套管熱應力補償器的製作方法
2023-05-22 14:41:06
專利名稱：套管熱應力補償器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種稠油油田熱力開採井中使用的套管熱應力補償器，特別是一種在其內裝有耐高溫高壓密封元件的熱應力補償器，屬於石油工具類。
在稠油油田熱力開發中，為了使鑽成的生產井或注汽井能夠較長時間的正常投入生產，保護生產套管在常規採油階段、在吞吐採油階段、汽驅採油階段不會因油井壓力、溫度、產液量等的變化而損壞，是當前急需解決的一項重要技術問題。在現有技術中，解決的辦法主要是採取改進固井水泥質量，在固井水泥中添加能提高水泥強度的某些添加劑，在固井時將水泥返至井口，採用預應力完井等技術措施，並且研製出了預應力套管、預應力完井井口等實用產品。但這些並沒有完全解決這一問題，因為套管損壞的原因雖然是多方面的，但其中最主要的原因是注汽時，套管要承受很高的溫度，該溫度使套管內部產生很大的熱應力。這種熱應力不但很高，而且是變化的。正是這種變化的熱應力，是導致套管損壞的最主要的原因，因此，解決問題的根本途徑是提供一種能隨時平衡補償注汽時套管中變化著的熱應力的裝置。
本實用新型的目的在於提供一種帶有波紋管高溫密封元件的能使生產套管在受熱應力影響時在一定範圍內沿軸向伸縮的套管熱應力補償器。
本實用新型的套管熱應力補償器主要包括上部連接部分、下部連接部分和波紋管密封部分。上部連接部分主要由套管接箍和中心管等組成。套管接箍為常規結構，兩端設計有內圓錐管螺紋。中心管為一圓筒形零件，上端制有外圓錐管螺紋與套管接箍相連，下端制有普通外螺紋與波紋管密封部分的滑動環相連。外表面設計有抗拉力臺階，與波紋管密封部分限位接頭上的內部臺階相配。
使用中上部連接部分通過套管接箍的上部螺紋與油井上部生產套管相連。下部連接部分主要由外管、配合接頭和配合短節等組成。外管是一個上、下端均制有內圓錐管螺紋的管狀件，內表面是經過精加工的非常光滑的表面。其下端和上端的螺紋分別與配合接頭及波紋管密封部分的限位接頭的螺紋相連。配合接頭和配合短節也都是管狀結構的零件。配合短節上、下端都制有外圓錐管螺紋，上端的螺紋與配合接頭的內螺紋相連，下端的螺紋使用時與油井下部生產套管相連。配合接頭是外管與配合短節變直徑的過渡件，屬於裝配工藝件。波紋管密封部分位於上部連接部分和下部連接部分之間。使用中能產生軸向移動，平衡注汽井中生產套管由於熱應力的影響所產生的形變，釋放生產套管中的熱應力。波紋管密封部分主要由限位接頭、上端環、波紋管密封元件、下端環和滑動環等組成。波紋管密封元件由特種鋼材製成，可在350℃高溫和25mPa高壓下可靠地進行密封。波紋管密封元件的上、下兩端分別焊有上端環和下端環，並通過上端環和下端環分別與限位接頭和滑動環焊接成一體。限位接頭的上端制有外圓錐管螺紋，與下部連接部分的外管上的內圓錐管螺紋相連。滑動環的內表面制有普通螺紋，與上部連接部分的中心管上的外螺紋相連。使用時，由波紋管密封元件、下端環和滑動環等構成的伸縮部分，隨著由熱應力造成的上、下連接部分間的相對移動而沿著外管光滑的內表滑動。為了防止下井時中心管和限位接頭之間繞軸線產生相對旋轉，兩者之間裝有一個徑向定位的圓頭平鍵，保證它們在外力作用下只能產生一定量的上、下運動。由於套管熱應力補償器是在熱採井中使用，絕不允許高溫高壓的液體洩漏，因此，在中心管與限位接頭之間，以及在滑動槽和外管之間，還安裝了數道耐高溫、抗腐蝕的防漏「O」形密封圈。
本實用新型的套管熱應力補償器固井時連接在生產套管上，並隨之下入井內。它通常是下在油層以上一定位置，在預應力完井方式下固裝於油井中。
