專利名稱：套管熱應(yīng)力補(bǔ)償器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種稠油油田熱力開采井中使用的套管熱應(yīng)力補(bǔ)償器，特別是一種在其內(nèi)裝有耐高溫高壓密封元件的熱應(yīng)力補(bǔ)償器，屬于石油工具類。
在稠油油田熱力開發(fā)中，為了使鉆成的生產(chǎn)井或注汽井能夠較長時(shí)間的正常投入生產(chǎn)，保護(hù)生產(chǎn)套管在常規(guī)采油階段、在吞吐采油階段、汽驅(qū)采油階段不會(huì)因油井壓力、溫度、產(chǎn)液量等的變化而損壞，是當(dāng)前急需解決的一項(xiàng)重要技術(shù)問題。在現(xiàn)有技術(shù)中，解決的辦法主要是采取改進(jìn)固井水泥質(zhì)量，在固井水泥中添加能提高水泥強(qiáng)度的某些添加劑，在固井時(shí)將水泥返至井口，采用預(yù)應(yīng)力完井等技術(shù)措施，并且研制出了預(yù)應(yīng)力套管、預(yù)應(yīng)力完井井口等實(shí)用產(chǎn)品。但這些并沒有完全解決這一問題，因?yàn)樘坠軗p壞的原因雖然是多方面的，但其中最主要的原因是注汽時(shí)，套管要承受很高的溫度，該溫度使套管內(nèi)部產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力。這種熱應(yīng)力不但很高，而且是變化的。正是這種變化的熱應(yīng)力，是導(dǎo)致套管損壞的最主要的原因，因此，解決問題的根本途徑是提供一種能隨時(shí)平衡補(bǔ)償注汽時(shí)套管中變化著的熱應(yīng)力的裝置。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種帶有波紋管高溫密封元件的能使生產(chǎn)套管在受熱應(yīng)力影響時(shí)在一定范圍內(nèi)沿軸向伸縮的套管熱應(yīng)力補(bǔ)償器。
本實(shí)用新型的套管熱應(yīng)力補(bǔ)償器主要包括上部連接部分、下部連接部分和波紋管密封部分。上部連接部分主要由套管接箍和中心管等組成。套管接箍為常規(guī)結(jié)構(gòu)，兩端設(shè)計(jì)有內(nèi)圓錐管螺紋。中心管為一圓筒形零件，上端制有外圓錐管螺紋與套管接箍相連，下端制有普通外螺紋與波紋管密封部分的滑動(dòng)環(huán)相連。外表面設(shè)計(jì)有抗拉力臺(tái)階，與波紋管密封部分限位接頭上的內(nèi)部臺(tái)階相配。
使用中上部連接部分通過套管接箍的上部螺紋與油井上部生產(chǎn)套管相連。下部連接部分主要由外管、配合接頭和配合短節(jié)等組成。外管是一個(gè)上、下端均制有內(nèi)圓錐管螺紋的管狀件，內(nèi)表面是經(jīng)過精加工的非常光滑的表面。其下端和上端的螺紋分別與配合接頭及波紋管密封部分的限位接頭的螺紋相連。配合接頭和配合短節(jié)也都是管狀結(jié)構(gòu)的零件。配合短節(jié)上、下端都制有外圓錐管螺紋，上端的螺紋與配合接頭的內(nèi)螺紋相連，下端的螺紋使用時(shí)與油井下部生產(chǎn)套管相連。配合接頭是外管與配合短節(jié)變直徑的過渡件，屬于裝配工藝件。波紋管密封部分位于上部連接部分和下部連接部分之間。使用中能產(chǎn)生軸向移動(dòng)，平衡注汽井中生產(chǎn)套管由于熱應(yīng)力的影響所產(chǎn)生的形變，釋放生產(chǎn)套管中的熱應(yīng)力。波紋管密封部分主要由限位接頭、上端環(huán)、波紋管密封元件、下端環(huán)和滑動(dòng)環(huán)等組成。波紋管密封元件由特種鋼材制成，可在350℃高溫和25mPa高壓下可靠地進(jìn)行密封。波紋管密封元件的上、下兩端分別焊有上端環(huán)和下端環(huán)，并通過上端環(huán)和下端環(huán)分別與限位接頭和滑動(dòng)環(huán)焊接成一體。限位接頭的上端制有外圓錐管螺紋，與下部連接部分的外管上的內(nèi)圓錐管螺紋相連?；瑒?dòng)環(huán)的內(nèi)表面制有普通螺紋，與上部連接部分的中心管上的外螺紋相連。使用時(shí)，由波紋管密封元件、下端環(huán)和滑動(dòng)環(huán)等構(gòu)成的伸縮部分，隨著由熱應(yīng)力造成的上、下連接部分間的相對(duì)移動(dòng)而沿著外管光滑的內(nèi)表滑動(dòng)。為了防止下井時(shí)中心管和限位接頭之間繞軸線產(chǎn)生相對(duì)旋轉(zhuǎn)，兩者之間裝有一個(gè)徑向定位的圓頭平鍵，保證它們?cè)谕饬ψ饔孟轮荒墚a(chǎn)生一定量的上、下運(yùn)動(dòng)。由于套管熱應(yīng)力補(bǔ)償器是在熱采井中使用，絕不允許高溫高壓的液體泄漏，因此，在中心管與限位接頭之間，以及在滑動(dòng)槽和外管之間，還安裝了數(shù)道耐高溫、抗腐蝕的防漏“O”形密封圈。
本實(shí)用新型的套管熱應(yīng)力補(bǔ)償器固井時(shí)連接在生產(chǎn)套管上，并隨之下入井內(nèi)。它通常是下在油層以上一定位置，在預(yù)應(yīng)力完井方式下固裝于油井中。
