一种半自动套管头紧扣器及其紧扣方法

摘要

本发明提供一种半自动套管头紧扣器及其紧扣方法，套管头法兰设置在扭矩板本体的尾端，在套管头法兰上开设有贯穿套管头法兰的螺栓槽式孔，在螺栓槽式孔内设置有端部锁紧装置，上部接头法兰设置在扭矩板本体的首端，在上部接头法兰上开设有贯穿上部接头法兰的第二螺栓孔；下部接头法兰设置在接头本体的尾端，且在下部接头法兰上开设有贯穿下部接头法兰的第一螺栓孔，利用高强度抗剪切螺栓由上至下依次穿过第一螺栓孔和第二螺栓孔，将接头本体和扭矩板本体相连，在接头本体的首端形成内螺纹。该紧扣器的分体式结构简单可靠，可实现就地安装与拆分，在现场不仅可以快速安装套管头提高工作效率，还为井组作业提供了极大的安全性。

说明书

技术领域

本发明涉及油气开采钻完井技术领域，更具体地说涉及一种半自动套管头紧扣器及其紧扣方法。

背景技术

在石油钻井组作业时，丝扣型套管头，即用来固定钻井的井口，连接井口套管柱，用以支持套管的重力，封各层管间的环形空间，为安装防喷器、油管头，采油树提供过渡连接，并且通过套管头本体上的两个侧孔，可进行补挤泥浆、监控和加注平衡液等施工作业。因此，套管头的安装在钻井作业中，甚至采油过程中都起到了举足轻重的作用。在安装丝扣型套管头时，需要将丝扣型套管头通过管螺纹连接到最上面的表层套管接箍上，这一过程需要进行对扣、上扣及紧扣作业，目前国内钻井现场安装套管头时都是采用人工对扣、上扣及紧扣，存在工人劳动强度大，工作效率低，紧扣困难等问题。尤其是在井组作业时，这种困难更会被放大，成为整个作业的瓶口，甚至会影响整个作业的进度。

发明内容

本发明克服了现有技术中的不足，现有的套管头安装都是采用人工对扣、上扣及紧扣，存在工人劳动强度大，工作效率低，紧扣困难等问题，提供了一种半自动套管头紧扣器及其紧扣方法，该紧扣器研发和使用成本较低，分体式结构简单可靠，可实现就地安装与拆分，在现场不仅可以快速安装套管头提高工作效率，还为井组作业提供了极大的安全性。

本发明的目的通过下述技术方案予以实现。

一种半自动套管头紧扣器，包括旋转扭矩板和适配接头，

所述旋转扭矩板包括上部接头法兰、扭矩板本体和套管头法兰，所述套管头法兰设置在所述扭矩板本体的尾端，在所述套管头法兰上开设有贯穿套管头法兰的螺栓槽式孔，所述螺栓槽式孔分布在所述扭矩板本体的两侧，在所述螺栓槽式孔内设置有端部锁紧装置，用于将套管头法兰与套管头固定连接，所述上部接头法兰设置在所述扭矩板本体的首端，在所述上部接头法兰上开设有贯穿上部接头法兰的第二螺栓孔；

所述适配接头包括接头本体和下部接头法兰，所述下部接头法兰设置在所述接头本体的尾端，且在所述下部接头法兰上开设有贯穿下部接头法兰的第一螺栓孔，利用高强度抗剪切螺栓由上至下依次穿过第一螺栓孔和第二螺栓孔，将接头本体和扭矩板本体相连，在所述接头本体的首端形成内螺纹，以便于接头本体与钻杆相连。

所述端部锁紧装置包括端部锁紧垫片和套管头法兰螺栓，所述端部锁紧垫片安装在所述螺栓槽式孔内，利用端部锁紧垫片和套管头法兰螺栓来限定旋转扭矩扳的位置，进而使得上部接头法兰与套管头紧扣旋转时始终中心居中。

根据不同等级套管头的上扣扭矩，进而调整插入螺栓槽式孔中的套管头法兰螺栓的位置，通过改变力矩满足上扣需求。

所述第一螺栓孔的数量为8个，相邻的第一螺栓孔之间的夹角为45°。

所述第二螺栓孔的数量为8个，相邻的第二螺栓孔之间的夹角为45°。

所述内螺纹采用钻杆扣内螺纹，通过钻杆将适配接头与顶驱连接。

一种半自动套管头紧扣器的紧扣方法，按照下述步骤进行：

步骤1，将防喷器组上提，使钻井平台与进口作业面分离，然后，直接移动悬臂梁和井架进行对准井口作业；

步骤2，在钻台面将钻杆与适配接头进行组合，在井口平面将套管头上安装旋转扭矩板，钻台面通过钻杆连接好顶驱与适配接头后，缓慢下入钻杆组合至井眼内，直到适配接头的下部接头法兰与旋转扭矩板的上部接头法兰面接触，缓慢调整角度至旋转扭矩板上部接头法兰的第二螺栓孔与适配接头下部接头法兰的第一螺栓孔对齐为止；

