CN217129486U - 一种伸缩式热采套管头 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种石油钻井井口装置领域，特别涉及一种伸缩式热采套管头。其技术方案是：套管头本体的下端与表层套管螺纹连接，油层套管位于表层套管的内腔，其中，油层套管的上端螺纹连接直通管，套管头本体的内壁与直通管之间安装密封盘，密封盘的内侧设有内密封环和锥环，内密封环位于锥环的上侧，所述直通管的上部外圆设有保护套，直通管与保护套设有滑动配合。有益效果是：本实用新型的密封盘设置与之配合的锥环，直通管在上下滑动过程中，通过锥环将这些杂物刮削干净，减少对内密封环的刮伤损坏，提高了使用寿命；另外，直通管与保护套滑动配合，顶丝的剪断力小于表层套管螺纹的拉断力，有效保护了表层套管螺纹不受损伤。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种石油钻井井口装置领域，特别涉及一种伸缩式热采套管头。
背景技术
目前，石油钻井和稠油开采中使用的热采套管头，一般采用卡瓦式结构将油井的表层套管和油层套管进行固定，或者采用伸缩式结构直接连接，这种结构在使用过程中，存在诸多的安全隐患。其中，伸缩式结构因注气过程中套管会循环往复的滑动，套管外表面附着杂物，密封件很快磨损失效，导致从表层套管和油层套管之间的环空泄漏的高温高压水蒸气容易从井口冒出，危及生命安全；另外，当采用卡瓦式结构在注蒸汽时油层套管的自由伸缩被限制，套管受热上胀后被卡瓦卡住无法返回原始状态，温度正常后，巨大的热胀力无法消除，长期作用在套管上，会大大降低套管的使用寿命。当热胀力超过表层套管螺纹的抗拉强度后，还会导致表层套管螺纹瞬间断裂，套管头会瞬间被弹飞，从而造成很大的事故隐患；还有一个问题是，在注汽过程中，由于泄漏喷出的高温蒸汽流处于失控状态，造成环境污染。
实用新型内容
本实用新型的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种伸缩式热采套管头，不仅能实现套管受热时伸缩自由，同时清除伸缩范围内的直通管的管壁密封部位的杂物，而且能保护表层套管不被拉伸破坏，延长了装置的使用寿命。
本实用新型提到的一种伸缩式热采套管头，其技术方案是：包括套管头本体，所述套管头本体的下端与表层套管螺纹连接，油层套管位于表层套管的内腔，其中，所述油层套管的上端螺纹连接直通管，所述套管头本体的内壁与直通管之间安装密封盘，所述密封盘的内侧设有内密封环和锥环，内密封环位于锥环的上侧，所述锥环通过弹簧安装在密封盘的内壁的凹槽中；所述直通管的上部外壁轴向设置有数量不等的凹槽，直通管的外部设有保护套，保护套的内壁设有轴向设置的滑键，滑键与凹槽配合，使直通管与保护套滑动配合；所述套管头本体的上侧设有多个螺纹孔，每个螺纹孔内配装顶丝，顶丝内端设置用于压紧保护套的柱面；所述套管头本体的中部设置溢流孔，并且连接溢流管。
优选的，上述保护套的内壁上部设有保护套凸台，所述保护套凸台的剪断力大于表层套管螺纹的抗拉力，所述顶丝的剪切力小于表层套管螺纹的抗拉力。
优选的，上述锥环由两个半圆形的锥形环组成，锥环上设有外锥面，密封盘的内壁设有与锥环配合的内锥面，两个半圆形锥形环在弹簧的弹力和内锥面的共同作用下形成封闭的圆形的锥环。
优选的，上述密封盘与套管头本体内壁之间设置外密封环。
优选的，上述表层套管与套管头本体连接形成外管，直通管与油层套管连接形成内管，所述外管与内管形成的空腔为表套环空。
优选的，上述外密封环与内密封环和密封盘共同将表套环空的上端密闭封隔。
优选的，上述直通管的中部设有直通管台阶，所述直通管台阶的下端通过密封盘限位，上端通过保护套凸台限位。
优选的，上述套管头本体的中部内壁设置套管头内锥台，用于悬挂密封盘。
