CN2179907Y

CN2179907Y - 卡瓦式螺纹联接套管头

Info

Publication number: CN2179907Y
Application number: CN 93241770
Authority: CN
Inventors: 史兴全
Original assignee: Well Drilling And Oil Extraction Technology Inst Changqing Petroleum Prospecti
Current assignee: Well Drilling And Oil Extraction Technology Inst Changqing Petroleum Prospecti
Priority date: 1993-10-15
Filing date: 1993-10-15
Publication date: 1994-10-19
Anticipated expiration: 2003-10-15

Abstract

本实用新型涉及一种用于石油勘探与开发的油、气井套管柱井口装置的卡瓦式螺纹联接套管头。主要由卡瓦锥座、锥形卡瓦、底法兰及支撑垫套组成，环空内设有卡瓦座，其内装有锥形卡瓦，保证了内外套管柱的同心度及均匀受力；卡紧时可自动变形的锥形卡瓦提高了悬挂能力；底法兰下部装有支撑垫套，保证了底法兰上的轴向载荷可均匀传递到外层套管上；施工简单安装方便。

Description

本实用新型属于石油工业采油、采气套管柱的井口装置。

在现有技术中，目前国内各油、气田除超深井之外，绝大多数的油、气井均使用环形钢板——双公短节套管头。由于环形钢板的安装不能保证生产套管与外层套管的同轴度，环形钢板与外层套管中轴线的垂直度及生产套管的预拉力。由于环形钢板安装工作采用气割与电焊进行，井口又无法进行整体消除焊接应力的热处理。对于J－55以上专用套管钢级，API标准（美国石油学会）规定是不允许进行电焊的。综合起来环形钢板——双公短节套管头最严重的缺点有以下三点：1.生产套管有环形钢板上悬挂不正，受力不均，管体上引起附加弯曲应力；2.对井口套管进行焊接违反了API标准，焊接应力又无法消除，应力集中严重；以上两点所产生的附加应力，特别对高压气井的抗硫性能有较大影响，因为在高应力状态下易引起硫化氢应力断裂（SSO）重大事故的发生。3.井口易泄漏的套管螺纹有三处，因而不能保证高压气井的密封的可靠性。国内目前常规套管头的生产由于橡胶件密封性能，特别是抗天然气寿命较短，同时也由于在非加工表面上金属密封技术尚未过关，因此无法使用而停产。凡需要应用常规套管的高压油、气井基本上是全套进口的。现有技术中，世界上以美国公司生产常规套管头较多。比较著名的公司有VE TCO GRAY公司，BAOJI BPMMP石油机械制造公司等。VETCO公司生产的套管头代表了当代世界水平。我国已在高压高产油井中已大量进口使用。它的主要特点是：1.使用三重密封结构，即橡胶密封＋金属密封＋聚四氟乙烯密封。橡胶密封之间注入高压密封脂，因此这套系统密封非加工面的套管外表面可靠性高；2.采用卡瓦悬挂，保证了悬挂套管居中和按预定拉力悬挂；3.能够解决套管遇阻情况下，无法下入井底时，井口套管的悬挂问题。VETCO公司生产的常规套管头，技术虽然先进，但价格昂贵，我国完全引进是不可能的。同时现场施工证明，结构过于复杂，给现场安装带来很多麻烦，延误了施工周期。

本实用新型的目的是提供一种特殊设计与制造的卡瓦式螺纹联接套管头，以取代或补充传统的油、气井套管头。它能保证采油或采气生产套管的密封性，同轴性及其安装几何精度，达到受力均匀，施工简易，安装方便，成本降低。它特别适用于高压油、气井使用。

本实用新型的目的是这样实现的：卡瓦式螺纹联接套管头，主要由卡瓦锥座、锥形卡瓦、底法兰及支撑垫套组成，外层套管和内层套管环空之间并座于外层套管顶面上设有卡瓦锥座，在卡瓦锥座内装有锥形卡瓦；井口底法兰的内孔与套管螺纹相连，在底法兰下部装有支撑垫套。卡瓦锥座是由互不联接的两半块组成，二者之间通过同步销达到在外层套管内部同步移动，卡瓦锥座的外径与外层套管的内径采用滑动配合。锥状卡瓦是由4片外径与卡瓦锥座相同、内径与内层套管的外径相同的卡瓦组成，在锥状卡瓦上，每一片上又开有沟槽，沟槽底部厚度2～4毫米。支撑垫套是由螺纹联接的内外两层圆柱组成。

