一种油管热应力补偿器的制作方法

本实用新型涉及稠油热采的井下工具，具体涉及一种油管热应力补偿器。

背景技术：

稠油水平井开采普遍采用蒸汽吞吐工艺，注采一体化管柱在300℃左右高温下，容易产生热应力集中。尤其对于疏松的砂岩油藏，地层出砂导致注汽管柱热膨胀位移无法释放，造成管柱发生失稳弯曲、断脱，导致泵卡、管杆偏磨严重，检泵周期缩短，占产时间增加，严重影响了热采高峰期的原油产量。常规的热采补偿器能有效补偿管柱热变形，减少管柱断脱的风险。

中国专利CN202031493U（公告日为2011.11.09）公开了热变应力双向补偿器，该补偿器包括一个内管和套设在内管外的外管，外管内中间部分加工有至少一个凹槽，该凹槽内安装有释放剪环，释放剪环采用热应变材料制成。外管的下端螺纹连接有下挡环，内管的上端分别与释放剪环的内孔和外管的内孔间隙配合，内管的其余部分与下挡环间隙配合。内管的上端螺纹连接有内接头，内接头处于释放剪环上方。在管柱下井过程中，内管以下的管柱的重量由释放剪环来承受，由于热应力补偿器处于低温状态，其剪切释放应力大于其所承受重力，能够保证管柱顺利下到位。在注汽开采过程中，热应力补偿器的剪切释放应力随温度升高不断降低，在温度达到一定值后，释放剪环被剪断，内管可相对于外管轴向移动，进而补偿管柱热变形。但是该补偿器未采用隔热措施，造成该段热损失较大，降低了注汽效果，严重时甚至造成套管损坏。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种油管热应力补偿器，以解决现有的补偿器热损失大、降低注汽效果的技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型一种油管热应力补偿器采用如下技术方案：该油管热应力补偿器，包括中心管及套设在所述中心管上的外管，所述中心管与所述外管之间设有用于防止蒸汽泄漏的周面密封装置，所述周面密封装置与所述中心管沿其轴向方向滑动密封配合。

所述周面密封装置包括套设在所述中心管上的密封筒体，所述密封筒体与所述中心管之间形成用于安装密封组件的环形空间。

所述密封筒体内壁上设有环形台阶，所述密封组件包括紧贴在所述环形台阶上的密封环及位于密封环之上的密封材料层。

所述密封筒体内于所述密封材料层之上设有用于压紧所述密封材料层的压套。

所述密封筒体端部外侧壁还螺纹装配有用于将所述压套压紧在密封材料层的压盖。

所述中心管与所述外管之间设有剪切环，所述剪切环用于对所述中心管与所述外管之间的相互轴向移动进行限位并可在油管的热应力作用下被剪断。

所述中心管外侧壁螺纹装配有上下间隔设置的上压环、下压环，所述剪切环处于所述上压环、下压环之间并被上压环、下压环压紧固定，所述剪切环沿径向凸出于所述上压环、下压环，剪切环的凸出部分形成被剪切的剪切部。

所述外管为包括上外管、下外管的分体式结构，所述上外管与下外管之间形成有用于安装所述剪切环的剪切部的环形凹槽。

所述下压环与所述中心管之间设于用于防止所述下压环转动的锁止结构。

所述外管的下端螺纹连接有补偿管，所述补偿管套设在所述中心管的外侧。

本实用新型的有益效果为：本实用新型通过在外管与中心管之间设置与中心管滑动密封配合的周面密封装置，可以防止注汽管柱中的蒸汽通过中心管与外管之间的间隙泄漏至油套环空中，相对于技术中的没有采用隔热密封装置的补偿器，减少了热量损失，提高了注汽效果。

附图说明

图1是本实用新型一种油管热应力补偿器的实施例的结构示意图；

图2 是图1的A-A向剖视图。

具体实施方式

本实用新型一种油管热应力补偿器的实施例，如图1-2所示：该补偿器包括中心管2及套设在中心管2上的外管，中心管2与外管之间设有用于防止管柱中的蒸汽泄漏的周面密封装置，周面密封装置与中心管2沿其轴向方向滑动密封配合。周面密封装置包括套设在中心管2上的密封筒体5，密封筒体5内壁上设有环形台阶51，密封筒体5与中心管2之间形成用于填充密封组件的环空。环空是由密封筒体的环形台阶以上的筒体壁、台阶面及中心管外壁形成的上端开口的环形空间。

