CN107313736B - 一种新型的套管头本体底部连接装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型的套管头本体底部连接装置，包括底部悬挂器、表层套管柱、导管和套管头本体，所述底部悬挂器的下端与表层套管柱连接在一起，所述底部悬挂器的上端外侧安装有套管头本体，所述导管的顶部安装有与导管同轴设置的支撑卡环，所述支撑卡环的上端通过锥面配合有循环底板；所述底部悬挂器的根部设有悬挂器台阶，所述底部悬挂器的悬挂器台阶坐在循环底板的上端面上，所述套管头本体的底部也坐在循环底板的上端面上。本发明便于操作，可以将采油/采气井口装置的重量、悬挂套管的重量、悬挂油管的重量由最外层的导管承载，安全可靠、可以提高安装效率。

Description

一种新型的套管头本体底部连接装置

技术领域

本发明涉及采油/采气井口装置技术领域，具体涉及一种新型的套管头本体底部连接装置。

背景技术

目前，在API6A规范中,套管头本体与套管头四通构成了套管头装置，采油/采气井口装置主要由套管头装置、油管头装置、采油/气树三大部分组成,其中套管头装置和油管头装置构成井口装置,把采油/气树安装在井口装置上,就构成了采油/气井口装置。见图1。

套管头本体是在整个采油/采气井口装置的最下端,是采油/采气井口装置的重要组成部分，套管头本体的底部需要与井内表层套管柱的端部进行连接，这种连接需要将采油/采气井口装置的重量、悬挂套管的重量、悬挂油管的重量可靠的转移到最外层的导管上，这样对整个井口来说安装比较稳固，不会受大风的影响左右晃动。目前常见的套管头本体底部连接方式有焊接连接和螺纹连接，分别见图2和图3。

1）焊接连接：

一般来说，套管头本体底部是与表层套管柱的端部连接，焊接连接就是将表层套管柱的端部插入到套管头本体底部的孔内，通过焊接将套管头本体底部与表层套管柱的端部连接在一起。焊接存在以下缺点：

其一，由于套管头本体底部孔的内径要比表层套管柱的外径大，这就产生了一定量的间隙，这个间隙会有大有小，间隙太大虽然能保证表层套管柱的端部能够很顺利插入，但是焊接后不能保证套管头本体法兰平面与地面在一个水平面上，间隙太小虽然能保证套管头本体法兰平面与地面在一个水平面上,但在安装上很困难。

其二，采用插入焊接，往往会发现在整个采油/采气井口装置安装结束后是倾斜的，虽然在套管头本体底部有底座，底座是坐在最外层的导管上，底座的平面与地面是平行的，这样整个承载的重量由于采油/采气井口装置的倾斜不能很好的通过底座分解在最外层的导管上，整个重量还是由与连接的套管承担。在钻井的时候，防喷器组是安装在套管头装置上的，防喷器组的重量大约有40吨左右，按照要求其重量全部由导管承担，由于采油/采气井口装置的倾斜造成全部的重量是由套管承担，这样就会影响套管在重量的压迫下造成扭曲，当下落钻头开钻时，有可能把套管给割断，会造成很严重的安全隐患。

其三，对焊接来说，在焊接前要对焊接区域进行清理、表面无损检测、加热、保温，在焊接的过程中不能受风、水的外部影响，焊后还要对焊接区域进行静水压密封试验，由于钻井现场条件限制，不能提供完善可靠的焊接环境，使焊接过程存在诸多不利因素，焊缝的机械性能达不到设计的要求，这样焊缝不能提供可靠的承压能力。

2）螺纹连接：

套管头本体底部与表层套管柱的端部可以通过螺纹进行连接，螺纹连接就是将表层套管柱的端部外螺纹旋进套管头本体底部的内螺纹内，这样就可以将套管头本体底部与表层套管柱的端部连接在一起。而螺纹连接存在以下缺点：

