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关于井口装置,你必须知道这些…

2020-05-30 责任编辑:未填 浏览数:713 石油机械网

核心提示:概述井口装置是指采油树、油管头、套管头及相关配件,是用于悬挂、支撑、控制、调节等的采油设备。作为油气生产的重要设备, 其

 概述

井口装置是指采油树、油管头、套管头及相关配件,是用于悬挂、支撑、控制、调节等的采油设备。作为油气生产的重要设备, 其性能的优劣关系到油气井能否安全、高效地生产。

==套管头专题==

 

套管头是套管和井口装置之间的重要连接件。它的下端通过螺纹与表层套管相连,上端通过法兰或卡箍与井口装置或防喷器相连。

△常用的套管头

套管头的特点

  • 套管连接既可采用螺纹连接,也可采用卡瓦连接,悬挂套管既快速又方便;

  • 套管挂采用刚性与橡胶复合密封结构,还可采用金属密封,増强了产品的密封性能;

  • 设计有防磨套及试压取出工具,方便防磨套的取出和对套管头进行试压;

  • 上法兰设计有试压、二次注脂装置;

  • 套管头侧翼阀门配置,根据用户需求设计;

套管连接既可采用螺纹连接,也可采用卡瓦连接,悬挂套管既快速又方便;

套管挂采用刚性与橡胶复合密封结构,还可采用金属密封,増强了产品的密封性能;

设计有防磨套及试压取出工具,方便防磨套的取出和对套管头进行试压;

上法兰设计有试压、二次注脂装置;

套管头侧翼阀门配置,根据用户需求设计;

套管头的作用

套管头安装在表层套管柱上端,用来悬挂表层套管以外的各层套管和密封套管环形空间的井口装置部件,主要作用有以下几点

1、通过悬挂器悬挂除表层套管之外的各层套管的部分或全部重量;

2、连接防喷器等井口装置;

3、在内外层套管柱之间形成压力密封;

4、为释放可能积聚在两成套管柱之间的压力提供出口;

5、在紧急情况下,可由套管头侧孔向井内泵入流体,如压井液或灭火剂;

6、特殊作业:a.固井质量不好可众侧孔补注水泥,b.酸化压裂时,可从侧孔注入压力平衡液。

△各层套管头结构

► 补充 | 知识

为了好记忆,将套管头的作用和用途归纳为四句话:

  • 悬挂各层套管重量;

  • 支撑套管头以上防喷器;

  • 为各层套管之间提供密封;

  • 为特殊作业提供通道;

悬挂各层套管重量;

支撑套管头以上防喷器;

为各层套管之间提供密封;

为特殊作业提供通道;

套管头的分类

1. 按悬挂套管层数

按悬挂套管层数可分为:单级套管头、双级套管头、三级套管头;其中单级套管头一般用在低压浅层地层生产井当中;双级套管头适用于大多数地层压力较为明确的区域,使用量较多;三级套管头一般用在高压深井或勘探井中;

△单级套管头

△双级套管头

△三级套管头

2. 按套管悬挂器的结构型式

按套管悬挂器的结构型式可分为卡瓦式套管头、芯轴式(螺纹式)套管头、整体式(焊接式)套管头;

△卡瓦式套管头

△芯轴式套管头

△整体式(焊接式)套管头

3. 按本体间连接方式

按本体间连接方式分为法兰式套管头、卡箍式套管头、独立螺纹式(悬挂套管柱上端和油管头本体下端用螺纹连接的套管头);

4. 按本体的结构型式

按本体的结构型式分单体式套管头(一个本体内装一个悬挂器)、组合式套管头(一个本体内装多个悬挂器);

套管头的型号表示法

套管头的结构及密封

1. 套管头的结构

套管头由四通、套管悬挂器、顶丝总成、法兰式平行闸阀、连接件、压力显示机构等组成;

2. 橡胶密封工作原理

套管头密封由套管头本体、BT形橡胶密封圈、套管悬挂器、燕尾形橡胶密封圈、顶丝V形密封圈、密封垫环构成,套管悬挂器座挂在套管头本体台阶上,由于套管的悬重,金属与金属的接触就产生刚性被动密封套管悬挂器与套管的密封为螺纹密封。

套管头四通有与套管悬挂器外径(或套管外径)相匹配的BT密封及相应的注脂、试压孔,使用时必须从注脂阀注入高压密封脂,方能使BT密封起作用。若密封出现渗漏,应从注脂阀和试压阀分别注入密封脂,使密封继续生效。注脂压力不超过该法兰额定工作压力;如密封套管,则不超过该套管的额定许用挤毁压力。压力试压孔用于套管悬挂器外密封试验。

法兰上有顶丝,用于锁定防磨套(保护密封面),在座套管悬挂器后,又能将套管悬挂器锁定。若顶丝处出现渗漏,可拧紧压帽,使密封生效。套管头四通两侧口法兰,一端接平板阀(或盲法兰),另一端接平板阀、丝扣法兰、接头、截止阀及压力表,经压力表可观察两套管层之间的环空压力。

