CN201095968Y - 卡瓦式套管扣联结简易套管头 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种卡瓦式套管扣联结简易套管头，主要由锥形卡瓦座、锥形卡瓦、支撑筒、支撑环、支撑套及底法兰组成，在外层套管和内层套管环空之间并坐于外层套管顶面上设有锥形卡瓦座，在锥形卡瓦座内装有锥形卡瓦；锥形卡瓦座上面安放支撑筒；井口底法兰的内孔与套管螺纹相连，在底法兰与支撑筒之间装有顶紧螺栓、支撑环及支撑套。本实用新型施工简单，安装方便，成本降低，特别适用于较高压力的油、气井使用。

Description

卡瓦式套管扣联结简易套管头

技术领域

本实用新型涉及一种用于石油勘探与开发的油气井套管柱井口装置。

背景技术

在现有技术中，目前国内各油、气田除深井和高压油气井之外，部分油、气井均使用环形钢板——双公短节套管头。由于环形钢板的安装不能保证生产套管与外层套管的同轴度，环形钢板与外层套管中轴线的垂直度及生产套管的预拉力。由于环形钢板安装工作采用气割与电焊进行，井口又无法进行整体消除焊接应力的热处理。对于J-55以上专用套管钢级，API标准(美国石油学会)规定是不允许进行电焊的。综合起来环形钢板——双公短节套管头最严重的缺点有以下三点：1、生产套管在环形钢板上悬挂不正，受力不均，管体上容易引起附加弯曲应力；2、对井口套管进行焊接违反了API标准，焊接应力又无法消除，应力集中严重；以上两点所产生的附加应力，特别对高压气井的抗硫性能有较大影响，因为在高应力状态下易引起硫化氢应力断裂(SSO)重大事故的发生。3、井口易泄露的套管螺纹有三处，因而不能保证高压气井的密封的可靠性。国内目前常规套管头的生产由于橡胶件密封性能，特别是抗天然气寿命较短，同时也由于在非加工表面上金属密封技术尚未过关，因此无法适用而停产。凡需要应用常规套管头的高压油、气井基本上是全套进口的。现有技术中，世界上以美国公司生产常规套管头较多。比较著名的公司有VE TCO GRAY公司，BAOJI BPMMP石油机械制造公司等。VE TCO公司生产的套管头代表了当代世界水平。我国已在高压高产气井中已大量进口使用。它主要特点是：1、使用三重密封结构，即橡胶密封+金属密封+聚四氟乙烯密封。橡胶密封之间注入高压密封脂，因此这套系统密封非加工面的套管外表面可靠性高；2、采用卡瓦悬挂，保证了悬挂套管居中和按预定拉力悬挂；3、能够解决套管遇阻情况下，无法下入井底时，井口套管的悬挂问题。VE TCO公司生产的常规套管头，技术虽然先进，但价格昂贵，我国完全引进是不可能的。同时现场施工证明，结构过于复杂，给现场安装带来很多麻烦，延误了施工周期。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种卡瓦式套管扣联结简易套管头，以取代或补充传统的油、气井套管头，它能保证采油或采气生产套管的密封性，同轴性及其安装几何精度，达到受力均匀，施工简单，安装方便，成本降低，特别适用于较高压力的油、气井使用。

实现本实用新型目的的技术方案是，一种卡瓦式套管扣联结简易套管头，主要由锥形卡瓦座、锥形卡瓦、支撑筒、支撑环、顶紧螺栓、支撑套及底法兰组成，外层套管和内层套管环空之间并坐于外层套管顶面上设有锥形卡瓦座，在锥形卡瓦座内装有锥形卡瓦；锥形卡瓦座上面安放支撑筒；井口底法兰的内孔与套管螺纹相连，在底法兰与支撑筒之间装有顶紧螺栓、支撑环及支撑套，顶紧螺栓与支撑环之间螺纹连接，支撑套由两半组成，与支撑环柱面相连。锥形卡瓦座是由互不连接的两半块组成，两者之间通过同步销达到在外层套管内部同步移动，锥形卡瓦座的外径与外层套管内径采用滑动配合，锥形卡瓦是由4片外径与卡瓦座内径相同，内径与内层套管外径相同的卡瓦组成，在锥形卡瓦上，每一片上又开有两道沟槽，沟槽底部厚度为2-4毫米，顶紧螺栓与底法兰接触面为球形。

