一种带VR螺纹堵的套管头、设有套管头的起下油管设备的制作方法

本实用新型属于油气钻采设备技术领域，涉及一种起下油管的设备。

背景技术：

油管是在钻探完成后将原油、天然气从油气层输送到地表的管道，用以承受开采过程中产生的压力。下油管的步骤通常为：第一、待钻探完毕并提钻之后，下30套管并固定，割除多余的套管，安装底座并将套管焊接在底座上；第二、待钻头二开完毕并提钻之后，下20套管并固定，割除多余的套管，安装调节底座及表层套管头，并用卡瓦固定20套管，从下往上依次安装升高短节、钻井四通、防喷器，试压并安装防磨套；第三、待钻头三开完毕并提钻、提防磨套之后，下13-3/8套管，拆升高短节，上提防喷器，安装悬挂并密封总成，下移防喷器并装升高短节；……。

现有的不压井起下工艺是密闭作业，先采用环形防喷器或筒形防喷器进行密封环空，然后通过强行下机构进行起下管柱。但是，强行起下机构由于设备庞大，安装运输较慢，作业时起下速度较慢，从作业平台上接卸管柱慢。为此，申请号为201510387235.5的发明专利申请就公开了一种起下油管的设备及工艺方法，该起下油管的设备包括：大四通，其包括第一通路、第二通路、第三通路、第四通路，其第一通路与井口法兰密封连接，其第二通路与双闸板防喷器密封连接；所述第二通路位置设置有悬挂器座，其第三通路和/或第四通路上设置有放喷管线，在所述放喷管线上设置有第一阀门；悬挂器，其与所述大四通之间形成液流通道，其具有相对的第一配合部和第二配合部，所述第一配合部与所述悬挂器座配合，所述第二配合部用于固定油管；悬挂器丝堵，其下端密封地固定在所述悬挂器上；双闸板防喷器，其密封地连接有容纳座；密封件，其设置在所述容纳座内。

现有的大四通(或套管头)安装在井位上，悬挂油管柱或套管柱，密封各层油管柱或套管柱之间的环形空间，是形成地层稳定油气层通道的必要设备。目前,国内外常用的油(套)管头本体侧通径连接侧口闸阀，本体侧通径上未设计加工VR堵螺纹。该结构设计的不足是：在井口发生故障的情况下，难以进行带压维修作业；有可能会使井口失控，流体外涌，甚至造成环境污染、人员损伤等事故。

悬挂器分为卡瓦式和芯轴式两种，安装于套管头内并用于悬挂套管柱。目前，国内外最常用的卡瓦式悬挂器的密封形式为套管柱悬重自激发。但是，在悬挂表层套管等较浅套管柱时，由于套管柱悬重较轻，不能有效激发副密封的橡胶密封环产生足够形变，进而不能起到密封套管柱环形空间的作用。且目前国内外悬挂器的副密封大多采用橡胶密封结构形式，在起下油管的过成功中容易发生因橡胶老化引起密封失效，或因井筒的交变载荷变化造成密封失效。此外，现有的悬挂器中，其副密封大多采用橡胶密封，而副密封采用橡胶密封的悬挂器在现场使用过程中容易发生因橡胶老化而引起的密封失效，或者是在悬挂器的使用过程中因井筒的交变载荷变化而造成密封失效。

闸板防喷器是石油及天然气钻井工种必备的井控设备，而防喷器中的闸板开启杆、闸板关闭杆作为防喷器的关键零件，具有承载防喷器液缸总成的整体质量和承载防喷器的液缸油路控制的功能，它的结构决定这闸板防喷器的装配和拆卸时间。但是，传统的闸板开启杆和闸板关闭杆在闸板防喷器维修时因涉及结构的不合理，导致闸板防喷器装配或拆卸时间较长、费时费力。此外，国内主流使用的闸板防喷器侧门开启方式主要有铰链侧开式和液压平开式两种结构。液压平开侧门式结构具有操作方便、结构紧凑、开关迅速的特点，但是在开启侧门时普遍存在侧门易下坠，侧门开启和关闭不平稳造成侧门密封件容易损坏的现象。

