CN102322236B - 一种整体式油套管头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种整体式油套管头，包括焊接在导管上端口的托架，托架上端通过夹块与井口装置的本体保持接触，本体内腔设置有三个台阶，从下往上依次为技术套管悬挂器台阶、试压台阶、油管悬挂器台阶，本体上沿径向从上往下依次设置有平头顶丝、两组侧通径孔、顶丝及两个试压孔，本体上端与采气树盖板法兰连接。本发明一次性安装后不需要更换井口装置和改变地面设施，就可以完成钻井、固井及井下测压、洗井、压裂酸化等试油完井特种作业。节约起下钻具或油管柱、换装井口、试压等大量的时间和成本，同时还可以避免换装井口时，井口无防喷器组带来的风险。

Description

一种整体式油套管头

技术领域

 本发明属于石油钻采设备技术领域，涉及一种整体式油套管头。

背景技术

一套完整的井口装置和采油树主要由套管头、油管头和采油（气）树三部分组成。钻井时将防喷器安装在套管头上部构成钻井井口装置；完井时把采油（气）树安装在油管头上方，即构成采油（气）井口装置。其中，套管头的作用是连接表层套管，悬挂井中的多层套管，密封套管与套管之间的环形空间；油管头的主要作用是悬挂油管，密封油管与套管之间的环形空间；采油树的主要作用是开关、控制和引导油气流和密封油管。整个装置需满足钻井、固井及井下测压、洗井、压裂酸化等试油完井特种作业。

使用传统的套管头、油管头和采油（气）树需要多次换装井口装置和防喷器组，与节流管汇和压井管汇多次连接等改变地面设施的过程，换装一次需重新对防喷器组和地面设施进行试压，花费时间和成本。从安全考虑，虽然井内有内防喷器但井口没有防喷器，所以在换装井口时安全风险相当大。曾经在换装井口过程中，由于井底气体迅速串到井口，而井口无防喷器导致井喷事故的发生。

发明内容

本发明的目的是提供一种整体式油套管头，解决了现有技术换装一次需重新对防喷器组和地面设施进行试压，花费时间和成本，在换装井口时安全风险比较大的问题。

本发明采用的技术方案是，一种整体式油套管头，包括焊接在导管上端口的托架，托架上端通过夹块与井口装置的本体保持接触，本体内腔设置有三个台阶，从下往上依次为技术套管悬挂器台阶、试压台阶、油管悬挂器台阶，本体上沿径向从上往下依次设置有平头顶丝、两组侧通径孔、顶丝及两个试压孔，本体上端与采气树盖板法兰连接。

本发明的整体式油套管头，其特征还在于：所述的顶丝的结构是，顶丝的顶头一端圆周设置有O型密封圈，顶丝的中部通过螺纹扣套装在压帽中，压帽朝向顶头的一端面依次安装有压圈、V型密封圈和座圈，压帽的另一端面设置有防尘圈，压帽的外圆通过螺纹与本体连接。

所述的本体下段内圆周套装有表层套管，技术套管悬挂器台阶上坐封有技术套管悬挂器，本体端面安装有倒卡瓦，倒卡瓦内圆与表层套管紧密套接，表层套管内套装有技术套管悬挂器的下段，本体下段与表层套管之间设置有两道BT密封圈；顶丝与技术套管悬挂器的上段顶紧固定，本体通过油管悬挂器台阶与内部的油管挂实现坐封搭接。

本发明的有益效果是，采用一次性安装整体式油套管头后，在换装采油（气）树投产前不需要提起防喷器组、更换井口装置和改变地面设施，就可以完成钻井、固井及井下测压、洗井、压裂酸化等试油完井特种作业，工作效率高，安全风险小。

附图说明

图1为本发明整体式油套管头装置实施例的结构示意图；

图2为本发明装置实施例中安装套管防磨套的结构示意图；

图3为本发明装置中安装套管防磨套的结构示意图；

图4为本发明装置中安装油管防磨套的结构示意图；

图5为本发明对防喷器组和地面管汇试压时的结构示意图；

图6为本发明坐封油管悬挂器完成试油完井作业的结构示意图；

图7为本发明装置安装应急卡瓦的结构示意图；

图8为本发明装置中的顶丝结构示意图。

图中，1.导管，2.托架，3.倒卡瓦，4.本体，5.BT密封圈，6.表层套管，7.侧通径孔，8.技术套管悬挂器台阶，9.技术套管悬挂器，10.顶丝，11.试压台阶，12.油管挂，13.油管悬挂器台阶，14.采油树盖板法兰，15.套管防磨套，16.平头顶丝，17.钻井液孔，18.手动平板阀，19.三通，20.液动阀，21.短节，22.V型导向定位槽，23.油管防磨套，24.试压塞，25.应急卡瓦，26.O型密封圈，27.压圈，28.V型密封圈，29.座圈，30.压帽，31.防尘圈，32.坐封技术套管，33.试压孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