△套管头结构

3. 套管头的金属、橡胶密封

套管头金属、橡胶密封由套管头本体、BT形橡胶密封圈、上金属密封组件、下金属密封组件、套管悬挂器、燕尾形橡胶密封圈、顶丝V形密封圈、密封垫环构成,套管悬挂器座挂在套管头本体台阶上,由于套管的悬重,金属与金属的接触就产生刚性被动密封。套管悬挂器与套管的密封为螺纹密封(见上图);上金属密封环是在安装上法兰前,通过测量上金属密封环在上法兰孔中的位置尺寸,再确定装调节环的厚度,使调节环在上法兰孔中冒出一定的过盈量。在上法兰与套管头四通连接时,通过套管头四通压缩调节环,使上金属密封环变形,从而达到密封套管悬挂器的作用

套管悬挂器的下金属密封组件的密封原理,是通过金属密封环和套管头四通、套管悬挂器的设计,保证各零件的几何尺寸,利用顶丝上的45°锥面旋转,使下金属密封组件压环下行,使金属密封环组件U形环变形,从而达到密封套管悬挂器的作用。

△套管头的金属、橡胶密封

套管头悬挂器

1. 芯轴悬挂器

芯轴式(即螺纹式)悬挂器,相当于一个套管接箍,无需切割套管(W及WE型均需要)省事,甚至不打开防喷器就可以悬挂套管,解决井口悬挂密封问题。但是需要计算下入套管深度,避免触底。一般用在较为稳定的生产井上。一般芯轴式(螺纹式)悬挂器配合螺纹式套管头使用,也可更换相应的卡瓦式悬挂器。套管头金属、橡胶密封的芯轴悬挂器的密封原理与油管头金属、橡胶密封的芯轴悬挂器相同。

△橡胶密封的芯轴悬挂器

△金属、橡胶密封的芯轴悬挂器

2. 卡瓦悬挂器

a. 卡瓦悬挂器的结构:

卡瓦悬挂器主要由卡瓦牙(四等分)、卡瓦座(两等分)、橡胶密封(两等分)、支承座(两等分)等组成。

b. 卡瓦悬挂器的工作原理:

将两半组合的卡瓦悬挂器抱住套管,整体投入到套管头孔中,使卡瓦牙紧紧卡住套管,在套管自重和卡瓦牙锥度的作用下,卡瓦牙越楔越紧,使卡瓦牙对套管越卡越紧。而橡胶密封件在自重的作用下产生变形,形成对套管和套管头本体的密封。

△卡瓦悬挂器

c. 倒卡瓦悬挂器

倒卡瓦悬挂器座是用螺栓固定在套管头本体下部,将套管装入BT密封圈之后才放下卡瓦,使卡瓦牙紧紧卡住套管,在套管自重和锥度的作用,卡瓦牙越楔越紧,使卡瓦牙对套管越卡越紧。

△倒卡瓦悬挂器

卡瓦悬挂器

1. WE型卡瓦悬挂器:

一般来说,WE型卡瓦悬挂器用于表层,特点是:大尺寸,密封环空压力不太高(对比W型)。另一种情况是:套管被固井无法上提下放(这是W型悬挂器的先决条件),WE可以被动式(套管不动,悬挂器活动密封,靠手动而不靠悬重激发密封)的安装密封,予以补救。如果不严格计较悬重、密封等因素,WE型与W型相同尺寸相同厂家的一般可以互换。

△WE型卡瓦悬挂器

2. W型套管悬挂器

相对比与WE型,它依靠钻柱悬重激发密封,特点是:悬挂吨位最大,密封较好,更稳妥,一般用在技术套管的悬挂

△WE型卡瓦悬挂器

3. WD型悬挂器

仅用于表层套管头,下部连接表层套管。

△WD型卡瓦悬挂器

==油管头专题==

油管头是一个两端带法兰的装置或短节。在射孔之前,将它安装在最上层套管头的顶部。用以支承油管,并密封油管和生产套管之间的环形空间。它还通过侧面出口为套管、油管环形空间提供一个入口。

▲各式油管头

油管头的功能

  • 悬挂井内油管柱。

  • 密封油管与套管之间的环形空间。

  • 为套管头和采油树提供过渡连接。

  • 油管头四通上的两个侧口,可以进行注水和洗井作业。

    ▲油管头剖面

悬挂井内油管柱。

密封油管与套管之间的环形空间。

为套管头和采油树提供过渡连接。

油管头四通上的两个侧口,可以进行注水和洗井作业。

▲油管头剖面

油管头的结构组成

油管头由油管头四通、油管悬挂器、密封装置、顶丝、闸阀、压力表和法兰组成。油管头顶部通过异形法兰与采油树连接,连接的形式有法兰式和卡箍式。

▲油管头结构示意(可点击放大)

1).油管悬挂器

油管悬挂器是坐在油管头的锥座中,用于悬挂油管柱,并在所悬挂的油管和油管头锥座之间提供密封的一种装置。海上油气完井一般都下有井下安全阀,因此油管悬挂器都必须有连接液控管线的通道,电潜泵井还须有井下放气阀通道和电缆穿越并密封。的油管连接后构成一圆形整体,坐在双油管悬挂器座中,坐入时必须对准油管排座上的导向块