技术实现要素：

本实用新型的发明目的在于：针对现有技术存在的问题，提供一种可带压维修或更换受损件的带VR螺纹堵的套管头、设有套管头的起下油管设备。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种带VR螺纹堵的套管头，包括管头本体，所述管头本体开设有第一通路、第二通路、第三通路和第四通路，所述第二通路与防喷器连通，其特征在于：所述第一通路、第三通路依次连接有闸阀、丝扣法兰和管路堵头，所述管头本体的第一通路、第三通路的侧口处设置有VR螺纹堵，所述VR螺纹堵上设置有VR堵头。

其中，所述VR螺纹堵包括堵头本体，所述堵头本体上开设有流通通路，所述流通通路的末端的内壁上开设有内螺纹。

一种设有套管头的起下油管设备，包括套管头、套管悬挂装置和防喷器，所述套管头的第二通路与防喷器连通，所述套管头内设置有套管悬挂装置；所述套管头包括管头本体，所述管头本体开设有第一通路、第二通路、第三通路和第四通路，所述第二通路与防喷器连通，所述第一通路、第三通路依次连接有闸阀、丝扣法兰和管路堵头，所述管头本体的第一通路、第三通路的侧口处设置有VR螺纹堵，所述VR螺纹堵上设置有VR堵头。

其中，所述VR螺纹堵包括堵头本体，所述堵头本体上开设有流通通路，所述流通通路的末端的内壁上开设有内螺纹。

其中，所述套管悬挂装置包括下层套管头、位于下层套管头上方并与下层套管头连接的上层套管头，所述下层套管头内设置有悬挂器。

其中，所述悬挂器包括悬挂器本体，所述悬挂器本体的轴肩处与下层套管头之间设置有采用金属密封的主密封组件，所述悬挂器本体顶部与上层套管头之间设置有采用金属密封的副密封组件，所述上层套管头与下层套管头之间设置有标准密封垫环。

其中，所述副密封组件与上层套管头之间还设置有调节垫片。

其中，所述上层套管头的外圆柱面上还开设有试压孔，所述试压孔通过上层套管头内部的管路连通至位于副密封组件与标准密封垫环之间的上层套管头的贴合面。

其中，所述悬挂器包括卡瓦座，所述卡瓦座内壁上通过同步环设置有卡瓦牙，所述卡瓦座与卡瓦牙的配合面均为双锥面；所述卡瓦座的顶面上通过螺钉从下往上依次连接有密封环、压环。

其中，所述压环的顶面上设置有提绳。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、套管头中，在第一通路、第三通路的侧口处设置VR螺纹堵，VR螺纹堵上配套设置有VR堵头，带有VR螺纹堵的套管头能正常悬挂油管、套管，并密封油管、套管的环形空间，同时在井口闸阀出现故障时可实现带压换阀或更换受损件，提高了井口的可靠性和安全性。

2、悬挂器中，悬挂器本体顶部与上层套管头之间的副密封组件采用密封性能可靠、使用寿命长的金属非标密封垫环结构，主密封采用由套管悬重激发实现密封的金属密封结构，有效地杜绝了现有技术中因橡胶老化引起的密封失效，且在悬挂器本体的轴肩处与下层套管头之间、悬挂器本体顶部与上层套管头之间、上层套管头与下层套管头之间均进行有效地密封，提高了悬挂器的密封性能，延长了悬挂器的使用寿命。

3、悬挂器中，由于上层套管头与下层套管头之间的标准密封垫环和副密封组件中的金属非标密封垫环结构的压缩量并不一致，且在压力作用下，主密封组件在有限的空间内的形变量与主密封组件承受的压力将不成线性分布，因而无法通过套管或油管的重量准确地计算出主密封组件的形变量，从而无法将主密封组件的形变量折算到副密封组件、标准密封垫环的形变量中并计算出副密封组件、标准密封垫环的尺寸，因而在副密封组件与上层套管头之间设置调节垫片，通过调节垫片调整副密封组件的形变量更好地与标准密封垫环的形变量相适配，从而使悬挂器本体顶部与上层套管头之间、上层套管头与下层套管头之间均能进行有效地密封，提高了悬挂器的密封性能，延长了悬挂器的使用寿命。

