分支井电潜泵井口装置及分支井电潜泵井口装置安装方法

摘要

本发明公开了一种分支井电潜泵井口装置及分支井电潜泵井口装置安装方法。分支井电潜泵井口装置包括套管头装置、油管头装置和控制管线装置，所述套管头装置包括套管、套管头壳体、顶丝总成、套管悬挂器，所述套管悬挂器环设于所述套管外壁，所述套管头壳体设置在所述套管悬挂器外部，所述顶丝总成嵌设于所述套管头壳体，所述套管悬挂器包括卡瓦、补心、上支撑板和下支撑板。该结构套管头设计有载荷分离机构，悬挂器主密封所承受的液力试验负荷不与卡瓦悬挂负荷产生叠加，有效地保护了套管，套管悬挂器的密封主要依靠套管自重实现自激密封，确保了在大载荷下套管悬挂器的密封。

说明书

技术领域

本发明涉及海洋或者陆地分支井电潜泵井口装置的技术领域，特别的，涉及一种分支井电潜泵井口装置及分支井电潜泵井口装置安装方法。

背景技术

目前使用分支井电潜泵井口装置中套管头悬挂器采用顶丝挤压的方式实现密封，其缺点是密封压力需要人为的挤压，使得挤压力不足，密封效果不好，尤其是在深井时密封效果差，一些卡瓦式的悬挂器在大载荷的情况下容易将套管挤毁或挤变形。

油管头悬挂器和异径法兰针对电潜泵的电缆和控制管线一般只提供一套设备的穿越通道，限制了完井工艺的改进和提升。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种针对海洋和陆地的分支井电潜泵井口设计适合的井口装置及其安装方法。

一种分支井电潜泵井口装置，包括套管头装置、油管头装置和控制管线装置，所述套管头装置包括套管、套管头壳体、顶丝总成、套管悬挂器，所述套管悬挂器环设于所述套管外壁，所述套管头壳体设置在所述套管悬挂器外部，所述顶丝总成嵌设于所述套管头壳体，所述套管悬挂器包括卡瓦、补心、上支撑板和下支撑板，所述所述卡瓦内外锥面加工有倒齿，同时所述卡瓦外锥面的倒齿打磨掉一部分，在所述卡瓦抱紧所述套管时，由于所述卡瓦倒齿的作用，所述卡瓦咬紧所述套管，所述卡瓦和套管同时向下移动，下移倒一定高度后，所述卡瓦的外锥面与补芯的锥面接触并咬紧所述补芯的锥面，悬挂器下支撑板承受套管载荷，所述套管头壳体包括第一台阶，所述套管悬挂器包括第二台阶，所述第一台阶与第二台阶相对设置，载荷逐步升高后，所述第二台阶逐步与所述第一台阶接触，所述套管的载荷由所述套管悬挂器转移至所述套管头壳体上，实现了载荷分离。

优选的，所述第一台阶与第二台阶的角度均为45°。

优选的，在所述套管悬挂初期，所述套管悬挂器通过拧紧密封螺栓实现初始密封，载荷加大后，所述卡瓦咬紧套管，所述卡瓦带动补芯下移使得所述上支撑板压缩胶筒，实现自激密封。

优选的，所述油管头装置包括油管、油管头壳体、油管悬挂器、油管头顶丝、定位销和异径法兰，所述异径法兰和油管悬挂器环设于所述油管的外壁，所述油管头壳体设置与所述油管悬挂器外部，所述油管头顶丝、定位销嵌设于所述油管头壳体，所述油管悬挂器的定位销设计为油管头顶丝密封形式，所述油管头顶丝通过一组V型密封圈，再由压帽通过油管头壳体上的螺纹压紧密封圈，将油管悬挂器安装到所述分支井电潜泵井口装置的油管头壳体中，通过上紧所述油管头顶丝，使所述油管头顶丝端部与所述油管悬挂器的定位孔贴合。