2).油管头四通

油管头四通是油管头的主体结构,油管头四通底部连接套管头,顶部连接采油树,给油管挂提供一个的载体和容器。

油管头四通是进行正、反循环洗井观察套管压力,以及通过油套环形空间进行各项作业。

3).油管挂顶丝

完油管挂安装到位之后,必须安装油管挂顶丝油管挂顶丝的作用是锁定油管挂,防止油管挂上下移动和转动。

3).顶丝法兰盘

顶丝法兰盘装在套管四通上,油管挂坐在顶丝法兰的座上,并起到挤压盘根、密封油套环形空间的作用,同时卡住油管,防止井内压力太高时将油管柱顶出。

==采油树==

采油树概念

采油树是自喷井和机采井等用来开采石油的井口装置。它是油气井最上部的控制和调节油气生产的主要设备,采油树由阀门、异径接头、油嘴及管路配件组成,是一种用于控制生产,并为钢丝、电缆、连续油管等修井作业提供条件的装置。

采油树的作用

(1)连接井下各层套管,密封各层套管环形空间,承挂套管部分重量

(2)悬挂油管及下井工具,承托井内全部油管柱的重量,密封油管、套管间的环形空间。

(3)控制和调节油井的生产。

(4)保证各项井下作业施工,便于压井作业、起下作业等措施施工和进行测压、清蜡等日常生产管理

(5)录取油压、套压资料。

采油树分类

采油树按结构形式,可分为分体式和整体式两种。分体式是由一些阀门等独立部件组装而成。

△分体式采油树

整体式是将主阀、安全阀、清蜡阀和翼阀等制成一个整体部件,阀与阀之间的距离较小,既省空间又耐高压,特别适用于海上平台的油气井。

△整体式采油树

按生产井类别和完井生产方式,可分为自喷井、电潜泵井、气举井、螺杆泵井和注水井、气井的采油树等。

△各式采油树

单管和双管之分

1. 单油管采油树

单油管采油树安装在单油管完井的井口装置上,除了有分体式和整体式之外,它还有单翼和双翼之分。根据井的种类或油井生产方式的差别,可用阀门及短节组合成不同形式的单油管采油树,而其连接方式可以是法兰式、螺纹式或卡箍式。

△单管采油树

2.双油管采油树

双油管采油树安装在双油管完井的井口装置上,用于两个油层同时而又独立开采的生产控制。双油管完井是在同—个生产套管中下入两根平行油管柱(长油管柱和短油管柱)或两根同心油管柱,通过双管封隔器和单管封隔器对两个油(或气)层段进行分隔。

△双管采油树

3 . 三管采油树

随着技术的发展和现场的实际应用需求,已经出现了三管采油树。

△三管采油树

采油树相关部件

1.油管四通和三通

采油树的油管四通和三通与主阀、清蜡阀和翼阀相连接,常见的四通和三通有法兰式和法兰一双头螺栓式。采用四通的采油树为双翼采油树,采用三通的采油树为单翼采油树。有些平台采油树的三通与清蜡阀和主阀或井口安全阀组成—体,则成为整体式采油树。

2.闸阀与旋塞阀

闸阀是一种关闭部件(闸板)的移动方向垂直于流动方向的阀。旋塞阀是一种关闭部件(旋塞)旋转的阀,而旋塞可以是圆柱形、圆锥形或球形。起井口控制的作用。

△各类阀门

3.油嘴

油嘴是采油树上用于控制油井流量的部件,它安装在翼阀与出油管线之间。油嘴也可以用来控制气举井的注气量和注水井的注水量。油嘴是节流元件,通过调换不同孔眼直径的油嘴,来控制油井的合理生产压差,油嘴是用高碳合金钢经热处理制成的。孔眼直径有从2-20mm多种,每差0.5mm为一等级。

油嘴有固定式和可调式两种。固定式油嘴内装有可更换的零件,这个零件具有固定的小孔,用来节流。可调式油嘴则有一个由外部控制的可变面积的小孔和一个与之对应的小孔面积指示机构。油嘴的节流孔是在管状零件上分布一些小孔,管状零件外部套筒沿轴向移动复盖小孔数量的变化即为过流面积的变化。

4.止回阀

止回阀是只允许流体向一个方向自由流动的阀门,故也称单流阀。止回阀有一个自动防止流体从其他方向流动的机构。采油树上的止回阀一般安装在翼阀和油嘴之间。有的油井采油树上没有安装止回阀,但在注水井采油树上一般安装有止回阀。止回阀有出油管式、旋开式、升杆式和蝶式。止回阀可以是全开的或缩径开孔的,它的端部连接常见的有法兰式连接和卡箍式连接。

5. 法兰

法兰是带有螺栓孔的凸缘并用于连接承压设备的密封结构的端部连接。符合APl 规范的法兰即为API 法兰。盲法兰没有中心通孔,用于完全封闭法兰端面或出口连接。盲法兰与所要封闭的出口法兰应具有相同的压力等级并可配相同的密封元件。

按连接方式不同,法兰可分为螺纹式法兰和焊颈式法兰。螺纹式法兰的一侧为密封面,另—侧为内螺纹。焊颈式法兰的一侧为密封面,另一侧为焊接坡口。

6.钢圈

钢圈是用于法兰连接的密封元件。常用的API 钢圈有R 型、RX 型和BX 型。R 型和RX 型钢圈可以在6B 型法兰中互换使用。BX 型钢圈只能用于6BX 型法兰。RX 型和BX 型钢圈具有压力自紧密封的性能,但不能互换。

