[发明专利]一种可现场更换悬挂器的单级套管头

说明书

技术领域

本发明涉及石油机械，油气井钻采设备中的套管头。

背景技术

现有油气井常用的芯轴式套管头，在实际生产中常会遇到复杂的井况，如超深井、大位移井、水平井、高温高压井、小间隙井和塌陷井等，使常规的尾管芯轴式悬挂器难以顺利地安装和悬挂，常需要换用卡瓦式套管头。如果整体更换套管头，势必浪费大量的人力和物力，并影响油气井的钻采进度。在套管头本体的中心孔内更换不同类型的套管悬挂器，并非难事；困难的是在更换不同类型的套管悬挂器后，套管头本体上方的转换法兰及其密封组件不能通用，增加了现场装配的难度和用户的经济负担。另外，现有采用锥管螺纹联接表层套管的套管头，由于其本体体积庞大、重达数百公斤，与埋入地下的表层套管螺纹联接，亦非易事，常因为联接螺纹的加工质量、机械损伤、现场泥沙和同轴度的影响，欲速不达。而现有采用底部的卡瓦联接表层套管的套管头，都采用“BT密封圈+注脂阀注入密封脂”的方法密封，由于BT密封圈与零件之间有缝隙，密封脂会干枯萎缩，所以密封效果不佳。

发明内容

为了解决上述问题，本发明采用成组技术和新的结构，对现有的套管头产品进行改进设计，以达在同一套管头本体和转换法兰的壳体内，安装不同类型的套管悬挂器，并提高其密封的可靠性，以满足油气井在不同情况下的固井需求。

本发明主要包括底座、套管头本体、芯轴式套管悬挂器、卡瓦式套管悬挂器、转换法兰、注脂阀、泄压阀、螺栓螺母、密封垫环、顶丝部件、卡瓦组合件和BT密封圈；其独特之处是：在套管头本体和转换法兰中心的阶台孔内，既能安装芯轴式套管悬挂器，也能换装卡瓦式套管悬挂器；芯轴式套管悬挂器上方的上下楔入式金属密封组件，置于转换法兰中心阶台孔的下方，既能对芯轴式套管悬挂器的加长颈进行密封，也能对换装的卡瓦式套管悬挂器上方的内层套管进行密封。另外，在芯轴式套管悬挂器中的上、下两组金属密封组件和套管头本体底部的卡瓦组合件中的金属密封组件，均为上下楔入式金属密封组件；在表层套管、内层套管和芯轴式套管悬挂器的加长颈上端，均实行“金属密封+BT圈注脂”的组合密封结构。

由于本发明套管头本体和转换法兰的中心孔内，既能安装芯轴式套管悬挂器，也能换装卡瓦式套管悬挂器，提高了套管头产品及零部件的通用性和应对复杂井况的能力，避免了更换不同悬挂器套管头产品时，人力、物力和时间的消耗。采用密封性能突出的上下楔入式金属密封组件，对芯轴式套管悬挂器的上方和下方，对卡瓦式悬挂器夹持的表层套管和内层套管上端，均采取金属密封；并在所有金属密封组件的前后，均增设BT密封圈或O型密封圈。进一步提高了套管头产品的密封可靠性，使其更适合在复杂的井况地区和高温高压油气井上使用。

附图说明

图1为本发明套管头本体底部带卡瓦组合件，在套管头本体和转换法兰中心的阶台孔内，安装芯轴式套管悬挂器(左侧)、或换装卡瓦式套管悬挂器(右侧)的两个半剖视合并的一个实施例总体结构示意图；

图2为本发明套管头本体底部为锥管螺纹，在套管头本体和转换法兰中心的阶台孔内，安装芯轴式套管悬挂器(左侧)、或换装卡瓦式套管悬挂器(右侧)的两个半剖视合并的另一个实施例总体结构示意图；

图3为图1中芯轴式套管悬挂器部件整体结构的全剖视示意图；

图4为图1中卡瓦式套管悬挂器部件整体结构，以及上方的内层套管被上下楔入式金属密封组件密封的全剖视示意图；

图5为图3中蝶形弹簧零件的水平俯视示意图；

图6为图4中卡瓦式套管悬挂器部件水平俯视局部剖视示意图。

附图中标号所示的零部件名称如下：

1、底座，2、套管头本体，3、芯轴式套管悬挂器，3-1、套管挂，3-2、加长颈，3-3、金属密封圈，3-4、O型密封圈，3-5、蝶形弹簧，3-6、下垫环，3-7、X型密封圈，3-8、上垫环，3-9、O型密封圈，3-10、上垫环，3-11、X型密封圈，3-12、下垫环，3-13、拼紧螺母，3-14、紧定螺钉，4、卡瓦式套管悬挂器，4-1、卡瓦，4-2、卡瓦座，4-3、内外密封圈，4-4、支承圈，4-5、接插板，4-6、接插销，5、转换法兰，6、注脂阀、7、BT密封圈，8、泄压阀，9、螺栓螺母，10、密封垫环，11、顶丝部件，12、内层套管，13、BT密封圈，14、卡瓦组合件，14-1、上垫环，14-2、X型密封圈，14-3、下垫环，14-4、整圈卡瓦，14-5、卡瓦座，14-6、压紧螺栓，15、表层套管。

具体实施方式