一种新型深水井口设备的制作方法

本发明涉及石油井设备设计技术领域，特别涉及一种新型深水井口设备。

背景技术：

随着国家海洋战略向深水发展，深水油气田的开发也逐渐走向了更深的海域，我国的油气勘探显示在南海东部、西部的深水海域都有较大的储量，中国海洋石油总公司、中国石油总公司以及中国石化总公司对深水油气田的开发也越来越重视，特别是近几年中国海洋石油总公司在南海西部和珠江口盆地的深水海域都有较大发现。但是纵观市场上的深水油气勘探开发设备都是清一色的欧美产品，在这些产品中有时候会受到欧美国家的技术垄断，国内油公司在采购周期、技术支持方面都受到限制，甚至有时由于得不到产品的及时采购，项目工期只能延迟，在现场使用时得不到及时的技术支持，会把小问题变成大事故增加了额外的成本。

除此之外，目前市场上只有美国和挪威共五家公司可以提供，他们的产品虽然已趋于成熟，但是也存在很多不足。针对深水钻完井井口，深水要求的井口设备承载能力大，抗弯强度高，耐腐蚀要求高，工作温度工作压力要求高。在高压井口头的承重台阶上，他们采用的镶嵌硬质合金来提高承载能力，但是硬质合金的防腐性能受到限制，还有利用环形密封总成的锁定环来提供支撑，这样它的内部空间就会变小，增加了送入工具以及坐挂后续作业的难度。在高低压井口头的配合刚性锁紧较为复杂，在防水合物方面缺少设计。

技术实现要素：

鉴于以上问题，本发明提供了一种增加高压井口头总的承载能力以满足更深水域的作业需求，满足普通作业需求以及深水锁紧增强抗弯能力的要求，同时满足不同层位套管挂环空的密封要求，解决防腐要求的新型深水井口设备。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明中一种新型深水井口设备，包括低压井口头、高压井口头、第一套管挂、第二套管挂、第三套管挂、通用密封总成以及抗磨补芯，

所述低压井口头上设有低压井口头坐挂台阶，所述低压井口头坐挂台阶的下部设有返流孔，所述低压井口头上还设有第一低压井口头内表面，第二低压井口头内表面和低压井口头锁环槽，所述第二低压井口头内表面设在第一低压井口头内表面的上方，所述高压井口头上设有高压井口头坐挂台阶，所述高压井口头的上端设计有高压井口头连接接口和高压金属密封面，所述高压井口头的下端设有承重台阶面，所述高压井口头的外侧增设有密封圈，所述高压井口头上设有高压井口头锁环槽、第一高压井口头锁环槽、锁环槽和第二高压井口头锁环槽，所述第二高压井口头锁环槽设置在高压井口头锁环槽的上方，所述锁环槽设在高压井口头的上端，高压金属密封面的下方，所述高压井口头上还设有高压井口头内密封面，用于和外密封点配合实现金属密封；

所述第二套管挂上安装有支撑锁环，所述支撑锁环上设置有锁环承载台阶，所述支撑锁环与高压井口头锁环槽配合使用，所述支撑锁环可在支撑环的作用下锁入高压井口头锁环槽中，所述第三套管挂上有顶部外台阶、套管挂外密封面、套管挂内台阶、所述第三套管挂的外侧设有套管挂锁环槽，所述第三套管挂的内侧设有第三套管挂锁环槽，所述第三套管挂的中部外侧还设有锁紧环，所述锁紧环上设有锁环支撑内台阶；

所述通用密封总成上设有密封总成主本体内台阶和坐挂台阶，所述通用密封总成上设有第一锁环、第二锁环、外锁环和内锁环，所述第一锁环设在第二锁环的外侧上方，所述通用密封总成的外侧设有外密封点，所述通用密封总成的内侧设有密封总成内密封点，所述外密封点和密封总成内密封点相对设立。

