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遼寧盤錦)摘要國內(nèi)各油氣田使用的套管頭分為環(huán)形鋼板、簡易套管頭和正規(guī)套管頭三大類，它們在現(xiàn)場使用中均存在一些問題。遼河油田研制的一種新型套管頭，具有獨特的設(shè)計與結(jié)構(gòu)，作業(yè)時天需割、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、強度、安裝操作及扣廣應(yīng)用。主題詞套管頭結(jié)構(gòu)設(shè)計強度計算現(xiàn)場試驗引言套管頭的主要作用是懸掛套管、密封環(huán)形空間。目前.國內(nèi)各油氣田使用的套管頭分為環(huán)形鋼板、簡易套管頭和正規(guī)套管頭三大類。環(huán)形鋼板是

2、40~50年代鉆井延用至今的產(chǎn)品，在生產(chǎn)中顯現(xiàn)出的突出缺點是：(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)，大大降低了套管強度。(2)結(jié)構(gòu)不合理，懸掛強度低，經(jīng)不起井口作業(yè)反復(fù)撞擊。(3)安裝時間長，工人勞動強度大，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。簡易套管頭種類繁多、結(jié)構(gòu)各異，不同程度上存在著缺點，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，價格昂貴，目前國內(nèi)采用較普遍。遼河油田勘探開發(fā)已進入中晚期，修井作業(yè)頻繁

3、，增產(chǎn)工藝日益復(fù)雜，對井口提出越來越高的要求。遼河油田鉆采院經(jīng)過幾年努力，研制成功一種新型套管頭，已獲國家專利，專利號為ZL9722371315。試驗研究11主體結(jié)構(gòu)新型套管頭由對幵式懸掛體、上壓帽、防護罩三大部分組成，見圖1O圖中：14堵:2—短節(jié):3—上壓巾S:4—內(nèi)層套管接箍：54掛體:6—防護罩:71卜層套管接箍;81卜層啻管圖1新型套管頭結(jié)構(gòu)示意圖1]23對開式懸掛體由二個對開式空心半圓柱體對裝組成，其中上部外圓面設(shè)有臺階，內(nèi)外圓面之間沿區(qū)周設(shè)有通道。內(nèi)外圓直徑尺寸與外層套管內(nèi)徑、持籀內(nèi)徑和內(nèi)層套管外徑相

4、對應(yīng)。上壓帽為空心圓柱體，上端外圓面一側(cè)開有蠟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內(nèi)螺紋相對應(yīng)。防護罩可有效地保護完井井口，防止人為破材或異物落入井內(nèi)。21對幵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)討要求.墊好井口。固井之后，卸外層套管封井器及底3馮久鴻,1993年畢業(yè)于西南石油學(xué)院海洋石油工程專業(yè)，現(xiàn)在遼河石油勘探局鉆采院海工所工作，工程師。電話:0427-^7820347法蘭，將二個對開式懸掛體分別放入表層套管接箍內(nèi)，下放內(nèi)層套管，使內(nèi)層套管接箍面座于懸掛

5、體上。(1)卸內(nèi)層套管上的聯(lián)頂節(jié)。將封井器、防噴器等移開，安裝上壓帽，旋緊絲扣，再安裝防護罩即可交付使用。31強度計算以套管頭規(guī)格033917x0177.8為例計算對開式懸掛體的懸掛強度。設(shè)內(nèi)層017718套管下深為3000m，每米按56kg計算，總重量為：戸=56kg/mx3000m=168()00kg懸掛體厚度A=35mm，材質(zhì)為35CrMo.調(diào)質(zhì)處S:HB=280，其a=93kg/mm2o取剪切許用應(yīng)力7=<0.6-0.8M.H=0.6x93=55.8033917套管內(nèi)徑=319.7mm剪切面

6、積.最大剪切力.?/>max=[r)F=351960534fkg)P1960534iin女全系=尸^^-=11.67由此看出，安全系數(shù)很高。41安裝操作?裝前應(yīng)按說明書及施工方案要求嚴格檢查各部件；②?卜層套管下完，固井之前，墊好井口，使頂部內(nèi)層套管接箍下端面與外層套管接箍上端面相勝約30cm;@內(nèi)層套管固井完畢.卸外層套管封井H及底法蘭，上提底法蘭約50cm，固定好，保持不下掉；@$卩開底法蘭后，根據(jù)內(nèi)層套管接箍與外層套?接箍間的相對位置，再做適當(dāng)調(diào)整，以方便裝入懸拮體為宜。將對幵式懸掛體放入外層套管接箍內(nèi)；⑤平

7、穩(wěn)下放內(nèi)層套管.使內(nèi)層套管接箍下端面座于懸掛體上；@內(nèi)層套管坐穩(wěn)后，卸聯(lián)頂節(jié)并提出；@

8、各外層套管井口裝置、封井器等移開.騰出井口工作空間；?芏密封槽部位放入密封圈；@戴上壓帽，并旋緊絲扣。應(yīng)用及推廣新型套管頭于1995年研制成功之后，在遼河泊田嶺南3井、海南6井、海南8井、月東1井等二葉幾口井的現(xiàn)場使用，達到了設(shè)計要求，安裝成功率100%。經(jīng)質(zhì)檢部門對產(chǎn)品規(guī)格、型號、幾何尺寸、校料的化學(xué)成份、力學(xué)性能、水壓強度、水壓密封、懸g負荷等檢測，各項性能技術(shù)指標(biāo)符合《石油井口裝遷套管頭》(SY5172-92)標(biāo)準(zhǔn)。目前，

9、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：產(chǎn)品類型：033917x024415?3917x17718;0339.7x0139.70273.0x0139.7;0244.5x0139.70177.8x013917等。耐壓：幻5MPa;耐溫：<350°C;適用井型:各類井型。結(jié)束語通過對新型套管頭的試驗分析，可以得出以下結(jié)論：(1)安裝方便，每次安