4、悬挂器中，由于需通过调节垫片调整副密封组件的形变量更好地与标准密封垫环的形变量相适配，因而在装配过程中就需要不间断地调整调节垫片的尺寸，所以为了便于试压调整调节垫片的尺寸，因而在上层套管头的外圆柱面上设置试压孔，该试压孔通过管路连通至上层套管头的贴合面处，且管路的末端位于副密封组件与标准密封垫环之间；在装配调整时，通过试压孔向上层套管头、下层套管头与悬挂器本体三者之间充入高压气体，若这三者之间密封性能较差，则需根据试压情况对应地调整调节垫片的尺寸，直至最后三者之间的密封性能较好，从而在满足密封性能的前提下延长副密封组件以及整个悬挂器的使用寿命。

5、在出现应急状态时，换用另一种结构的悬挂器，该悬挂器的卡瓦座与卡瓦牙的配合面采用双锥面，通过该双锥面能够使卡瓦座与卡瓦牙更好地紧密接触，承载面均匀受力，增加了卡瓦的使用寿命；在卡瓦座顶部通过螺钉连接有密封环、压环，拧紧螺钉时依靠外部作用力激发密封环、压环变形，使套管头与套管外圆形成环形空间密封，形成更加可靠、更加有效的密封作用，提高悬挂器的密封性能。

6、在压环顶面上设置提绳，当需要吊动该悬挂器时，外部吊装设备可直接作用于提绳上并吊动该悬挂器，便于吊动该悬挂器，提高该悬挂器的吊动效率。

附图说明

图1为套管头的结构示意图；

图2为套管头中VR螺纹堵的结构示意图；

图3为防喷器的结构示意图；

图4为防喷器中闸板开启杆的结构示意图；

图5为防喷器中闸板关闭杆的结构示意图；

图6为正常状态时套管悬挂装置的安装示意图

图7为正常状态时悬挂器的结构示意图；

图8为应急状态时悬挂器的主视图；

图9为应急状态时悬挂器的俯视图；

图10为闸门导向支撑滑套的安装示意图；

图11为闸门导向支撑滑套的结构示意图；

图12为闸门导向支撑滑套的剖视图；

其中，附图标记为：11—闸阀、12—VR螺纹堵、13—丝扣法兰、14—管路堵头、21—闸板开启杆、22—闸板关闭杆、23—中间法兰、24—防喷器壳体、25—气缸总成、26—滑动套、27—导向支撑轴、28—排气通道、31—提绳、32—螺钉、33—压环、34—密封环、35—卡瓦牙、36—同步环、37—卡瓦座、38—手柄、39—挂钩、310—销子、311—铰链、41—下层套管头、42—悬挂器本体、43—标准密封垫环、44—副密封组件、45—上层套管头、46—紧固螺栓、47—试压孔。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

一种起下油管的设备，其包括套管头、套管悬挂装置和防喷器，防喷器与套管头连接，套管悬挂器安装于套管头内。

该防喷器包括防喷器壳体24，该防喷器壳体24的内部设置有内腔，防喷器壳体24的内腔内设置有闸板，闸板可在防喷器壳体24的内腔内移动，实现防喷器闸门的开启或关闭。该防喷器壳体24的一端设置有中间法兰23，该中间法兰23固定连接在防喷器壳体24的端面上。该中间法兰23的外侧还设置有气缸总成25，该气缸总成25与中间法兰23之间存在一定的间距。该防喷器的端面上还设置有闸板关闭杆22和闸板开启杆21，该闸板关闭杆22的连接端、闸板开启杆21的连接端均依次穿过气缸总成25、中间法兰23后与防喷器壳体24连接；该闸板关闭杆22的自由端、闸板开启杆21的自由端均穿出气缸总成25，且在闸板开启杆21的自由端的端部连接有开启杆外六方，在闸板关闭杆22的自由端的端部连接有关闭杆外六方。防喷器中，在闸板开启杆21、闸板关闭杆22的端部设置外六方结构，该外六方结构配合外部的扳手等辅助工具可进行灵活地安装或拆卸，闸板开启杆21、闸板关闭杆22的安装或拆卸更加方便、快捷、省时、省力，减少了安装或拆卸闸板开启杆21、闸板关闭杆22的安全隐患，给闸板防喷器维修的操作步骤的进一步完善带来深远影响。

