CN109267956A - 一种用于缩短一开钻井作业时间的井口装置底部连接装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于缩短一开钻井作业时间的井口装置底部连接装置，包括标准底座总成、表层套管芯轴悬挂器、转换接头和井口装置总成，表层套管芯轴悬挂器的上端设有外径与表层套管的外径一致的密封部，密封部伸入井口装置总成的下部内腔，并与井口装置总成下部腔体内壁通过密封装置密封连接，表层套管芯轴悬挂器下方设有连接部，连接部与转换接头螺纹连接，转换接头的下端设有与表层套管悬挂器上端连接的锁紧螺钉，井口装置总成底部设有多个连接螺栓，转换接头通过连接螺栓与井口装置总成可拆卸连接在一起。它能节省密封面清洗的时间，简化井口装置安装，能缩短钻井和完井作业时间，提高现场作业效率。
Description
技术领域
本发明涉及石油钻采技术领域，具体涉及一种用于缩短一开钻井作业时间的井口装置底部连接装置。
背景技术
目前国内外井口装置与表层套管的连接方式基本采用的是螺纹式底部连接、倒卡瓦式底部连接和焊接式底部连接三种。
螺纹式底部连接是井口装置底部与表层套管直接采用套管螺纹进行连接。该底部连接方式有以下三个缺点，一是螺纹连接上紧方式复杂，套管液压卡钳不能夹持井口装置上紧到表层套管上，只能通过专用转换装置，用钻机的转盘或顶驱按规定扭矩转动井口装置并上紧到表层套管上。二是固井作业复杂，需要专用的固井工具，工具下端连接钻杆短接和密封塞，然后从钻杆内部注入水泥进行固井，以防止固井水泥粘附在套管头本体内孔各密封面。三是该底部连接方式不能实现应急连接，当表层套管卡住下放不到指定深度时，不能由螺纹底部连接直接转为应急卡瓦连接。该底部连接方式作业步骤复杂，操作难度大，效率低，并且需要额外的上扣工具和固井工具，增加成本，见图1。
焊接式底部连接是将井口装置底部与表层套管焊接在一起来实现连接和密封的底部连接方式，该连接方式必须在表层套管完全固井后才能进行。焊接式底部连接是在现场将井口装置焊接倒表层套管上，或在工厂内先在井口装置底部焊接一个套管短，然后再运到油田现场通过套管短接下部的螺纹安装到表层套管上。焊接式底部连接需要配备具有现场焊接资质的专业人员、焊接设备、试压设备和成熟的焊接工艺等。焊接前需要切割并打磨套管，焊接后必须对焊缝进行压力测试，试压不合格则需要对焊缝进行返修，再次进行焊缝压力检验直至合格。该底部连接方式风险较高，需要的设备较多，现场操作难度大，作业成本高，并且该连接方式必须在表层套管完全固井后才能进行，增加了整个钻井作业时间,效率低，见图2。
倒卡瓦底部连接是通过上紧井口装置底部倒卡瓦悬挂器的激发螺栓,激发卡瓦牙卡住表层套管。该底部连接需要在表层套管完全固井后才能进行，并且还需要进行套管切割和打磨等一系列操作，增加了钻井作业时间，工作效率低，见图3。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种结构合理，节省密封面清洗的时间，简化井口装置安装，降低操作难度，能节约固井水泥凝固时间，缩短钻井和完井作业时间，提高现场作业效率的用于缩短一开钻井作业时间的井口装置底部连接装置。
本发明的技术方案是：一种用于缩短一开钻井作业时间的井口装置底部连接装置，包括标准底座总成、表层套管芯轴悬挂器、转换接头和井口装置总成，所述表层套管芯轴悬挂器设置在标准底座总成的上端面并与其接触，所述表层套管芯轴悬挂器与表层套管螺纹连接；
所述表层套管芯轴悬挂器的上端设有外径与表层套管的外径一致的密封部，所述密封部伸入井口装置总成的下部内腔，并与所述井口装置总成下部腔体内壁通过密封装置密封连接，所述表层套管芯轴悬挂器位于密封部的下方设有外径大于密封部外径的连接部，所述连接部与转换接头螺纹连接，所述转换接头的下端设有与表层套管悬挂器上端可拆卸连接的锁紧螺钉；
