專利名稱：卡瓦式螺紋聯(lián)接套管頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于石油工業(yè)采油、采氣套管柱的井口裝置。
在現(xiàn)有技術(shù)中，目前國內(nèi)各油、氣田除超深井之外，絕大多數(shù)的油、氣井均使用環(huán)形鋼板——雙公短節(jié)套管頭。由于環(huán)形鋼板的安裝不能保證生產(chǎn)套管與外層套管的同軸度，環(huán)形鋼板與外層套管中軸線的垂直度及生產(chǎn)套管的預(yù)拉力。由于環(huán)形鋼板安裝工作采用氣割與電焊進(jìn)行，井口又無法進(jìn)行整體消除焊接應(yīng)力的熱處理。對于J－55以上專用套管鋼級，API標(biāo)準(zhǔn)(美國石油學(xué)會)規(guī)定是不允許進(jìn)行電焊的。綜合起來環(huán)形鋼板——雙公短節(jié)套管頭最嚴(yán)重的缺點有以下三點1.生產(chǎn)套管有環(huán)形鋼板上懸掛不正，受力不均，管體上引起附加彎曲應(yīng)力；2.對井口套管進(jìn)行焊接違反了API標(biāo)準(zhǔn)，焊接應(yīng)力又無法消除，應(yīng)力集中嚴(yán)重；以上兩點所產(chǎn)生的附加應(yīng)力，特別對高壓氣井的抗硫性能有較大影響，因為在高應(yīng)力狀態(tài)下易引起硫化氫應(yīng)力斷裂(SSO)重大事故的發(fā)生。3.井口易泄漏的套管螺紋有三處，因而不能保證高壓氣井的密封的可靠性。國內(nèi)目前常規(guī)套管頭的生產(chǎn)由于橡膠件密封性能，特別是抗天然氣壽命較短，同時也由于在非加工表面上金屬密封技術(shù)尚未過關(guān)，因此無法使用而停產(chǎn)。凡需要應(yīng)用常規(guī)套管的高壓油、氣井基本上是全套進(jìn)口的。現(xiàn)有技術(shù)中，世界上以美國公司生產(chǎn)常規(guī)套管頭較多。比較著名的公司有VE TCO GRAY公司，BAOJI BPMMP石油機械制造公司等。VETCO公司生產(chǎn)的套管頭代表了當(dāng)代世界水平。我國已在高壓高產(chǎn)油井中已大量進(jìn)口使用。它的主要特點是1.使用三重密封結(jié)構(gòu)，即橡膠密封＋金屬密封＋聚四氟乙烯密封。橡膠密封之間注入高壓密封脂，因此這套系統(tǒng)密封非加工面的套管外表面可靠性高；2.采用卡瓦懸掛，保證了懸掛套管居中和按預(yù)定拉力懸掛；3.能夠解決套管遇阻情況下，無法下入井底時，井口套管的懸掛問題。VETCO公司生產(chǎn)的常規(guī)套管頭，技術(shù)雖然先進(jìn)，但價格昂貴，我國完全引進(jìn)是不可能的。同時現(xiàn)場施工證明，結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，給現(xiàn)場安裝帶來很多麻煩，延誤了施工周期。
本實用新型的目的是提供一種特殊設(shè)計與制造的卡瓦式螺紋聯(lián)接套管頭，以取代或補充傳統(tǒng)的油、氣井套管頭。它能保證采油或采氣生產(chǎn)套管的密封性，同軸性及其安裝幾何精度，達(dá)到受力均勻，施工簡易，安裝方便，成本降低。它特別適用于高壓油、氣井使用。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的卡瓦式螺紋聯(lián)接套管頭，主要由卡瓦錐座、錐形卡瓦、底法蘭及支撐墊套組成，外層套管和內(nèi)層套管環(huán)空之間并座于外層套管頂面上設(shè)有卡瓦錐座，在卡瓦錐座內(nèi)裝有錐形卡瓦；井口底法蘭的內(nèi)孔與套管螺紋相連，在底法蘭下部裝有支撐墊套?？ㄍ咤F座是由互不聯(lián)接的兩半塊組成，二者之間通過同步銷達(dá)到在外層套管內(nèi)部同步移動，卡瓦錐座的外徑與外層套管的內(nèi)徑采用滑動配合。錐狀卡瓦是由4片外徑與卡瓦錐座相同、內(nèi)徑與內(nèi)層套管的外徑相同的卡瓦組成，在錐狀卡瓦上，每一片上又開有溝槽，溝槽底部厚度2～4毫米。支撐墊套是由螺紋聯(lián)接的內(nèi)外兩層圓柱組成。
以下結(jié)合附圖對本實用新型作一進(jìn)步說明


圖1是卡瓦式螺紋聯(lián)接套管頭結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是卡瓦結(jié)構(gòu)示意圖。
由
