培訓教材3.doc

套管頭培訓 第 9 頁 共 9 頁套 管 頭一、什么是套管頭： 套管頭是套管和井口裝置之間的重要連接件。它的下端通過螺紋與表層套管相連，上端通過法蘭或卡箍與井口裝置（或防噴器）相連。二、套管頭的用途、特點及分類：2.1 用途：2.1.1通過懸掛器支撐除表層套管以外的各層套管重量；2.1.2承受井口裝置的重量；2.1.3可在內外套管柱之間形成壓力密封；2.1.4為可能蓄積在兩層套管柱之間的壓力提供一個出口，或在緊急情況下向井內泵入液體（壓井鉆井液、水或高效滅火劑等）；2.1.5可進行鉆采工藝方面的特殊作業(yè)，如：2.1.5.1若井未固好,可從側口補注水泥；2.1.5.2在采取增產措施而搞酸化壓裂時，可從側孔打入壓力液以平衡油管壓力。2.2 特點：2.2.1 套管連接既可采用螺紋連接，也可采用卡瓦連接，懸掛套管既快速又方便；2.2.2 套管掛采用剛性與橡膠復合密封結構，還可采用金屬密封，増強了產品的密封性能；2.2.3 設計有防磨套及試壓取出工具，方便防磨套的取出和對套管頭進行試壓。2.2.4 上法蘭設計有試壓、二次注脂裝置。2.2.5 套管頭側翼閥門配置，根據(jù)用戶需求設計；2.3 分類：2.3.1 按懸掛套管層數(shù)分：單級套管頭（見圖1）、雙級套管頭（見圖2）、三級套管頭（見圖3）；2.3.2 按套管懸掛器的結構型式分：卡瓦式套管頭、螺紋式套管頭；2.3.3 按本體間連接方式分：法蘭式套管頭、卡箍式套管頭、獨立螺紋式（懸掛套管柱上端和油管頭本體下端用螺紋連接的套管頭）；2.3.4 按本體的結構型式分：單體式套管頭（一個本體內裝一個懸掛器）、組合式套管頭；（一個本體內裝多個懸掛器）；三、 套管頭的型號表示法及型號：3.1 型號表示法:例1：TFQ1397-70套管頭T F Q 139770最上層套管頭工作壓力 70MPa懸掛套管序列：13 3/89 5/87 氣井法蘭式套管頭 例2：TK1397-70套管頭T K 139770最上層套管頭工作壓力 70MPa懸掛套管序列：13 3/89 5/87 卡瓦式套管頭圖1 TFQ9 5/87-70 單級套管頭TFQ9 5/87-70單級套管頭連接9 5/8 套管，懸掛7（或5 1/2）套管；3.2 型號（常用產品）：單級氣(油)井套管頭（TFQ系列）35MPa型：TFQ 9 5/87-35(TFQ9 5/87-5,000Psi)、70MPa型：TFQ 9 5/87-70(TFQ 9 5/87-10,000Psi)、圖2 TFQ 13 3/89 5/87-70雙級套管頭TFQ 13 3/89 5/87-70雙級套管頭連接13 3/8 套管，懸掛9 5/8、7（或5 1/2）套管；雙級氣(油)井套管頭（TFQ系列） 35MPa型：TFQ 13 3/89 5/87-35(TFQ 13 3/89 5/87-5,000Psi)、70MPa型：70MPa型： TFQ 13 3/89 5/87-70(TFQ 13 3/89 5/87-10,000Psi)105MPa型：105MPa型：TFQ 13 3/89 5/87-105 (TFQ 13 3/89 5/87-15,000Psi)三級氣(油)井套管頭（TFQ系列） 35MPa型：TFQ2013 3/89 5/87-35(TFQ20 13 3/89 5/87-5,000Psi)、70MPa型： TFQ 2013 3/89 5/87-70(TFQ20 13 3/89 5/87-10,000Psi)105MPa型：105MPa型：TFQ 13 3/89 5/87-105 (TFQ 2013 3/89 5/87-15,000Psi)圖3 TFQ 2013 3/89 5/87-70三級套管頭TFQ 2013 3/89 5/87-70雙級套管頭連接套管20套管，懸掛13 3/8、9 5/8、7（或5 1/2）套管；套管頭零件或部件的額定工作壓力應按其端部或出口連接的額定工作壓力確定。當端部或出口連接的額定工作壓力不同時，應按其較小的額定工作壓力來確定。套管頭額定工作壓力分為14MPa、21MPa、35MPa、70MPa、105MPa、140MPa六種壓力級別。