其一，由于固井的原因，往往套管不是很垂直于地面，这样当套管头本体与套管柱端部螺纹连接在一起时会发现套管头本体法兰平面与地面不在一个水平面上，也就是倾斜的，虽然在套管头本体底部有底座，底座是座在最外层的导管上，底座的平面与地面是平行的，这样整个承载的重量由于采油/采气井口装置的倾斜不能很好的通过底座分解在最外层的导管上，整个重量还是由与连接的套管承担。在钻井的时候，防喷器组是安装在套管头装置上的，防喷器组的重量大约有40吨左右，按照要求其重量全部由导管承担，由于采油/采气井口装置的倾斜造成全部的重量是由套管承担，这样就会影响套管在重量的压迫下造成扭曲，当下落钻头开钻时，有可能把套管给割断，会造成很严重的安全隐患。

其二，对套管头本体的安装来说，由于是螺纹连接，在螺纹与螺纹旋合的过程中有可能发生咬合、烂牙、旋不进、退不出等问题,存在诸多不利因素。

另外，螺纹的连接容易使套管头的旁出口偏离其余的钻井设备，如节流/压井管汇，一旦出现此种情况，就需要用以超过规定的螺纹上紧扭矩值来矫正套管头本体的方向，使套管头本体的旁出口对准其它的钻井设备，这样会导致螺纹扭矩过大，导致螺纹损坏，这样会影响螺纹连接的强度和可靠性。

由上可知，现有的连接方式使采油/采气井口装置、悬挂套管、悬挂油管的的整个重量还是由与连接的套管承担，这样就会影响套管在重量的压迫下造成扭曲，当下落钻头开钻时，有可能把套管给割断，会造成很严重的安全隐患。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种结构简单，便于操作，可以将采油/采气井口装置的重量、悬挂套管的重量、悬挂油管的重量由最外层的导管承载，安全可靠、可以提高安装效率的新型的套管头本体底部连接装置。

本发明还提供一种安装上述连接装置的方法。

本发明的技术方案是：一种新型的套管头本体底部连接装置，包括底部悬挂器、表层套管柱、导管和套管头本体，所述底部悬挂器的下端与表层套管柱连接在一起，所述底部悬挂器的上端外侧安装有套管头本体，所述导管的顶部安装有与导管同轴设置的支撑卡环，所述支撑卡环的上端通过锥面配合有循环底板；

所述底部悬挂器的根部设有悬挂器台阶，所述底部悬挂器的悬挂器台阶坐在循环底板的上端面上，所述套管头本体的底部也坐在循环底板的上端面上。

所述支撑卡环的外侧设有卡环台阶,所述支撑卡环通过卡环台阶坐在导管上且与底部悬挂器的外表面形成环形空间。

所述循环底板的外侧设有用于返排钻井泥浆的返排沟槽，所述返排沟槽通过支撑卡环的环形空间与立管的内腔连通。

所述支撑卡环和循环底板的配合锥面为45°。

所述套管头本体的底部内径与底部悬挂器的上部外径相适配，所述套管头本体的底部与底部悬挂器的上部外表面之间通过密封装置和锁紧装置实现密封和轴向限位。

所述底部悬挂器的上端内孔设有内螺纹，所述底部悬挂器的内螺纹用于与取送工具连接。

所述底部悬挂器的下端外表面设有外螺纹，所述表层套管柱的上端通过螺纹与底部悬挂器连接在一起。

一种新型的套管头本体底部连接装置的安装方法，包括以下步骤：

1）将支撑卡环通过外侧的卡环台阶坐在已经切割好的导管上，并使支撑卡环和导管同轴；

2）将立管通过根部的台阶坐在支撑卡环的上端面上；

3）将循环底板套在底部悬挂器的根部，使底部悬挂器和循环底板同轴，然后将表层套管柱通过螺纹连接到底部悬挂器的下方；

4）通过取送工具将底部悬挂器连同表层套管柱和循环底板经支撑卡环与循环底板的锥面相配合，形成可自动对中的支撑界面；

5）对表层套管柱进行注水泥固井，返出的钻井泥浆通过支撑卡环的环形空间和循环底板的返排沟槽，从立管中排到指定的位置；

6）注水泥结束后，移走上方的立管和送取工具，将套管头本体的底部坐在循环底板的上端面上，并使套管头本体与底部悬挂器密封锁紧。

所述步骤6）中的密封锁紧为通过套管头本体与底部悬挂器之间设置的密封装置和锁紧装置将套管头本体与底部悬挂器轴向固定。

本发明与现有技术相比较，具有以下优点：结构简单，便于操作，无需进行焊接、螺纹连接操作，通过本发明的锥面配合及结构可以将采油/采气井口装置的重量、悬挂套管的重量、悬挂油管的重量全部由最外层的导管承载；不影响返排钻井泥浆，套管头装置旁出口可以自由旋转，不影响旁侧其它设备的安装。

