CN209145547U - 一种整体式井口密封装置和套管悬挂器单层运行结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种整体式井口密封装置和套管悬挂器单层运行结构。包括套管悬挂器、密封装置以及单层运行工具，单层运行工具分别通过ACME螺纹和JFE BEAR螺纹连接套管悬挂器和钻井平台顶驱钻杆；密封装置包括密封装置本体、坐封环以及锁紧环，密封装置本体通过剪切螺钉与坐封环连接；套管悬挂器外壁设有密封区域，与密封装置本体上的S圈紧密配合；单层运行工具上配有卡块，卡块肩部作用于坐封环肩部，将所述剪切螺钉剪切掉，即可激活所述锁紧环，完成密封装置安装。实现了整体式井口密封装置（Packoff）和套管悬挂器（casing hanger）安装在一起，同时下入井中，以及在井口外直接更换密封装置，节约了钻井时间以及降低钻井失误概率，并且更换密封装置操作简单、高效。

Description

一种整体式井口密封装置和套管悬挂器单层运行结构

技术领域

本实用新型属于海洋平台整体式井口安装领域，具体涉及一种整体式井口密封装置和套管悬挂器单层运行结构。

背景技术

目前在东南亚市场，整体式井口密封装置和套管悬挂器大多是分开安装，例如国际公司Cameron、FMC 和Ake等。整体式井口密封装置和套管悬挂器安装参见图1-4。安装过程中，需要使用密封装置取送工具和套管悬挂器取送工具分别安装设备，浪费钻井时间；如果套管悬挂器的密封圈损坏，需要使用套管将套管悬挂器取出来然后进行维修，这种维修方法繁琐而且易造成设备损坏。

实用新型内容

为了解决海洋平台钻井时间长及套管悬挂器密封圈更换繁琐的难题，本实用新型提供了一套整体式井口密封装置和套管悬挂器单层运行结构。

本实用新型的技术方案如下：

一种整体式井口密封装置和套管悬挂器单层运行结构，包括套管悬挂器和密封装置，所述套管悬挂器外壁设有密封区域，通过密封圈与所述密封装置紧密配合，其特征在于：

还包括一单层运行工具，所述单层运行工具底部与所述套管悬挂器上端连接，顶部设有用于连接钻井平台顶驱钻杆的连接端，所述单层运行工具的外表面安装有卡块，所述卡块的下端设有锥形的激活面；

所述密封装置包括同轴设置的密封装置本体、坐封环以及锁紧环，所述坐封环安装在密封装置本体的上端且外壁通过剪切螺钉与密封装置本体连接，所述卡块下端的激活面与坐封环的内孔壁锥面配合，所述锁紧环位于坐封环下端且与坐封环的下端锥面配合，当剪切螺钉剪切后，锁紧环与井口本体的凹槽相配合。

进一步的，所述套管悬挂器为9-5/8寸套管悬挂器，所述密封装置为9-5/8寸密封装置，所述单层运行工具为9-5/8寸单层运行工具。

进一步的，所述套管悬挂器为9-5/8寸套管悬挂器，所述密封装置为9-5/8寸密封装置，所述9-5/8寸套管悬挂器上还置有7寸套管悬挂器，7寸套管悬挂器与井口本体的壳体内壁之间设有7寸密封装置，所述单层运行工具为7寸单层运行工具。

进一步的，所述套管悬挂器与所述单层运行工具通过ACME螺纹连接。

进一步的，所述单层运行工具顶部设有JFE BEAR螺纹。

进一步的，所述密封装置密封圈为S形密封圈。

进一步的，所述卡块通过剪切螺钉与单层运行工具连接。

进一步的，所述卡块的激活面为45°激活面，所述坐封环上端的内孔壁具有与卡块的45°激活面相适配的锥形坐封面。

进一步的，所述坐封环的下端外圆为锥形结构，所述坐封环的内壁设有与密封装置本体上端对应的限位台阶，所述限位台阶的内径与密封装置本体的内径一致；所述锁紧环内壁的上下端分别设有与坐封环下端的锥形结构相配合的锥形面。

