CN112302558B - 一种适用于小直径连续油管作业的井口悬挂装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于小直径连续油管作业的井口悬挂装置,包括悬挂器、转换装置和导向装置;悬挂器用于井口悬挂小直径连续油管,同时起到密封小直径连续油管与气井油管环形空间的作用,通过改变悬挂器内部结构,实现了小直径连续油管井下工具串上小下大“┻”结构的通过及悬挂需求;转换装置在日常注剂作业时用于连接防喷系统,提供日常防喷作用,同时在井口悬挂小直径连续油管作业时用于连接导向装置,其能防止小直径连续油管弯曲过度而变形断裂。

Description

一种适用于小直径连续油管作业的井口悬挂装置
技术领域
本发明属于石油、天然气开采技术领域,具体涉及一种适用于小直径连续油管井口作业的悬挂装置。
背景技术
在油气井领域,现有技术的常规连续油管井口悬挂器结构采用卡瓦式、矩形密封等结构,适用管径11/4”~3”,常规连续油管承载能力(即拉破力)在15吨~60吨区间内,抗拉强度高。而在用小直径连续油管采用的是316L材质的小通径连续油管,承载能力仅为2吨~2.5吨,抗拉强度低。且小直径连续油管井下管串为异形结构,即井下工具串通径为44.5mm,小直径连续油管通径为9.525mm,呈倒“T”型结构,现有技术的井口悬挂器结构无法满足小直径连续油管的密封、夹持以及通过性等要求。同时小直径连续油管井口悬挂作业模式与现有技术的连续油管井口悬挂作业模式不一致,现行技术连续油管井口悬挂后,可将连续油管齐平悬挂器顶面切割,顶部采用阀门组控~制,而小直径连续油管在井口悬挂后,需预留足够长度的小直径连续油管至地面供后续工艺开展,在后期悬挂器顶部无密封设施、导向设施以及固定设施情况下,容易造成小直径连续油管损伤或悬挂密封失效,最终导致小直径连续油管井口悬挂工艺失效。
发明内容
本发明主要针对现有井口悬挂装置无法满足小直径连续油管井口悬挂作业技术要求的难题,设计并提供一种符合小直径连续油管作业要求的井口悬挂装置。
本发明的技术方案如下:
一种适用于小直径连续油管作业的井口悬挂装置,包括由上而下顺序布置的导向装置、转换装置和悬挂器;
所述悬挂器由悬挂器本体、卡瓦装置总成、密封座总成组合构成,所述悬挂器本体的中心孔呈阶梯式变径,最小直径略大于采油工具的最大直径,孔径由上而下递减,形成的台阶做为悬挂油管的受力支承面;所述卡瓦装置总成、密封装置总成按上、下位布置在悬挂器本体的中心孔内,分别坐落在各自对应的台阶上;所述悬挂器本体设有上、下两排周向均布的向心顶丝,其中上排顶丝用于推动卡瓦装置总成内密封装置向心收缩,将与卡瓦装置对应的一段油管的周面密封;下排顶丝用于推动密封装置向心收缩,将与密封装置对应的一段油管的油管周面密封;
所述转换装置由转换装置本体、密封总成、压紧盖帽组合构成,所述转换装置本体为管状结构,其中心孔内有一台阶,用于布置密封总成;转换装置本体上部外缘有外螺纹,所述压紧盖帽有与之适配的内螺纹,压紧盖帽通过螺纹与转换装置本体连接,将密封总成压紧固定在转换装置本体中心孔的台阶上,并推动密封总成向心收缩,将油管周面密封;
所述导向装置为半圆轮结构,具有轮缘、辐条、轮毂,所述轮缘周面上有与油管适配的导向凹槽;
