CN107503704A - 一种整体式油套管头体 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种整体式油套管头体，包括本体，在本体上部设置有可与防喷器相接的上法兰部，在本体中心处开设有从上部向下部方向贯穿延伸的异形内孔，所述本体的两侧对称设置有与内孔相通的三组旁侧法兰，在内孔侧壁对应上法兰部和第二中间连接部位置处分别开设有弹性锁紧槽，弹性锁紧槽内安置有用于防止套管柱和油管柱在轴向上窜动的弹性锁紧环。在第二中间连接部位置处的弹性锁紧环下方还设有用于支撑套管悬挂器和油管悬挂器的芯轴式承载密封套。本发明大大减少了防喷器安装与拆卸的次数以及压力检测次数，可节省钻井时间60个小时，另外结构紧凑，降低了所需平台空间和高度，使有限的平台面积能够得到充分利用，使得人员站在甲板上也能操作阀门。
Description
技术领域
本发明涉及采油采气用井口装置领域，尤其涉及一种用于海洋平台井口装置的整体式油套管头体。
背景技术
在API6A的领域中，采油/采气井口装置是控制油气生产的重要装置，可用于陆地、海洋钻井平台和采油/采气平台，它主要由套管头装置、油管头装置、采油/采气树三大部分组成。其中，套管头装置和油管头装置构成井口装置。当把防喷器安装在井口装置上，就构成了钻井井口装置；当卸去防喷器，把采油/采气树安装在井口装置上，就构成了采油/采气井口装置。钻井井口装置主要用于石油、天然气、页岩气、可燃冰的钻采。采油/采气井口装置主要用于控制井内介质有序的流向，通过对采油/采气树上节流阀的调节可以有效控制石油、天然气的获取。
在钻井作业和油气测试过程中都需要有一套安全可靠的井口装置，以便能有效地控制井内作业和生产。套管头装置属于井口装置的基础部分，是安装在套管管柱上端用来悬挂各层套管管柱、密封各层套管之间的环形空间、控制套管空间的压力、防止井下温度高时使套管柱有垂直窜动的可能性，通过套管头侧面的套管环空输出、输入接口，可在特殊情况下进行补灌水泥、注入压力平衡液等各种特殊作业、为防喷器组等其它井控设备提供标准连接。油管头装置安装在套管头装置上，用来悬挂油管管柱，其作用与套管头装置基本一致。
在套管头装置中，主要组成部分有底层套管头体、套管头四通体，在油管头装置中，主要组成部分有油管头四通体。在API6A的领域中，底层套管头体、套管头四通体和油管头四通体是不可缺少的重要零件，它们不但要具备抗硫化氢、二氧化碳腐蚀的能力，还要有承受与载体连接密封的能力以及自身承受高压密封的能力，在材料的选用上还要符合API6A和NACE MR0175 规范的要求。如果在使用中一旦失效，将会发生灾难性损失，所以底层套管头体、套管头四通体和油管头四通体在使用安全上显得非常重要。
目前对于能源获取从原来的陆地已发展到了海洋，从目前来看，用于海洋平台的井口装置在数量上逐年递增，但是在设计上井口装置依然还是沿用陆地上的设计方法，即采用分体设计。分体设计的井口装置外形比较高大，内在结构比较简单。套管一般可分为表层套管、技术套管、油层套管，表层套管是安装在底层套管头体的下部，当需要下技术套管时，防喷器是安装在底层套管头体的上法兰上；当需要下油层套管时，防喷器是安装在套管头四通体的上法兰上，所以防喷器的安装位置是不固定的，需要进行多次的拆装。油管头装置主要用于完井作业，一般也与防喷器组合使用，当需要下油管时，防喷器是安装在油管头四通体的上法兰上。对于具有底层套管头体、套管头四通体、油管头四通体的井口装置来说，在钻井和完井的过程中，防喷器需要进行3次的拆装，每次拆装后都要对防喷器进行压力检测，3次拆装加压力检测总计需要耗时60个小时。
此外，由于在海洋平台甲板与甲板之间的高度是有规定的，对于用于陆地用的井口装置放在海洋平台上使用就显得太高，如果把采油/采气树安装在井口装置上极有可能会碰到甲板。在海洋平台上操作采油/采气树阀门时，一般要求人是站在甲板上，不允许站在任何登高梯上进行操作，在高度上人的操作范围大约在2000mm左右，而陆地用的井口装置总高度大约在1800mm～ 2000mm之间，如果考虑采油/气树的高度，总高度在4000mm左右，如此便大大超出人的操作范围。