附图说明

图1为背景技术中的采油/气树井口装置；

图2为背景技术中的套管头本体底部与套管柱端部焊接连接；

图3为背景技术中的套管头本体底部与套管柱端部螺纹连接；

图4为本发明专利的结构示意图；

图5为本发明安装支撑卡环和立管的操作过程示意图；

图6为本发明安装表层套管、循环底板和底部悬挂器的操作过程示意图；

图7 为本发明安装套管头并进行压力测试的操作过程示意图；

图中：1、底部悬挂器，2、表层套管柱，3、导管，4、套管头本体，5、支撑卡环，6、锥面，7、循环底板，8、悬挂器台阶，9、锁紧装置，10、卡环台阶，11、环形空间，12、返排沟槽，13、立管，14、密封装置，15、取送工具。

具体实施方式

下面是结合附图和实施例对本发明进一步说明。

参照图4-图7，一种新型的套管头本体底部连接装置，包括底部悬挂器1、表层套管柱2、导管3和套管头本体4。

如图4所示，底部悬挂器1的下端与表层套管柱2连接在一起，底部悬挂器1的下端外表面设有外螺纹，表层套管柱2的上端通过螺纹与底部悬挂器1连接在一起。底部悬挂器3的上端外侧安装有套管头本体4，导管3的顶部安装有与导管3同轴设置的支撑卡环5，导管3的内径和支撑卡环5的外径之间的间隙很小，可保证支撑卡环5和导管3同轴。

支撑卡环5的上端通过锥面6配合有循环底板7，即在支撑卡环5的内侧设有45°锥面,可与循环底板7外侧的45°锥面形成可自动对中的支撑界面，这样可以将表层套管柱2的重量通过45°的支撑界面以及底部悬挂器3、循环底板7、支撑卡环5等部件传递到导管3上，且能保证表层套管柱2和导管3同轴。

如图6所示，在底部悬挂器1的根部设有悬挂器台阶8，底部悬挂器1的悬挂器台阶8坐在循环底板7的上端面上，套管头本体4的底部也坐在循环底板7的上端面上。套管头本体4底部内径与底部悬挂器1外径配合，配合间隙很小，可保证套管头本体4与底部悬挂器1及表层套管柱2同轴，同时套管头本体4底部坐在循环底板7的上端面上，可以将套管头本体4及以上全部井口装置的重量、悬挂套管的重量、悬挂油管的重量传递到导管3上。套管头本体4的底部同底部悬挂器1之间没有径向的限位，只有通过锁紧装置9形成轴向的限位，这样可以精确的控制套管头装置的高度以及任意调节套管头装置的旁出口方向。

支撑卡环5的外侧设有卡环台阶10，支撑卡环5通过卡环台阶10坐在导管3上且与底部悬挂器1的外表面形成环形空间11。

在循环底板7的外侧设有用于返排钻井泥浆的返排沟槽12，返排沟槽12通过支撑卡环5的环形空间11与立管13的内腔连通，这样钻井时，可将返出的钻井泥浆通过支撑卡环5的环形空间11和循环底板7的返排沟槽12，从立管13中排到指定的位置。