如图1所示，本发明井口装置的结构是，包括焊接在导管1上端口的托架2，托架2上端通过夹块与井口装置的本体4保持接触，本体4内腔设置有三个台阶，从下往上依次为技术套管悬挂器台阶8、试压台阶11、油管悬挂器台阶13，本体4上沿径向从上往下依次设置有平头顶丝16、两组侧通径孔7、顶丝10及两个试压孔33；本体4下段内圆周套装有表层套管6，本体4下端面安装有倒卡瓦3，倒卡瓦3用于悬挂表层套管6，倒卡瓦3内圆与表层套管6紧密套接，表层套管6内套装有技术套管悬挂器9的下段，技术套管悬挂器台阶8上坐封有技术套管悬挂器9，本体4下段与表层套管6之间设置有两道BT密封圈5；顶丝10与技术套管悬挂器9的上段顶紧固定，本体4上段设置有油管悬挂器台阶13，本体4通过油管悬挂器台阶13与内部的油管挂12实现坐封搭接；本体4的上端面与采气树盖板法兰14连接。

如图2，在钻井过程中，本体4内腔安装有套管防磨套15，本体4上端径向设置的平头顶丝16与套管防磨套15的上端顶紧实现固定，套管防磨套15沿径向开有上下两组对称相通的钻井液孔17（共有四个），下边的一组钻井液孔17向外各连通一只手动平板阀18；上边的另一组钻井液孔17，左端向外依次与侧通径孔7、手动平板阀18、三通19连通，右端向外依次与侧通径孔7、手动平板阀18、液动平板阀20、短节21连通。

本发明装置安装时，将下端托架2焊接在导管1上，通过周围的夹块用于固定整个本体4的平稳，但不承受整个本体4的重量。倒卡瓦3采用WD型结构，该倒卡瓦3利用拧紧卡瓦牙的螺母拉紧卡瓦牙悬挂表层套管6，也可将本体4通过螺纹联接结构直接与表层套管6连接。悬挂完后进行两道BT密封圈5的注脂试压，检查表层套管6的密封性。完成后安装套管防磨套15，并采用平头顶丝16定位，套管防磨套15与所有密封面均采用空位设计，避免密封面被碰伤损坏。

参照图3，套管防磨套15的结构是，套管防磨套15上沿径向对称开有两个V型导向定位槽22（开口向下）和上下两对钻井液孔17，在安装套管防磨套15前先顶入平头顶丝16到内腔3mm，使V型导向定位槽22对应平头顶丝16位置一致下入，即将套管防磨套15的两对钻井液孔17对齐侧通径孔7，再顶紧平头顶丝16。平头顶丝16既起到定位套管防磨套15的钻井液孔17的作用，以便更易排出钻井液，也能够阻止套管防磨套15在钻井过程中随钻杆产生转动。

参照图4，技术套管悬挂器台阶8（从下端算起的第一个台阶）用于安置技术套管悬挂器9，技术套管悬挂器9上悬挂技术套管6，本体4设置有坐封锥度。当技术套管6在固井期间，靠固井套管重量激发主密封，在坐封锥度面上形成金属密封。安装好技术套管悬挂器9并顶紧顶丝10后试压。顶丝10采用防钻井液进入的密封螺纹结构，克服了普通顶丝带来的烂扣粘扣等问题。技术套管悬挂器9设置有主、副密封，该主、副密封都设置有各自的试压孔33来检测密封性，密封合格后在技术套管悬挂器9上端安装油管防磨套23，油管防磨套23的结构和套管防磨套15结构特点一致，均能够保护密封面不被碰伤损坏。

如图5是防喷器组和地面管汇试压的安装结构：当需要进行防喷器组试压时，去掉油管防磨套23，将试压塞24缓慢放入试压台阶11，然后进行防喷器组和地面管汇试压。

    如图6是等作业的安装结构：将油管挂12组装良好，用连顶节将油管挂12缓慢送入到油管悬挂器台阶13上，本体4设置为坐封锥度，依靠油管的重量激发油管挂12的主密封，在坐封锥度形成金属密封。