密封组件包括紧贴在环形台阶上的密封环7及位于密封环7之上的密封材料层6。密封筒体5内于密封材料层6之上设有用于压紧密封材料层的压套4。密封筒体5上端部外侧壁还螺纹装配有用于将压套4压紧在密封材料层的压盖3。压盖3螺纹装配在密封筒体5上，可以根据实际的密封材料层的厚度调整压套的上下位置，使压套4始终压紧在密封材料层6上。通过周面密封装置，使得管柱中的注入蒸汽不能通过中心管及外管之间的间隙泄漏，从而使本补偿器在具有热应力补偿功能的同时具有良好的保温效果，提高了注汽效果。进一步地，可以将压套设置成具有隔热作用的隔热环，以防止热量通过密封材料层散失。

中心管2与外管之间设有剪切环11，剪切环11用于对中心管2与所述外管之间的相互轴向移动进行限位并可在油管的热应力作用下被剪断。中心管2外侧壁螺纹装配有上下间隔设置的上压环9、下压环13，剪切环11处于上压环9、下压环13之间并被上压环9、下压环13压紧固定，剪切环11沿径向凸出于上压环、下压环，剪切环11的凸出部分形成被剪切的剪切部。密封筒体5位于上压环9的上方，上压环9的上端作为补偿器下方的管柱重量的承重端。

外管为包括上外管8、下外管10的分体式结构，下外管10内设有环形凸台，上外管8与下外管10之间形成有用于安装剪切环的剪切部的环形凹槽。上外管8的上端与密封筒体5螺纹连接，上外管8下端与下外管10螺纹连接。下压环13与中心管2之间设于用于防止下压环13转动的锁止结构，锁止结构采用在下压环及中心管壁上开设相对应的销钉孔，利用径向设置的防转销钉12依次穿入到下压环、中心管上的销钉孔中。剪切环通过上压环和下压环限位，下压环又通过防转销钉12固定，可以防止剪切环11提前剪断失效。

下外管10的下端螺纹连接有补偿管14，补偿管14套设在中心管2的外侧，在剪切环11断后，中心管2以在补偿管14动。补偿管14端与设有内螺纹的下接头15连接，中心管2下端与下接头之间留有供中心管活动的距离。通过补偿管14调节中心管距离下接头的距离，满足实际的补偿距离。中心管的上端与设有内螺纹的上接头1纹连接。本实用新型的补偿器通过上接头1、下接头15汽管柱相连接。

本实用新型油管补偿器的工作原理如下：下井过程中，通过上接头1与下接头15的螺纹把补偿器连接在注汽管柱所需位置，补偿器以下管柱自重通过压盖3、密封筒体5、上外管8、下外管10、补偿管14、下接头15作用在上压环9上，剪切环11不受力；管柱下行时摩擦载荷通过下接头15、补偿管14、下外管10作用在剪切环11上，防止管柱上移，保证补偿器处于拉伸状态；管柱下入时的摩擦载荷通过下外管传递到剪切环上，剪切环11的剪切载荷介于下行阻力载荷与管柱失稳载荷之间，从而保证管柱正常下入。注汽过程中，注汽管柱由于热应力膨胀伸长，中心管与补偿管发生相对移动，剪切环被剪断，补偿器回收补偿管柱热伸长。

在本实施例中，中心管处于上方，在中心管处于下方的其它实施例中，可以将密封装置设置在外管的下方。

在其它实施例中，可以将上接头的与中心管连接的螺纹设置成外螺纹，同理，可以将下接头的与补偿管连接的螺纹设置成内螺纹。

在本实施例中，将外管设置成分体式结构，是为了便于剪切环与外管的装配，在安装时，可以先将剪切环固定安装在中心管上，然后安装上外管，安装上外管后再安装下外管；在其它实施例中，可以将外管设置成一体的，在其内壁上开设用于安装剪切环的环形凹槽，如背景技术中引用的对比文件中公开的剪切环的安装结构。

在本实施例中，在外管与下接头之间设置补偿管，可以通过补偿管可以调节中心管距离下接头的距离，满足实际的补偿距离。在其它实施例中，也可不设置补偿管，直接将下接头螺纹连接在外管下端，中心管下端与下接头之间留有供中心管活动的距离。

在其它实施例中，可以不通过上下压环固定剪切环，将剪切环套设在中心管外壁上环设的凹槽中，为了便于安装，将剪切环设置成分体的，而不是一体的圆环。

在其它实施例中，可以将压套设置成带有外螺纹的结构，压套螺纹装配在中心管内，其自身可以起到压紧密封材料层的作用，也可以根据密封材料层的厚度进行调整，此时可以省去压盖。