与现有技术相比，本实用新型解决了海洋平台密封装置和套管悬挂器分开安装，拆卸过程复杂，不便于检查、更换密封圈的技术问题，通过使用单层运行工具使得密封装置和套管悬挂器安装在一起，同时下入井中，大大节约钻井时间以及降低钻井失误概率；并且可以较为容易的更换套管悬挂器的密封圈，避免在海洋平台的该操作，操作简单、高效。

附图说明

为了更清楚的说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将对实施方式描述中所需要使用的附图做简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为9-5/8寸套管悬挂器安装示意图；

图2为9-5/8寸密封装置安装示意图；

图3为7寸套管悬挂器安装示意图；

图4为7寸密封装置安装示意图；

图5为9-5/8寸单层运行工具结构示意图；

图6为9-5/8寸单层运行工具系统安装示意图；

图7为7寸单层运行工具结构示意图；

图8为7寸单层运行工具系统安装示意图；

图9为密封装置结构示意图；

图10锁紧环未激活状态示意图；

图11为锁紧环激活状态示意图；

图中：1、9-5/8寸套管悬挂器，2、9-5/8寸密封装置，3、井口本体，4、9-5/8寸单层运行工具，5、9.50-4TPI LH STUB ACME螺纹，6、9寸JFE BEAR 螺纹，7、坐封环，8、锁紧环，9、密封装置本体，10、卡块，11、7寸套管悬挂器，12、7寸密封装置，13、7寸单层运行工具，14、7寸JFE BEAR 螺纹，15、剪切螺钉，16、激活面，17、锥形坐封面，18、限位台阶，19、锁紧锥形面，20、凹槽。

具体实施方式

下面是结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

实施例1

参照图5、图6、图9，在标准工况下，一种整体式井口密封装置和套管悬挂器单层运行结构，包括9-5/8寸套管悬挂器1、9寸密封装置2和9-5/8寸单层运行工具4。该单层运行结构与井口配合安装，首先安装井口本体3，井口本体3底部与井口底座连接，保持井口垂直状态。单层运行工具底部4与套管悬挂器1上端连接，顶部设有用于连接钻井平台顶驱钻杆的连接端，单层运行工具的外表面安装有卡块10，卡块10的下端设有锥形的激活面16。

井口内壁加工有45°的台阶，9-5/8寸套管悬挂器1坐落在井口内壁的45°的台阶上，保证了套管悬挂器的垂直状态。9-5/8寸套管悬挂器1与井口本体的壳体内壁3之间设有9-5/8寸密封装置，密封装置由坐封环7、锁紧环8和密封装置本体9组成，他们同轴设置，且套管悬挂器外壁设有密封区域，与密封装置本体9上的S形密封圈紧密配合。坐封环7安装在密封装置本体9的上端且外壁通过剪切螺钉15与密封装置本体9连接，卡块10下端的激活面16与坐封环7的内孔壁锥面配合，锁紧环8位于坐封环7下端且与坐封环7的下端锥面配合，当剪切螺钉15剪切后，锁紧环8与井口本体3的凹槽20相配合。

上述卡块10的激活面为45°，坐封环7上端的内孔壁具有与卡块10的45°激活面16相适配的锥形坐封面17，具体安装时，当单层运行工具4与套管悬挂器1连接后，坐封环7的锥形坐封面17与卡块10的激活面16接触，通过卡块10的激活面16下压来对锥形坐封面17施力，从而剪切掉剪切螺钉15实现锁紧环8与井口本体3的凹槽20卡合进行坐封。

