一种页岩油开采用环状流程采油井口装置的制作方法

1.本发明涉及页岩油开采技术领域，具体为一种页岩油开采用环状流程采油井口装置。


背景技术：

2.在油气田勘探开发中需要钻不同类型的油井，随着井眼的加深，和井下地质情况的不同，要用不同尺寸套管巩固井壁，没下一层套管，都需要在井口悬挂和密封，悬挂和密封套管的装备就是套管头。钻井过程中，为了有控制可能出现的油、气、水显示，在套管头上由安装了钻井四通，防喷器，节流管汇，压井管汇，这就是通常说的井控系统。当一口井钻完需要测试和投产时卸掉防喷器，安装油管四通，采油树等试采井口，套管头在一口井上从始至终安装在井口，是一项非常关键的设备。
3.套管头是安装在表层套管柱上端，用来悬挂除表层套管意外的套管，和密封套管环形空间的井口装置部件。套管头的用途主要有以下几点：通过悬挂器悬挂除表层套管意外的各层套管的部分或全部重量；连接防喷器等井口装置；在内外套管柱之间形成压力密封；为释放可能积聚在两层套管柱之间的压力提供出口；在紧急情况下，可由套管头侧孔处向井内泵入流体。
4.由于卡瓦式悬挂器套管在固完井后，水泥返地面或留有一定自由段，坐挂在卡瓦式悬挂器上的重量是有限的，但是一旦固井质量不好或套管质量有问题就会导致套管的重量一直作用在卡瓦牙上面且不断增加，卡瓦牙持续下滑，如果套管强度不够，极易被破坏。