所述井口装置总成底部设有多个与表层套管轴线平行的连接螺栓，所述转换接头上设有与连接螺栓位置对应的连接沉孔，所述转换接头通过连接螺栓和连接沉孔与井口装置总成可拆卸连接在一起。
优选的，所述井口装置底部连接装置还包括应急底座总成和应急倒卡瓦悬挂器，所述井口装置总成坐落在应急底座总成的上端面；
所述应急倒卡瓦悬挂器包括卡瓦座和卡瓦牙，所述卡瓦座和卡瓦牙通过侧壁的紧定螺钉可拆卸连接，所述井口装置总成的下端通过所述连接螺栓与应急倒卡瓦悬挂器的卡瓦座可拆卸连接，所述井口装置的下部腔体内壁通过密封装置与表层套管密封连接。
优选的，所述表层套管芯轴悬挂器的密封部与连接部形成用于坐落井口装置总成的台阶。
优选的，所述底部连接装置还包括有芯轴悬挂器取送工具，所述芯轴悬挂器取送工具与表层套管芯轴悬挂器的连接部可拆卸连接，所述芯轴悬挂器取送工具的上部腔体内可拆卸连接有提升套管短接。
优选的，所述转换接头包括由上至下的接头本体和锁紧部，所述锁紧部的外径与表层套管芯轴悬挂器的下部外径一致，且所述锁紧部的外径小于接头本体的外径。
优选的，所述应急底座总成的上端内侧设有环形凹槽，所述环形凹槽的直径与井口装置总成的下端外径相适配。
优选的，所述密封装置为设置在井口装置总成下部腔体内壁上的两道密封圈。
本发明与现有技术相比较，具有以下优点：结构合理，通过螺纹连接缩短了一开钻井过程中的固井作业时间，提高现场作业效率。该底部连接装置实现了在表层套管固井水泥凝固前即可安装井口装置，比原焊接式底部连接和倒卡瓦底部连接的井口装置的安装节省一天至两天的固井水泥凝固时间。井口装置底部与转换接头的连接和与应急倒卡瓦悬挂器总成的连接均采用相同的螺栓，设计的芯轴悬挂器颈部外径与表层套管外径相同，并且井口装置底部内孔设计有两道套管密封，使井口装置底部既能密封标准情况下表层套管芯轴悬挂器颈部，又能密封应急安装的表层套管。这样可解决表层套管卡住下放不到指定深度时的井口装置应急底部连接问题，可无间隙快速更换。通过该快装底部连接装置直接注入水泥进行固井，解决螺纹式底部连接固井后固井水泥与井口装置内孔接触问题，节省密封面清洗时间，降低了固井作业难度。
附图说明
图1为本发明背景技术中原传统式套管螺纹底部连接的结构示意图；
图2为本发明背景技术中原传统式焊接底部连接的结构示意图；
图3为本发明背景技术中原传统式倒卡瓦底部连接的结构示意图；
图4为本发明实施例一的结构示意图；
图5为本发明实施例二的结构示意图；
图6为本发明实施例一中安装表层套管芯轴悬挂器的结构示意图；
图7为本发明实施例一中安装转换接头的结构示意图；
图8为本发明实施例二中安装应急底座并切割表层套管的结构示意图；
图中：1.标准底座总成、2.表层套管芯轴悬挂器、3.转换接头、4.井口装置总成、5.表层套管、6.密封部、7.连接部、8.台阶、9.接头本体、10.锁紧部、11.锁紧螺钉、12.连接螺栓、13.连接沉孔、14.芯轴悬挂器取送工具、15.套管短接、16.应急底座总成、17.应急倒卡瓦悬挂器、18.卡瓦座、19.卡瓦牙、20.紧定螺钉、21.密封装置、22.环形凹槽。
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。
实施例一
参照图4所示，一种用于缩短一开钻井作业时间的井口装置底部连接装置，包括标准底座总成1、表层套管芯轴悬挂器2、转换接头3和井口装置总成4。表层套管芯轴悬挂器2设置在标准底座总成1的上端面并与其接触，表层套管芯轴悬挂器2与表层套管5螺纹连接。即标准安装时井口装置总成4底部通过表层套管芯轴悬挂器2、转换接头3与表层套管5实现螺纹连接。