进一步的，所述密封圈的数量为两道。

进一步的，所述返流孔的上端设计有弧面，避免水合物直接沿着低压井口头外侧上窜对其他设备造成危害。

进一步的，所述套管挂内台阶的顶部设有回收送入槽用于取送抗磨补芯。

进一步的，所述低压井口头、高压井口头、第一套管挂、第二套管挂、第三套管挂和通用密封总成的材质均选用耐腐蚀合金钢。

本发明的优点和有益效果在于：提供一种增加高压井口头总的承载能力以满足更深水域的作业需求，满足普通作业需求以及深水锁紧增强抗弯能力的要求，同时满足不同层位套管挂环空的密封要求，解决防腐要求的新型深水井口设备。

在本发明的设计中，低压井口头返流孔外侧的弧形结构用于防止水合物上窜；高压井口头内侧分散承重，各层套管挂自带承重锁环的设计增加了高压井口头总的承载能力满足了更深水域的作业需求，也可以解决防腐的要求；高低压井口之间的刚性锁紧环可以同时满足普通作业需求以及深水锁紧增强抗弯能力的要求；通用密封总成可以满足不同层位套管挂环空的密封要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为新型深水井口设备结构示意图。

附图标记说明

1.低压井口头 2.高压井口头 3.高压金属密封面 4.高压井口头连接接口 5.锁环槽 6.抗磨补芯 7.回收送入槽 8.第一锁环 9.外锁环 10.第一高压井口头锁环槽 11.密封总成主本体内台阶 12.顶部外台阶 13.套管挂锁环槽 14.内锁环 15.第二锁环 16.外密封点 17.高压井口头内密封面 18.密封总成内密封点 19.套管挂外密封面 20.坐挂台阶 21.套管挂内台阶 22.锁紧环 23.第二高压井口头锁环槽 24.锁环支撑内台阶 25.锁环支撑外台阶 27.支撑环 28.第三套管挂 29.第二套管挂 31.低压井口头上接触面 32.刚性锁紧环接触面 33.低压井口头上部台阶 34.第一套管挂 35.密封圈 36.第一低压井口头内表面 37.第一套管挂坐挂台阶面 38.承重台阶面 39.返流孔 201.高压井口头坐挂台阶 202.低压井口头坐挂台阶 203.第二低压井口头内表面 204.刚性锁紧环 205.压环 206.低压井口头锁环槽 207.弧面 208.支撑锁环 209.支撑环 210.高压井口头锁环槽 211.锁环承载台阶 101.通用密封总成 103.第三套管挂锁环槽

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

一种新型深水井口设备，如图1所示，包括低压井口头1、高压井口头2、第一套管挂34、第二套管挂29、第三套管挂28、通用密封总成101以及抗磨补芯6，低压井口头1上设有低压井口头坐挂台阶202，低压井口头坐挂台阶202的下部设有返流孔39，低压井口头1上还设有第一低压井口头内表面36，第二低压井口头内表面203和低压井口头锁环槽206，第二低压井口头内表面203设在第一低压井口头内表面36的上方，高压井口头2上设有高压井口头坐挂台阶201，高压井口头2的上端设计有高压井口头连接接口4和高压金属密封面3，高压井口头2的下端设有承重台阶面38，高压井口头2的外侧增设有密封圈35，高压井口头2上设有高压井口头锁环槽210、第一高压井口头锁环槽10、锁环槽5和第二高压井口头锁环槽23，第二高压井口头锁环槽23设置在高压井口头锁环槽210的上方，锁环槽5设在高压井口头2的上端，高压金属密封面3的下方，高压井口头2上还设有高压井口头内密封面17，用于和外密封点16配合实现金属密封；第二套管挂29上安装有支撑锁环208，支撑锁环208上设置有锁环承载台阶211，支撑锁环208与高压井口头锁环槽210配合使用，支撑锁环208可在支撑环209的作用下锁入高压井口头锁环槽210中，第三套管挂28上有顶部外台阶12、套管挂外密封面19、套管挂内台阶21、第三套管挂28的外侧设有套管挂锁环槽13，第三套管挂28的内侧设有第三套管挂锁环槽103，第三套管挂28的中部外侧还设有锁紧环22，锁紧环22上设有锁环支撑内台阶24；通用密封总成101上设有密封总成主本体内台阶11和坐挂台阶20，通用密封总成101上设有第一锁环8、第二锁环15、外锁环9和内锁环14，第一锁环8设在第二锁环15的外侧上方，通用密封总成101的外侧设有外密封点16，通用密封总成101的内侧设有密封总成内密封点18，外密封点16和密封总成内密封点18相对设立。

