一種整體式油套管頭的製作方法

2023-06-11 09:10:41

專利名稱：一種整體式油套管頭的製作方法
技術領域：
本發明屬於石油鑽採設備技術領域，涉及一種整體式油套管頭。
背景技術：
一套完整的井口裝置和採油樹主要由套管頭、油管頭和採油(氣)樹三部分組成。 鑽井時將防噴器安裝在套管頭上部構成鑽井井口裝置；完井時把採油(氣)樹安裝在油管頭上方，即構成採油(氣)井口裝置。其中，套管頭的作用是連接表層套管，懸掛井中的多層套管，密封套管與套管之間的環形空間；油管頭的主要作用是懸掛油管，密封油管與套管之間的環形空間；採油樹的主要作用是開關、控制和引導油氣流和密封油管。整個裝置需滿足鑽井、固井及井下測壓、洗井、壓裂酸化等試油完井特種作業。使用傳統的套管頭、油管頭和採油(氣)樹需要多次換裝井口裝置和防噴器組，與節流管匯和壓井管匯多次連接等改變地面設施的過程，換裝一次需重新對防噴器組和地面設施進行試壓，花費時間和成本。從安全考慮，雖然井內有內防噴器但井口沒有防噴器，所以在換裝井口時安全風險相當大。曾經在換裝井口過程中，由於井底氣體迅速串到井口，而井口無防噴器導致井噴事故的發生。

發明內容
本發明的目的是提供一種整體式油套管頭，解決了現有技術換裝一次需重新對防噴器組和地面設施進行試壓，花費時間和成本，在換裝井口時安全風險比較大的問題。本發明採用的技術方案是，一種整體式油套管頭，包括焊接在導管上埠的託架， 託架上端通過夾塊與井口裝置的本體保持接觸，本體內腔設置有三個臺階，從下往上依次為技術套管懸掛器臺階、試壓臺階、油管懸掛器臺階，本體上沿徑向從上往下依次設置有平頭頂絲、兩組側通徑孔、頂絲及兩個試壓孔，本體上端與採氣樹蓋板法蘭連接。本發明的整體式油套管頭，其特徵還在於所述的頂絲的結構是，頂絲的頂頭一端圓周設置有0型密封圈，頂絲的中部通過螺紋扣套裝在壓帽中，壓帽朝向頂頭的一端面依次安裝有壓圈、V型密封圈和座圈，壓帽的另一端面設置有防塵圈，壓帽的外圓通過螺紋與本體連接。所述的本體下段內圓周套裝有表層套管，技術套管懸掛器臺階上坐封有技術套管懸掛器，本體端面安裝有倒卡瓦，倒卡瓦內圓與表層套管緊密套接，表層套管內套裝有技術套管懸掛器的下段，本體下段與表層套管之間設置有兩道BT密封圈；頂絲與技術套管懸掛器的上段頂緊固定，本體通過油管懸掛器臺階與內部的油管掛實現坐封搭接。本發明的有益效果是，採用一次性安裝整體式油套管頭後，在換裝採油(氣)樹投產前不需要提起防噴器組、更換井口裝置和改變地面設施，就可以完成鑽井、固井及井下測壓、洗井、壓裂酸化等試油完井特種作業，工作效率高，安全風險小。


圖1為本發明整體式油套管頭裝置實施例的結構示意圖； 圖2為本發明裝置實施例中安裝套管防磨套的結構示意圖； 圖3為本發明裝置中安裝套管防磨套的結構示意圖4為本發明裝置中安裝油管防磨套的結構示意圖； 圖5為本發明對防噴器組和地面管匯試壓時的結構示意圖； 圖6為本發明坐封油管懸掛器完成試油完井作業的結構示意圖； 圖7為本發明裝置安裝應急卡瓦的結構示意圖； 圖8為本發明裝置中的頂絲結構示意圖。圖中，1.導管，2.託架，3.倒卡瓦，4.本體，5.BT密封圈，6.表層套管，7.側通徑孔，8.技術套管懸掛器臺階，9.技術套管懸掛器，10.頂絲，11.試壓臺階，12.油管掛， 13.油管懸掛器臺階，14.採油樹蓋板法蘭，15.套管防磨套，16.平頭頂絲，17.鑽井液孔， 18.手動平板閥，19.三通，20.液動閥，21.短節，22.V型導向定位槽，23.油管防磨套， 24.試壓塞，25.應急卡瓦，26.0型密封圈，27.壓圈，28. V型密封圈，29.座圈，30.壓帽， 31.防塵圈，32.坐封技術套管，33.試壓孔。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