R 型和RX 型钢圈的所有23°表面粗糙度不应低于63RMS,BX 型钢圈的所有23°

表面粗糙度不应低于32RMS。RX 型和BX 型钢圈有一个压力通孔,钻通钢圈的整个高度。

7. 螺栓、螺母

螺栓、螺母是用于连接法兰和卡箍的元件螺栓、螺母的螺纹应符合API 螺纹规范API Std 5B。

8.背压阀(回压阀)

背压阀是安装在油管悬挂器中,在拆卸防喷器或安装、拆卸采油树时,需要采用背压阀以密封油管内孔;在对下主阀进行维修更换时,也需要采用背压阀密封油管内孔。背压阀一般有两种类型,一种是由螺纹固定位置的,另一种是用膨胀式锁紧机构固定的,

9.采油树帽

采油树帽安装于采油树顶部清蜡阀门之上,用于提供从纵向快速进入油管空间的入口。如果要进行钢丝绳作业、连续油管作业、生产测试、开关滑套、装卸回压阀等作业,必须先卸去采油树帽。

10.采油树阀门

总阀门,控制油和气流入采油树的主要通道。

生产闸门,控制油气流向出油管线。

清蜡闸门,上面可连接清蜡防喷管等。

节流器,控制自喷井的产量。

小四通,连接部件。

==井口的连接与密封==

法兰

法兰是带有螺栓孔的凸缘的零件,用于连接承压设备密封端部连接。法兰可以是单独的,叫做法兰盘,也可以是组合型的,如阀门两端的法兰,便于安装螺栓。

1、法兰的分类

按API标准把石油井口法兰分为两大类。

  • 6B型法兰

6B型法兰

适用于压力等级为35Mpa以下,含35Mpa的各种规格的法兰,所使用垫环为R型或RX型,在通径135/8″以内的适应这一规律。135/8″以上的通径35Mpa以上的压力等级的法兰所用垫环是BX型。

  • 6BX型法兰

6BX型法兰

适用于压力等级为70Mpa以上,含70Mpa各种规格的法兰,所使用垫环为BX型,该规律不适应135/8″以上的通径和35Mpa的压力等级,也就是135/8″以上的通径,压力为35Mpa以上的法兰,所使用的垫环也是BX型的。

2、法兰连接形式

法兰和管体从联接形式讲,有三种:一是丝扣联接;二是焊接;三是整体锻件。

法兰和法兰联接形式有载丝联接和双头螺栓联接。

钢圈

钢圈是用于法兰连接的密封元件,从API标准来说有三种类型:R、RX、BX,一般都在字母后边有编号,其后面的数字编号是各类型中的钢圈号。根据对应的号从标准里面可以查到该钢圈对应的尺寸规格。

R型钢圈为机械压紧型,即只能靠法兰螺栓的上紧力矩来密封。RX与BX为压力自紧型,除了靠法兰螺栓的上紧力矩来密封之外,井内压力越高,密封越好。R与RX钢圈只用于6B型法兰(法兰面整个是平的),BX钢圈只用于6BX型法兰(法兰面中间一圈是突出来的,是高于螺栓空那一圈面的)。R与RX钢圈可以重复使用,但BX钢圈只能使用一次,BX钢圈只用于6BX型法兰。

R型密封钢圈的横截面有两种形式:一种是椭圆形,另一种是八角形的。RX和BX的密封钢圈的横截面只有八角形的。非常规中还有变径钢圈,很少用到,就不阐述了。

1.R型密封钢圈

R型垫环、剖视图 适用于法兰为6B型法兰。

R型垫环在现场使用中可以重复使用(在外观无损坏的情况下)。

2.RX型密封钢圈

“RX”型钢圈比传统的“R”型钢圈要高一些,并且有一个大的与标准钢圈槽相接触的接触面,当法兰装好后,钢圈外圈先与钢圈槽接触,这就导致了当法兰被上紧过程中,钢圈与钢圈槽的外圈会产生预压力。

当钢圈内圈与钢圈槽内圈接触时,这个预压力就停止了。这就确保了钢圈能够较好与钢圈槽吻合,并且能针对内压力提供最大的抗压力,通过钢圈内圈与钢圈槽接触面的宽度及高度增加来保持自密封条件的存在。

对标准API钢圈而言,用于压紧长圆形或八角形R型钢圈的螺栓所要承受的力比RX型高一倍,当上紧螺栓时,相对较软的长圆形钢圈的表面与较硬的法兰钢圈槽紧密接触形成一个小的面,这个面的大小依赖于螺栓压紧的程度。当正常压紧时,压力增加使钢圈变形产生密封。

3.BX型密封钢圈

“BX”型钢圈已经被用于工作压力为10000psi和15000psi的设备上。与“RX”型钢圈相似,钢圈与钢圈槽的接触最初是在钢圈槽的外侧并且具有内压助封的效果。所有的6BX型法兰被设计成凸台与凸台相对的连接方式。应当注意:“BX”型钢圈的编号范围是从BX150到BX160,且它们与“R”型及“RX”型不能互换。API推荐“BX”型钢圈只使用一次。