高压井口头2通过高压井口头坐挂台阶201坐挂在低压井口头1的低压井口头坐挂台阶202上，并通过第一低压井口头内表面36和第二低压井口头内表面203与高压井口头2的外侧配合，提供高的抗弯能力，为深水作业的需要提供了刚性锁紧环204与低压井口头锁环槽206在压环205的作用下，给刚性锁紧环204提供了较大的预载能力，也是为了增强高压井口头2的抗弯能力，而把高压井口头2受到的弯曲应力直接传递到低压井口头1上面，从而使得整套井口抗弯能力加强，在高压井口头外侧增加了两道密封圈35与第一低压井口头内表面36配合，防止水合物上窜进入高、低压井口的空腔，从而造成危害。在低压井口头1的低压井口头坐挂台阶202下部我们根据作业需要设置了返流孔39，在返流孔39的上端我们设计了便于水合物分散的弧面207，避免水合物直接沿着低压井口头1外侧上窜对其他设备造成危害。

高压井口2是井口设备的核心部件，它的上端设置了与其他设备相连的高压井口头连接接口4以及配合高压金属密封面3，这样就可以和其他设备形成一个密封的高压容腔。高压井口头连接接口4可以根据客户的需求进行不同的设计，在高压井口头2的下端承重台阶面38，我们采用跟本体材料一致的材料即可，因为这套井口设备采用的是各层套管挂自带承重环，把承重载荷分散承重，这个承重台阶面38只承受第一套管挂34携带套管的重量以及对通用密封总成101进行试压时的载荷。在第二套管挂29安装了它自带的支撑锁环208，在下放过程中触动支撑环209使得支撑锁环208锁入高压井口头2的高压井口头锁环槽210内。这时第二套管挂29携带套管重量可以通过支撑锁环208的锁环承载台阶211，把重量全部坐挂在支撑锁环208上然后通过支撑锁环208传入高压井口头2承载载荷。在第一套管挂34的顶部不承受任何载荷，同样在第三套管挂28也是通过自带的锁环22锁入高压井口头2的锁环槽23内，与锁环22的支撑台阶24配合也是在下放过程中通过触动支撑环27的作用把套管挂28以及携带套的重量，直接通过锁紧环22传入到高压井口头2的本体，同样在第二套管挂29的顶部也不承受任何载荷。

在设计的过程中，考虑到设备的通用性，我们所使用的通用环形密封总成101在各层套管挂与高压井口头2之间使用同样的设计，它是通过重力下放方式把通用密封总成101压入到位，使得密封总成内密封点18与套管挂外密封面19实现金属密封，同时通用密封总成101的外密封点16与高压井口头2的高压井口头内密封面17实现金属密封，为了确保通用密封总成101锁固在套管挂与高压井口头2之间，我们设计了内锁环14与套管挂锁环槽13配合，外锁环9与高压井口头2的第一高压井口头锁环槽10配合，这两个锁环都是通过送入工具把通用密封总成101的第一锁环8向下压入，同时实现这两个锁环的锁紧作用。在通用密封总成101压入到位就是密封总成主本体内台阶11压入到套管挂的顶部外台阶12上使其定位。

在各层套管挂与密封总成安装到位后，我们都安装有保护内密封表面的抗磨补芯6，图1中显示的抗磨补芯6就是在安装完第三套管挂28和通用密封总成101后使用的，这个抗磨补芯6通过坐挂台阶20坐挂在第三套管挂28的套管挂内台阶21上，通过第二锁环15锁紧在第三套管挂28的第三套管挂锁环槽103内使其固定。在抗磨补芯6的顶部有回收送入槽7主要用于取送抗磨补芯6。在高压井口头2的内侧上部有锁环槽5主要用于送入工具回收与送入高压井口头2，同时也可以作为锁固开发油管挂的用途。

低压井口头1、高压井口头2、第一套管挂34、第二套管挂29、第三套管挂28和通用密封总成101的材质均选用耐腐蚀合金钢。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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。