本实用新型提到的第二种伸缩式热采套管头，包括套管头本体，所述套管头本体的下端与表层套管螺纹连接，油层套管位于表层套管的内腔，其中，所述油层套管的上端螺纹连接下直通管，下直通管的上端螺纹连接直通管，所述套管头本体的内壁与下直通管之间安装密封盘，所述密封盘的内侧设有内密封环和锥环，内密封环位于锥环的上侧，所述锥环通过弹簧安装在密封盘的内壁的凹槽中；所述直通管的上部外壁轴向设置有数量不等的凹槽，直通管的外部设有保护套，保护套的内壁设有轴向设置的滑键，滑键与凹槽配合，使直通管与保护套滑动配合；所述套管头本体的上侧设有多个螺纹孔，每个螺纹孔内配装顶丝，顶丝内端设置用于压紧保护套的柱面；所述套管头本体的中部设置两个溢流孔，并且连接溢流管。
优选的，上述锥环由两个半圆形的锥形环组成，锥环上设有外锥面，密封盘的内壁设有与锥环配合的内锥面，两个半圆形锥形环在弹簧的弹力和内锥面的共同作用下形成封闭的圆形的锥环。
本实用新型的有益效果是：本实用新型通过在套管头本体上部设有径向的螺纹孔，其内设有顶丝，顶丝依靠柱面压紧保护套，保护套压紧密封盘；套管头本体的中部安设密封盘，密封盘内外分别设置内密封环和外密封环，将表套环空密闭封隔，密封盘中的内密封环与直通管形成滑动密封配合；密封盘中设置与之配合的锥环，锥环在弹簧弹力作用下紧密贴合在配合的直通管的管壁上，直通管在上下滑动过程中，通过锥环将这些杂物刮削干净，减少对内密封环的刮伤损坏，提高了使用寿命；另外，直通管上部外圆设有轴向凹槽，保护套内孔设有滑键，滑键和凹槽形成滑动配合；设置顶丝的剪断力小于表层套管螺纹的拉断力，有效保护了表层套管螺纹不受损伤；另外，套管头本体的中部设有溢流孔，溢流孔连接溢流管，可以通过溢流管引至降温降压池。
附图说明
图1是本实用新型的实施例1的结构示意图；
图2是直通管与保护套之间的滑动配合截面示意图；
图3是直通管的截面示意图；
图4是图1中的A处的放大示意图；
图5是密封盘的结构示意图；
图6是锥环的结构示意图；
图7是本实用新型的实施例2的结构示意图；
图8是分体式的直通管的结构示意图；
图中：保护套1、直通管2、套管头本体3、顶丝4、外密封环5、密封盘6、内密封环7、溢流管8、下直通管9、表层套管10、油层套管11、锥环12、弹簧13，保护套凸台1-1、滑键1-2、凹槽2-1、直通管台阶2-2、套管头内锥台3-1、螺纹孔3-2、溢流孔3-3、柱面4-1、内锥面6-1、内部凹槽6-2、表层套管螺纹10-1、表套环空10-2、油层套管螺纹11-1、外锥面12-1。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
实施例1，参照图1-6，本实用新型提到的一种伸缩式热采套管头，包括套管头本体3，所述套管头本体3的下端与表层套管10螺纹连接，油层套管11位于表层套管10的内腔，其中，所述油层套管11的上端螺纹连接直通管2，所述套管头本体3的内壁与直通管2之间安装密封盘6，所述密封盘6的内侧设有内密封环7和锥环12，内密封环7位于锥环12的上侧，所述锥环12通过弹簧13安装在密封盘6的内壁的凹槽中；所述直通管2的上部外壁轴向设置有数量不等的凹槽2-1，直通管2的外部设有保护套1，保护套1的内壁设有轴向设置的滑键1-2，滑键1-2与凹槽2-1配合，使直通管2与保护套1滑动配合；所述套管头本体3的上侧设有多个螺纹孔3-2，每个螺纹孔3-2内配装顶丝4，顶丝4内端设置用于压紧保护套1的柱面4-1；所述套管头本体3的中部设置两个溢流孔3-3，并且连接溢流管8。
其中，上述保护套1的内壁上部设有保护套凸台1-1，所述保护套凸台1-1的剪断力大于表层套管螺纹10-1的抗拉力，并且保护套凸台1-1的剪断力可以远大于表层套管螺纹10-1的抗拉力，所述顶丝4的剪切力小于表层套管螺纹10-1的抗拉力。当热胀力超过顶丝4的剪切力后，顶丝4被剪断，从而保护表层套管螺纹10-1不受损伤，避免了油井报废的重大事故产生。
参照图6，本实用新型的锥环12由两个半圆形的锥形环组成，锥环12上设有外锥面12-1，密封盘6的内壁设有与锥环12配合的内锥面6-1，两个半圆形锥形环在弹簧13的弹力和内锥面6-1的共同作用下形成封闭的圆形的锥环12。直通管2在上下往复运动中，锥环12会清理直通管2下端外壁上的杂物，保护内密封环7不被刮伤损坏，延长了内密封环7的使用寿命。
另外，上述密封盘6与套管头本体3内壁之间设置外密封环5，上述表层套管10与套管头本体3连接形成外管，直通管2与油层套管11连接形成内管，所述外管与内管形成的空腔为表套环空10-2；上述外密封环5与内密封环7和密封盘6共同将表套环空10-2的上端密闭封隔。