步骤3，在第一螺栓孔和第二螺栓孔内安装并上紧高强度抗剪切螺栓，设定顶驱扭矩至套管头厂家推荐值，旋转顶驱对套管头进行紧扣，完成之后，就地拆开高强度抗剪切螺栓和套管头法兰螺栓，实现套管头和半自动套管头紧扣器二者的分离，钻具起出井口，半自动套管头紧扣器直接就地拆除，下放防喷器组对准法兰螺栓砸紧，即完成套管头紧扣。

本发明的有益效果为：本装置研发和使用成本较低，分体式结构设计简单可靠、操作方便，可实现就地安装与拆分，利用顶驱旋转的扭矩设置功能可以使套管头精准上紧到厂家的规定扭矩，降低工人劳动强度，在现场不仅可以快速安装套管头提高工作效率，还省去转喷器和防喷器组的拆开和组装过程，为井组作业提供了极大的安全性。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中旋转扭矩板和适配接头的俯视结构示意图，其中，a为旋转扭矩板，b为适配接头；

图3是本发明旋转扭矩板和适配接头的侧视结构示意图，其中，a为旋转扭矩板，b为适配接头；

图中：1为扭矩板本体；2为接头本体；3为上部接头法兰；4为套管头法兰；5为螺栓槽式孔；6为端部锁紧装置；7为第一螺栓孔；8为内螺纹；9为下部接头法兰；10为第二螺栓孔；11为端部锁紧垫片；12为套管头法兰螺栓；13为高强度抗剪切螺栓。

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，可以根据以上附图获得其他的相关附图。

具体实施方式

下面通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。

一种半自动套管头紧扣器，包括旋转扭矩板和适配接头，

旋转扭矩板包括上部接头法兰3、扭矩板本体1和套管头法兰4，套管头法兰4设置在扭矩板本体1的尾端，在套管头法兰4上开设有贯穿套管头法兰的螺栓槽式孔5，螺栓槽式孔5分布在扭矩板本体1的两侧，在螺栓槽式孔5内设置有端部锁紧装置6，用于将套管头法兰4与套管头固定连接，上部接头法兰3设置在扭矩板本体4的首端，在上部接头法兰3上开设有贯穿上部接头法兰3的第二螺栓孔10；

适配接头包括接头本体2和下部接头法兰9，下部接头法兰9设置在接头本体2的尾端，且在下部接头法兰9上开设有贯穿下部接头法兰9的第一螺栓孔7，利用高强度抗剪切螺栓13由上至下依次穿过第一螺栓孔7和第二螺栓孔10，将接头本体2和扭矩板本体1相连，在接头本体2的首端形成内螺纹8，以便于接头本体2与钻杆相连。

端部锁紧装置6包括端部锁紧垫片11和套管头法兰螺栓12，端部锁紧垫片11安装在螺栓槽式孔5内，利用端部锁紧垫片11和套管头法兰螺栓12来限定旋转扭矩扳的位置，进而使得上部接头法兰3与套管头紧扣旋转时始终中心居中。

根据不同等级套管头的上扣扭矩，进而调整插入螺栓槽式孔5中的套管头法兰螺栓12的位置，通过改变力矩满足上扣需求。

第一螺栓孔7的数量为8个，相邻的第一螺栓孔7之间的夹角为45°。

第二螺栓孔10的数量为8个，相邻的第二螺栓孔10之间的夹角为45°。

内螺纹8采用钻杆扣内螺纹，通过钻杆将适配接头与顶驱连接。

一种半自动套管头紧扣器的紧扣方法，按照下述步骤进行：

步骤1，将防喷器组上提，使钻井平台与进口作业面分离，然后，直接移动悬臂梁和井架进行对准井口作业；

步骤2，在钻台面将钻杆与适配接头进行组合，在井口平面将套管头上安装旋转扭矩板，钻台面通过钻杆连接好顶驱与适配接头后，缓慢下入钻杆组合至井眼内，直到适配接头的下部接头法兰9与旋转扭矩板的上部接头法兰3面接触，缓慢调整角度至旋转扭矩板上部接头法兰3的第二螺栓孔10与适配接头下部接头法兰9的第一螺栓孔7对齐为止；

步骤3，在第一螺栓孔7和第二螺栓孔10内安装并上紧高强度抗剪切螺栓13，设定顶驱扭矩至套管头厂家推荐值，旋转顶驱对套管头进行紧扣，完成之后，就地拆开高强度抗剪切螺栓13和套管头法兰螺栓12，实现套管头和半自动套管头紧扣器二者的分离，钻具起出井口，半自动套管头紧扣器直接就地拆除，下放防喷器组对准法兰螺栓砸紧，即完成套管头紧扣。

为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。

而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。