新型套管頭研制與應(yīng)用

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1、新型套管頭研制與應(yīng)用馮久鴻3陳文森張義亮劉昕(遼河石油勘探局鉆采院,124010遼寧盤(pán)錦)摘要國(guó)內(nèi)各油氣田使用的套管頭分為環(huán)形鋼板、簡(jiǎn)易套管頭和正規(guī)套管頭三大類(lèi),它們?cè)诂F(xiàn)場(chǎng)使用中均存在一些問(wèn)題。遼河油田研制的一種新型套管頭,具有獨(dú)特的設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu),作業(yè)時(shí)無(wú)需割、焊,效果良好,成功率100%。本文介紹了新型套管頭的結(jié)構(gòu)、工作原理、強(qiáng)度、安裝操作及推廣應(yīng)用。主題詞套管頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)強(qiáng)度計(jì)算現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)大部分組成,見(jiàn)圖1。引言套管頭的主要作用是懸掛套管、密封環(huán)形空間。目前,國(guó)內(nèi)各油氣田使用的套管頭分為環(huán)形鋼板、簡(jiǎn)易套管頭和正規(guī)套管頭三大類(lèi)。環(huán)形鋼板是40～50年代鉆井延用至今的產(chǎn)品,在生

2、產(chǎn)中顯現(xiàn)出的突出缺點(diǎn)是:(1)在懸掛套管施工中需要割、焊作業(yè),破壞了套管金相結(jié)構(gòu),大大降低了套管強(qiáng)度。(2)結(jié)構(gòu)不合理,懸掛強(qiáng)度低,經(jīng)不起井口作業(yè)反復(fù)撞擊。(3)安裝時(shí)間長(zhǎng),工人勞動(dòng)強(qiáng)度大,懸掛質(zhì)量不易保證,為以后油井作業(yè)留下許多事故隱患。(4)功能單一,只起懸掛套管作用,不具備油井后續(xù)處理功能。簡(jiǎn)易套管頭種類(lèi)繁多、結(jié)構(gòu)各異,不同程度上存在著缺點(diǎn),在淺井中采用較普遍。正規(guī)套管頭結(jié)構(gòu)復(fù)雜,加工困難,安裝繁瑣,價(jià)格昂貴,目前國(guó)內(nèi)采用較普遍。遼河油田勘探開(kāi)發(fā)已進(jìn)入中晚期,修井作業(yè)頻繁,增產(chǎn)工藝日益復(fù)雜,對(duì)井口提出越來(lái)越高的要求。遼河油田鉆采院經(jīng)過(guò)幾年努力,研制成功一種圖中:1—

3、絲堵;2—短節(jié);3—上壓帽;4—內(nèi)層套管接箍;5—懸掛體;6—防護(hù)罩;7—外層套管接箍;8—外層套管圖1新型套管頭結(jié)構(gòu)示意圖對(duì)開(kāi)式懸掛體由二個(gè)對(duì)開(kāi)式空心半圓柱體對(duì)裝組成,其中上部外圓面設(shè)有臺(tái)階,內(nèi)外圓面之間沿圓周設(shè)有通道。內(nèi)外圓直徑尺寸與外層套管內(nèi)徑、接箍?jī)?nèi)徑和內(nèi)層套管外徑相對(duì)應(yīng)。上壓帽為空心圓柱體,上端外圓面一側(cè)開(kāi)有螺孔和與之相垂直的圓弧形通道,下端為套管外螺紋,其尺寸與外層套管接箍?jī)?nèi)螺紋相對(duì)應(yīng)。防護(hù)罩可有效地保護(hù)完井井口,防止人為破壞或異物落入井內(nèi)。21對(duì)開(kāi)式懸掛體與上壓帽的安裝(1)內(nèi)層套管下完,固井之前,按鉆井、固井設(shè)計(jì)要求,墊好井口。固井之后,卸外層套管封井器及