所述转换装置本体的下端有法兰,法兰上有周向均布的多个螺栓孔,所述悬挂器本体的顶面上有与转换装置本体法兰螺栓孔对应的螺纹孔,所述转换装置通过螺栓可固定在悬挂器上;
所述转换装置本体的腰部外周面上有用于支撑导向装置的支座,所述导向装置通过L形连杆与转换装置连接,L形连杆的一端连接导向装置的轮毂,另一端连接转换装置上的支座;所述导向装置轮缘上导向凹槽的槽口正对转换装置的中心孔。
所述悬挂器的卡瓦装置总成包括由上而下顺序布置的卡瓦、卡瓦上座、密封橡胶件、卡瓦下座,所述卡瓦是120°三瓣结构,瓣间采用桥型连接板和螺钉固定连接为整体,该卡瓦坐落在卡瓦上座上,其配合面是上大下小的圆锥面,在重力作用下,推动卡瓦装置向心收缩,将油管夹持;所述卡瓦上座、卡瓦下座是180°对瓣结构,瓣间采用横向沉头螺钉连接;所述卡瓦上座、密封橡胶件、卡瓦下座由纵向锁紧销钉由下而上锁紧定位。
所述卡瓦的牙型采用螺纹型切牙,卡瓦材质选用20CrMo,热处理硬度为HRC52~56。
所述悬挂器的密封装置总成包括由上而下的密封上座、密封橡胶件、密封下座,所述密封上座、密封下座是180°对瓣结构,瓣间采用横向沉头螺钉连接;所述密封上座、密封橡胶件、密封下座由纵向锁紧销钉由下而上锁紧定位。
所述转换装置的密封装置包括由上而下布置的密封上座、橡胶密封件、密封下座,由螺钉纵向贯穿锁紧固定为整体,其中,密封上座、密封下座是180°对瓣结构,瓣间切口贴合。
所述转换装置的压紧盖帽180°对瓣结构,瓣间通过对接法兰及螺栓连接。
所述转换装置本体腰部外周面上的支座是一个环形导向槽,与之连接的L形连杆的端头是一段半径与该环形导向槽一致的弧形导轨;或
所述转换装置本体腰部外周面上的支座是一个环形导轨,与之连接的L形连杆的端头是一段半径与该环形导轨一致的弧形导向槽;
使导向装置可环绕转换装置360°旋转,调整支撑位以适应不同角度工况需求。
本发明的有益效果如下:
本发明是全新的小直径连续油管悬挂作业的井口悬挂装置,通过设计导向装置、转换装置和改变悬挂器内部结构,有效防止了小直径连续油管弯曲过度而变形断裂,实现了小直径连续油管井下工具串上小下大“┻”结构的通过及悬挂密封需求;提供了与材质为316L、外径为9.525mm小直径连续油管性能相匹配的卡瓦材质、硬度参数,解决了现有卡瓦参数不适应小直径连续油管悬挂需求的问题;提高了小直径连续油管井口悬挂作业成功率,对井口悬挂小直径连续油管注剂工艺的应用起到了重要推动作用。
附图说明
图1为本发明悬挂装置的结构总体示意图;
图2为悬挂装置中的导向装置结构图;
图3为悬挂装置中的转换装置结构图;
图4为悬挂装置中的悬挂器结构图;
图5-1为悬挂器的卡瓦密封座总成结构图,图5-2为图5-1的俯视图;
图6-1为悬挂器的密封座总成结构图,图6-2为图6-1的俯视图。
其中,附图标号如下:
1-导向装置,2-导向装置支撑架(L形连杆),3-转换装置压紧盖帽,4-转换装置密封总成,5-转换装置本体,6-悬挂器本体,7-卡瓦装置总成,8-密封座总成,9-悬挂器上排向心顶丝,10-小直径连续油管导向槽,11-导向装置腰部的环形导轨,12-L形连杆的弧形导向槽,13-转换装置密封橡胶件,14-转换装置密封总成上下锁紧销钉,15-转换装置中空小直径连续油管通道,16-悬挂器下排向心顶丝杆,17-卡瓦本体,18-卡瓦上座,19-橡胶密封装置,20-卡瓦装置总成上下锁紧销钉,21-卡瓦下座,22-卡瓦锁紧螺钉,23-卡瓦桥式连接垫片,24-卡瓦装置总成两侧锁紧销钉,25-密封上座,26-橡胶密封装置,27-密封座总成上下锁紧销钉,28-密封下座,29-密封座总成两侧锁紧销钉,30-转换装置密封上座,31-转换装置密封下座。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明。