该套管头包括管头本体，该管头本体上开设有第一通路、第二通路、第三通路和第四通路，第一通路、第二通路、第三通路和第四通路依序周向间隔90°设置，第一通路、第三通路一左一右设置，第二通路、第四通路一上一下设置。该第二通路与套管头上方的防喷器连通，该第一通路的左侧依次连接有闸阀11、丝扣法兰13和管路堵头14，第三通路的右侧依次连接有闸阀11、丝扣法兰13和管路堵头14。在管头本体的第一通路、第三通路的侧口处设置有VR螺纹堵12，在VR螺纹堵12上设置有VR堵头，通过VR螺纹堵12、VR堵头可实现开启或关闭第一通路、第三通路。在套管头的第一通路、第三通路的侧口处设置VR螺纹堵12，VR螺纹堵12上配套设置有VR堵头，带有VR螺纹堵12的套管头能正常悬挂油管、套管，并密封油管、套管的环形空间，同时在井口闸阀11出现故障时可实现带压换阀或更换受损件，提高了井口的可靠性和安全性。

该套管悬挂装置设置在套管头内，该套管悬挂装置包括下层套管头41和上层套管头45，该上层套管头45位于下层套管头41上方，且上层套管头45与下层套管头41通过紧固螺栓46连接。该下层套管头41内设置有悬挂器，在安装套管或油管时，套管或油管通过悬挂器连接在下层套管头41内。

为了提高VR螺纹堵12与VR堵头的安装、拆卸速度，因而两者采用螺纹连接的方式进行连接。该VR螺纹堵12包括堵头本体，该堵头本体安装在第一通路、第三通路的侧口处，堵头本体与第一通路、第二通路可固定连接。该堵头本体上开设有流通通路，该流通通路可连通管路堵头14与第一通路、第三通路。该堵头本体在流通通路的末端的内壁上开设有内螺纹，在VR堵头的外圆柱面上开设有外螺纹，堵头本体的内螺纹与VR堵头的外螺纹螺纹连接。

悬挂器一般分为两种结构的悬挂器，一种是正常使用时的悬挂器，另外一种是应急状态时使用的悬挂器。

本申请中，在正常使用时的悬挂器的结构为：该悬挂器包括悬挂器本体42，该悬挂器本体42中部沿悬挂器本体42的长度方向开设有用于容纳套管或油管的通孔，该悬挂器本体42的外圆柱面上设置有轴肩，且悬挂器本体42与下层套管头41之间在悬挂器本体42的轴肩处通过主密封组件进行密封，且该主密封组件采用金属密封。该悬挂器本体42顶部与上层套管头45之间通过位于两者之间的副密封组件44进行密封，且该副密封组件44也采用金属密封，且副密封组件44所采用的金属密封为金属非标密封垫换，因为现有的技术规范中还没有任何一个规范可使用于该副密封组件44，因而该副密封组件44采用非标准件。在上层套管头45与下层套管头41之间通过位于两者之间的标准密封垫环43进行密封，且该标准密封垫环43可以采用金属材质，也可以采用非金属材质。通过主密封组件、副密封组件44和标准密封垫环43可在悬挂器本体42与下层套管头41之间、悬挂器本体42顶部与上层套管头45、上层套管头45与下层套管头41之间实现密封，从而提高悬挂器的密封性能。悬挂器中，悬挂器本体42顶部与上层套管头45之间的副密封组件44采用密封性能可靠、使用寿命长的金属非标密封垫环结构，主密封采用由套管悬重激发实现密封的金属密封结构，有效地杜绝了现有技术中因橡胶老化引起的密封失效，且在悬挂器本体42的轴肩处与下层套管头41之间、悬挂器本体42顶部与上层套管头45之间、上层套管头45与下层套管头41之间均进行有效地密封，提高了悬挂器的密封性能，延长了悬挂器的使用寿命。