螺纹

螺纹概念

螺纹是一种在固体外表面或内表面的截面上,有均匀螺旋线凸起的形状。根据其结构特点和用途可分为三大类:

  • 普通螺纹:牙形为三角形,用于连接或紧固零件。普通螺纹按螺距分为粗牙和细牙螺纹两种,细牙螺纹的连接强度较高。

  • 传动螺纹:牙形有梯形、矩形、锯形及三角形等。

  • 密封螺纹:用于密封连接,主要是管用螺纹、锥螺纹与锥管螺纹。

普通螺纹:牙形为三角形,用于连接或紧固零件。普通螺纹按螺距分为粗牙和细牙螺纹两种,细牙螺纹的连接强度较高。

传动螺纹:牙形有梯形、矩形、锯形及三角形等。

密封螺纹:用于密封连接,主要是管用螺纹、锥螺纹与锥管螺纹。

螺纹配合等级

螺纹配合是旋合螺纹之间松或紧的大小,配合的等级是作用在内外螺纹上偏差和公差的规定组合。

1、对统一英制螺纹,外螺纹有三种螺纹等级:1A、2A和3A级,内螺纹有三种等级:1B、2B和3B级,全部都是间隙配合。等级数字越高,配合越紧。在英制螺纹中,偏差仅规定1A和2A级,3A级的偏差为零,而且1A和2A级的等级偏差是相等的。 等级数目越大公差越小,如图所示:

  • 1A和1B级,非常松的公差等级,其适用于内外螺纹的允差配合。

  • 2A和2B级,是英制系列机械紧固件规定最通用的螺纹公差等级。

  • 3A和3B级,旋合形成最紧的配合,适用于公差紧的紧固件,用于安全性的关键设计。

  • 对外螺纹来说,1A和2A级有一个配合公差,3A级没有。1A级公差比2A级公差大50%,比3A级大75%,对内螺纹来说,2B级公差比2A公差大30%。1B级比2B级大50%,比3B级大75%。

1A和1B级,非常松的公差等级,其适用于内外螺纹的允差配合。

2A和2B级,是英制系列机械紧固件规定最通用的螺纹公差等级。

3A和3B级,旋合形成最紧的配合,适用于公差紧的紧固件,用于安全性的关键设计。

对外螺纹来说,1A和2A级有一个配合公差,3A级没有。1A级公差比2A级公差大50%,比3A级大75%,对内螺纹来说,2B级公差比2A公差大30%。1B级比2B级大50%,比3B级大75%。

2、公制螺纹,外螺纹有三种螺纹等级:4h、6h和6g,内螺纹有三种螺纹等级:5H、6H、7H。(日标螺纹精度等级分为I、II、III三级,通常状况下为II级)在公制螺纹中,H和h的基本偏差为零。G的基本偏差为正值,e、f和g的基本偏差为负值。

  • H是内螺纹常用的公差带位置,一般不用作表面镀层,或用极薄的磷化层。G位置基本偏差用于特殊场合,如较厚的镀层,一般很少用。

  • g常用来镀6-9um的薄镀层,如产品图纸要求是6h的螺栓,其镀前螺纹采用6g的公差带。

  • 螺纹配合最好组合成 H/g、H/h或G/h,对于螺栓、螺母等精制紧固件螺纹,标推推荐采用6H/6g的配合。

H是内螺纹常用的公差带位置,一般不用作表面镀层,或用极薄的磷化层。G位置基本偏差用于特殊场合,如较厚的镀层,一般很少用。

g常用来镀6-9um的薄镀层,如产品图纸要求是6h的螺栓,其镀前螺纹采用6g的公差带。

螺纹配合最好组合成 H/g、H/h或G/h,对于螺栓、螺母等精制紧固件螺纹,标推推荐采用6H/6g的配合。

螺纹标记

机械螺纹的主要几何参数

1、大径/牙外径(D、d):为外螺纹牙顶或内螺纹牙底重合的假想圆柱直径。螺纹大径基本代表螺纹尺寸的公称直径;

2、中径(D2、d2):D2=d2=D(d)-2x3H/8 ,式中H为原始三角形高 H=(√3/2)P=0.866025P(60O牙山角); H=0.960491P(55 O牙山角) ;

3、小径/牙底径(D1、d1):为外螺纹牙顶或内螺纹牙顶相重合的假想圆柱的直径;

4、螺距(P):为相邻牙在中径线上对应两点的轴向距离或相邻牙山或两相邻牙谷间的距离。

在英制中以每一英寸(25.4 mm)内的牙数来表明牙距(如下表)。

5、牙型半角(α/2):牙侧与螺纹轴线的垂线间的夹角,普通螺纹牙型半角为60o/2 ,韦氏牙(BSW)螺纹牙型半角为55o/2 。一般木螺丝牙山角度为60o ,尾尖角度60o 。