除此以外，现有装置还存在以下问题：1、由于井口装置存在很多顶丝孔，每个顶丝孔实际上就是一个泄漏点，如果一旦发生泄漏引起火灾，对平台来说是极大的威胁。2、外形上比较庞大，在平台甲板上安装不了几台，对造价昂贵的平台来说就显得不太适合。
发明内容
为克服上述问题，本发明提供了一种可适用于海洋平台井口装置的整体式油套管头体，其解决了传统产品难以适用于海洋平台作业，且安全性不高、人机设计不合理等问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种整体式油套管头体，包括本体，所述本体上部设置有可与防喷器相接的上法兰部，在本体中心处开设有从上部向下部方向贯穿延伸的异形内孔，所述本体的两侧对称设置有与内孔相通的三组旁侧法兰，三组旁侧法兰从上往下依次布置，并将本体划分成上法兰部、第一中间连接部、第二中间连接部和底层连接部。内孔侧壁对应上法兰部和第二中间连接部位置处分别开设有弹性锁紧槽，弹性锁紧槽内安置有用于防止套管柱和油管柱在轴向上窜动的弹性锁紧环。在第二中间连接部位置处的弹性锁紧环下方还设有用于支撑套管悬挂器和油管悬挂器的芯轴式承载密封套。上述弹性锁紧环和承载密封套同心布置。
当防喷器一旦安装在整体式油套管头体上法兰部时，在下套管、油管时不需要像现有分体式井口装置那样拆装防喷器，如此便节省了重复安装防喷器、重复对防喷器进行压力试验检测的工序，因此更加省时省力，据测算通过减少防喷器拆装次数，可节省60个小时的工作量。
为了防止井下温度高时，套管柱和油管柱有垂直窜动的可能性，采用弹性锁紧环代替顶丝，在整体式油套管头体体内具有两个与弹性锁紧环相适配的弹性锁紧槽，分别用于锁紧套管挂和油管挂，这种设计可以阻止套管和油管的窜动。
另外，为了支撑套管悬挂器和油管悬挂器，采用芯轴式承载密封套代替台肩，芯轴式承载密封套不但可以承受管柱载荷，还可以起密封作用，进一步的，在承载密封套上靠近内孔的一侧设有第一密封部。
进一步的，整体式油套管头体的外径是700mm～800mm，其高度是 1200mm～1300mm。
本发明的有益效果：
1、本发明集底层套管头体、套管头四通体、和油管头四通体功能为一体，通过设置相互配合的弹性锁紧槽和弹性锁紧环用于锁紧套管挂和油管挂，进而防止井下温度过高时套管和油管垂直窜动的可能性，采用弹性锁紧环代替顶丝，没有顶丝孔，这样就减少了泄漏点，提高了安全性，把风险降到最低。
2、采用芯轴式承载密封套代替台肩，防止了原先台肩承受压力有限，易垮塌的缺陷，一方面可承受更大压力的管柱载荷，另一方面可启到密封作用。
3、本发明结构紧凑，降低了所需平台空间和高度，使有限的平台面积可以得到充分利用，在高度设计上符合平台要求，且人机工程更加合理。此外，本发明使内部零部件达到最大程度的互换，可以使零件数减少30％，进而降低整个系统成本。
4、本发明可在不移除防喷器的情况下安装套管悬挂器、油管悬挂器和芯轴式承载密封套，因此还具有安装便利的优点。
综上，本发明提供了一种能适用于海洋作业的整体式油套管头体，较之现有技术能大大减少了防喷器安装与拆卸的次数以及压力检测次数，可节省钻井时间60个小时。本发明结构紧凑，降低了所需平台空间和高度，使有限的平台面积能够得到充分利用，在高度设计上符合平台要求，人站在甲板上也能操作阀门。
以下将结合附图和实施例，对本发明进行较为详细的说明。
附图说明
图1为本发明的立体图。
图2为本发明的侧视图。
图3为本发明的剖视图。
图4为本发明的使用状态参考图，图中示意出了弹性锁紧环和承载密封套的位置。
图5为图4的A处放大图，图中示意出的弹性锁紧槽和弹性锁紧环的配合关系。
图6为图4的B处放大图，图中示意出了承载密封套的结构。
具体实施方式
实施例，
