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1、新型套管头研制与应用冯久鸿3陈文森张义亮刘昕(辽河石油勘探局钻采院,124010辽宁盘锦)摘要国内各油气田使用的套管头分为环形钢板、简易套管头和正规套管头三大类,它们在现场使用中均存在一些问题。辽河油田研制的一种新型套管头,具有独特的设计与结构,作业时无需割、焊,效果良好,成功率100%。本文介绍了新型套管头的结构、工作原理、强度、安装操作及推广应用。主题词套管头结构设计强度计算现场试验大部分组成,见图1。引言套管头的主要作用是悬挂套管、密封环形空间。目前,国内各油气田使用的套管头分为环形钢板、简易套管头和正规套管头三大类。环形钢板是40～50年代钻井延用至今的产品,在生
2、产中显现出的突出缺点是:(1)在悬挂套管施工中需要割、焊作业,破坏了套管金相结构,大大降低了套管强度。(2)结构不合理,悬挂强度低,经不起井口作业反复撞击。(3)安装时间长,工人劳动强度大,悬挂质量不易保证,为以后油井作业留下许多事故隐患。(4)功能单一,只起悬挂套管作用,不具备油井后续处理功能。简易套管头种类繁多、结构各异,不同程度上存在着缺点,在浅井中采用较普遍。正规套管头结构复杂,加工困难,安装繁琐,价格昂贵,目前国内采用较普遍。辽河油田勘探开发已进入中晚期,修井作业频繁,增产工艺日益复杂,对井口提出越来越高的要求。辽河油田钻采院经过几年努力,研制成功一种图中:1—
3、丝堵;2—短节;3—上压帽;4—内层套管接箍;5—悬挂体;6—防护罩;7—外层套管接箍;8—外层套管图1新型套管头结构示意图对开式悬挂体由二个对开式空心半圆柱体对装组成,其中上部外圆面设有台阶,内外圆面之间沿圆周设有通道。内外圆直径尺寸与外层套管内径、接箍内径和内层套管外径相对应。上压帽为空心圆柱体,上端外圆面一侧开有螺孔和与之相垂直的圆弧形通道,下端为套管外螺纹,其尺寸与外层套管接箍内螺纹相对应。防护罩可有效地保护完井井口,防止人为破坏或异物落入井内。21对开式悬挂体与上压帽的安装(1)内层套管下完,固井之前,按钻井、固井设计要求,垫好井口。固井之后,卸外层套管封井器及
4、底新型套管头,已获国家专利,ZL9722371315。专利号为试验研究11主体结构新型套管头由对开式悬挂体、上压帽、防护罩三3冯久鸿,1993年毕业于西南石油学院海洋石油工程专业,现在辽河石油勘探局钻采院海工所工作,工程师。电话:0427—7820347·53·第21卷第6期冯久鸿等:新型套管头研制与应用法兰,将二个对开式悬挂体分别放入表层套管接箍内,下放内层套管,使内层套管接箍面座于悬挂体上。(2)卸内层套管上的联顶节。将封井器、防喷器等移开,安装上压帽,旋紧丝扣,再安装防护罩即可交付使用。31强度计算紧丝扣。应用及推广新型套管头于1995年研制成功之后,在辽河油田岭南
5、3井、海南6井、海南8井、月东1井等二十几口井的现场使用,达到了设计要求,安装成功率100%。经质检部门对产品规格、型号、几何尺寸、材料的化学成份、力学性能、水压强度、水压密封、悬挂负荷等检测,各项性能技术指标符合《石油井口装置套管头》(SY5172—92)标准。目前,新型套管头已在海上和陆地油田使用20余井次,产品规格如下:以套管头规格Ø33917×Ø177.8为例计算对开式悬挂体的悬挂强度。设内层Ø17718套管下深为356kg计算,总重量为:000m,每米按P′=56kg/m×3000m=168000kg悬挂体厚度h=35mm,材质为35CrMo,调质处理:HB=2
6、80,其σb=93kg/mm2。取剪切许用应力τ=(0.6～0.8)σb,〔τ〕=0.6×93=55.8(kg/mm2)Ø33917套管内径D=319.7mm剪切面积:F=πDh产品类型:Ø33917×Ø24415Ø339.7×Ø139.7Ø244.5×Ø139.7等。Ø33917×17718;Ø273.0×Ø139.7;Ø177.8×Ø13917耐压:≤35MPa;耐温:≤350℃;适用井型:各类井型。最大剪切力:1960534(kg)=〔τ〕F=35〔τ〕πD=Pmax结束语通过对新型套管头的试验分析,可以得出以下结论:(1)安装方便,每次安装只需30分钟,无需割、焊
7、。(2)悬挂强度高,是环形钢板强度的5倍。(3)结构合理,多相位提供套管悬挂力,使内外层套管自动居中,构件负荷均匀。(4)功能多,有与套管环空相连的畅通通道,具备钻采、修井作业中的污液回注等功能,免除环境污染。(5)多重密封,确保两层套管之间环空的密封性能。(6)效益高,价格便宜,不会因套管头影响后来油井生产。(收稿:1998—01—16,技审:魏明扬〈教授级高工〉,编辑:秦敬蓉)安全系数:n=P=1960534=11.67P′168000由此看出,安全系数很高。41安装操作①安装前应按说明书及施工方案要求严格检查各部件;②外