6、螺纹旋合长度:为两相配合螺纹,沿螺纹轴方向相互旋合部分的长度。

双头螺柱和螺母

在井口装置当中,连接基本上都是使用双头螺柱和螺栓。双头螺栓一头可埋入构件内,另一头连接另一构件。一般用在被不能或不便安装带头螺栓的情况下使用。比如井口装置。一般井口装置使用六较螺母,与双头螺柱配合使用。

==井口安装标准化流程==

一.13-3/8″套管头安装

1. 17-1/2″钻头钻至设计井深,起出钻具,下入13-3/8″表层套管到预定位置,固井候凝。

2. 切割20″导管,然后将上部割断的导管吊起,在与20″导管的高度差为510mm左右,划线粗割13-3/8″套管。

3. 吊出被割断的套管。

4. 测量导管的高度后精割,在距导管高度差为505mm左右,再精割13-3/8″套管,要尽可能割平。

5. 用水平尺检查13-3/8″套管端原水平情况,如不水平,须将高出的部位割去,直至水平为止。

6. 用气割法割出13-3/8″套管端面的初步坡口,再用砂轮将坡口打磨成10×30°,要求坡口无棱角且手感光滑。

7. 用砂布将套管柱外表面的密封部位和“BT”密封圈将要经过的部位打磨光滑,检查有无沟槽(若有应去除),然后用润滑油(脂)涂抹“BT”密封圈将要经过的套管柱外表面。

8. 用大钩吊起13-3/8″套管头,尽可能地保持水平,检查“BT”密封圈上否安装合适及完好情况(如损坏,须更换),清洗“BT”密封圈,然后均匀地涂抹薄层润滑油(脂)。

9. 调整套管头两侧口的方位,扶正,平稳地下放套管头,注意观察,防止挤坏“BT”密封圈。

10. 套管头下放到位后,调整套管头底部支承圆底盘上的调节螺栓,使环形钢板接触导管。

11. 焊接环形钢板和导管端面的焊缝(环形钢板是否和13-3/8″套管焊接由用户自己决定)。

12.用水平尺检查13-3/8″套管头法兰平面的水平情况,如不水平,可调整套管头底部支承圆底盘上的调节螺栓,调整水平后,锁紧支承圆底盘上的四只锁紧螺栓。

13. 卸去套管头下部的两只堵头,并从对面180°对称的注塑接头,注入密封膏进行BT密封注塑作业。

14. 试压合格后,卸下试压泵,并将卸压帽连到试压接头上将压力卸掉。

15.分别对称地拧入卡瓦座底部的8只M30×3.5卡瓦压紧螺栓,拧入的力矩应大于(或等于)250N·m,以保证卡瓦牙切入套管。

16. 松开支承圆底盘中的四只锁紧螺栓,调整支承圆底盘上的四只调节螺栓,以检查套管头卡瓦是否与套管卡牢(或用大钩上提5~10吨的拉力,以检查套管头卡瓦是否与套管卡牢),然后再将四只锁紧螺栓锁紧

17. 为了保持刚性的节流,压井管汇出口管线距离地面高度不变,防止浅层气,需在13-3/8″套管头上安装替代四通、防喷器组、泥浆出口管。

18. 将13-3/8″试压塞与钻杆相连,并通过泥浆出口管、防喷器组、替代四通将试压塞送入,使其坐落在13-3/8″套管头台肩上。

19.关防喷器,由钻杆泵入5000PSI(35MPa)水压,对各连接部位进行试压,检查各处密封情况。

20. 试压成功后,先泄压,后打开防喷器,取回13-3/8″试压塞。

21.由钻杆连接送入取出工具和13-3/8″防磨套,并通过防喷器组下入13-3/8″防磨套,做好有关标记,拧进法兰上四只顶丝,以顶住防磨套,注意触及到防磨套即可,不要顶的过紧,以免挤扁防磨套,退回送入取出工具。

二. 9-5/8″套管四通安装程序

1. 用12-1/4″钻头钻至设计井深,起出钻具,退回四只顶丝,用送入取出工具收回13-3/8″防磨套。

2. 下入9-5/8″套管至预定位置固井,候凝。

3. 拆去13-3/8″套管头与替代四通之间螺栓、螺帽,上提防喷器组。

4.在13-3/8″套管头法兰上,横跨放置两块木板用以支承9-5/8″套管挂组件。

5. 上提9-5/8″套管,使其产生4~5吨超张力。

6. 对准剖分式9-5/8″套管挂的导向定位销,旋转套管挂,合抱住9-5/8″套管由下而上逐一卸出手柄,移去木板,使9-5/8″套管挂组件坐落到13-3/8″套管头的台肩上,然后放松9-5/8″套管,让卡瓦抱住套管,把4-5吨重量加于卡瓦上激发橡胶密封,进而密封环形空间。

7. 在距法兰面大约6-3/4″(170mm)处,切割9-5/8″套管,并将切口倒呈10×30°坡口。

8. 清洁13-3/8″套管头、钢圈槽,并在钢圈槽内放置清洁无损的BX160密封钢圈,然后小心地将9-5/8″套管四通从9-5/8″套管上方慢慢套入,用螺栓上紧两法兰。