套管頭對材料的要求、對材料力學性能等的要求和采油(氣)井口裝置相同；四、套管頭的設計、制造和檢驗的相關標準4.1套管頭設計制造執(zhí)行中華人民共和國天然氣行業(yè)標準 SY/T5127-2002井口裝置和采油樹規(guī)范和美國石油學會出版的API spec 6A 第十七版井口裝置和采油樹設備規(guī)范；4.2在進行套管頭檢驗時,執(zhí)行中華人民共和國天然氣行業(yè)標準 SY/T5127-2002井口裝置和采油樹規(guī)范和美國石油學會出版的API spec 6A 第十七版井口裝置和采油樹設備規(guī)范； 五、套管頭的結構及密封工作原理5.1.2套管頭的結構：套管頭由四通、套管懸掛器、頂絲總成、法蘭式平行閘閥、連接件、壓力顯示機構等組成；5.1.3套管頭的橡膠密封（見圖4）工作原理：套管頭密封由套管頭本體、BT形橡膠密封圈、套管懸掛器、燕尾形橡膠密封圈、頂絲V形密封圈、密封墊環(huán)構成，套管懸掛器座掛在套管頭本體臺階上，由于套管的懸重，金屬與金屬的接觸就產生剛性被動密封，套管懸掛器與套管的密封為螺紋密封。 圖4 套管頭橡膠密封套管頭四通有與套管懸掛器外徑（或套管外徑）相匹配的BT密封及相應的注脂、試壓孔，使用時必須從注脂閥注入高壓密封脂，方能使BT密封起作用。若密封出現(xiàn)滲漏，應從注脂閥和試壓閥分別注入密封脂，使密封繼續(xù)生效。注脂壓力不超過該法蘭額定工作壓力；如密封套管，則不超過該套管的額定許用擠毀壓力。壓力試壓孔用于套管懸掛器外密封試驗。法蘭上有頂絲，用于鎖定防磨套（保護密封面），在座套管懸掛器后，又能將套管懸掛器鎖定。若頂絲處出現(xiàn)滲漏，可擰緊壓帽，使密封生效。套管頭四通兩側口法蘭，一端接平板閥（或盲法蘭），另一端接平板閥、絲扣法蘭、接頭、截止閥及壓力表，經(jīng)壓力表可觀察兩套管層之間的環(huán)空壓力。5.1.4套管頭的金屬、橡膠密封（見圖5）工作原理：套管頭金屬、橡膠密封由套管頭本體、BT形橡膠密封圈、上金屬密封組件、下金屬密封組件、套管懸掛器、燕尾形橡膠密封圈、頂絲V形密封圈、密封墊環(huán)構成，套管懸掛器座掛在套管頭本體臺階上，由于套管的懸重，金屬與金屬的接觸就產生剛性被動密封。套管懸掛器與套管的密封為螺紋密封（見圖5）；上金屬密封環(huán)是在安裝上法蘭前，通過測量上金屬密封環(huán)在上法蘭孔中的位置尺寸，再確定裝調節(jié)環(huán)的厚度，使調節(jié)環(huán)在上法蘭孔中冒出一定的過盈量。在上法蘭與套管頭四通連接時，通過套管頭四通壓縮調節(jié)環(huán)，使上金屬密封環(huán)變形，從而達到密封套管懸掛器的作用。套管懸掛器的下金屬密封組件的密封原理，是通過金屬密封環(huán)和套管頭四通、套管懸掛器的設計，保證各零件的幾何尺寸，利用頂絲上的45錐面旋轉，使下金屬密封組件壓環(huán)下行，使金屬密封環(huán)組件U形環(huán)變形，從而達到密封套管懸掛器的作用。圖5 套管頭金屬、橡膠密封套管頭四通有與套管懸掛器外徑（或套管外徑）相匹配的BT密封及相應的注脂、試壓孔，使用時必須從注脂閥注入高壓密封脂，方能使BT密封起作用。若密封出現(xiàn)滲漏，應從注脂閥和試壓閥分別注入密封脂，使密封繼續(xù)生效。注脂壓力不超過該法蘭額定工作壓力；如密封套管，則不超過該套管的額定許用擠毀壓力。壓力試壓孔用于套管懸掛器外密封試驗。法蘭上有頂絲，用于鎖定防磨套（保護密封面），在座掛套管懸掛器后，又能將套管懸掛器鎖定。若頂絲處出現(xiàn)滲漏，可擰緊壓帽，使密封生效。套管頭四通兩側口法蘭，一端接平板閥（或盲法蘭），另一端接平板閥、絲扣法蘭、接頭、截止閥及壓力表，經(jīng)壓力表可觀察兩套管層之間的環(huán)空壓力。以上兩種套管懸掛器均為芯軸懸掛器。5.1.5芯軸懸掛器（見圖6、7）：套管頭金屬、橡膠密封的芯軸懸掛器的密封原理與油管頭金屬、橡膠密封的芯軸懸掛器相同。圖6橡膠密封的芯軸懸掛器圖7金屬、橡膠密封的芯軸懸掛器5.1.6卡瓦懸掛器的結構及密封工作原理（見圖8）：5.1.6.1卡瓦懸掛器的結構：卡瓦懸掛器主要由卡瓦牙（四等分）、卡瓦座（兩等分）、橡膠密封（兩等分）、支承座（兩等分）等組成。5.1.6.2卡瓦懸掛器的工作原理：將兩半組合的卡瓦懸掛器抱住套管，整體投入到套管頭孔中，使卡瓦牙緊緊卡住套管，在套管自重和卡瓦牙錐度的作用下，卡瓦牙越楔越緊，使卡瓦牙對套管越卡越緊。而橡膠密封件在自重的作用下產生變形，形成對套管和套管頭本體的密封。圖8卡瓦懸掛器5.1.6.3倒卡瓦懸掛器的工作原理：圖9