可伸縮式熱采套管頭的研制

章 國(guó) 華

（勝利油田勝機(jī)石油裝備有限公司，山東東營(yíng) 257067）

稠油熱采不僅需要大量的熱采井口，還需要與之相匹配的大量熱采套管頭。本文介紹了一種可伸縮式熱采套管頭裝置，該裝置設(shè)計(jì)了金屬密封式套管懸掛器及套管頭殼體和上法蘭，實(shí)現(xiàn)了高溫注汽井的套管頭穩(wěn)定密封，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)效果良好。

1 結(jié)構(gòu)

可伸縮式熱采套管頭主要由熱采殼體、熱采閘閥、伸縮式懸掛器、上法蘭等部件組成（圖1）。因普通橡膠密封在高溫下均要碳化，無(wú)法實(shí)現(xiàn)密封。為了能夠在高溫高壓下形成有效而可靠的密封，整個(gè)裝置均采用金屬密封方式。

圖1 可伸縮式熱采套管頭

1.1 套管頭殼體

（1）套管頭殼體設(shè)計(jì)了與懸掛器下部相配合的內(nèi)孔，該內(nèi)孔深度設(shè)計(jì)較長(zhǎng)，便于懸掛器在其內(nèi)部上下移動(dòng)。

（2）殼體下部設(shè)計(jì)有表層套管螺紋，可聯(lián)接并密封表層套管。

（3）上部設(shè)計(jì)了與上法蘭聯(lián)接并密封的螺栓孔和鋼圈槽，便于上法蘭安裝在套管頭殼體上部。

1.2 套管懸掛器

（1）因考慮鉆井及固井過(guò)程中鉆井液返高的需求，懸掛器下部外徑設(shè)計(jì)了可通過(guò)鉆井液的若干通道。

（2）懸掛器上部設(shè)計(jì)了與上法蘭過(guò)盈配合的金屬密封外徑，從而保證了懸掛器與上法蘭內(nèi)孔的密封。

（3）為了便于安裝及減少懸掛器與上法蘭內(nèi)孔密封的磨損，在懸掛器上端面設(shè)計(jì)了釋放槽，從而提高了金屬密封處的使用壽命。

（4）該金屬密封是懸掛器本體的一部分，屬于整體式金屬密封。

1.3 上法蘭

（1）上法蘭底部設(shè)計(jì)有與懸掛器配合的內(nèi)孔，該內(nèi)孔深度較長(zhǎng)，可滿足懸掛器與上法蘭形成有效金屬密封的同時(shí)，也可在其內(nèi)部上下移動(dòng)，從而吸收了套管因熱脹冷縮形成的力，保證了套管頭與井口的安全。

（2）上法蘭的上部設(shè)計(jì)了技術(shù)套管螺紋，通過(guò)一個(gè)短接可與熱采井口相聯(lián)。

（3）安裝在上法蘭上部的熱采井口不會(huì)因套管的升長(zhǎng)而升高，井口處于穩(wěn)定狀態(tài)。

2 工作原理

當(dāng)通過(guò)熱采井口往井底注蒸汽時(shí)，與井口相聯(lián)接套管頭的溫度也會(huì)隨著升高，套管會(huì)升長(zhǎng)，套管懸掛器在殼體里可往上移動(dòng)，有效消除套管因熱脹冷縮而形成的應(yīng)力。伸縮式懸掛器的設(shè)計(jì)既可以懸掛熱采用套管，又能滿足溫度大范圍變化的要求。上法蘭上部的套管螺紋可接熱采井口，當(dāng)溫度升高時(shí)，安裝在上部的熱采井口不會(huì)隨著套管的升高而上移，確保了熱采井口能夠穩(wěn)定的工作。

3 技術(shù)參數(shù)

套管頭殼體公稱通徑：240 mm；常溫額定工作壓力：35 MPa；高溫（370 ℃）額定工作壓力：24.7 MPa；額定工作溫度：-29～370 ℃；連接形式： 法蘭；材料級(jí)別：DD；性能級(jí)別：PR1；規(guī)范級(jí)別：PSL2。

4 應(yīng)用效果

試驗(yàn)表明，該熱采套管頭靜態(tài)和動(dòng)態(tài)密封均可靠，伸縮式懸掛器的設(shè)計(jì)既能懸掛熱采用套管，又能滿足溫度大范圍變化的要求，可有效消除套管因熱脹冷縮而形成的應(yīng)力。熱采套管頭每年可在勝利油田推廣應(yīng)用200 多套。

5 結(jié)論

該熱采套管頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，安裝使用方便，為稠油熱采井的可靠開(kāi)采提供了安全保障；當(dāng)對(duì)稠油熱采井進(jìn)行高溫高壓蒸汽吞吐時(shí)，套管因熱脹冷縮會(huì)出現(xiàn)伸長(zhǎng)或縮短現(xiàn)象，可伸縮式熱采套管頭能很好地滿足這一特殊工況，避免了因出現(xiàn)壓縮或拉伸應(yīng)力而損壞，同時(shí)能保證安裝在套管頭上的井口和采油樹(shù)不會(huì)因?yàn)闊崦浝淇s而上下活動(dòng)，一直處于穩(wěn)定狀態(tài)。

［1］ SY/T 5127—2002.井口裝置和采油樹(shù)規(guī)范［S］.

［2］ 萬(wàn)仁溥，羅英俊.采油技術(shù)手冊(cè)（第四分冊(cè)） ［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2000.

［3］ 張琪.采油工程原理與設(shè)計(jì)［M］.東營(yíng)：中國(guó)石油大學(xué)出版社，2000.

［4］ 徐灝.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991.