参见图1:本小直径连续油管井口作业的悬挂装置,包括由上而下顺序布置的导向装置1、转换装置和悬挂器三个部分,各部分的具体结构分述为如下。
参见图2:所述导向装置1为半圆轮结构,具有轮缘、辐条、轮毂,所述轮缘周面上有与油管适配的导向凹槽10,该装置通过支撑架(L形连杆)2与转换装置连接。
参见图3:所述转换装置由转换装置本体5、密封总成4、压紧盖帽3组合构成,所述转换装置本体5为管状结构,其中心孔内有一台阶,用于布置密封总成4;转换装置本体5上部外缘有外螺纹,所述压紧盖帽3有与之适配的内螺纹,压紧盖帽3通过螺纹与转换装置本体5连接,将密封总成4压紧固定在转换装置本体5中心孔的台阶上,并推动密封总成4向心收缩,将油管周面密封。
所述转换装置的密封总成4包括由上而下布置的密封上座30、橡胶密封件13、密封下座31,由销钉14纵向贯穿锁紧固定为整体,其中,是180°对瓣结构,瓣间切口贴合。密封总成4的中心留有油管穿孔(通道)15。
参见图4:所述悬挂器由悬挂器本体6、卡瓦装置总成7、密封座总成8组合构成,所述悬挂器本体6的中心孔呈阶梯式变径,最小直径略大于采油工具的最大直径,孔径由上而下递减,形成的台阶做为悬挂油管的受力支承面;所述卡瓦装置总成7、密封装置总成8按上、下位布置在悬挂器本体的中心孔内,分别坐落在各自对应的台阶上;所述悬挂器本体6设有上、下两排周向均布的向心顶丝9、16,其中上排顶丝9用于推动卡瓦装置总成7向心收缩,将与卡瓦装置总成7对应的一段油管的周面密封;下排顶丝16用于推动密封装置总成8向心收缩,将与密封装置总成8对应的一段油管的油管周面密封。
参见图5-1、图5-2:所述悬挂器的卡瓦装置总成7包括由上而下顺序布置的卡瓦17、卡瓦上座18、密封橡胶件(装置)19、卡瓦下座21,所述卡瓦17是120°三瓣结构,瓣间采用桥式连接板(垫片)23和锁紧螺钉22固定连接为整体,该卡瓦17坐落在卡瓦上座18上,其配合面是上大下小的圆锥面,在重力作用下,推动卡瓦装置向心收缩,将油管夹持;所述卡瓦上座18、卡瓦下座21是180°对瓣结构,瓣间采用横向沉头锁紧销钉24连接;所述卡瓦上座18、密封橡胶件19、卡瓦下座21由纵向锁紧销钉20由下而上锁紧定位。
所述卡瓦的牙型采用螺纹型切牙,卡瓦材质选用20CrMo,热处理硬度为HRC52~56。
参见图6-1、图6-2:所述悬挂器的密封座总成8包括由上而下的密封上座25、密封橡胶件(橡胶密封装置)26、密封下座28,所述密封上座25、密封下座28是180°对瓣结构,瓣间采用横向沉头锁紧销钉29连接;所述密封上座25、密封橡胶件26、密封下座28由纵向锁紧销钉27由下而上锁紧定位。
再回过头来看图1,所述转换装置本体5的下端有法兰,法兰上有周向均布的多个螺栓孔,所述悬挂器本体6的顶面上有与转换装置本体法兰螺栓孔对应的螺纹孔,所述转换装置通过螺栓可固定在悬挂器上;