安装采气树作业时：将图6中的三通19和短节21拆掉，将图6中的液动阀20更换成手动平板阀18，完成试油完井作业后安装好采气树，即进行投产作业。

如图7是采用应急卡瓦25的安装结构，当技术套管因为井下意外故障问题下不到位时，在本体4和导管1之间，去掉技术套管后套入坐封技术套管32，并在坐封技术套管32上方直接安装应急卡瓦25，采用应急卡瓦25悬挂，实现密封和悬挂。

如图8，顶丝10的结构是，顶丝10的顶头一端圆周设置有O型密封圈26，顶丝10的中部通过螺纹扣套装在压帽27中，压帽27朝向顶头的一端面依次安装有压圈28、V型密封圈29和座圈30，压帽27的另一端面设置有防尘圈31，压帽27的外圆通过螺纹与本体4连接。

本发明装置的总体结构是将套管头和油管头合为一体，一次性安装后不需更换井口装置和改变地面设施，就可以完成钻井、固井及井下测压、洗井、压裂酸化等试油完井特种作业。作业过程中，因为不需要反复换装井口装置和防喷器组，所以减少了井口装置、防喷器组和节流压井管汇重新安装、试压的时间，减少起下钻具或油管柱的程序，节省大量的时间和成本，同时还可以避免起下钻及换装井口时井口无防喷器组带来的风险。

本发明装置，结构紧凑、密封性能好、安装和使用操作都很方便，结构为3开3完井结构，采用不同的材料及控制工艺，就能满足不同环境下的使用要求。规范级别：PSL1-PSL4，材料级别：AA-HH，性能级别：PR1-PR2，压力级别：14-105MPa之间。

Claims (1)

1. 一种整体式油套管头，其特征在于：包括焊接在导管（1）上端口的托架（2），托架（2）上端通过夹块与井口装置的本体（4）保持接触，本体（4）内腔设置有三个台阶，从下往上依次为技术套管悬挂器台阶（8）、试压台阶（11）、油管悬挂器台阶（13），本体（4）上沿径向从上往下依次设置有平头顶丝（16）、两组侧通径孔（7）、顶丝（10）及两个试压孔（33），本体上端与采气树盖板法兰（14）连接；

所述的顶丝（10）的结构是，顶丝（10）的顶头一端圆周设置有O型密封圈（26），顶丝（10）的中部通过螺纹扣套装在压帽（27）中，压帽（27）朝向顶头的一端面依次安装有压圈（28）、V型密封圈（29）和座圈（30），压帽（27）的另一端面设置有防尘圈（31），压帽（27）的外圆通过螺纹与本体（4）连接；

所述的本体（4）下段内圆周套装有表层套管（6），技术套管悬挂器台阶（8）上坐封有技术套管悬挂器（9），本体（4）下端面安装有倒卡瓦（3），倒卡瓦（3）内圆与表层套管（6）紧密套接，表层套管（6）内套装有技术套管悬挂器（9）的下段，本体（4）下段与表层套管（6）之间设置有两道BT密封圈（5）；顶丝（10）与技术套管悬挂器（9）的上段顶紧固定，本体（4）通过油管悬挂器台阶（13）与内部的油管挂（12）实现坐封搭接；

在钻井过程中，本体（4）内腔安装有套管防磨套（15），套管防磨套（15）上沿径向对称开有两个V型导向定位槽（22）和上、下两对钻井液孔（17）；该套管防磨套（15）坐封在试压台阶（11）上，本体（4）上端径向设置的平头顶丝（16）与套管防磨套（15）的上端顶紧实现固定，套管防磨套（15）沿径向开有上下两组对称相通的钻井液孔（17），即共设置有四个钻井液孔（17），其中，下边的一组钻井液孔（17）向外各连通一只手动平板阀（18）；上边的另一组钻井液孔（17），左端向外依次与侧通径孔（7）、手动平板阀（18）、三通（19）连通，右端向外依次与侧通径孔（7）、手动平板阀（18）、液动平板阀（20）、短节（21）连通；

当需要进行防喷器组试压时，在试压台阶（11）上坐封有试压塞（24）；

当需要坐封油管悬挂器完成试油完井时，在油管悬挂器台阶（13）上坐封有油管挂（12）；

当技术套管因为井下意外故障问题下不到位时，在本体（4）和导管（1）之间设置有坐封技术套管（32），在坐封技术套管（32）上方安装有应急卡瓦（25）。

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