井口悬挂装置的制作方法

本发明属于油井设备技术领域，特别涉及井口悬挂装置。

背景技术：

随着时间的延长，生产井套管在井底受到地表水腐蚀，岩石应力变化导致的作业损伤后，会发生变形、腐蚀穿孔，造成油井停产减产以及井控失控等情况。因此，需要将失效套管进行取换。井下取换失效套管时，需要拆换井口以及将原有井口悬挂装置，如环形钢板、套管头悬挂器等进行拆除。拆除后的井口悬挂装置的密封性受到破坏，存在井控安全隐患。因此，有必要提供一种井下取换失效套管时不存在拆换井口后的井控安全问题的井口悬挂装置。

相关技术采用的井口悬挂装置包括悬挂主体、悬挂密封件与限位件。悬挂主体主要包括环形钢板，用于与油管连接，悬挂密封件用于对环形钢板与油管之间进行密封，限位件用于固定环形钢板的位置。

发明人发现相关技术存在以下技术问题：

环形钢板与油管连接时存在安全问题，且焊接质量无法保证，井口承压能力远低于原井口悬挂装置，存在井控安全隐患。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种井口悬挂装置，可解决上述技术问题。具体技术方案如下：

一方面，本发明实施例提供了一种井口悬挂装置，所述装置包括：紧固件、压盖、锥体、壳体、第一密封件、注脂嘴、第一垫环、第二密封件、第二垫环和套管接箍；

所述壳体内壁沿圆周方向设置有凹形台阶，所述第二垫环、所述第二密封件、所述第一垫环、所述第一密封件和所述锥体顺次镶嵌在所述壳体内壁的所述凹形台阶上；

所述注脂嘴设置于所述壳体的外壁上，且与所述第一垫环相通；

所述紧固件与所述压盖以及所述壳体可拆卸连接，所述套管接箍与套管连接，所述锥体、所述第一密封件、所述第一垫环、所述第二密封件以及所述第二垫环的内壁分别与所述套管的外壁相抵。

可选的，所述凹形台阶包括第一凹形台阶与第二凹形台阶；

所述第二凹形台阶的倾斜角度大于所述第一凹形台阶的倾斜角度；

所述第二垫环、所述第二密封件、所述第一垫环和所述第一密封件顺次镶嵌在所述第一凹形台阶上，所述锥体镶嵌在所述第二凹形台阶上。

可选的，所述套管接箍的外径大于所述锥体的内径。

可选的，所述压盖与所述套管接箍可拆卸连接。

可选的，所述压盖与所述壳体可拆卸连接。

可选的，所述壳体底端开设有用于和套管头法兰连接的螺栓孔。

可选的，所述壳体的底端还开设有与所述套管头法兰法兰孔相适配的钢圈槽。

可选的，所述壳体上开设有压力连通孔，所述压力连通孔上安装有压力表。

可选的，所述注脂嘴与所述壳体可拆卸连接。

可选的，所述注脂嘴的数量为2-6个。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：井下取换失效套管时，打捞出失效套管，将壳体的下端与套管头法兰连接，套管接箍连接套管，从壳体的内部下入。将下入的套管与原套管回接固井。固井后上提套管，依次将第二垫环、第二密封件、第一垫环、第一密封件、锥体套装在套管外壁上，并镶嵌在壳体内壁的凹形台阶上。下放套管，套管接箍对锥体产生向下的压力，进而对第一密封件、第二密封件产生压力，使第一密封件与第二密封件膨胀变形实现套管与壳体之间的密封，通过注脂嘴注入密封脂，提高装置的密封性能。紧固件通过与压盖、壳体的可拆卸连接，固定装置不发生移动。本发明提供的装置满足井口套管悬挂密封要求的同时，井口承压与原井口装置的承压能力相同，降低了井控风险。

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他的附图。

图1是本发明实施例提供的井口悬挂装置结构示意图。

附图标记分别表示：

1-紧固件，

2-压盖，

3-锥体，

4-壳体，

5-第一密封件，

6-注脂嘴，

7-第一垫环，

8-第二密封件，

9-第二垫环，

10-套管接箍，

11-钢圈槽。

具体实施方式

除非另有定义，本发明实施例所用的所有技术术语均具有与本领域技术人员通常理解的相同的含义。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明实施例提供了井口悬挂装置，如附图1所示，该装置包括：紧固件1、压盖2、锥体3、壳体4、第一密封件5、注脂嘴6、第一垫环7、第二密封件8、第二垫环9和套管接箍10。