套管头本体4的底部与底部悬挂器1的上部外表面之间通过密封装置14和锁紧装置9实现密封和轴向限位。

底部悬挂器1的上端内孔设有内螺纹，底部悬挂器1的内螺纹用于与取送工具15连接。

在钻井时,按规定高度切割导管3，将支撑卡环5安装到导管3上，再将立管13安装到支撑卡环5上，见图5；为表层套管柱2钻井眼，送入表层套管柱2，将循环底板7套在底部悬挂器1根部，再将底部悬挂器1同表层套管柱2连接后，一起用送取工具15送到支撑卡环5的卡环台阶10上；对表层套管柱2进行注水泥固井，返出的钻井泥浆通过循环底板7的返排沟槽12，从立管13中排到指定的位置，如图6所示；由于此时井身重量由导管3支撑，而不是表层套管柱2，所以注水泥结束后，无需等待表层套管柱2被完全固井，就可以移走上方的立管13和送取工具15，将设有快速连接装置的套管头本体4安装到底部悬挂器1上，套管头本体4相对于底部悬挂器1，可以任意方向的转动，以便套管头装置的旁出口可以和其他辅助设施的对接,上紧快速锁紧装置的锁紧杆，固定套管头本体4，并对连接处进行压力测试后即可完成套管头装置的安装，如图7所示。

本发明结构简单，便于操作，可以将采油/采气井口装置的重量、悬挂套管的重量、悬挂油管的重量由最外层的导管承载，安全可靠、可以提高安装效率。

本发明并不限于上述的实施方式，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化，变化后的内容仍属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种新型的套管头本体底部连接装置，包括底部悬挂器、表层套管柱、导管和套管头本体，所述底部悬挂器的下端与表层套管柱连接在一起，所述底部悬挂器的上端外侧安装有套管头本体，其特征在于：所述导管的顶部安装有与导管同轴设置的支撑卡环，所述支撑卡环的上端通过锥面配合有循环底板；

所述底部悬挂器的根部设有悬挂器台阶，所述底部悬挂器的悬挂器台阶坐在循环底板的上端面上，所述套管头本体的底部也坐在循环底板的上端面上。

2.根据权利要求1所述的一种新型的套管头本体底部连接装置，其特征在于：所述支撑卡环的外侧设有卡环台阶,所述支撑卡环通过卡环台阶坐在导管上且与底部悬挂器的外表面形成环形空间。

3.根据权利要求2所述的一种新型的套管头本体底部连接装置，其特征在于：所述循环底板的外侧设有用于返排钻井泥浆的返排沟槽，所述返排沟槽通过支撑卡环的环形空间与立管的内腔连通。

4.根据权利要求1所述的一种新型的套管头本体底部连接装置，其特征在于：所述支撑卡环和循环底板的配合锥面为45°。

5.根据权利要求1所述的一种新型的套管头本体底部连接装置，其特征在于：所述套管头本体的底部内径与底部悬挂器的上部外径相适配，所述套管头本体的底部与底部悬挂器的上部外表面之间通过密封装置和锁紧装置实现密封和轴向限位。

6.根据权利要求1所述的一种新型的套管头本体底部连接装置，其特征在于：所述底部悬挂器的上端内孔设有内螺纹，所述底部悬挂器的内螺纹用于与取送工具连接。

7.根据权利要求1所述的一种新型的套管头本体底部连接装置，其特征在于：所述底部悬挂器的下端外表面设有外螺纹，所述表层套管柱的上端通过螺纹与底部悬挂器连接在一起。

8.根据权利要求1-7所述的任一一种新型的套管头本体底部连接装置的安装方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）将支撑卡环通过外侧的卡环台阶坐在已经切割好的导管上，并使支撑卡环和导管同轴；

2）将立管通过根部的台阶坐在支撑卡环的上端面上；

3）将循环底板套在底部悬挂器的根部，使底部悬挂器和循环底板同轴，然后将表层套管柱通过螺纹连接到底部悬挂器的下方；

4）通过取送工具将底部悬挂器连同表层套管柱和循环底板经支撑卡环与循环底板的锥面相配合，形成可自动对中的支撑界面；

5）对表层套管柱进行注水泥固井，返出的钻井泥浆通过支撑卡环的环形空间和循环底板的返排沟槽，从立管中排到指定的位置；

6）注水泥结束后，移走上方的立管和送取工具，将套管头本体的底部坐在循环底板的上端面上，并使套管头本体与底部悬挂器密封锁紧。

9.根据权利要求8所述的一种新型的套管头本体底部连接装置的安装方法，其特征在于：所述步骤6）中的密封锁紧为通过套管头本体与底部悬挂器之间设置的密封装置和锁紧装置将套管头本体与底部悬挂器轴向固定。

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