所述转换装置本体5的腰部外周面上有用于支撑导向装置的支座11,所述导向装置通过L形连杆2与转换装置连接,L形连杆的一端连接导向装置的轮毂,另一端12连接转换装置上的支座11;所述导向装置轮缘上导向凹槽的槽口正对转换装置的中心孔。
所述转换装置本体腰部外周面上的支座11是一个环形导向槽,与之连接的L形连杆的端头12是一段半径与该环形导向槽一致的弧形导轨,或所述转换装置本体腰部外周面上的支座是一个环形导轨,与之连接的L形连杆的端头是一段半径与该环形导轨一致的弧形导向槽,使导向装置可环绕转换装置360°旋转,调整支撑位以适应不同角度工况需求。
本装置的使用方法如下。
首先说明,在正常采气作业时,只使用本装置的转换装置本体,转换装置本体的上端连接防喷装置,下端连接采气柱。具体安装步骤顺序是:将转换装置本体安装至采油树顶面→安装防喷器至转换装置本体顶面→组装防喷管及防喷盒至注入头底面→安装操作窗至防喷管底面→组装井下工具串→收纳井下工具串至防喷管内→防喷系统对接防喷器顶面→完成操作开始入井作业。
在悬挂作业时,本装置的安装步骤顺序是:将悬挂器安装至采油树顶面→将转换装置安装在悬挂器顶面→操作窗安装至转换装置顶面→防喷器安装至操作窗顶面→防喷系统+注入头安装至防喷器顶面→完成组装。
悬挂作业工艺操作步骤:关闭采油树阀门切断气源→放空泄压→松开所有悬挂器外侧向心顶丝杆,打开操作窗安装密封座总成(依次组装密封上座25、密封下座28,锁紧密封座总成两侧锁紧销钉29;橡胶密封装置26安装在密封上座25、密封下座28中部后,再锁紧密封座总成上下锁紧销钉27)→关闭操作窗,打开采油树阀门,下入管串至设计井深→旋紧悬挂器下排向心顶丝杆16,让密封座总成密封油管→放空泄压→打开操作窗,安装卡瓦座密封总成(依次安装卡瓦上座18、卡瓦下座21,锁紧卡瓦装置总成两侧锁紧销钉24;橡胶密封装置19安装在卡瓦上座18、卡瓦下座21中部后,再锁紧卡瓦装置总成上下锁紧销钉20;将卡瓦座总成7放置在悬挂器内部后,组装卡瓦本体17,分别组装桥式连接垫片23和锁紧螺钉22,防止卡瓦装置松动,让卡瓦本体自由落入;)→松开所有悬挂器外侧向心顶丝杆,缓慢下入管柱使得卡瓦坐卡→旋紧悬挂器所有向心顶丝杆,使卡瓦装置总成7、密封座总成8向心收缩,并将所对应的一段管柱的周面密封→放空泄压→拆离转换装置顶部设备的连接,安装转换装置密封总成4和压紧盖帽3(依次安装转换装置密封总成上座、转换装置密封总成4下座,锁紧转换装置密封总成两侧锁紧销钉;转换装置密封橡胶件13安装在转换装置密封总成上座、转换装置密封总成中部后,再锁紧转换装置密封总成上下锁紧销钉14;将转换装置密封总成安装至转换装置本体5内部后,组装转换装置压紧盖帽3,使转换装置密封总成4向心收缩,将所对应的一段管柱的周面密封)→安装L形连杆的弧形导向槽12、导向装置支撑架(L形连杆)2和导向装置本体1,引导毛细管弯曲→预留足够的小直径连续油管至地面固定→剪切毛细管→安装注剂撬装等地面流程→完成悬挂作业。

Claims (7)

1.一种适用于小直径连续油管作业的井口悬挂装置,其特征在于:该装置包括由上而下顺序布置的导向装置、转换装置和悬挂器;