优选的，所述油管悬挂器的定位孔设计有v字形的导入槽。

优选的，所述控制管线装置采用了整体穿越的结构，所述控制管线装置包括电潜泵电缆线和电潜泵控制管线。

优选的，所述油管悬挂器和异径法兰分别设置二电缆穿越孔和四控制管线穿越孔。

本发明还公开一种分支井电潜泵井口装置安装方法，包括如下步骤：

进行钻井一开，完成后将套管头安装在井口，悬挂表层套管；

再进行钻井的二开，完成后安装套管悬挂器，悬挂技术套管；

钻井完成后，将油管头安装在套管头上方，在油管悬挂器和异径法兰处设置穿越电潜泵的2根电缆和4根控制管线；

对油管悬挂器采用顶丝密封结构和O型圈密封结构，完成所述井电潜泵井口装置的安装。

优选的，所述套管头装置的工作方法，包括如下步骤：

在套管头壳体中设置的第一台阶，套管悬挂器设置有第二台阶；

在套管悬挂初期，套管悬挂器通过拧紧密封螺栓实现初始密封，由悬挂器下支撑板承受套管载荷；

载荷逐步升高后，套管悬挂器的补芯的第二台阶逐步与套管头壳体中的第一台阶接触，套管的载荷由悬挂器转移至套管头壳体上，实现了载荷分离；

补芯的下移使得悬挂器的上支撑板压缩胶筒，实现了自激密封；

在管悬挂器的卡瓦内外锥面设置倒齿，当卡瓦抱紧套管时，由于卡瓦倒齿的作用，卡瓦咬紧套管；

卡瓦和套管同时向下移动，下移倒一定高度后，卡瓦的外锥面与补芯的锥面接触并咬紧补芯的锥面，使得套管整体不在下移，套管的载荷有套管头壳体承受，实现了卡瓦咬紧套管而不挤毁套管的目的即套管悬挂器的可控摩擦。

相较于现有技术，本发明公开的分支井电潜泵井口装置及其安装方法，具有以下优点：

1.可控摩擦式卡瓦悬挂器，其径向作用力较小，能保证在最大悬挂负荷情况下不挤毁套管。

2.套管头设计有载荷分离机构，悬挂器主密封所承受的液力试验负荷不与卡瓦悬挂负荷产生叠加，有效地保护了套管。

3.套管悬挂器的密封主要依靠套管自重实现自激密封，确保了在大载荷下套管悬挂器的密封。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1是分支井电潜泵井口装置的平面结构示意图；

图2a-2b是图1所示套管头装置的平面结构示意图；

图3是图1所示油管头装置的平面结构示意图；

图4是图1所示控制管线装置的平面结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明公开一种分支井电潜泵井口装置，请参阅图1，所述分支井电潜泵井口装置包括套管头装置1、油管头装置2和控制管线装置3。

请参阅图2a-2b，所述套管头装置1包括套管18、套管头壳体13、顶丝总成11、套管悬挂器12，所述套管悬挂器12环设于所述套管18外壁，所述套管头壳体13设置在所述套管悬挂器12外部，所述顶丝总成11嵌设于所述套管头壳体13，所述套管悬挂器12包括卡瓦16、补心17、上支撑板14和下支撑板15，所述套管悬挂器12的卡瓦16内外锥面加工有倒齿，同时所述卡瓦16外锥面的倒齿打磨掉一部分，在所述卡瓦16抱紧所述套管18时，由于所述卡瓦16倒齿的作用，所述卡瓦咬紧所述套管18，所述卡瓦16和套管18同时向下移动，下移倒一定高度后，所述卡瓦16的外锥面与补芯17的锥面接触并咬紧所述补芯17的锥面，所述套管悬挂器的下支撑板15承受套管载荷，所述套管头壳体13包括第一台阶，所述套管悬挂器12包括第二台阶，所述第一台阶与第二台阶相对设置，所述第一台阶与第二台阶角度均为45°，

在所述套管18悬挂初期，所述套管悬挂器12通过拧紧密封螺栓实现初始密封，载荷加大后，所述卡瓦16咬紧套管，所述卡瓦带动补芯17下移使得所述上支撑板14压缩胶筒，实现自激密封。