圖1可以看出，由兩半組成的卡瓦錐座1，裝于外層套管與內(nèi)層套管之間的環(huán)空內(nèi)，卡瓦錐座1之間通過同步銷2同步下入環(huán)空內(nèi)?？ㄍ?由四片組成，互相間亦有同步銷4以保證同步卡緊內(nèi)層套管。下支撐墊套5和上支撐墊套6在底法蘭7上緊前處于最低位置，底法蘭7上緊后，將上支撐墊套6螺紋倒開以支撐底法蘭。如圖2所示，每片卡瓦上還開有兩條深槽，使互相間的聯(lián)接厚度在4mm以下，因此，整個圓周方向相當(dāng)于有12片卡瓦；相互之間能作微量調(diào)整，因此能均勻卡緊套管。
對油、氣井口的外層套管使用專門設(shè)計的切割工具，使外層套管頂面形成垂直于軸線的機加工平面。在外層套管與內(nèi)層套管(可以是技術(shù)套管也可以是生產(chǎn)套管)的環(huán)空內(nèi)，下入由兩半組成的卡瓦錐座。卡瓦錐座內(nèi)表面有13錐度的卡瓦錐面，端頂有臺肩座于外層套管的頂部平面上。外層與內(nèi)層套管環(huán)空內(nèi)密固有油井專用水泥。根據(jù)需要，有的水泥返至生產(chǎn)層上部200～300m；有的水泥返高至井口。確定好內(nèi)層套管接箍位置，即井口底法蘭的位置，按設(shè)計要求給內(nèi)層套管加預(yù)拉載荷后，下入四片卡瓦，卡瓦卡緊內(nèi)層套管并懸掛在卡瓦座上。然后使用專門設(shè)計的套管接箍剝離裝置，將內(nèi)層套管的接箍去掉，并保證公螺紋(API石油管材專用螺紋)完好，與有內(nèi)螺紋的底法蘭上緊，扭緊支撐套后便完成了本實用新型的全部安裝工作。本裝置懸掛力取決于外層套管的直徑，壁厚及鋼級。例如外層套管，壁厚，能懸掛鋼級為N－80的套管80t。
本實用新型具有以下優(yōu)點1.本實用新型是按照中國石油工業(yè)國情而設(shè)計的。在國內(nèi)抗高壓油、氣的橡膠密封件和金屬密封件尚未過關(guān)的情況下，利用專門設(shè)計的外層套管切割裝置，內(nèi)層套管接箍剝離裝置，用原套管柱頂部的API螺紋作為井口密封的手段，因而避免了使用國產(chǎn)密封件引起漏失問題，具有很高的可靠性。2.卡瓦式螺紋聯(lián)接套管頭，能保證幾何對中性，預(yù)拉力加載的準(zhǔn)確性。3.由于本裝置在安裝過程中不需要進(jìn)行焊接，以及由此引起的焊接應(yīng)力，因而避免了高壓條件下，H2S可能引起的氫脆斷裂。4.本裝置現(xiàn)場施工簡單，安裝方便，易于推廣。
權(quán)利要求1.一種用于油、氣井套管柱井口裝置的卡瓦式螺紋聯(lián)接套管頭，主要由卡瓦錐座、錐形卡瓦、底法蘭及支撐墊套組成，其特征在于外層套管和內(nèi)層套管環(huán)空之間并座于外層套管頂面上設(shè)有卡瓦錐座，在卡瓦錐座內(nèi)裝有錐形卡瓦；井口底法蘭的內(nèi)孔與套管螺紋相連，在底法蘭下部裝有支撐墊套。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的卡瓦式螺紋聯(lián)接套管頭，其特征在于卡瓦錐座是由互不聯(lián)接的兩半塊組成，二者之間通過同步銷達(dá)到在外層套管內(nèi)部同步移動，卡瓦錐座的外徑與外層套管的內(nèi)徑采用滑動配合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的卡瓦式螺紋聯(lián)接套管頭，其特征在于錐狀卡瓦是由4片外徑與卡瓦錐座相同、內(nèi)徑與內(nèi)層套管的外徑相同的卡瓦組成，在錐狀卡瓦上，每一片上又開有溝槽，溝槽底部厚度2～4毫米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的卡瓦式螺紋聯(lián)接套管頭，其特征在于支撐墊套是由螺紋聯(lián)接的內(nèi)外兩層圓柱組成。
專利摘要本實用新型涉及一種用于石油勘探與開發(fā)的油、氣井套管柱井口裝置的卡瓦式螺紋聯(lián)接套管頭。主要由卡瓦錐座、錐形卡瓦、底法蘭及支撐墊套組成，環(huán)空內(nèi)設(shè)有卡瓦座，其內(nèi)裝有錐形卡瓦，保證了內(nèi)外套管柱的同心度及均勻受力；卡緊時可自動變形的錐形卡瓦提高了懸掛能力；底法蘭下部裝有支撐墊套，保證了底法蘭上的軸向載荷可均勻傳遞到外層套管上；施工簡單安裝方便。
文檔編號E21B33/03GK2179907SQ93241770
公開日1994年10月19日 申請日期1993年10月15日 優(yōu)先權(quán)日1993年10月15日
發(fā)明者史興全 申請人:長慶石油勘探局鉆采工藝研究院