對本發明進行詳細說明。如圖1所示，本發明井口裝置的結構是，包括焊接在導管1上埠的託架2，託架 2上端通過夾塊與井口裝置的本體4保持接觸，本體4內腔設置有三個臺階，從下往上依次為技術套管懸掛器臺階8、試壓臺階11、油管懸掛器臺階13，本體4上沿徑向從上往下依次設置有平頭頂絲16、兩組側通徑孔7、頂絲10及兩個試壓孔33 ；本體4下段內圓周套裝有表層套管6，本體4下端面安裝有倒卡瓦3，倒卡瓦3用於懸掛表層套管6，倒卡瓦3內圓與表層套管6緊密套接，表層套管6內套裝有技術套管懸掛器9的下段，技術套管懸掛器臺階 8上坐封有技術套管懸掛器9，本體4下段與表層套管6之間設置有兩道BT密封圈5 ；頂絲 10與技術套管懸掛器9的上段頂緊固定，本體4上段設置有油管懸掛器臺階13，本體4通過油管懸掛器臺階13與內部的油管掛12實現坐封搭接；本體4的上端面與採氣樹蓋板法蘭14連接。如圖2，在鑽井過程中，本體4內腔安裝有套管防磨套15，本體4上端徑向設置的平頭頂絲16與套管防磨套15的上端頂緊實現固定，套管防磨套15沿徑向開有上下兩組對稱相通的鑽井液孔17(共有四個)，下邊的一組鑽井液孔17向外各連通一隻手動平板閥18 ； 上邊的另一組鑽井液孔17，左端向外依次與側通徑孔7、手動平板閥18、三通19連通，右端向外依次與側通徑孔7、手動平板閥18、液動平板閥20、短節21連通。本發明裝置安裝時，將下端託架2焊接在導管1上，通過周圍的夾塊用於固定整個本體4的平穩，但不承受整個本體4的重量。倒卡瓦3採用WD型結構，該倒卡瓦3利用擰緊卡瓦牙的螺母拉緊卡瓦牙懸掛表層套管6，也可將本體4通過螺紋聯接結構直接與表層套管6連接。懸掛完後進行兩道BT密封圈5的注脂試壓，檢查表層套管6的密封性。完成後安裝套管防磨套15，並採用平頭頂絲16定位，套管防磨套15與所有密封面均採用空位設計，避免密封面被碰傷損壞。參照圖3，套管防磨套15的結構是，套管防磨套15上沿徑向對稱開有兩個V型導向定位槽22 (開口向下)和上下兩對鑽井液孔17，在安裝套管防磨套15前先頂入平頭頂絲 16到內腔3mm，使V型導向定位槽22對應平頭頂絲16位置一致下入，即將套管防磨套15 的兩對鑽井液孔17對齊側通徑孔7，再頂緊平頭頂絲16。平頭頂絲16既起到定位套管防磨套15的鑽井液孔17的作用，以便更易排出鑽井液，也能夠阻止套管防磨套15在鑽井過程中隨鑽杆產生轉動。參照圖4，技術套管懸掛器臺階8 (從下端算起的第一個臺階)用於安置技術套管懸掛器9，技術套管懸掛器9上懸掛技術套管6，本體4設置有坐封錐度。當技術套管6在固井期間，靠固井套管重量激發主密封，在坐封錐度面上形成金屬密封。安裝好技術套管懸掛器9並頂緊頂絲10後試壓。頂絲10採用防鑽井液進入的密封螺紋結構，克服了普通頂絲帶來的爛扣粘扣等問題。技術套管懸掛器9設置有主、副密封，該主、副密封都設置有各自的試壓孔33來檢測密封性，密封合格後在技術套管懸掛器9上端安裝油管防磨套23，油管防磨套23的結構和套管防磨套15結構特點一致，均能夠保護密封面不被碰傷損壞。如圖5是防噴器組和地面管匯試壓的安裝結構當需要進行防噴器組試壓時，去掉油管防磨套23，將試壓塞M緩慢放入試壓臺階11，然後進行防噴器組和地面管匯試壓。如圖6是等作業的安裝結構將油管掛12組裝良好，用連頂節將油管掛12緩慢送入到油管懸掛器臺階13上，本體4設置為坐封錐度，依靠油管的重量激髮油管掛12的主密封，在坐封錐度形成金屬密封。安裝採氣樹作業時將圖6中的三通19和短節21拆掉，將圖6中的液動閥20更換成手動平板閥18，完成試油完井作業後安裝好採氣樹，即進行投產作業。如圖7是採用應急卡瓦25的安裝結構，當技術套管因為井下意外故障問題下不到位時，在本體4和導管1之間，去掉技術套管後套入坐封技術套管32，並在坐封技術套管32 上方直接安裝應急卡瓦25，採用應急卡瓦25懸掛，實現密封和懸掛。如圖8，頂絲10的結構是，頂絲10的頂頭一端圓周設置有0型密封圈26，頂絲10 的中部通過螺紋扣套裝在壓帽27中，壓帽27朝向頂頭的一端面依次安裝有壓圈^、V型密封圈四和座圈30，壓帽27的另一端面設置有防塵圈31，壓帽27的外圓通過螺紋與本體4 連接。本發明裝置的總體結構是將套管頭和油管頭合為一體，一次性安裝後不需更換井口裝置和改變地面設施，就可以完成鑽井、固井及井下測壓、洗井、壓裂酸化等試油完井特種作業。作業過程中，因為不需要反覆換裝井口裝置和防噴器組，所以減少了井口裝置、防噴器組和節流壓井管匯重新安裝、試壓的時間，減少起下鑽具或油管柱的程序，節省大量的時間和成本，同時還可以避免起下鑽及換裝井口時井口無防噴器組帶來的風險。本發明裝置，結構緊湊、密封性能好、安裝和使用操作都很方便，結構為3開3 完井結構，採用不同的材料及控制工藝，就能滿足不同環境下的使用要求。規範級別 PSL1-PSL4，材料級別AA-HH，性能級別PR1_PR2，壓力級別14_105MPa之間。