本实用新型具有以下优点：

1、本实用新型适合我国部分油气田的实际情况，特别是低渗透油气田的开发，安装进口套管头成本昂贵，此装置不失为一种成本低，可靠性高的井口装置。

2、本实用新型套管头能保证几何对中度，预拉力加载的准确性。

3、由于本装置在安装过程中不需要进行焊接，也不存在由此引起的焊接应力，因而避免了高压条件下H₂S可能引起的氢脆断裂。

4、支撑套的两半结构便于使用过程中出现泄漏情况的应急处理。

5、本装置现场施工简单，安装方便。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步说明

如图1所示，互不连接的两半组成的锥形卡瓦座8装于外层套管与内层套管之间的环空内，锥形卡瓦座8之间通过同步销6同步下入环空内，锥形卡瓦7由4片组成，互相间亦有同步销以保证同步卡紧内层套管。每片锥形卡瓦7上还开有两条深槽，使互相间的联接厚度在4毫米以下，因此，整个圆周方向相当于有12片卡瓦；相互之间能作微量调整，因此能均匀卡紧套管。

对油、气井口的外层套管使用专门设计的切割或气割工具，使外层套管顶面形成垂直于轴线的加工平面。在外层套管与内层套管(可以是技术套管也可以是生产套管)的环空内，下入由两半组成的锥形卡瓦座8，锥形卡瓦座8内表面有1∶3锥度的卡瓦锥面，端顶有台肩座于外层套管的顶部平面上。外层套管与内层套管环空内封固有油井专用水泥，根据需要，有的水泥返至生产层上部200-300米；有的水泥返高至井口。

按设计要求给内层套管加预拉载荷后，下入4片锥形卡瓦7，锥形卡瓦7卡紧内层套管并悬挂在锥形卡瓦座8上，释放预拉载荷后卸去联顶节(套管串上最上端1根套管)，安装双公短节，然后安放支撑筒5，支撑筒5根据双公短节调节高度，支撑筒5上部安放支撑环2与支撑套4，带内螺纹的支撑环2在最上端，支撑套4为两半结构与支撑环2柱面台阶相连接，接下来将底法兰1的内套管扣与双公短节的外套管扣相连接，按设计的扭矩要求上紧丝扣，最后将顶紧螺栓3顶紧在底法兰1下端面上，便完成了本实用新型的全部安装工作。

本实用新型外层套管和内层套管环空内设有锥形卡瓦座8，其内装有锥形卡瓦7，保证了内外套管柱的同心度及均匀受力，卡紧时可自动变形的锥形卡瓦7提高了悬挂能力，底法兰1上的套管扣保证了其密封性，底法兰1下部装有的顶紧螺栓3、支撑环2、支撑套4即保证了底法兰1上的轴向载荷可均匀传递到外层套管上，又可调节轴向距离，整套工具施工简单，安装方便。

本装置的悬挂力取决于外层套管的直径、壁厚及钢级，支撑套4的两半结构便于拆卸，其目的是装置在使用过程中，底法兰1丝扣处如发生泄漏，可取出支撑套4，腾出空间便于安装堵漏装置，进行堵漏工作。

Claims (5)

1、一种卡瓦式套管扣联结简易套管头，主要由锥形卡瓦座(8)、锥形卡瓦(7)、支撑筒(5)、支撑环(2)、支撑套(4)及底法兰(1)组成，其特征是在外层套管和内层套管环空之间并坐于外层套管顶面上设有锥形卡瓦座(8)，在锥形卡瓦座(8)内装有锥形卡瓦(7)；锥形卡瓦座(8)上面安放支撑筒(5)；井口底法兰(1)的内孔与套管螺纹相连，在底法兰(1)与支撑筒(5)之间装有顶紧螺栓(3)、支撑环(2)及支撑套(4)。

2、如权利要求1所述的一种卡瓦式套管扣联结简易套管头，其特征是锥形卡瓦座(8)是由互不连接的两半块组成，两者之间通过同步销(6)达到在外层套管内部同步移动，锥形卡瓦座(1)的外径与外层套管内径采用滑动配合。

3、如权利要求1所述的一种卡瓦式套管扣联结简易套管头，其特征是锥形卡瓦(7)是由4片外径与锥形卡瓦座(8)内径相同，内径与内层套管外径相同的卡瓦组成，在锥形卡瓦上，每一片上又开有两道沟槽，沟槽底部厚度为2-4毫米。

4、如权利要求1所述的一种卡瓦式套管扣联结简易套管头，其特征是顶紧螺栓(3)与底法兰(1)接触面为球形，顶紧螺栓(3)与支撑环(2)螺纹连接。

5、如权利要求1所述的一种卡瓦式套管扣联结简易套管头，其特征是支撑套(4)由两半组成，与支撑环(2)柱面台阶相连。

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