专利名称：快速井口座封装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及油田油气井完井施工中整体式快速井口座封装置。
座封井口是油气井完井施工中的一道关键工序。它是指在注完油井水泥浆顶替液后将内层套管(一般为油层套管)与外层套管(表层套管或技术套管)之间的环形空间用一定方式封住，以防止油气外窜，并悬挂内层套管柱。评价井口座封装置的重要指标是座封速度和长期密封效果。一口油气井完井投产后，一般都有几十年的生产能力。这就要求井口座封装置在整个生产期间不泄不漏。因此座封装置与内外层套管之间就要实现永久性密封。在地层压力较大的情况下，常常存在井喷的隐患。因此，施工中要尽量提高封井速度，以防止井喷。完井施工中还经常出现下套管遇卡现象，这种情况下，要求井口座封装置能够便于采取补救措施。
目前，井口座封装置从结构上分体式和整体式两大类。割焊环形铁板是最古老的方法，属于分体式结构。它首先将环形铁板沿径向一割为二，然后置于井口，对中后焊于内外层套管壁上。这种方法虽然简单，但速度太慢，一旦固井后产生外溢，油气上窜，将无法继续进行焊接作业。而且，工人的劳动强度大，焊接前必须将井口附近的泥沙清除掉。这种方法的另一个严重缺陷是焊接使得内层套管本体强度大大降低。因此在修井过程中动载作用下，易沿焊口产生断裂，从而影响油井寿命。
近年来出现了一种不用焊接的分体式座封装置。这种座封装置的主体是由两个半圆组成，通过螺栓卡在内层套管本体上。封隔板与外层套管间采用橡胶圈径向密封。这种座封装置的缺点主要是座封速度慢，不能满足快速座封的要求。另外这种装置的封隔板与外层套管间采用橡胶圈密封，在油气的长期腐蚀下，容易老化变质，不能满足永久密封的要求。
整体式座封装置主要由外壳，内芯和环形铁板组成。其内芯与环铁之间采用焊接联接，环形铁板与外层套管之间采用橡胶圈密封。这种座封装置虽然解决了快速座封的问题，但是，其外壳体积大，过于笨重，现场运输，安装使用十分不方便。且材料用量大，成本过高，价格昂贵。橡胶圈密封仍不能实现永久密封。另外，一旦发生套管遇卡，整个装置将陷于瘫痪，不仅不能实现密封，而且不利于采用其他补救措施。
本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺陷，而提供一种用于井口座封的快速整体式，结构简单操作方便的座封装置。
本实用新型的目的可以通过下述技术方案来完成，即不采用单独外壳而利用井口外层套管接箍；环形板与内层套管短节用螺纹联接，实现密封；环形板与外层套管顶端面采用紫铜片压力密封。
本实用新型相比于现有技术有以下六个方面的优点(1)能够实现快速座封。完井作业最基本的要求之一是在注完水泥浆顶替液后，尽快实现内外层套管之间环形空间的密封，防止由于水泥浆凝固过程中失重而使井内压力下降，井内油气上窜，造成固井质量下降，甚至井喷。本装置采用整体式环形座封板通过套管短节与套管柱联接，能在必要时在几秒钟内实现座封。因而能更有效地防止油气上窜，确保固井质量。
(2)实现永久密封。一口油气井的生产时间都在几十年以上。为保证生产期间生产安全，要求井口座封装置实现永久密封，本装置将传统的橡胶圈径向密封改成紫铜环轴向密封，利用套管柱自重产生的压力，使环形座封板与外层套管之间的紫铜环产生压缩变形，从而实现密封。由于紫铜件抗腐蚀性强，又易于压缩延展，固本装置的密封效果好，达到了永久密封井口的目的。