坐封环7的下端外圆为锥形结构，所述坐封环7的内壁设有与密封装置本体9上端对应的限位台阶18，限位台阶18的内径与密封装置本体9的内径一致，外径也一致；锁紧环8内壁的上下端分别设有与坐封环7下端的锥形结构相配合的锁紧锥形面19。当单层运行工具下压使卡块10的激活面16下压坐封环7的锥形坐封面17，继续下压可剪切断剪切螺钉15，使坐封环7下端的锥形面与锁紧环8内壁上端的锁紧锥形面19先接触，使锁紧环8变形向井口本体3的凹槽20方向变形外扩，坐封环7的下端继续向下移动，其下端的锥形面与锁紧环8内壁下端的锁紧锥形面19，继续使锁紧环8外扩变形，直至进入凹槽20内与其固定，如图10、图11所示，这样可防止套管悬挂器11因井内压力过大而导致其向上移动。

具体工作时，9-5/8寸单层运行工具4通过9-5/8寸套管悬挂器1内壁上9.50-4TPILH STUB ACME螺纹5连接，并且能够承受4.5T的拉力，9-5/8寸单层运行工具4顶部设计带有9寸JFE BEAR 螺纹6，用于钻井平台顶驱钻杆连接，并且9-5/8寸单层运行工具4通过剪切螺钉与卡块10连接。此时，密封装置的锁紧环是未激活状态，如图10所示，为了防止井内压力将悬挂器推出，需要将密封装置锁紧环8激活。使用机器通过20000ft.lbs扭矩值将9-5/8寸单层运行工具4与短接（工厂测试用短接，海洋平台上是连接的钻井平台顶驱钻杆）上紧，通过逆时针旋转9-5/8寸单层运行工具5圈，单层运行工具上的卡块10肩部作用于坐封环7肩部，即卡块10的激活面16下压坐封环7的锥形坐封面17，将连接密封装置本体9和坐封环7的剪切螺钉剪切掉，即可激活锁紧环8，锁紧环被锁住井口本体3的凹槽20内，完成密封装置安装，如图11所示。

实施例2

参照图7-8，一种整体式井口密封装置和套管悬挂器单层运行结构，包括9-5/8寸套管悬挂器1，9寸密封装置2，9-5/8寸单层运行工具4，7寸套管悬挂器11，7寸密封装置12，7寸单层运行工具13；井口本体3底部与井口底座连接，保持井口垂直状态。井口本体3的壳体内壁上设有45°的台阶，在45°的台阶上座封有9-5/8寸套管悬挂器1，在9-5/8寸套管悬挂器1上置有7寸套管悬挂器11，9-5/8寸套管悬挂器1与井口本体的壳体内壁之间设有9-5/8寸密封装置2，7寸套管悬挂器11与井口本体的壳体内壁之间设有7寸密封装置12。密封装置由坐封环7、锁紧环8和密封装置本体9组成，套管悬挂器外壁设有密封区域，与密封装置本体9上的S形密封圈紧密配合。9-5/8寸单层运行工具4通过9-5/8寸套管悬挂器1内壁上9.50-4TPI LH STUB ACME螺纹5连接，并且能够承受4.5T的拉力。7寸单层运行工具13通过7寸套管悬挂器11内壁上9.50-4TPI LH STUB ACME螺纹5连接，并且能够承受4.5T的拉力,7寸单层运行工具13顶部设计带有7寸JFE BEAR 螺纹14，并且7寸单层运行工具13通过剪切螺钉与卡块10连接。密封装置安装方式与实施例1一致，不再赘述。

整体式井口密封装置和套管悬挂器单层运行结构系统工作原理：

该系统包含两套单层运行工具，分别为9-5/8寸和7寸单层运行工具。单层运行工具设计：在现有的套管悬挂器内壁上加工母扣ACME螺纹，用于连接接单层运行工具底部的公扣ACME螺纹。在单层运行工具顶部加工JFE BEAR螺纹，用于钻井平台顶驱钻杆连接。密封装置加工8个剪切孔，安装8个剪切螺钉15用于固定坐封环7。单层运行工具上配有卡块10，通过使用剪切螺钉15安装于单层运行工具主体上，卡块10肩部作用于密封装置坐封环7肩部，运行工具作业过程中，将固定坐封环7的剪切螺钉15剪切掉，即可激活锁紧环8，将密封装置安装于井口内。井内作业前将密封装置和套管悬挂器安装在一起，同时下入井中，大大节约钻井时间以及降低钻井失误概率。