作为优选，由于上层套管头45与下层套管头41之间的标准密封垫环43和副密封组件44中的金属非标密封垫环结构的压缩量并不一致，且在压力作用下，主密封组件在有限的空间内的形变量与主密封组件承受的压力将不成线性分布，因而无法通过套管或油管的重量准确地计算出主密封组件的形变量，从而无法将主密封组件的形变量折算到副密封组件44、标准密封垫环43的形变量中并计算出副密封组件44、标准密封垫环43的尺寸。所以，在副密封组件44与上层套管头45之间还设置有调节垫片。通过调节垫片调整副密封组件44的形变量更好地与标准密封垫环43的形变量相适配，从而使悬挂器本体42顶部与上层套管头45之间、上层套管头45与下层套管头41之间均能进行有效地密封，提高了悬挂器的密封性能，延长了悬挂器的使用寿命。

作为优选，由于需通过调节垫片调整副密封组件44的形变量更好地与标准密封垫环43的形变量相适配，因而在装配过程中就需要不间断地调整调节垫片的尺寸。为了便于试压调整调节垫片的尺寸，在上层套管头45的外圆柱面上开设有试压孔47，该试压孔47与上层套管头45内的管路连通，且与试压孔47连通的管路的另一端直接连通至上层套管头45的贴合面上，且位于上层套管头45贴合面上的管路端部位于副密封组件44与标准密封垫环43之间，使得试压时的气体可通过管路进入副密封组件44、标准密封垫环43与主密封组件之间的间隙内。在装配调整时，通过试压孔47向上层套管头45、下层套管头41与悬挂器本体42三者之间充入高压气体，若这三者之间密封性能较差，则需根据试压情况对应地调整调节垫片的尺寸，直至最后三者之间的密封性能较好，从而在满足密封性能的前提下延长副密封组件44以及整个悬挂器的使用寿命。

本申请中，在应急状态时使用的悬挂器的结构为：该悬挂器包括卡瓦座37，在卡瓦座37内壁上设置有卡瓦牙35，卡瓦牙35通过同步环36设置在卡瓦座37上，且卡瓦座37与卡瓦牙35的配合面均为双锥面，使两者之间的承载面均匀受力，增加了卡瓦的使用寿命。该卡瓦座37的顶面上通过螺钉32从上往下依次连接有密封环34、压环33。在卡瓦座37顶部通过螺钉32连接有密封环34、压环33，拧紧螺钉32时依靠外部作用力激发密封环34、压环33变形，使套管头与套管外圆形成环形空间密封，形成更加可靠、更加有效的密封作用，提高悬挂器的密封性能。

作为优选，位于便于该悬挂器的吊装，在压环33顶面上还设置有提绳31，当需要吊动该悬挂器时，外部吊装设备可直接作用于提绳31上并吊动该悬挂器，便于吊动该悬挂器，提高该悬挂器的吊动效率。此外，在卡瓦座37的外圆柱面上还开设有环形槽，在该环形槽内通过销子310、铰链311连接有挂钩39。该挂钩39可设置多组，多组挂钩39沿环形槽的周向设置。在卡瓦座37的外圆柱面上还设置有若干的手柄38，若干手柄38沿卡瓦座37的周向均匀设置，且每组手柄38的轴向沿卡瓦座37的径向设置。

为了便于闸板的移动，因而还设置有闸门导向支撑装置。该闸门导向支撑滑套设置在中间法兰23与气缸总成25之间，该闸门导向支撑滑套包括滑动套26和导向支撑轴27，该导向支撑轴27套设在滑动套26内，且导向支撑轴27可在滑动套26内沿滑动套26的轴向自由地来回移动。该滑动套26的一端与气缸总成25连接，该滑动套26的另一端与中间法兰23连接；该导向支撑轴27的一端套设在滑动套26内，该导向支撑轴27的另一端依次穿出滑动套26、中间法兰23后与闸板连接。在中间法兰23与气缸总成25之间设置闸门导向支撑滑套，通过闸门导向支撑滑套可导向闸门的移动，解决了因液压开启防喷器闸门时闸门下坠、在关闭闸门时拉伤开启油缸和关闭油缸，同时闸门导向支撑滑套、闸门开启杆和闸门关闭杆同时导向，也解决了因闸门关闭时油压波动而造成闸门不平稳开启和关闭，影响闸门密封的问题。