请参阅图1至6，一种整体式油套管头体，包括本体1，在本体1上部设置有可与防喷器相接的上法兰部2，该上法兰部2的上端面还开设有垫环槽3。在本体1中心处开设有从上部向下部方向贯穿延伸的异形内孔4。所述本体1 的两侧对称设置有与内孔4相通的三组旁侧法兰，三组旁侧法兰从上往下依次布置，其包括第一旁侧法兰5、第二旁侧法兰6和第三旁侧法兰7。
三组旁侧法兰将本体划分成前述上法兰部2、第一中间连接部8、第二中间连接部9和底层连接部10。
在内孔4侧壁对应上法兰部2和第二中间连接部9位置两处分别开设有弹性锁紧槽11，弹性锁紧槽11内安置有用于防止套管柱和油管柱在轴向上窜动的弹性锁紧环12。通过弹性锁紧环承受由于井下温度引起的套管柱、油管柱的热膨胀力，阻止套管和油管的窜动。另外，采用弹性锁紧环代替顶丝，而不设置顶丝孔可减少泄漏点，提高了系统安全性，把风险降到最低。
在位于第二中间连接部9位置处的弹性锁紧环12的下方还设置有用于支撑套管悬挂器和油管悬挂器的芯轴式承载密封套13。上述弹性锁紧环12和承载密封套13同心布置。采用芯轴式承载密封套代替台肩，芯轴式承载密封套不但可以承受管柱载荷，还可以起到密封作用。
所述承载密封套13具有靠近内孔4一侧的第一密封部14，远离内孔一侧的第二密封部15，以及与对应弹性锁紧环12相抵接的台阶16。
底层连接部10的外壁设有台阶面17，并且上法兰部2的外径大于底层连接部10的外径。在底层连接部10的下端内孔孔径处还设置有底部密封部18。
进一步的，整体式油套管头体的外径是700mm～800mm，其高度是 1200mm～1300mm。
本发明与现有技术在工作原理上具有最大不同点在于当防喷器一旦安装在整体式油套管头体的上部时，在下套管、油管时不需要像分体式井口装置那样拆装防喷器，这样就省去重复安装防喷器、重复对防喷器进行压力试验检测，使得操作更加省时省力，通过减少防喷器拆装次数，可以节省60个小时的工作量。由于套管悬挂器、油管悬挂器、芯轴式承载密封套采用芯轴式方案设计，在安装上需要借助工具进行安装。
以上所述仅是对发明的较佳实施例，并非对发明的范围进行限定，故在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明所述的构造、特征及原理所做的等效变化或装饰，均应落入本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种整体式油套管头体，其特征在于：包括本体，所述本体上部设置有可与防喷器相接的上法兰部，在本体中心处开设有从上部向下部方向贯穿延伸的异形内孔，所述本体的两侧对称设置有与内孔相通的三组旁侧法兰，三组旁侧法兰从上往下依次布置，并将本体划分成上法兰部、第一中间连接部、第二中间连接部和底层连接部；所述内孔侧壁对应上法兰部和第二中间连接部位置处分别开设有弹性锁紧槽，弹性锁紧槽内安置有用于防止套管柱和油管柱在轴向上窜动的弹性锁紧环；在第二中间连接部位置处的弹性锁紧环下方还设有用于支撑套管悬挂器和油管悬挂器的芯轴式承载密封套；上述弹性锁紧环和承载密封套同心布置。
2.如权利要求1所述整体式油套管头体，其特征在于：所述承载密封套上靠近内孔的一侧设有第一密封部。
3.如权利要求2所述整体式油套管头体，其特征在于：所述承载密封套远离内孔的一侧面上设有第二密封部。
4.如权利要求1所述整体式油套管头体，其特征在于：所述底层连接部的下端内孔孔径处还设置有底部密封部。
5.如权利要求1所述整体式油套管头体，其特征在于：所述上法兰部的上端面还开设有垫环槽。
6.如权利要求1所述整体式油套管头体，其特征在于：所述底层连接部的外壁设有台阶面，并且上法兰部的外径大于底层连接部的外径。
7.如权利要求1所述整体式油套管头体，其特征在于：所述整体式油套管头体的外径是700mm～800mm。
8.如权利要求1所述整体式油套管头体，其特征在于：所述整体式油套管头体的高度是1200mm～1300mm。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20171222 |