下面结合附图对本实用新型作一进步说明：

图1是卡瓦式螺纹联接套管头结构示意图；

图2是卡瓦结构示意图。

由图1可以看出，由两半组成的卡瓦锥座1，装于外层套管与内层套管之间的环空内，卡瓦锥座1之间通过同步销2同步下入环空内。卡瓦3由四片组成，互相间亦有同步销4以保证同步卡紧内层套管。下支撑垫套5和上支撑垫套6在底法兰7上紧前处于最低位置，底法兰7上紧后，将上支撑垫套6螺纹倒开以支撑底法兰。如图2所示，每片卡瓦上还开有两条深槽，使互相间的联接厚度在4mm以下，因此，整个圆周方向相当于有12片卡瓦；相互之间能作微量调整，因此能均匀卡紧套管。

对油、气井口的外层套管使用专门设计的切割工具，使外层套管顶面形成垂直于轴线的机加工平面。在外层套管与内层套管（可以是技术套管也可以是生产套管）的环空内，下入由两半组成的卡瓦锥座。卡瓦锥座内表面有1：3锥度的卡瓦锥面，端顶有台肩座于外层套管的顶部平面上。外层与内层套管环空内密固有油井专用水泥。根据需要，有的水泥返至生产层上部200～300m；有的水泥返高至井口。确定好内层套管接箍位置，即井口底法兰的位置，按设计要求给内层套管加预拉载荷后，下入四片卡瓦，卡瓦卡紧内层套管并悬挂在卡瓦座上。然后使用专门设计的套管接箍剥离装置，将内层套管的接箍去掉，并保证公螺纹（API石油管材专用螺纹）完好，与有内螺纹的底法兰上紧，扭紧支撑套后便完成了本实用新型的全部安装工作。本装置悬挂力取决于外层套管的直径，壁厚及钢级。例如：外层套管，壁厚，能悬挂钢级为N－80的套管80t。

本实用新型具有以下优点：1.本实用新型是按照中国石油工业国情而设计的。在国内抗高压油、气的橡胶密封件和金属密封件尚未过关的情况下，利用专门设计的外层套管切割装置，内层套管接箍剥离装置，用原套管柱顶部的API螺纹作为井口密封的手段，因而避免了使用国产密封件引起漏失问题，具有很高的可靠性。2.卡瓦式螺纹联接套管头，能保证几何对中性，预拉力加载的准确性。3.由于本装置在安装过程中不需要进行焊接，以及由此引起的焊接应力，因而避免了高压条件下，H₂S可能引起的氢脆断裂。4.本装置现场施工简单，安装方便，易于推广。

Claims

1、一种用于油、气井套管柱井口装置的卡瓦式螺纹联接套管头，主要由卡瓦锥座、锥形卡瓦、底法兰及支撑垫套组成，其特征在于外层套管和内层套管环空之间并座于外层套管顶面上设有卡瓦锥座，在卡瓦锥座内装有锥形卡瓦；井口底法兰的内孔与套管螺纹相连，在底法兰下部装有支撑垫套。

2、根据权利要求1所述的卡瓦式螺纹联接套管头，其特征在于卡瓦锥座是由互不联接的两半块组成，二者之间通过同步销达到在外层套管内部同步移动，卡瓦锥座的外径与外层套管的内径采用滑动配合。

3、根据权利要求1所述的卡瓦式螺纹联接套管头，其特征在于锥状卡瓦是由4片外径与卡瓦锥座相同、内径与内层套管的外径相同的卡瓦组成，在锥状卡瓦上，每一片上又开有沟槽，沟槽底部厚度2～4毫米。

4、根据权利要求1所述的卡瓦式螺纹联接套管头，其特征在于支撑垫套是由螺纹联接的内外两层圆柱组成。