9. 卸去9-5/8″套管四通下部法兰上的两只接头,并从对面180°对称的注塑接头处注入密封膏,进行BT密封注塑作业。

10.9-5/8″BT密封试压合格后,安装替代四通防喷器组,泥浆出口管下9-5/8″试压塞,对各连接部位试压,检查各处密封情况, 试压合格后,先卸压,后打开防喷器。

11. 取出试压塞,通过钻杆和送入取出工具,下9-5/8″防磨套,做好标记,拧进法兰上的四只顶丝,以顶住防磨套,注意触及到防磨套即可,不要顶得过紧,以免挤扁防磨套,退回送入取出工具。

三. 7″套管安装程序

1.用8-1/2″钻头钻至设计井深,起出钻具,退回顶丝,用送入取出工具收回防磨套。

2.下入7″套管至预定位置,固井,候凝。拆去套管四通与替代四通之间的螺栓、螺帽,上提防喷器组。

3.在套管四通法兰上,横跨放置两块木板用以支承7″套管挂组件。

4. 上提7″套管,使其产生4~5吨超张力。

5. 对准剖分式7″套管挂的导向定位销,旋转套管挂,合抱住7″套管由下而上逐一卸出手柄,移去木板,使7″套 管 挂组件 坐落 到9-5/8″套管头的台肩上,然后放松9-5/8″套管,让卡瓦抱住套管,把4~5吨重量加于卡瓦上,激发橡胶密封,进而密封环形空间。

6. 在距法兰面上大约6-3/4″(170mm)处,切割7″套管,并将切口倒呈10×30°坡口

7. 当钻井至所下完井技术套管深度时,下完套管且套管悬挂器座挂完毕,切割7″套管距离法兰面约170mm,套管外圆用砂布去锈,并涂油,套管顶部倒6×30°倒角且打磨光滑。

8. 清洁套管头钢圈槽,并在钢圈槽内放置清洁无损的BX158密封钢圈,然后小心地将油管四通从7″套管上方慢慢套入,用螺栓固定两法兰,上紧至规定扭矩。

某型号的套管头安装流程

四.油管头安装

1. 吊装前应认真检查油管头下部法兰规格和密封部位是否与套管头匹配,密封件及密封部位是否有损伤,若有应及时采取措施。

2. 洗净套管悬挂器(或套管)密封部位,并涂抹黄油。若有毛刺应打磨光整,若密封部位是套管则应打坡口并修磨光整。

3. 用密封脂EM08塞满套管悬挂器(或套管)与套管四通的环形空间,然后在套管头上放入清洁无损的密封垫环。

4. 吊装油管头(注意吊装位置)于套管头上,对称连接好螺栓、螺母。

5. 油管头安装就位后,进行套管悬挂器BT密封试压。为使油管头下部法兰密封(BT密封)起作用,必须加注密封脂和试压:

  • 卸下一只注脂阀的压帽和堵头,同时拆去对面的堵头(两零件呈180°分布);

  • 将注脂枪(装有密封脂7903)连于注脂阀接头螺纹上,加压注脂,直到密封脂从对面孔中溢出;

  • 装上被拆下的堵头,继续加压注脂,压力至15~30MPa;

  • 卸下注脂枪,装堵头和压帽,加注密封脂完毕;

  • 用上述方法向另一只BT密封圈加注密封脂;

  • 另一注脂阀(与试压阀呈180°分布),仍用注脂枪加注密封脂。

  • 卸去试压阀的压帽和堵头,连接试压泵,对悬挂器外密封BT密封试压:

  • 试压压力为法兰额定工作压力或套管抗挤压强度的80%(取二者小值)、稳压10分钟,各部无渗漏为合格。

卸下一只注脂阀的压帽和堵头,同时拆去对面的堵头(两零件呈180°分布);

将注脂枪(装有密封脂7903)连于注脂阀接头螺纹上,加压注脂,直到密封脂从对面孔中溢出;

装上被拆下的堵头,继续加压注脂,压力至15~30MPa;

卸下注脂枪,装堵头和压帽,加注密封脂完毕;

用上述方法向另一只BT密封圈加注密封脂;

另一注脂阀(与试压阀呈180°分布),仍用注脂枪加注密封脂。

卸去试压阀的压帽和堵头,连接试压泵,对悬挂器外密封BT密封试压:

试压压力为法兰额定工作压力或套管抗挤压强度的80%(取二者小值)、稳压10分钟,各部无渗漏为合格。

6. 悬挂器外密封BT密封试压合格后,进行套管悬挂器与油管头本体、套管头本体、BX密封垫环组成的环形空间试压:卸去试压阀的压帽和堵头,连接试压泵,对悬挂器环形空间试压;试压压力为法兰额定工作压力或套管抗挤压强度的80%(取二者小值)、稳压10分钟;各部无泄漏为合格。

五. 采油(气)树安装。

1. 洗净油管悬挂器密封部位并涂抹黄油,若有毛刺应打磨光整。

2.吊装采油(气)树(注意吊装位置)于油管头上,对称连接好螺栓、螺母。

3.油管悬挂器环空密封试压:

  • 卸去试压阀的压帽和堵头,连接试压泵,对悬挂器进行外密封试压;

  • 试压压力为法兰额定工作压力,稳压10分钟;