另外，上述直通管2的中部设有直通管台阶2-2，所述直通管台阶2-2的下端通过密封盘6限位，上端通过保护套凸台1-1限位。
本实用新型使用时，分为以下几个工作状态：
钻井前，先将套管头本体3下端与表层套管10通过表层套管螺纹10-1连接，钻井结束后，将直通管2下部与油层套管11通过油层套管螺纹11-1连接，连同密封盘6、内密封环7、外密封环5一起安装到套管头本体3的内孔中，密封盘6安设在套管头内锥台3-1上，密封盘6安设在直通管台阶2-2的下部，密封盘6、内密封环7、外密封环5将表套环空10-2密闭封隔；油层套管11在固井作业时，可以从溢流孔3-3安装溢流管8，将表套环空10-2内的泥浆引至循泥浆池。
固井结束后，安装保护套1，拧紧顶丝4，顶丝4端部通过柱面4-1配合压紧保护套1，防止保护套1转动，保护套1的滑键1-2与直通管2的凹槽2-1形成滑动配合，参照图2和3，从而限制直通管2转动，进而避免在拆装井口时油层套管螺纹11-1的松动问题。最后安装溢流管8，将溢流管8的出口引至降温降压池。
注气作业时，油层套管11受热上升，带动直通管2一同滑动上升，内密封环7与直通管2下部外壁配合实现滑动密封。在密封盘6的内部凹槽6-2装有弹簧13，弹簧13上端装有分体式的圆形的锥环12，锥环12在弹簧弹力和内锥面6-1的共同作用下，紧密贴合在直通管2的下端的外壁。注气过程中，表套环空10-2中的杂物在高温作用下会附着在直通管2下端的外壁。滑动过程中，紧贴直通管2的外壁上的锥环12首先将这些杂物刮削干净，减少对内密封环7的刮伤损坏，提高使用寿命。
注气结束后，温度降低，直通管2又在滑键1-2配合作用下回落至原始位置，确保了井口高度不变化。
注气过程中，若直通管2继续上升，则直通管台阶2-2与保护套凸台1-1下端面先接触，温度再持续升高，油层套管11的热胀力将传递到保护套1，保护套1又将力传递给顶丝4，顶丝4又将力传递给表层套管螺纹10-1，最终热胀力主要作用于保护套凸台1-1、顶丝4、表层套管螺纹10-1三个部位，其中，顶丝4的剪切力小于表层套管螺纹10-1的抗拉力，保护套凸台1-1的剪断力远大于表层套管螺纹10-1的抗拉力，当热胀力超过顶丝4的剪切力后，顶丝4被剪断，从而保护表层套管螺纹10-1不受损伤。
实施例2，参照图7和8，本实用新型提到的一种伸缩式热采套管头，包括套管头本体3，所述套管头本体3的下端与表层套管10螺纹连接，油层套管11位于表层套管10的内腔，其中，所述油层套管11的上端螺纹连接下直通管9，下直通管9的上端螺纹连接直通管2，所述套管头本体3的内壁与下直通管9之间安装密封盘6，所述密封盘6的内侧设有内密封环7和锥环12，内密封环7位于锥环12的上侧，所述锥环12通过弹簧13安装在密封盘6的内壁的凹槽中；所述直通管2的上部外壁轴向设置有数量不等的凹槽2-1，直通管2的外部设有保护套1，保护套1的内壁设有轴向设置的滑键1-2，滑键1-2与凹槽2-1配合，使直通管2与保护套1滑动配合；所述套管头本体3的上侧设有多个螺纹孔3-2，每个螺纹孔3-2内配装顶丝4，顶丝4内端设置用于压紧保护套1的柱面4-1；所述套管头本体3的中部设置两个溢流孔3-3，并且连接溢流管8。
与实施例1不同之处是：直通管2可以采用分体式结构，在直通管2的下端螺纹连接下直通管9，也可以实现本实用新型的功能。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，任何熟悉本领域的技术人员均可能利用上述阐述的技术方案对本实用新型加以修改或将其修改为等同的技术方案。