技术实现要素：

5.针对背景技术中提出的现有井口装置在使用过程中存在的不足，本发明提供了一种页岩油开采用环状流程采油井口装置，具备可平衡卡瓦牙的重力、对卡瓦牙增加向上的提升力、延缓卡瓦牙向下移动的优点，解决了上述背景技术中提出的问题。
6.本发明提供如下技术方案：一种页岩油开采用环状流程采油井口装置，包括套管头，所述套管头的中部设有悬挂器本体，所述悬挂器本体的下方设置有密封件，所述悬挂器本体的内部套接有卡瓦牙，所述悬挂器本体的侧壁开设有侧槽，所述侧槽的内部设置有防坠装置，所述防坠装置上设有增益组件，所述卡瓦牙顶面的外壁连接有侧耳，所述的顶面固定连接有固定顶杆，所述固定顶杆的上方设置有平衡顶板，所述固定顶杆与平衡顶板滑动连接，所述防坠装置通过平衡顶板对卡瓦牙施加向上的拉力。
7.优选的，所述防坠装置包括底板、连接杆、横向压杆、弹簧、平衡板、支架和j型杆，所述底板可卡接在侧槽处，所述连接杆固定连接在底板的底面，所述横向压杆的一侧面滑动连接在侧槽的侧壁上，所述弹簧固定连接在侧槽的底面内壁和横向压杆之间，所述平衡板设置于悬挂器本体的内部，所述支架滑动连接在平衡板的底面，所述平衡板与横向压杆的一端可相互叠压，所述j型杆转动连接在平衡板的一端，所述j型杆远离平衡板的一端连接在平衡顶板上。
8.优选的，所述增益组件包括推压板和定位杆，所述推压板的数量有两个且位置相对应，其中一个推压板连接在横向压杆的下端，另一个推压板通过定位杆与支架相连接，两个所述推压板倾斜相对。
9.优选的，所述平衡板上开设有支点槽，所述支架滑动连接在支点槽中，所述平衡板通过固定件转动连接在悬挂器本体的内壁上。
10.优选的，所述平衡板的侧面开设有压点槽，所述压点槽的内部滑动连接有卡件，所述横向压杆和平衡板通过卡件转动连接。
11.优选的，所述平衡顶板的底面开设有平衡滑动槽，所述固定顶杆滑动连接在平衡滑动槽内，所述平衡顶板为圆环形，所述j型杆与平衡顶板可拆卸连接。
12.本发明具备以下有益效果：
13.1、本发明通过在悬挂器本体的底面开设侧槽，并通过设置在侧槽中的底板、连接杆将卡瓦牙和套管的压力传递至横向压杆上，再利用平衡板、支架形成的杠杆装置将卡瓦牙和套管的压力转化成对其的提升力，从而可以防止由于卡瓦牙、套管的重力过大而造成卡瓦牙持续下移，避免套管头、和悬挂器本体破裂的风险，延长套管头、悬挂器本体的使用寿命。
14.2、本发明通过设置两个相对的推压板将横向压杆和支架连接起来，在卡瓦牙下移距离超出正常范围仍持续下移时，通过调整支架的位置而增大对j型杆的推力，从而增大对卡瓦牙的提升力，进一步延缓卡瓦牙的下移，提高该井口装置的安全性。
15.3、本发明利用横向压杆与平衡板的延迟接触、两个推压板的延迟接触，实现了对卡瓦牙下移距离的三重监控和调控，即横向压杆未与平衡板接触时的安全下移距离、横向压杆与平衡板接触时的危险调控距离，以及推压板接触的超危险调控距离，达到对卡瓦牙的精确调整的作用，延缓卡瓦牙的破损时间，为井口装置的维护提供了充足时间。
附图说明
16.图1为本发明结构示意图；
17.图2为图1的a处放大示意图；
18.图3为本发明平衡板的俯视图；
19.图4为本发明悬挂器本体的俯视图；
20.图5为本发明卡瓦牙的结构示意图；
21.图6为本发明平衡顶板的仰视图；
22.图7为本发明套管头的局部俯视结构示意图。
23.图中：1、套管头；2、悬挂器本体；201、侧槽；3、密封件；4、卡瓦牙；401、侧耳；5、防坠装置；501、底板；502、连接杆；503、横向压杆；504、弹簧；505、平衡板；506、支架；507、j型杆；6、增益组件；601、推压板；602、定位杆；7、卡件；8、支点槽；9、压点槽；10、固定顶杆；11、平衡顶板；1101、平衡滑动槽。
具体实施方式
24.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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.请参阅图1，一种页岩油开采用环状流程采油井口装置，包括套管头1，套管头1的中部设有悬挂器本体2，悬挂器本体2的下方设置有密封件3，悬挂器本体2的内部套接有卡瓦牙4，悬挂器本体2和卡瓦牙4之间还贯穿有手柄，通过将套管放置在卡瓦牙4的内部，再向内推动手柄使得卡瓦牙4与套管紧密咬合在一起。
