[發(fā)明專利]一種弧形式柔性卡瓦牙長壽命套管頭

有效

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• 申請日: 2017-04-19
• 公開（公告）號: CN107461160B
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發(fā)明（設計）人: 練章華;劉洋;鄭建翔;林鐵軍
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21B17/08
• 分類號: E21B17/08;E21B19/10
• 代理公司: 北京中索知識產權代理有限公司 11640
• 代理人: 霍春月

本發(fā)明公開了一種弧形式柔性卡瓦牙長壽命套管頭，包括底板，環(huán)形支撐板，手動平板閥，抗震壓力表，WE型弧形式柔性卡瓦懸掛器總成，C型復合密封圈，套管頭本體，H型金屬密封圈總成，下部弧形式柔性卡瓦總成，密封墊環(huán)Ⅰ，雙頭螺栓、螺母，密封墊環(huán)Ⅱ。本發(fā)明所述的弧形式柔性卡瓦牙相比以往常規(guī)直齒式卡瓦牙，承載力更大，使套管外表面受力均勻，因此不會造成對套管的咬合損傷，鈦合金的卡瓦牙的耐腐蝕能力是普通合金鋼的近百倍，強度增加，懸掛器的重量減輕，套管頭整體密封結構基本采用金屬密封圈結構，耐高溫、耐化學腐蝕能力更強，保證卡瓦懸掛器的長壽命，適合用于現(xiàn)有的深井和超深井井口套管頭的組合，擴展了卡瓦懸掛器的使用領域。

技術領域

本發(fā)明涉及鉆井技術領域，具體涉及一種用于超深高壓油氣井的弧形式柔性卡瓦牙長壽命套管頭。

背景技術

套管頭是石油、天然氣鉆采過程中連接套管與井口裝置的必備設備。套管頭工作原理是通過套管頭卡瓦與套管和懸掛器相互作用，把下入井中套管重量通過卡瓦、卡瓦懸掛器傳遞到套管頭基座，使得套管頭全部承受套管重量，此時套管頭外殼、卡瓦懸掛器、卡瓦和套管都要承受較大作用力，要求各部分機構強度必須滿足要求。

目前，套管頭通常為分體式和整體式，都配置反卡瓦式懸掛器或心軸式懸掛器，分體式套管頭在使用過程中安裝不便、費時費力；整體式套管頭結構合理、節(jié)省材料，且能簡化防噴器的安裝程序，易于裝配。反向卡瓦式懸掛器，在使用過程中易出現(xiàn)抱合不牢現(xiàn)象，套管會上下竄動，密封性能和安全可靠性差，還易損傷套管；采用PT-CQ氣密封扣的心軸式懸掛器，雖然密封性能、耐壓性能及工作可靠性較反卡瓦式套管頭有所提高，但對于懸掛大管徑較大的表層套管，由于其結構所限，在套管頭下部的有限空間中，心軸式懸掛器難以安置，因而使用不便。而套管頭在油、氣、水井進行鉆井時，要達到控制固定井口，并支持、固定下入井內的套管柱，安裝防噴器組的目的，因此套管頭的密封對于施工安全很重要，特別是在井內發(fā)生溢流、井涌等井噴現(xiàn)象時能起到關鍵作用。針對現(xiàn)有95/8-24套管懸掛器總成懸掛各種常規(guī)鋼級套管的應力和接觸力進行分析，發(fā)現(xiàn)用各鋼級套管僅適用于淺層且不滿足300噸極限載荷，套管最大接觸力發(fā)生在卡瓦缺口處，而且卡瓦與卡瓦懸掛器接觸力最大值也發(fā)生在缺口處，卡瓦牙與套管外壁面接觸是不均勻的，主要原因是卡瓦是通過周向收縮卡緊套管，使得卡瓦、套管接觸力不對稱。由于卡瓦非對稱性，使得卡瓦、套管應力分布極不均勻，卡瓦缺口對面應力值最大。

因此，目前卡瓦主要存在的問題是：現(xiàn)有技術的套管頭為單層密封結構，只在卡瓦懸掛器的下端設有一個BT密封圈進行密封，在井內壓力出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況下，密封圈的密封效果會受到影響，不利于快速控制井口的井噴現(xiàn)象，卡瓦牙對套管的擠壓力不均勻，造成套管強度下降和早期的失效，普通合金卡瓦牙在惡劣的工況環(huán)境下容易生銹、牙齒受力不均容易損壞，需要經常更換。

發(fā)明內容

針對上述卡瓦結構和密封結構的缺陷，本發(fā)明設計了一種弧形式柔性卡瓦牙結構和金屬密封承壓結構的長壽命套管頭。

本發(fā)明的技術方案如下：