本實(shí)用新型的套管熱應(yīng)力補(bǔ)償器與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點(diǎn)1、它改變了靠固井措施來防止熱采井中生產(chǎn)套管損壞的傳統(tǒng)作法，使用機(jī)械補(bǔ)償裝置隨時(shí)釋放生產(chǎn)套管中變化的熱應(yīng)力，成功率高、效果好，使生產(chǎn)套管因熱應(yīng)力損壞的問題大大緩解。
2、它采用了特種鋼材制成的波紋管密封元件，能夠在高溫高壓下工作，密封性能可靠。
3、該裝置結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、節(jié)省了傳統(tǒng)方法中使用的大量人力、物力，具有較好的經(jīng)濟(jì)性。
附


圖1為套管熱應(yīng)力補(bǔ)償器的結(jié)構(gòu)示意圖。
以下結(jié)合附
圖1所給出的實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步的描述。
實(shí)施例中的套管熱應(yīng)力補(bǔ)償器由套管接箍(1)、中心管(2)、圓頭平鍵(3)、限位接箍(4)、“O”型密封圈(5)和(10)、上端環(huán)(6)、外管(11)、波紋管密封元件(7)、下端環(huán)(8)、滑動(dòng)環(huán)(9)、配合接頭(12)、配合短節(jié)(13)組成。
套管接箍(1)通過內(nèi)螺紋與中心管(2)相連接，中心管(2)的內(nèi)孔直徑為127.3到159.4mm，長1到3m，中部車有一抗拉力臺(tái)階，在臺(tái)階的上方開有一道或多道鍵槽。限位接頭(4)套裝在中心管(2)的抗拉臺(tái)階之上，為防止中心管(2)與限位接頭(4)在軸向上產(chǎn)生位移，在兩者之間裝有防轉(zhuǎn)動(dòng)的圓頭平鍵(3)。為防止井內(nèi)高溫高壓液體從中心管(2)與限位接頭(4)之間外漏，在它們之間裝有“O”型密封圈(5)。限位接頭(4)的下端焊接的是焊有上端環(huán)(6)的波紋管密封元件(7)，它由特種鋼材制成，可在350℃高溫和25兆帕高壓下可靠的進(jìn)行工作，其下端通過焊接為一體的下端環(huán)(8)和裝在滑動(dòng)環(huán)(9)上的“O”型密封圈(10)來防止井內(nèi)高溫高壓液體從外管(11)之上部漏出。外管(11)上部與生產(chǎn)套管相接，它長0.8到1.4m，內(nèi)徑視油井所下生產(chǎn)套管而定，當(dāng)采用外徑177.8mm，壁厚為8.05mm套管做油井的生產(chǎn)套管時(shí)，外管(11)的內(nèi)徑為201mm，外管(11)的作用是通過它懸掛和承受下部生產(chǎn)套管重量和與波紋管密封元件(7)、限位接頭(4)、中心管(2)等部件組合共同補(bǔ)償接受來自下部生產(chǎn)套管之微量伸縮，從而起到熱應(yīng)力補(bǔ)償器的作用。
權(quán)利要求1.一種油田熱力開采中使用的套管熱應(yīng)力補(bǔ)償器，包括上部連接部分和下部連接部分，其特征在于；該裝置中還設(shè)計(jì)有能根據(jù)生產(chǎn)套管中的熱應(yīng)力變化，產(chǎn)生一定量軸向伸縮的波紋管密封部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的套管熱應(yīng)力補(bǔ)償器，其特征在于該波紋管密封部分主要由限位構(gòu)件、波紋管密封件、波紋管上、下端加強(qiáng)件和密封隨動(dòng)件等組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的套管熱應(yīng)力補(bǔ)償器，其特征在于該波紋管密封件由能在350℃高溫和25mPa高壓下提供可靠密封的特種鋼材制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3所述的套管熱應(yīng)力補(bǔ)償器，其特征在于該套管熱應(yīng)力補(bǔ)償器由套管接箍1、中心管2、圓頭平鍵3、限位接頭4、O形密封圈5和10、上端環(huán)6、波紋管密封元件7、下端環(huán)8、滑動(dòng)環(huán)9、外管11、配合接頭12、配合短節(jié)13等構(gòu)成。
專利摘要本實(shí)用新型的套管熱應(yīng)力補(bǔ)償器是一種熱采井中使用的裝置，該裝置連接在生產(chǎn)套管中，能夠釋放注蒸汽時(shí)生產(chǎn)套管所產(chǎn)生的熱應(yīng)力，減少套管損壞。該裝置主要由上連接部分，下連接部分和波紋管密封部分等組成，工作中，波紋管密封元件能根據(jù)套管中熱應(yīng)力的變化，產(chǎn)生一定量的軸向伸縮。該套管熱應(yīng)力補(bǔ)償器具有耐高溫高壓、密封性能好的優(yōu)點(diǎn)，并且結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，使用安全方便，是稠油油田熱力開采中的一種較為理想的專用工具。
文檔編號(hào)F16L51/02GK2237165SQ9523279
公開日1996年10月9日 申請(qǐng)日期1995年11月27日 優(yōu)先權(quán)日1995年11月27日
發(fā)明者趙忠凱, 余雷 申請(qǐng)人:遼河石油勘探局鉆采工藝研究院