其中，表层套管芯轴悬挂器2的上端设有外径与表层套管5的外径一致的密封部6，安装时密封部6伸入井口装置总成4的下部内腔，并与井口装置总成4下部腔体内壁通过密封装置21密封连接，密封装置21为设置在井口装置总成4内壁上的两道O型密封圈。通过这种方式，使井口装置总成4经表层套管芯轴悬挂器2与表层套管螺纹连接，一方面通过密封部6解决螺纹式底部连接固井后固井水泥与井口装置内孔接触问题，节省密封面清洗时间，降低了固井作业难度；另一方面可以与应急安装的部件实现互换，简单方便，而且这种安装能节省一天至两天的固井水泥凝固时间。表层套管芯轴悬挂器2位于密封部6的下方设有外径大于密封部外径的连接部7，表层套管芯轴悬挂器2的密封部6与连接部7形成用于坐落井口装置总成4的台阶8，连接部7与转换接头3螺纹连接，此台阶8与转换接头3的上端面平齐，这样便于对井口装置总成4的下端进行限位。
另外，如图7所示，转换接头3包括由上至下的接头本体9和锁紧部10，锁紧部10的外径与表层套管芯轴悬挂器2的下部外径一致，且锁紧部10的外径小于接头本体9的外径。通过锁紧部10上螺纹安装锁紧螺钉11，可以将转换接头3与表层套管悬挂器2固定在一起，并防止后期井口装置绕表层套管芯轴悬挂器2转动。
井口装置总成4底部设有多个与表层套管5轴线平行的连接螺栓12，转换接头3上设有与连接螺栓12位置对应的连接沉孔13，转换接头3通过连接螺栓12和连接沉孔13与井口装置总成4可拆卸连接在一起。
它还包括有芯轴悬挂器取送工具14，芯轴悬挂器取送工具14与表层套管芯轴悬挂器2的连接部7可拆卸连接，芯轴悬挂器取送工具14的上部腔体内可拆卸连接有提升套管短接15。通过芯轴悬挂器取送工具14可以方便移动和安装表层套管芯轴悬挂器2，下放整个管柱直到表层套管芯轴悬挂器2坐落到标准底座总成1上，然后从芯轴悬挂器取送工具14及表层套管芯轴悬挂器2内部注入水泥进行固井，图6。注完固井水泥后，无需等待水泥凝固，即可安装井口装置，节约时间，提高工作效率。
工作原理：标准情况下安装井口装置总成4，首先将表层套管5下放到指定深度，将芯轴悬挂器取送工具14安装到表层套管芯轴悬挂器2的上端，然后吊起表层套管芯轴悬挂器2，通过套管螺纹连接将表层套管芯轴悬挂器2安装到表层套管5上，下放整个管柱直到表层套管芯轴悬挂器2坐落到标准底座总成1上，然后从芯轴悬挂器取送工具14及表层套管芯轴悬挂器2内部注入水泥进行固井。注完固井水泥后，无需等待水泥凝固，即可安装井口装置总成4，首先拆除芯轴悬挂器取送工具14，吊起转换接头3，通过ACME-LH连接螺纹安装到表层套管芯轴悬挂器2上部，拧紧转换接头3下部的锁紧螺钉11防止后期井口装置总成4转动，图7。吊起井口装置总成4沿表层套管芯轴悬挂器2和连接螺栓12下放并坐到转换接头3上，然后上紧连接螺栓12。从测试孔加压测试井口装置总成4底部两道套管密封“O型密封圈”的密封性能，压力测试合格则完成井口装置安装。
实施例二
如图5所示，井口装置底部连接装置还包括应急底座总成16和应急倒卡瓦悬挂器17，井口装置总成4坐落在应急底座总成16的上端面；应急安装时井口装置总成4底部通过应急倒卡瓦悬挂器17与表层套管5实现卡瓦连接。
其中，应急倒卡瓦悬挂器17包括卡瓦座18和卡瓦牙19，卡瓦座18和卡瓦牙19通过侧壁的紧定螺钉20可拆卸连接，井口装置总成4的下端通过连接螺栓12与应急倒卡瓦悬挂器17的卡瓦座18可拆卸连接，井口装置总成4的下部腔体内壁通过密封装置21与表层套管5密封连接。密封装置21为设置在井口装置总成4下部腔体内壁上的两道密封圈。
应急底座总成16的上端内侧设有环形凹槽22，所述环形凹槽22的直径与井口装置总成4的下端外径相适配，通过环形凹槽22可以对井口装置总成4的下端进行限位，从而对井口装置总成4进行支撑。