所述悬挂器由悬挂器本体、卡瓦装置总成、密封座总成组合构成,所述悬挂器本体的中心孔呈阶梯式变径,最小直径略大于采油工具的最大直径,孔径由上而下递减,形成的台阶作 为悬挂油管的受力支承面;所述卡瓦装置总成、密封装置总成按上、下位布置在悬挂器本体的中心孔内,分别坐落在各自对应的台阶上;所述悬挂器本体设有上、下两排周向均布的向心顶丝,其中上排顶丝用于推动卡瓦装置总成内密封装置向心收缩,将与卡瓦装置对应的一段油管的周面密封;下排顶丝用于推动密封装置向心收缩,将与密封装置对应的一段油管的油管周面密封;
所述转换装置由转换装置本体、密封总成、压紧盖帽组合构成,所述转换装置本体为管状结构,其中心孔内有一台阶,用于布置密封总成;转换装置本体上部外缘有外螺纹,所述压紧盖帽有与之适配的内螺纹,压紧盖帽通过螺纹与转换装置本体连接,将密封总成压紧固定在转换装置本体中心孔的台阶上,并推动密封总成向心收缩,将油管周面密封;
所述导向装置为半圆轮结构,具有轮缘、辐条、轮毂,所述轮缘周面上有与油管适配的导向凹槽;
所述转换装置本体的下端有法兰,法兰上有周向均布的多个螺栓孔,所述悬挂器本体的顶面上有与转换装置本体法兰螺栓孔对应的螺纹孔,所述转换装置通过螺栓固定在悬挂器上;
所述转换装置本体的腰部外周面上有用于支撑导向装置的支座,所述导向装置通过L形连杆与转换装置连接,L形连杆的一端连接导向装置的轮毂,另一端连接转换装置上的支座;所述导向装置轮缘上导向凹槽的槽口正对转换装置的中心孔。
2.根据权利要求1所述适用于小直径连续油管作业的井口悬挂装置,其特征在于:所述悬挂器的卡瓦装置总成包括由上而下顺序布置的卡瓦、卡瓦上座、密封橡胶件、卡瓦下座,所述卡瓦是120°三瓣结构,瓣间采用桥型连接板和螺钉固定连接为整体,该卡瓦坐落在卡瓦上座上,其配合面是上大下小的圆锥面,在重力作用下,推动卡瓦装置向心收缩,将油管夹持;所述卡瓦上座、卡瓦下座是180°对瓣结构,瓣间采用横向沉头螺钉连接;所述卡瓦上座、密封橡胶件、卡瓦下座由纵向锁紧销钉由下而上锁紧定位。
3.根据权利要求2所述适用于小直径连续油管作业的井口悬挂装置,其特征在于,所述卡瓦的牙型采用螺纹型切牙,卡瓦材质选用20CrMo,热处理硬度为HRC52~56。
4.根据权利要求1所述适用于小直径连续油管作业的井口悬挂装置,其特征在于:所述悬挂器的密封装置总成包括由上而下的密封上座、密封橡胶件、密封下座,所述密封上座、密封下座是180°对瓣结构,瓣间采用横向沉头螺钉连接;所述密封上座、密封橡胶件、密封下座由纵向锁紧销钉由下而上锁紧定位。
5.根据权利要求1所述适用于小直径连续油管作业的井口悬挂装置,其特征在于:所述转换装置的密封装置包括由上而下布置的密封上座、橡胶密封件、密封下座,由螺钉纵向贯穿锁紧固定为整体,其中,密封上座、密封下座是180°对瓣结构,瓣间切口贴合。
6.根据权利要求1所述适用于小直径连续油管作业的井口悬挂装置,其特征在于:所述转换装置的压紧盖帽180°对瓣结构,瓣间通过对接法兰及螺栓连接。
7.根据权利要求1所述适用于小直径连续油管作业的井口悬挂装置,其特征在于:所述转换装置本体腰部外周面上的支座是一个环形导向槽,与之连接的L形连杆的端头是一段半径与该环形导向槽一致的弧形导轨;或
所述转换装置本体腰部外周面上的支座是一个环形导轨,与之连接的L形连杆的端头是一段半径与该环形导轨一致的弧形导向槽;
使导向装置环绕转换装置360°旋转,调整支撑位以适应不同角度工况需求。
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