作为优选，为了便于在闸门导向支撑装置能够顺利进行导向，因而在滑动套26内壁和/或导向支撑轴27的外壁上开设有排气槽，该排气槽沿滑动套26内壁和/或导向支撑轴27的外壁的长度方向设置并贯通前、后两端面。由于排气槽的出现，因而在滑动套26内壁与导向支撑轴27的外壁之间形成用于排气的排气通道28。其中，该排气槽可设置多条，多条排气槽沿导向支撑轴27的周向均匀分布，从而在滑动套26内壁与导向支撑轴27的外壁之间形成多条用于排气的排气通道28。通过在滑动套26内壁或/和导向支撑轴27的外壁上开设有排气槽，通过排气槽可在滑动套26内壁与导向支撑轴27的外壁之间形成用于排气的排气通道28，通过排气通道28可在导向时便于闸门导向支撑滑内的气体流通，提高闸门导向支撑滑的导向效率。

实施例1

一种带VR螺纹堵的套管头，包括管头本体，所述管头本体开设有第一通路、第二通路、第三通路和第四通路，所述第二通路与防喷器连通，所述第一通路、第三通路依次连接有闸阀11、丝扣法兰13和管路堵头14，所述管头本体的第一通路、第三通路的侧口处设置有VR螺纹堵12，所述VR螺纹堵12上设置有VR堵头。

实施例2

在实施例一的基础上，所述VR螺纹堵12包括堵头本体，所述堵头本体上开设有流通通路，所述流通通路的末端的内壁上开设有内螺纹。

实施例3

一种设有套管头的起下油管设备，包括套管头、套管悬挂装置和防喷器，所述套管头的第二通路与防喷器连通，所述套管头内设置有套管悬挂装置；所述套管头包括管头本体，所述管头本体开设有第一通路、第二通路、第三通路和第四通路，所述第二通路与防喷器连通，所述第一通路、第三通路依次连接有闸阀11、丝扣法兰13和管路堵头14，所述管头本体的第一通路、第三通路的侧口处设置有VR螺纹堵12，所述VR螺纹堵12上设置有VR堵头。

实施例4

在实施例三的基础上，所述VR螺纹堵12包括堵头本体，所述堵头本体上开设有流通通路，所述流通通路的末端的内壁上开设有内螺纹。

实施例5

在实施例三的基础上，所述套管悬挂装置包括下层套管头41、位于下层套管头41上方并与下层套管头41连接的上层套管头45，所述下层套管头41内设置有悬挂器。

实施例6

在实施例五的基础上，所述悬挂器包括悬挂器本体42，所述悬挂器本体42的轴肩处与下层套管头41之间设置有采用金属密封的主密封组件48，所述悬挂器本体42顶部与上层套管头45之间设置有采用金属密封的副密封组件44，所述上层套管头45与下层套管头41之间设置有标准密封垫环43。

实施例7

在实施例六的基础上，所述副密封组件44与上层套管头45之间还设置有调节垫片。

实施例8

在实施例六的基础上，所述上层套管头45的外圆柱面上还开设有试压孔47，所述试压孔47通过上层套管头45内部的管路连通至位于副密封组件44与标准密封垫环43之间的上层套管头45的贴合面。

实施例9

在实施例五础上，所述悬挂器包括卡瓦座37，所述卡瓦座37内壁上通过同步环36设置有卡瓦牙35，所述卡瓦座37与卡瓦牙35的配合面均为双锥面；所述卡瓦座37的顶面上通过螺钉32从下往上依次连接有密封环34、压环33。

实施例10

在实施例九的基础上，所述压环33的顶面上设置有提绳31。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。