壳体4内壁沿圆周方向设置有凹形台阶，第二垫环9、第二密封件8、第一垫环7、第一密封件5、锥体3顺次镶嵌在壳体4内壁的凹形台阶上。

注脂嘴6设置于壳体4的外壁上，且与第一垫环7相通。

紧固件1与压盖2以及壳体4可拆卸连接，套管接箍10与套管连接，锥体3、第一密封件5、第一垫环7、第二密封件8和第二垫环9的内壁分别与套管的外壁相抵。

井下取换失效套管时，打捞出失效套管，将壳体4的下端与套管头法兰连接，套管接箍10连接套管，从壳体4的内部下入。将下入的套管与原套管回接固井。固井后上提套管，依次将第二垫环9、第二密封件8、第一垫环7、第一密封件5、锥体3套装在套管外壁上，并镶嵌在壳体4内壁的凹形台阶上。下放套管，套管接箍10对锥体3产生向下的压力，进而对第一密封件5、第二密封件8产生压力，使第一密封件5与第二密封件8膨胀变形实现套管与壳体4之间的密封，通过注脂嘴6注入密封脂，提高装置的密封性能。紧固件1通过与压盖2、壳体4的可拆卸连接，固定装置不发生移动。本发明提供的装置满足井口套管悬挂密封要求的同时，井口承压与原井口装置的承压能力相同，降低了井控风险。

为了使锥体3与第一密封件5、第一垫环7、第二密封件8、以及第二垫环9上有足够的压力，实现对第一密封件5、第一垫环7、第二密封件8、以及第二垫环9的挤压，以实现本装置与套管之间的密封，下放套管回接固井后，利用修井机将套管提升至壳体4的上方，并利用套管自身的重量施加悬重负荷200kn以上，以实现上述的挤压密封。

以下将对本发明实施例提供的装置分别进行概述：

可选的，凹形台阶包括第一凹形台阶与第二凹形台阶，第二凹形台阶的倾斜角度大于第一凹形台阶的倾斜角度。

如附图1所示，壳体4内壁沿圆周方向设置有凹形台阶，凹形台阶包括第一凹形台阶与第二凹形台阶。为了与上述第二垫环9、第二密封件8、第一垫环7以及第一密封件5的外壁相抵，第一凹形台阶的倾斜角度为90°。

第二垫环9、第二密封件8、第一垫环7、第一密封件5顺次镶嵌在第一凹形台阶上，锥体3镶嵌在第二凹形台阶上。

可以理解的是，第二垫环9、第二密封件8、第一垫环7、第一密封件5以及锥体3都套装在套管上，由壳体4对第二垫环9、第二密封件8、第一垫环7、第一密封件5以及锥体3施加朝向圆心的压力，以实现对套管与上述部件间隙的密封，进而实现套管与装置之间的密封。可以理解的是，第二垫环9、第二密封件8、第一垫环7、第一密封件5以及锥体3的直径相同，以实现壳体4内壁对上述部件的挤压，进而实现与套管之间的密封。

为了与锥体3的锥形外壁相抵，第二凹形台阶的角度为90°-170°。例如，90°、100°、110°、120°、130°、140°、150°、160°、170°等。

可以理解的是，为了与壳体4内壁上的第二凹形台阶相抵，锥体3的锥角应该与第二凹形台阶的锥角相适配，以达到两者相互挤压、密封的效果。示例的，当第二凹形台阶开设的角度为100°时，锥体3外壁的锥角可以为80°，以实现与第二凹形台阶的相抵。

可选的，套管接箍10的外径大于锥体3的内径。

作业时，套管接箍10与套管连接后，下入井内，为了使套管接箍10与锥体3的上端相抵，对锥体3产生向下的压力，可以理解的是，锥体3的内径大于套管的外径，但小于套管接箍10的外径，以便锥体3对套管接箍10进行限位，使套管接箍10不能通过锥体3，进而使套管通过套管接箍10挤压在锥体3上，对第一密封件5、第二密封件8施加压力，使第一密封件5与第二密封件8膨胀变形实现套管与壳体4之间的密封。

可选的，压盖2与套管接箍10可拆卸连接。示例的，可以是螺纹连接等。

压盖2与套管接箍10连接后挤压在锥体3上，对锥体3下方的第一密封件5、第一垫环7、第二密封件8与第二垫环9施加压力，进行挤压密封。

可选的，如附图1所示，压盖2与壳体4可拆卸连接。

压盖2与壳体4的上端开设有通孔，可以理解的是，压盖2上的通孔与壳体4上端的通孔相适配，即允许紧固件1同时穿过压盖2与壳体4，将两者紧固件连接。作为一种示例，紧固件1可以是螺栓。通过将压盖2与壳体4螺栓连接，避免了采用动火作业，避免了火灾隐患，保证了装置的连接质量，降低了井控风险。