權利要求
1.一種整體式油套管頭，其特徵在於包括焊接在導管(1)上埠的託架(2)，託架(2) 上端通過夾塊與井口裝置的本體(4 )保持接觸，本體(4 )內腔設置有三個臺階，從下往上依次為技術套管懸掛器臺階(8)、試壓臺階(11)、油管懸掛器臺階(13)，本體(4)上沿徑向從上往下依次設置有平頭頂絲(16)、兩組側通徑孔(7)、頂絲(10)及兩個試壓孔(33)，本體上端與採氣樹蓋板法蘭(14)連接。
2.根據權利要求1所述的整體式油套管頭，其特徵在於所述的頂絲(10)的結構是，頂絲(10)的頂頭一端圓周設置有0型密封圈(26)，頂絲(10)的中部通過螺紋扣套裝在壓帽 (27)中，壓帽(27)朝向頂頭的一端面依次安裝有壓圈(28)、V型密封圈(29)和座圈(30)， 壓帽(27)的另一端面設置有防塵圈(31)，壓帽(27)的外圓通過螺紋與本體(4)連接。
3.根據權利要求1所述的整體式油套管頭，其特徵在於所述的本體(4)下段內圓周套裝有表層套管(6)，技術套管懸掛器臺階(8)上坐封有技術套管懸掛器(9)，本體(4)下端面安裝有倒卡瓦(3)，倒卡瓦(3)內圓與表層套管(6)緊密套接，表層套管(6)內套裝有技術套管懸掛器(9)的下段，本體(4)下段與表層套管(6)之間設置有兩道BT密封圈(5);頂絲 (10)與技術套管懸掛器(9)的上段頂緊固定，本體(4)通過油管懸掛器臺階(13)與內部的油管掛(12)實現坐封搭接。
4.根據權利要求1所述的整體式油套管頭，其特徵在於在鑽井過程中，本體(4)內腔安裝有套管防磨套(15)，套管防磨套(15)上沿徑向對稱開有兩個V型導向定位槽(22)和上、下兩對鑽井液孔(17)；該套管防磨套(15)坐封在試壓臺階(11)上，本體(4)上端徑向設置的平頭頂絲(16)與套管防磨套(15)的上端頂緊實現固定，套管防磨套(15)沿徑向開有上下兩組對稱相通的鑽井液孔(17)，即共設置有四個鑽井液孔(17)，其中，下邊的一組鑽井液孔(17)向外各連通一隻手動平板閥(18)；上邊的另一組鑽井液孔(17)，左端向外依次與側通徑孔(7)、手動平板閥(18)、三通(19)連通，右端向外依次與側通徑孔(7)、手動平板閥(18)、液動平板閥(20)、短節(21)連通。
5.根據權利要求1所述的整體式油套管頭，其特徵在於當需要進行防噴器組試壓時， 在試壓臺階(11)上坐封有試壓塞(24 )。
6.根據權利要求1所述的整體式油套管頭，其特徵在於當需要坐封油管懸掛器完成試油完井時，在油管懸掛器臺階(13)上坐封有油管掛(12)。
7.根據權利要求1所述的整體式油套管頭，其特徵在於當技術套管因為井下意外故障問題下不到位時，在本體(4)和導管(1)之間設置有坐封技術套管(32)，在坐封技術套管 (32)上方安裝有應急卡瓦(25)。
全文摘要
本發明公開了一種整體式油套管頭，包括焊接在導管上埠的託架，託架上端通過夾塊與井口裝置的本體保持接觸，本體內腔設置有三個臺階，從下往上依次為技術套管懸掛器臺階、試壓臺階、油管懸掛器臺階，本體上沿徑向從上往下依次設置有平頭頂絲、兩組側通徑孔、頂絲及兩個試壓孔，本體上端與採氣樹蓋板法蘭連接。本發明一次性安裝後不需要更換井口裝置和改變地面設施，就可以完成鑽井、固井及井下測壓、洗井、壓裂酸化等試油完井特種作業。節約起下鑽具或油管柱、換裝井口、試壓等大量的時間和成本，同時還可以避免換裝井口時，井口無防噴器組帶來的風險。
文檔編號E21B33/04GK102322236SQ20111014437
公開日2012年1月18日 申請日期2011年5月31日 優先權日2011年5月31日
發明者劉義, 劉會良, 康延軍, 張斌, 張 浩, 彭建新, 李峰, 李懷忠, 楊曉峰, 石希天, 秦世寬, 肖力彤, 胥志雄 申請人:寶雞石油機械有限責任公司