(3)降低应力集中，改善井口套管工作环境。本装置的环形座封板与套管柱通套管短节做过渡联接。由于套管短节与套管柱及环形座封板之间均采用API标准螺纹联接，因而不仅密封性能可靠，而且大大降低了井口部位套管本体的工作应力，确保套管柱安全。
(4)节约成本，降低材料消耗。本实用新型不采用单独外壳而利用井口外层套管接箍，从而使结构十分简单紧凑，最大限度地利用了有限空间。使整体重量较带外壳的同类产品降低三分之二，用料仅为带外壳式的三分之一，从而使整体价格大大降低。另外由于整体重量轻，现场作业不需要专门吊装及运输工具，减少了车辆运输费。
(5)简化操作，降低工人劳动强度。本实用新型不采用外壳，施工中省去了事先安装外壳工序，节省了工时。由于结构简单，施工中无须专门的工具和技术即可顺利安装，同时避免了掏井口清砂等繁重的体力劳动，改善工人的劳动条件。
(6)适应性强，便于处理意外事故。固井施工中，一旦发生套管柱被卡，可以很方便地利用本装置采用的标准螺纹将环形座封板与套管短节脱离，下放至座封位置，用环形螺纹压帽锁紧。环形座封板与套管柱之间的密封也便于采用其他补救措施。
附图
所示为本实用新型的全剖结构图。
如图所示，套管短节(1)上部制有API标准套管内锥螺纹，用以联接联顶节。下部制有API标准套管外锥螺纹，用以联接套管柱。套管短节(1)体中部制有API标准套管外锥螺纹。环形座封板(2)内孔制有API标准套管内锥螺纹。并与套管短节(1)实现螺纹联接，同时密封。环形座封板(2)外缘下部制有环形槽。
紫铜密封环(4)镶在环形座封板(2)外缘槽内，在套管自重作用下，与外层套管顶端面实现压力端面密封。
环形压帽(3)外侧制有API标准套管外锥螺纹，实现与外层套管接箍的螺纹联接。同时为紫铜密封环(4)提供附加压力。
弯头(5)采用螺纹与环形座封板(2)体上的螺纹孔相联，并与内外层套管之间的环形空间相通，形成挤水泥与放气通道。
丝堵(6)所联接的环形座封板(2)体上的螺纹孔为备用弯头孔。
快速井口座封装置的使用非常简单。施工中，最后一根套管下完，将套管短节(1)连带环形座封板(2)与最末一根套管旋和联接。注完水泥浆顶替液后，将套管居中，然后下放套管柱，使环形座封板(2)与外层套管顶端面紧密接触，完成座封动作。最后将环形压帽(3)与外层套管接箍的螺纹旋紧。
权利要求1.一种用于油田油气井完井施工中整体式快速井口座封装置，它由套管短节(1)，环形座封板(2)，环形压帽(3)，紫铜密封环(4)，及弯头(5)组成。其特征是套管短节(1)与环形座封板(2)通过螺纹联接。
2.如权利要求1所述的井口座封装置，其特征是环形座封板(2)与外层套管顶端面间用紫铜密封环(4)密封，且密封环(4)镶制在环形座封板(2)外缘槽内。
3.如权利要求1所述的井口座封装置，其特征是环形座封板(2)由环形压帽(3)锁紧。
专利摘要一种用于油田油气井完井施工中整体式快速井口座封装置，其结构简单紧凑，操作方便，座封速度快，实现永久密封。它把中心套管短节(1)通过螺纹与套管柱及环形座封板(2)相联接，实现环形座封板(2)与内层套管柱之间的密封。将紫铜密封环(4)镶在环形座封板(2)外缘槽内，通过套管自重产生的压力与外层套管顶端面实现压力端面密封。环形压帽(3)通过螺纹与外层套管接箍联接，实现座封装置整体锁紧，省略了笨重的外壳。弯头(5)构成环形空间与地面之间的液体通道。
文档编号E21B33/03GK2141836SQ9223675
公开日1993年9月8日 申请日期1992年10月23日 优先权日1992年10月23日
发明者阎文卓 申请人:阎文卓