常工作造成影响，同时保证了生产施工的安全。
四、该汽井防套管返汽装置中防返汽外壳1的顶盖101为由靠近套管10一侧至远离套管10一侧向下倾斜的圆环形板状结构，顶盖101的内侧边缘与套管10的外壁紧密贴合，顶盖101能够阻拦外界雨水进入到套管10与固井水泥环13之间的间隙中，而且能够直接将雨水引流至地面，减少热蒸汽的产生。
如图1所示，本实用新型提供了一种套管安装结构，该套管安装结构包括固井水泥环13、套管10和上述的汽井防套管返汽装置，固井水泥环13固定设置在汽井内，套管10的下部伸入至汽井内，且固井水泥环13套设在套管10的外侧，汽井防套管返汽装置固定套设在地面上方的套管10的外侧，汽井防套管返汽装置的内部与固井水泥环13与套管10之间的间隙连通。固井水泥环13与套管10之间的间隙中积水所形成的热蒸汽进入至汽井防套管返汽装置内，汽井防套管返汽装置既能够对热蒸汽起到降温的作用，又能够避免热蒸汽直接向外界喷射，有效保证工作人员的安全和生产施工的正常进行。
进一步的，如图1所示，套管10的顶端固定设置有底法兰11，套管10通过底法兰11与外部设备进行连接。
以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。
1.一种汽井防套管返汽装置，其特征在于，包括防返汽外壳(1)，所述防返汽外壳(1)固定套设在地面(12)上方的套管(10)的外侧，所述防返汽外壳(1)的内壁与所述套管(10)的外壁之间形成第一容汽腔室(103)，所述第一容汽腔室(103)的底部与所述套管(10)与固井水泥环(13)之间的间隙连通，所述防返汽外壳(1)上开设有朝向所述地面(12)方向且与所述第一容汽腔室(103)连通的排汽通孔(6)。
2.如权利要求1所述的汽井防套管返汽装置，其特征在于，所述汽井防套管返汽装置还包括分隔板(2)、旋流冷却组件(4)和支撑板(5)，所述分隔板(2)和所述支撑板(5)均为沿竖直方向设置在所述第一容汽腔室(103)内的筒状结构，所述分隔板(2)固定套设在所述套管(10)的外侧，所述支撑板(5)固定套设在所述分隔板(2)的外侧，所述旋流冷却组件(4)固定设置在所述分隔板(2)的顶部，所述旋流冷却组件(4)的底面与所述分隔板(2)的内壁之间形成第二容汽腔室(201)，所述第二容汽腔室(201)的底部与所述间隙连通，所述第二容汽腔室(201)的顶部通过所述旋流冷却组件(4)与所述第一容汽腔室(103)连通；所述支撑板(5)的外壁与所述防返汽外壳(1)的内壁之间形成排汽腔室(104)，所述支撑板(5)上开设有若干输汽通孔(502)，所述排汽腔室(104)通过所述输汽通孔(502)与所述第一容汽腔室(103)连通，所述排汽通孔(6)与所述排汽腔室(104)连通。
3.如权利要求2所述的汽井防套管返汽装置，其特征在于，所述第二容汽腔室(201)内固定设置有集汽板(3)，所述集汽板(3)将所述第二容汽腔室(201)分隔为上层腔室和下层腔室，所述集汽板(3)上开设有连通所述上层腔室与所述下层腔室的若干导汽通孔，各所述导汽通孔在所述集汽板(3)上均匀排布。
4.如权利要求2所述的汽井防套管返汽装置，其特征在于，所述旋流冷却组件(4)包括多片轴流叶片(401)，各所述轴流叶片(401)固定设置在所述分隔板(2)的内壁与所述套管(10)的外壁之间，相邻两所述轴流叶片(401)在竖直方向上的投影存在重叠部分，以使相邻两所述轴流叶片(401)之间形成供蒸汽通过的通道。
5.如权利要求2所述的汽井防套管返汽装置，其特征在于，所述防返汽外壳(1)包括套设在所述套管(10)外侧的顶盖(101)和底座(102)，所述顶盖(101)为伞面状结构，所述底座(102)为筒状结构，所述底座(102)的底部与所述地面(12)相贴合，所述底座(102)的顶部与所述顶盖(101)的外侧边缘连接，所述顶盖(101)的内侧边缘与所述套管(10)的外壁紧密贴合。
6.如权利要求5所述的汽井防套管返汽装置，其特征在于，所述顶盖(101)和底座(102)均为由两半环形组成的分体式结构，两部分所述顶盖(101)的内侧边缘和外侧边缘对应通过第一紧固螺栓(7)和第二紧固螺栓(8)固定连接。
7.如权利要求5所述的汽井防套管返汽装置，其特征在于，所述汽井防套管返汽装置还包括沿水平方向设置的环形底板(9)，所述底板(9)的外侧边缘与所述底座(102)的底部连接，所述底板(9)的内侧边缘与所述分隔板(2)的底部连接，所述支撑板(5)的顶部与所述顶盖(101)的底部固定连接，所述支撑板(5)的底部与所述底板(9)的顶部固定连接。
8.如权利要求7所述的汽井防套管返汽装置，其特征在于，所述支撑板(5)与所述分隔板(2)之间形成环形引流腔室(501)，所述引流腔室(501)的顶部与所述第一容汽腔室(103)连通，各所述输汽通孔(502)开设在所述支撑板(5)的下部且与所述引流腔室(501)相对的位置上。
9.如权利要求5所述的汽井防套管返汽装置，其特征在于，所述排汽通孔(6)开设在所述顶盖(101)的底部靠近外侧边缘的位置。
10.一种套管安装结构，包括固井水泥环(13)和套管(10)，所述固井水泥环(13)固定设置在汽井内，所述套管(10)的下部伸入至所述汽井内，且所述固井水泥环(13)套设在所述套管(10)的外侧，其特征在于，所述套管安装结构还包括权利要求1至9中任意一项所述的汽井防套管返汽装置，所述汽井防套管返汽装置套设在地面(12)上方的所述套管(10)的外侧，所述汽井防套管返汽装置的内部与所述固井水泥环(13)与所述套管(10)之间的间隙连通。
11.如权利要求10所述的套管安装结构，其特征在于，所述套管(10)的顶端固定设置有底法兰(11)。
技术总结