在所述套管18悬挂初期，由所述下支撑板15承受套管载荷，载荷逐步升高后，所述套管悬挂器12的补芯17的45°第二台阶逐步与所述套管头壳体13中的45°第一台阶接触，所述套管18的载荷由所述套管悬挂器12转移至所述套管头壳体13上，实现了载荷分离。

当所述卡瓦16抱紧所述套管18时，由于所述卡瓦倒齿的作用，所述卡瓦16咬紧所述套管18，所述卡瓦16和套管18同时向下移动，下移倒一定高度后，所述卡瓦16的外锥面与补芯17的锥面接触并咬紧所述补芯17的锥面，使得所述套管18整体不在下移，所述套管18的载荷有所述套管头壳13体承受，实现了所述卡瓦16咬紧套管而不挤毁所述套管18的目的即所述套管悬挂器12的可控摩擦。

请参阅图3，所述油管头装置2包括油管、油管头壳体25、油管悬挂器23、油管头顶丝24、定位销26和异径法兰21，所述异径法兰21和油管悬挂器23环设于所述油管的外壁，所述油管头壳体25设置与所述油管悬挂器23外部，所述油管头顶丝24、定位销26嵌设于所述油管头壳体25，

所述油管悬挂器23的定位销26设计为油管头顶丝24密封形式，所述油管头顶丝24通过一组V型密封圈，再由压帽通过油管头壳体25上的螺纹压紧密封圈，将油管悬挂器23安装到所述分支井电潜泵井口装置的油管头壳体25中，通过上紧所述油管头顶丝24，使所述油管头顶丝24端部与所述油管悬挂器23的定位孔贴合，所述油管悬挂器23的定位孔设计有v字形的导入槽。

请参阅图4并再次参阅图3，所述控制管线装置3装置采用了整体穿越的结构，所述控制管线装置3包括电潜泵电缆线36和电潜泵控制管线37，在本实施例中，所述电潜泵电缆线36和电潜泵控制管线37分别设置为二根和四根，所述油管悬挂器23和异径法兰21分别设置二电缆穿越孔和四控制管线穿越孔，所述电潜泵电缆线36设置在所述电缆穿越孔内，所述电潜泵控制管线37设置在所述控制管线穿越孔内。

所述分支井电潜泵井口装置公开的整体控制管线装置3，实现了穿越多条电缆和控制管线。所述油管头壳体25对于油管悬挂器23的定位通过定位销26实现，确保了油管悬挂器23的定位准确，加工和安装方便。

本发明还公开一种分支井电潜泵井口装置的安装方法，包括如下步骤：

进行钻井一开，完成后将套管头安装在井口，悬挂表层套管；

再进行钻井的二开，完成后安装套管悬挂器，悬挂技术套管；

钻井完成后，将油管头安装在套管头上方，在油管悬挂器和异径法兰处设置穿越电潜泵的2根电缆和4根控制管线；

对油管悬挂器采用顶丝密封结构和O型圈密封结构，完成所述井电潜泵井口装置的安装。

所述套管头装置的工作方法，包括如下步骤：

在套管头壳体中设置的第一台阶，套管悬挂器设置有第二台阶；

在套管悬挂初期，套管悬挂器通过拧紧密封螺栓实现初始密封，由悬挂器下支撑板承受套管载荷；

载荷逐步升高后，套管悬挂器的补芯的第二台阶逐步与套管头壳体中的第一台阶接触，套管的载荷由悬挂器转移至套管头壳体上，实现了载荷分离；

补芯的下移使得悬挂器的上支撑板压缩胶筒，实现了自激密封；

在管悬挂器的卡瓦内外锥面设置倒齿，当卡瓦抱紧套管时，由于卡瓦倒齿的作用，卡瓦咬紧套管；

卡瓦和套管同时向下移动，下移倒一定高度后，卡瓦的外锥面与补芯的锥面接触并咬紧补芯的锥面，使得套管整体不在下移，套管的载荷有套管头壳体承受，实现了卡瓦咬紧套管而不挤毁套管的目的即套管悬挂器的可控摩擦。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。