26.参阅附图1、5、6、7，卡瓦牙4顶面的外壁设有侧耳401，侧耳401向卡瓦牙4的周延伸，卡瓦牙4的数量为四个，侧耳401的顶面固定连接有固定顶杆10，固定顶杆10位于四片卡瓦牙4的中间、顶面的位置，固定顶杆10的上方设有平衡顶板11，平衡顶板11的底面开设有平衡滑动槽1101，固定顶杆10滑动连接在平衡滑动槽1101内，从而使得卡瓦牙4可以向中间聚拢，实现对套管的卡合作用，平衡顶板11为圆环形，即平衡顶板11的中部为空心状，可供套管穿过。
27.参阅附图1和4，悬挂器本体2和卡瓦牙4均为锥形，悬挂器本体2的侧壁开设有侧槽201，侧槽201的内部设置有防坠装置5，防坠装置5通过平衡顶板11对卡瓦牙4施加向上的拉力，平衡顶板11的作用在于保证卡瓦牙4的正常移动，且可以平衡对卡瓦牙4的拉力，避免四个卡瓦牙4所受拉力不同而倾斜。
28.参阅附图1，防坠装置5包括底板501、连接杆502、横向压杆503、弹簧504、平衡板505、支架506和j型杆507，底板501可卡接在侧槽201处，当底板501卡合在侧槽201处时能够完全把侧槽201遮挡使得悬挂器本体2的内壁平滑，底板501突出于侧槽201的顶面，套管放置在卡瓦牙4的中心后，由于套管的重力使得套管带动卡瓦牙4向下移动，卡瓦牙4的侧壁座接在底板501的顶面，连接杆502固定连接在底板501的底面，横向压杆503的一侧面滑动连接在侧槽201的侧壁上，弹簧504固定连接在侧槽201的底面内壁和横向压杆503之间，通过弹簧504的弹性力托举卡瓦牙4，卡瓦牙4的极限下降位置是底板501突出于侧槽201的高度，当卡瓦牙4下降至将底板501压到完全贴合在侧槽201处时则表明套管过重，下移过多，需要人工重新安装；平衡板505设置于悬挂器本体2的内部，支架506滑动连接在平衡板505的底面，平衡板505和支架506构成了杠杆装置，平衡板505与横向压杆503的一端可相互接触，即在初始状态，横向压杆503的一端悬在平衡板505的上方，两者不接触，当横向压杆503向下移动一定距离时，则可以与平衡板505的一端接触，然后随着横向压杆503的继续下移，横向压杆503的一端压着平衡板505的一端向下倾斜，因此平衡板505的另一端向上翘起，j型杆507转动连接在平衡板505的一端，j型杆507远离平衡板505的一端连接在平衡顶板11上，因此，当平衡板505与j型杆507连接的一端向上翘起时，则会带着j型杆507向上移动，继而带动平衡顶板11向上移动，
29.j型杆507与平衡顶板11可拆卸连接，便于在安装套管时调整卡瓦牙4的高度，在卡瓦牙4和套管均放置好后，再将j型杆507连接在平衡顶板11的顶部。
30.防坠装置5上设置有增益组件6，增益组件6用于增加j型杆507对卡瓦牙4的提升力度，其原理根据依据杠杆原理的力臂与力的乘积相等，参阅附图1，当支架506向左侧移动时，右侧的力臂变长，左侧的力臂变短，因此，在横向压杆503对平衡板505的压力相同的条件下，j型杆507受到的向上的推力增大，从而使得j型杆507对平衡顶板11的提升力增大，继而达到对卡瓦牙4以及卡瓦牙4中套管的提升力增大的技术效果；增益组件6包括推压板601
和定位杆602，推压板601的数量有两个且位置相对应，其中一个推压板601连接在横向压杆503的下端，另一个推压板601通过定位杆602与支架506相连接，支架506两个推压板601倾斜相对，两个推压板601之间的距离小于底板501可向侧槽201处移动的距离。
31.参阅附图1、2和3，平衡板505上开设有支点槽8，支架506滑动连接在支点槽8中，平衡板505通过固定件转动连接在悬挂器本体2的内壁上，即平衡板505不存在横向移动，只存在倾斜，其倾斜的支点为支架506与平衡板505的连接点。
32.平衡板505的侧面开设有压点槽9，压点槽9的内部滑动连接有卡件7，横向压杆503和平衡板505通过卡件7转动连接，在初始状态下，横向压杆503悬在平衡板505的上方，只有当横向压杆503向下移动一定的距离时，才通过卡件7与平衡板505连接，上述横向压杆503向下移动的距离为可供卡瓦牙4正常下移的范围，若卡瓦牙4超过此范围再向下移动，则可能存在风险，此时利用横向压杆503、平衡板505、j型杆507对卡瓦牙4进行向上提升；若横向压杆503再继续向下移动一个距离，则需要加大对卡瓦牙4的提升力，此时两个推压板601相接触，从而可以推动支架506向左侧移动，增加对卡瓦牙4的提升力。因此，通过上述三个阶段，实现了对卡瓦牙4下移情况的机械化监控和调整。
33.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
34.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。