实验过程中，需要先将密封装置安装到套管悬挂器上部并进行密封圈的测试，通过测试即可判断套管悬挂器的密封圈是否密封良好，若测试失败，即可工厂内部进行更换，操作方便简单，省去海洋平台使用套管取出套管悬挂器的步骤；若通过测试，即可直接发往海洋平台，通过使用单层运行工具即可同时安装套管悬挂器和密封装置，节约钻井时间。

工厂实验证明：相对传统钻井，使用该单层运行工具能够节约1/3钻井时间。目前，通过现场使用单层运行工具，能够简化钻井步骤，尤其在更换密封装置O型圈的过程中，具有很高的可操作性。

本实用新型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，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化，变化后的内容仍属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种整体式井口密封装置和套管悬挂器单层运行结构，包括套管悬挂器和密封装置，所述套管悬挂器外壁设有密封区域，通过密封圈与所述密封装置紧密配合，其特征在于：

还包括一单层运行工具，所述单层运行工具底部与所述套管悬挂器上端连接，顶部设有用于连接钻井平台顶驱钻杆的连接端，所述单层运行工具的外表面安装有卡块，所述卡块的下端设有锥形的激活面；

所述密封装置包括同轴设置的密封装置本体、坐封环以及锁紧环，所述坐封环安装在密封装置本体的上端且外壁通过剪切螺钉与密封装置本体连接，所述卡块下端的激活面与坐封环的内孔壁锥面配合，所述锁紧环位于坐封环下端且与坐封环的下端锥面配合，当剪切螺钉剪切后，锁紧环与井口本体的凹槽相配合。

2.根据权利要求1所述的整体式井口密封装置和套管悬挂器单层运行结构，其特征在于：所述套管悬挂器为9-5/8寸套管悬挂器，所述密封装置为9-5/8寸密封装置，所述单层运行工具为9-5/8寸单层运行工具。

3.根据权利要求1所述的整体式井口密封装置和套管悬挂器单层运行结构，其特征在于：所述套管悬挂器为9-5/8寸套管悬挂器，所述密封装置为9-5/8寸密封装置，所述9-5/8寸套管悬挂器上还置有7寸套管悬挂器，7寸套管悬挂器与井口本体的壳体内壁之间设有7寸密封装置，所述单层运行工具为7寸单层运行工具。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的整体式井口密封装置和套管悬挂器单层运行结构，其特征在于：所述套管悬挂器与所述单层运行工具通过ACME螺纹连接。

5.根据权利要求1-3任意一项所述的整体式井口密封装置和套管悬挂器单层运行结构，其特征在于：所述单层运行工具顶部设有JFE BEAR螺纹。

6.根据权利要求1所述的整体式井口密封装置和套管悬挂器单层运行结构，其特征在于：所述密封装置的密封圈为S形密封圈。

7.根据权利要求1所述的整体式井口密封装置和套管悬挂器单层运行结构，其特征在于：所述卡块通过剪切螺钉与单层运行工具连接。

8.根据权利要求1所述的整体式井口密封装置和套管悬挂器单层运行结构，其特征在于：所述卡块的激活面为45°激活面，所述坐封环上端的内孔壁具有与卡块的45°激活面相适配的锥形坐封面。

9.根据权利要求1所述的整体式井口密封装置和套管悬挂器单层运行结构，其特征在于：所述坐封环的下端外圆为锥形结构，所述坐封环的内壁设有与密封装置本体上端对应的限位台阶，所述限位台阶的内径与密封装置本体的内径一致；所述锁紧环内壁的上下端分别设有与坐封环下端的锥形结构相配合的锥形面。