4、底新型套管頭,已獲國(guó)家專(zhuān)利,ZL9722371315。專(zhuān)利號(hào)為試驗(yàn)研究11主體結(jié)構(gòu)新型套管頭由對(duì)開(kāi)式懸掛體、上壓帽、防護(hù)罩三3馮久鴻,1993年畢業(yè)于西南石油學(xué)院海洋石油工程專(zhuān)業(yè),現(xiàn)在遼河石油勘探局鉆采院海工所工作,工程師。電話(huà):0427—7820347·53·第21卷第6期馮久鴻等:新型套管頭研制與應(yīng)用法蘭,將二個(gè)對(duì)開(kāi)式懸掛體分別放入表層套管接箍?jī)?nèi),下放內(nèi)層套管,使內(nèi)層套管接箍面座于懸掛體上。(2)卸內(nèi)層套管上的聯(lián)頂節(jié)。將封井器、防噴器等移開(kāi),安裝上壓帽,旋緊絲扣,再安裝防護(hù)罩即可交付使用。31強(qiáng)度計(jì)算緊絲扣。應(yīng)用及推廣新型套管頭于1995年研制成功之后,在遼河油田嶺南

5、3井、海南6井、海南8井、月東1井等二十幾口井的現(xiàn)場(chǎng)使用,達(dá)到了設(shè)計(jì)要求,安裝成功率100%。經(jīng)質(zhì)檢部門(mén)對(duì)產(chǎn)品規(guī)格、型號(hào)、幾何尺寸、材料的化學(xué)成份、力學(xué)性能、水壓強(qiáng)度、水壓密封、懸掛負(fù)荷等檢測(cè),各項(xiàng)性能技術(shù)指標(biāo)符合《石油井口裝置套管頭》(SY5172—92)標(biāo)準(zhǔn)。目前,新型套管頭已在海上和陸地油田使用20余井次,產(chǎn)品規(guī)格如下:以套管頭規(guī)格?33917×?177.8為例計(jì)算對(duì)開(kāi)式懸掛體的懸掛強(qiáng)度。設(shè)內(nèi)層?17718套管下深為356kg計(jì)算,總重量為:000m,每米按P′=56kg/m×3000m=168000kg懸掛體厚度h=35mm,材質(zhì)為35CrMo,調(diào)質(zhì)處理:HB=2

6、80,其σb=93kg/mm2。取剪切許用應(yīng)力τ=(0.6～0.8)σb,〔τ〕=0.6×93=55.8(kg/mm2)?33917套管內(nèi)徑D=319.7mm剪切面積:F=πDh產(chǎn)品類(lèi)型:?33917×?24415?339.7×?139.7?244.5×?139.7等。?33917×17718;?273.0×?139.7;?177.8×?13917耐壓:≤35MPa;耐溫:≤350℃;適用井型:各類(lèi)井型。最大剪切力:1960534(kg)=〔τ〕F=35〔τ〕πD=Pmax結(jié)束語(yǔ)通過(guò)對(duì)新型套管頭的試驗(yàn)分析,可以得出以下結(jié)論:(1)安裝方便,每次安裝只需30分鐘,無(wú)需割、焊

7、。(2)懸掛強(qiáng)度高,是環(huán)形鋼板強(qiáng)度的5倍。(3)結(jié)構(gòu)合理,多相位提供套管懸掛力,使內(nèi)外層套管自動(dòng)居中,構(gòu)件負(fù)荷均勻。(4)功能多,有與套管環(huán)空相連的暢通通道,具備鉆采、修井作業(yè)中的污液回注等功能,免除環(huán)境污染。(5)多重密封,確保兩層套管之間環(huán)空的密封性能。(6)效益高,價(jià)格便宜,不會(huì)因套管頭影響后來(lái)油井生產(chǎn)。(收稿:1998—01—16,技審:魏明揚(yáng)〈教授級(jí)高工〉,編輯:秦敬蓉)安全系數(shù):n=P=1960534=11.67P′168000由此看出,安全系數(shù)很高。41安裝操作①安裝前應(yīng)按說(shuō)明書(shū)及施工方案要求嚴(yán)格檢查各部件;②外