本實用新型的套管熱應力補償器與現有技術相比，具有如下的優點1、它改變了靠固井措施來防止熱採井中生產套管損壞的傳統作法，使用機械補償裝置隨時釋放生產套管中變化的熱應力，成功率高、效果好，使生產套管因熱應力損壞的問題大大緩解。
2、它採用了特種鋼材製成的波紋管密封元件，能夠在高溫高壓下工作，密封性能可靠。
3、該裝置結構簡單、使用方便、節省了傳統方法中使用的大量人力、物力，具有較好的經濟性。
附
圖1為套管熱應力補償器的結構示意圖。
以下結合附
圖1所給出的實施例對本實用新型進行進一步的描述。
實施例中的套管熱應力補償器由套管接箍(1)、中心管(2)、圓頭平鍵(3)、限位接箍(4)、「O」型密封圈(5)和(10)、上端環(6)、外管(11)、波紋管密封元件(7)、下端環(8)、滑動環(9)、配合接頭(12)、配合短節(13)組成。
套管接箍(1)通過內螺紋與中心管(2)相連接，中心管(2)的內孔直徑為127.3到159.4mm，長1到3m，中部車有一抗拉力臺階，在臺階的上方開有一道或多道鍵槽。限位接頭(4)套裝在中心管(2)的抗拉臺階之上，為防止中心管(2)與限位接頭(4)在軸向上產生位移，在兩者之間裝有防轉動的圓頭平鍵(3)。為防止井內高溫高壓液體從中心管(2)與限位接頭(4)之間外漏，在它們之間裝有「O」型密封圈(5)。限位接頭(4)的下端焊接的是焊有上端環(6)的波紋管密封元件(7)，它由特種鋼材製成，可在350℃高溫和25兆帕高壓下可靠的進行工作，其下端通過焊接為一體的下端環(8)和裝在滑動環(9)上的「O」型密封圈(10)來防止井內高溫高壓液體從外管(11)之上部漏出。外管(11)上部與生產套管相接，它長0.8到1.4m，內徑視油井所下生產套管而定，當採用外徑177.8mm，壁厚為8.05mm套管做油井的生產套管時，外管(11)的內徑為201mm，外管(11)的作用是通過它懸掛和承受下部生產套管重量和與波紋管密封元件(7)、限位接頭(4)、中心管(2)等部件組合共同補償接受來自下部生產套管之微量伸縮，從而起到熱應力補償器的作用。
權利要求1.一種油田熱力開採中使用的套管熱應力補償器，包括上部連接部分和下部連接部分，其特徵在於；該裝置中還設計有能根據生產套管中的熱應力變化，產生一定量軸向伸縮的波紋管密封部分。
2.根據權利要求1所述的套管熱應力補償器，其特徵在於該波紋管密封部分主要由限位構件、波紋管密封件、波紋管上、下端加強件和密封隨動件等組成。
3.根據權利要求2所述的套管熱應力補償器，其特徵在於該波紋管密封件由能在350℃高溫和25mPa高壓下提供可靠密封的特種鋼材製成。
4.根據權利要求1至3所述的套管熱應力補償器，其特徵在於該套管熱應力補償器由套管接箍1、中心管2、圓頭平鍵3、限位接頭4、O形密封圈5和10、上端環6、波紋管密封元件7、下端環8、滑動環9、外管11、配合接頭12、配合短節13等構成。
專利摘要本實用新型的套管熱應力補償器是一種熱採井中使用的裝置，該裝置連接在生產套管中，能夠釋放注蒸汽時生產套管所產生的熱應力，減少套管損壞。該裝置主要由上連接部分，下連接部分和波紋管密封部分等組成，工作中，波紋管密封元件能根據套管中熱應力的變化，產生一定量的軸向伸縮。該套管熱應力補償器具有耐高溫高壓、密封性能好的優點，並且結構簡單，製造容易，使用安全方便，是稠油油田熱力開採中的一種較為理想的專用工具。
文檔編號F16L51/02GK2237165SQ9523279
公開日1996年10月9日 申請日期1995年11月27日 優先權日1995年11月27日
發明者趙忠凱, 餘雷 申請人:遼河石油勘探局鑽採工藝研究院