因此，依据本实用新型的技术方案所进行的任何简单修改或等同变换，尽属于本实用新型要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种伸缩式热采套管头，包括套管头本体（3），所述套管头本体（3）的下端与表层套管（10）螺纹连接，油层套管（11）位于表层套管（10）的内腔，其特征是：所述油层套管（11）的上端螺纹连接直通管（2），所述套管头本体（3）的内壁与直通管（2）之间安装密封盘（6），所述密封盘（6）的内侧设有内密封环（7）和锥环（12），内密封环（7）位于锥环（12）的上侧，所述锥环（12）通过弹簧（13）安装在密封盘（6）的内壁的凹槽中；所述直通管（2）的上部外壁轴向设置有数量不等的凹槽（2-1），直通管（2）的外部设有保护套（1），保护套（1）的内壁设有轴向设置的滑键（1-2），滑键（1-2）与凹槽（2-1）配合，使直通管（2）与保护套（1）滑动配合；所述套管头本体（3）的上侧设有多个螺纹孔（3-2），每个螺纹孔（3-2）内配装顶丝（4），顶丝（4）内端设置用于压紧保护套（1）的柱面（4-1）；所述套管头本体（3）的中部设置溢流孔（3-3），并且连接溢流管（8）。
2.根据权利要求1所述一种伸缩式热采套管头，其特征是：所述保护套（1）的内壁上部设有保护套凸台（1-1），所述保护套凸台（1-1）的剪断力大于表层套管螺纹（10-1）的抗拉力，所述顶丝（4）的剪切力小于表层套管螺纹（10-1）的抗拉力。
3.根据权利要求2所述一种伸缩式热采套管头，其特征是：所述锥环（12）由两个半圆形的锥形环组成，锥环（12）上设有外锥面（12-1），密封盘（6）的内壁设有与锥环（12）配合的内锥面（6-1），两个半圆形锥形环在弹簧（13）的弹力和内锥面（6-1）的共同作用下形成封闭的圆形的锥环（12）。
4.根据权利要求3所述一种伸缩式热采套管头，其特征是：所述密封盘（6）与套管头本体（3）内壁之间设置外密封环（5）。
5.根据权利要求4所述一种伸缩式热采套管头，其特征是：所述表层套管（10）与套管头本体（3）连接形成外管，直通管（2）与油层套管（11）连接形成内管，所述外管与内管形成的空腔为表套环空（10-2）。
6.根据权利要求5所述一种伸缩式热采套管头，其特征是：所述外密封环（5）与内密封环（7）和密封盘（6）共同将表套环空（10-2）的上端密闭封隔。
7.根据权利要求6所述一种伸缩式热采套管头，其特征是：所述直通管（2）的中部设有直通管台阶（2-2），所述直通管台阶（2-2）的下端通过密封盘（6）限位，上端通过保护套凸台（1-1）限位。
8.根据权利要求1所述一种伸缩式热采套管头，其特征是：所述套管头本体（3）的中部内壁设置套管头内锥台（3-1），用于悬挂密封盘（6）。
9.一种伸缩式热采套管头，包括套管头本体（3），所述套管头本体（3）的下端与表层套管（10）螺纹连接，油层套管（11）位于表层套管（10）的内腔，其特征是：所述油层套管（11）的上端螺纹连接下直通管（9），下直通管（9）的上端螺纹连接直通管（2），所述套管头本体（3）的内壁与下直通管（9）之间安装密封盘（6），所述密封盘（6）的内侧设有内密封环（7）和锥环（12），内密封环（7）位于锥环（12）的上侧，所述锥环（12）通过弹簧（13）安装在密封盘（6）的内壁的凹槽中；所述直通管（2）的上部外壁轴向设置有数量不等的凹槽（2-1），直通管（2）的外部设有保护套（1），保护套（1）的内壁设有轴向设置的滑键（1-2），滑键（1-2）与凹槽（2-1）配合，使直通管（2）与保护套（1）滑动配合；所述套管头本体（3）的上侧设有多个螺纹孔（3-2），每个螺纹孔（3-2）内配装顶丝（4），顶丝（4）内端设置用于压紧保护套（1）的柱面（4-1）；所述套管头本体（3）的中部设置两个溢流孔（3-3），并且连接溢流管（8）。
10.根据权利要求9所述一种伸缩式热采套管头，其特征是：所述锥环（12）由两个半圆形的锥形环组成，锥环（12）上设有外锥面（12-1），密封盘（6）的内壁设有与锥环（12）配合的内锥面（6-1），两个半圆形锥形环在弹簧（13）的弹力和内锥面（6-1）的共同作用下形成封闭的圆形的锥环（12）。
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|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
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