应急情况下安装井口装置，当表层套管5卡住下放不到指定深度时，则转为应急安装。应急安装必须在表层套管5固井完成后进行，先安装应急底座总成16，然后切割表层套管5到指定高度，图8。将应急倒卡瓦悬挂器17安装到井口装置总成4的底部，拧紧卡瓦牙紧定螺钉20使卡瓦牙19与卡瓦座18连接，并使卡瓦牙19内径大于表层套管5外径，处于开启状态，然后吊起井口装置总成4下放到表层套管5上。拆除卡瓦牙紧定螺钉20，使卡瓦牙19相对于卡瓦座18的锥面自由活动，然后上紧井口装置总成4上的连接螺栓12激发卡瓦悬挂器卡住套管。因标准安装的表层套管芯轴悬挂器2的密封部6与表层套管5外径相同并且标准安装时的井口转换接头3的连接螺栓12规格及分布圆与应急倒卡瓦悬挂器17的连接螺栓12规格及分布圆相同，因此井口装置总成4底部的标准连接和应急连接可完全互换，并保证井口装置高度不变。
通过井口装置总成4底部设计有两道套管密封，实现井口装置既能密封标准情况下表层套管芯轴悬挂器的密封部6，又能密封应急安装时的表层套管5。当套管卡住下放不到指定深度时则可直接由标准底部连接转为应急底部连接。井口装置底部与转换接头的连接和与应急倒卡瓦悬挂器总成的连接均采用相同的螺栓，设计的芯轴悬挂器颈部外径与表层套管外径相同，并且井口装置底部内孔设计有两道套管密封，使井口装置底部既能密封标准情况下表层套管芯轴悬挂器颈部，又能密封应急安装的表层套管。这样可解决表层套管卡住下放不到指定深度时的井口装置应急底部连接问题，可无间隙快速更换。
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 (7)
1.一种用于缩短一开钻井作业时间的井口装置底部连接装置，其特征在于：包括标准底座总成、表层套管芯轴悬挂器、转换接头和井口装置总成，所述表层套管芯轴悬挂器设置在标准底座总成的上端面并与其接触，所述表层套管芯轴悬挂器与表层套管螺纹连接；
所述表层套管芯轴悬挂器的上端设有外径与表层套管的外径一致的密封部，所述密封部伸入井口装置总成的下部内腔，并与所述井口装置总成下部腔体内壁通过密封装置密封连接，所述表层套管芯轴悬挂器位于密封部的下方设有外径大于密封部外径的连接部，所述连接部与转换接头螺纹连接，所述转换接头的下端设有与表层套管悬挂器上端可拆卸连接的锁紧螺钉；
所述井口装置总成底部设有多个与表层套管轴线平行的连接螺栓，所述转换接头上设有与连接螺栓位置对应的连接沉孔，所述转换接头通过连接螺栓和连接沉孔与井口装置总成可拆卸连接在一起。
2.根据权利要求1所述的一种用于缩短一开钻井作业时间的井口装置底部连接装置，其特征在于：所述井口装置底部连接装置还包括应急底座总成和应急倒卡瓦悬挂器，所述井口装置总成坐落在应急底座总成的上端面；
所述应急倒卡瓦悬挂器包括卡瓦座和卡瓦牙，所述卡瓦座和卡瓦牙通过侧壁的紧定螺钉可拆卸连接，所述井口装置总成的下端通过所述连接螺栓与应急倒卡瓦悬挂器的卡瓦座可拆卸连接，所述井口装置的下部腔体内壁通过密封装置与表层套管密封连接。
3.根据权利要求1所述的一种用于缩短一开钻井作业时间的井口装置底部连接装置，其特征在于：所述表层套管芯轴悬挂器的密封部与连接部形成用于坐落井口装置总成的台阶。
4.根据权利要求1所述的一种用于缩短一开钻井作业时间的井口装置底部连接装置，其特征在于：所述底部连接装置还包括有芯轴悬挂器取送工具，所述芯轴悬挂器取送工具与表层套管芯轴悬挂器的连接部可拆卸连接，所述芯轴悬挂器取送工具的上部腔体内可拆卸连接有提升套管短接。
5.根据权利要求1所述的一种用于缩短一开钻井作业时间的井口装置底部连接装置，其特征在于：所述转换接头包括由上至下的接头本体和锁紧部，所述锁紧部的外径与表层套管芯轴悬挂器的下部外径一致，且所述锁紧部的外径小于接头本体的外径。
6.根据权利要求2所述的一种用于缩短一开钻井作业时间的井口装置底部连接装置，其特征在于：所述应急底座总成的上端内侧设有环形凹槽，所述环形凹槽的直径与井口装置总成的下端外径相适配。
7.根据权利要求1或2所述的一种用于缩短一开钻井作业时间的井口装置底部连接装置，其特征在于：所述密封装置为设置在井口装置总成下部腔体内壁上的两道密封圈。
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