可选的，壳体4的底端开设有用于和套管头法兰连接的螺栓孔。

壳体4通过螺栓孔、钢圈与套管头法兰连接。螺栓孔的数量为2-6个，示例的，可以是2个、4个、6个等。

可选的，如附图1所示，壳体4底端还开设有与套管头法兰法兰孔相适配的钢圈槽11。钢圈槽11的数量根据套管头法兰法兰孔的数量确定，可以为4-8个，例如4个、6个、8个等。钢圈槽11的直径大小与套管头法兰的法兰孔直径相同，以实现套管头法兰与本装置的连接。

可选的，壳体4上开设有压力连通孔，压力连通孔上安装有压力表。

为了检测油套环空之间的压力，便于油井的管理，在壳体4的外壁上，位于注脂嘴6的下端设置压力连通孔，压力连通孔上安装有压力表。

如附图1所示，壳体4的外壁上设置有第三凹形台阶，注脂嘴6设置在第三凹形台阶内。为了保证注脂嘴6的稳定性与牢固性，注脂嘴6在壳体4外壁上伸出的长度小于或等于壳体4第三凹形台阶的外径。

作为一种示例，第三凹形台阶可以是沿壳体4外壁开设的直角形状的凹形台阶，也可以是具有一定弧度的凹形台阶。

如附图1所示，第二垫环9可以为环形垫环，其内径大于套管的外径，以便套装在下入的套管上。作为一种示例，第二垫环9也可以由两个直径、材质相同的半圆环组成，作业时，分别将第二垫环9套装在套管上并装入壳体4的凹形台阶上，承受来自上部套管、锥体3、第一密封件5、第二垫环7以及第二密封件8的压力。

如附图1所示，第二垫环9上部放置第二密封件8，第二密封件8可以为环形密封圈，其内径大于套管的外径，以便套装在套管上，外径大于第一凹形台阶的内径，以便镶嵌在第一凹形台阶上，并对套管产生挤压，实现套管与第二密封件8以及壳体4之间的密封。

第二密封件8的内壁与套管相抵，外壁与壳体4的内壁相抵，对套管与壳体4之间的间隙进行密封。作为一种示例，第二密封件8可以是两个材质相同，半径相同的半圆环密封圈，作业时，可以先放入一半半圆环密封件，再放另一半半圆环密封件。

如附图1所示，第二密封件8上方设有第一垫环7，第一垫环7为储脂垫环，其内径大于套管的外径，以便套装在套管上。为了使从注脂嘴6注入的密封脂进入第一密封件5与第二密封件8之间，并且对套管与第一密封件5、第二密封件8的间隙进行密封，第一垫环7上设置有均匀分布的通孔，通过注脂嘴6注入密封脂，密封脂通过第一垫环7上的通孔均匀分布，实现密封。

可选的，注脂嘴6与壳体4可拆卸连接。示例的，可以是螺纹连接等。

可选的，注脂嘴6的数量为2-6个，示例的，可以是2个、4个、6个等。注脂嘴6沿壳体4圆周方向设置在壳体4外壁上，并与第一垫环7相连通。

注脂嘴6内设有与第一垫环7相同的通孔，以便将密封脂注入第一垫环7内。为了保证注脂嘴6的稳定安装，注脂嘴6位于壳体4外壁开设的第三凹形台阶之内。即不超出壳体4外壁的第三凹形台阶。

如附图1所示，第一密封件5可以为环形密封圈，其内径大于套管的外径，以便套装在套管上。

第一密封件5上方设有锥体3，锥体3为圆形锥环，套装在套管外壁。作为一种示例，锥体3也可以是两个材质相同，直径相同的半圆形锥环组成。

如附图1所示，锥体3的外壁与壳体4的第二凹形台阶相抵，为了使锥体3可以与壳体4相抵，并实现密封作用，锥体3外壁的的锥角应该与壳体4的第二凹形台阶的锥角相适配。

本发明实施例提供的井口悬挂装置通过第一密封件5与第二密封件8对装置与套管之间进行密封，通过注脂嘴6注入高性能的密封脂，对装置与套管之间进一步进行密封，下入的套管与套管接箍10连接后挤压在锥体3上，不但可以给第一密封件5、第一垫环7、第二密封件8、第二垫环9施加压力，进行装置与套管之间的密封，同时，锥体3的承压能力与原井口悬挂装置的承压能力相同，并保证了密封性能，提高了井口悬挂装置的利用效率。

通过更换不同尺寸的锥体3、第一密封件5、第一垫环7、第二密封件8与第二垫环9，可以适用于不同尺寸套管的悬挂并且可以保证井口的密封性，降低了井控风险。

本发明实施例提供的井口悬挂装置体积小，结构简单，具有较强的适应性，可以适用于现有的各类油井、水井的取换套管修井作业。

以上所述仅为本发明的说明性实施例，并不用以限制本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。