  • 稳压期内压力变化值应保持在试验压力的5%或3.45MPa(取较小值) 以内,合格后释放压力。顶丝处若出现泄漏,则拧紧密封圈压帽(或更换密封圈)。

卸去试压阀的压帽和堵头,连接试压泵,对悬挂器进行外密封试压;

试压压力为法兰额定工作压力,稳压10分钟;

稳压期内压力变化值应保持在试验压力的5%或3.45MPa(取较小值) 以内,合格后释放压力。顶丝处若出现泄漏,则拧紧密封圈压帽(或更换密封圈)。

4.连接好吊装时拆卸的截止阀、压力表等。在法兰式平行闸阀和可调式节流阀的使用、操作前,仔细阅读使用说明书。

采油树安装标准流程(1)

 

►采油树安装标准流程(2)

 

==井口的维护与保养==

采油树的保养

采油树的维护保养的内容是:保持设备清洁无渗漏、无油污、无锈蚀、无松

动、无缺件、各部件开关灵活好用。以国产CY250采油树为例,各零部件有:套管四通、左右套管闸门、油管头、油管四通、总闸门、左右生产闸门、测试闸门或清蜡闸门(封井器)、油管挂顶丝、卡箍、钢圈及其他附件组成。

1、250型闸板闸门易发生的故障及维修

(1)更换闸门推力轴承与铜套

将闸门开大,卸掉手轮压帽,卸掉手轮及手轮键,再卸掉轴承压盖,顺着丝杠螺纹退出铜套,取出旧轴承,换上新轴承加上黄油。将铜套装到丝杠上,顺丝杠螺纹装入到闸门大压盖中,装好轴承压盖,装好手轮及手轮键和手轮压帽,擦净脏物。

(2)更换闸门丝杠的O型密封圈(闸板)

如在现场更换,无控制部位的闸门应压井后再更换,如果是能控制的部位应先倒流程放空后方可拆卸,用900mm或1200mm管钳卸掉闸门大压盖,连同闸板提出。摘掉闸板,推出丝杠(应先卸掉手轮及铜套轴承),将旧密封圈取出。更换新的同型号密封圈;确认无误后挂上闸板。对准阀体的闸板槽推入,上紧大压盖,同时边上大压盖边关(活动)闸门,直至上紧。试压合格后,恢复原流程。

2、250型闸板闸门在使用中应注意的事项

  • 避免闸门缺油磨坏轴承,应定时加油。

  • 开关闸门时应开大后或关死后倒回半圈(开关闸门时应侧身)。

  • 冬季关井时应放掉管线的水,以防冻死闸板而拉断闸板上的台阶

  • 如发现闸板冻死不要硬开,用热水加温后再开,开时要用手锤轻轻击打闸门体下部。

避免闸门缺油磨坏轴承,应定时加油。

开关闸门时应开大后或关死后倒回半圈(开关闸门时应侧身)。

冬季关井时应放掉管线的水,以防冻死闸板而拉断闸板上的台阶

如发现闸板冻死不要硬开,用热水加温后再开,开时要用手锤轻轻击打闸门体下部。

油管头与采油树之间连接处的密封垫环故障检查与维护

1、油管悬挂器主密封和副密封

主密封是采用“O”型圈和方型圈相结合的密封方式(如图三)。在主副密封都正常的情况下,两法兰之间的密封垫环是不承受介质的压力。如果主密封发生泄漏,可拧紧顶丝,激发主密封的方型密封圈膨胀进行密封,同时通过采油树变径法兰上的试压孔注入大量的密封脂补偿泄漏间隙。

如果副密封发生泄漏,只能通过采油树变径法兰上的试压孔注入大量的密封脂补偿泄漏间隙。

2、油管头顶丝料泄漏

油管头顶丝若发生泄漏,可拧紧顶丝填料压帽,进一步压紧顶丝填料,激发填料膨胀,从而达到密封的目的。

3、试压孔螺纹泄漏

如果是试压 螺纹泄漏,说明油管挂的主密封或者是副密封泄漏,还有可能是主、副密封均发生泄漏,可通过第1条进行处理。试压孔螺纹泄漏,可通过拧紧试压孔上注脂阀螺纹解决。

4、其它问题

当采用1、2、3条的方法仍未解决油管头与采油树之间连接处的密封垫环泄漏问题时,应及时向油气矿报告,在签订安全技术协议和服务合同后,采用带压换阀技术下油管堵塞器进行维修和更换密封垫环。

5、油管头与采油树之间连接处的维护保养

油管头与采油树之间连接处承受着极高的压力,也比较容易出现泄漏现象,因此我们在日常的生产过程中必须定期进行维护与保养。

  • 首先检查该连接处的法兰螺母是否松动

首先检查该连接处的法兰螺母是否松动

每一个螺母都必须进行检查,如有松动现象,必须用搬手拧紧,以避免发生泄漏现象。

  • 检查顶丝压帽是否松动

检查顶丝压帽是否松动

在日常的生产过程中,顶丝压帽和顶丝也应经常检查,以避免其松动而造成泄漏现象,特别是新投入生产的井,在生产一个月以后必须用搬手再次拧紧顶丝填料压帽和顶丝。

油管头特殊四通与套管头连接处故障检查与维护

套管悬挂器也设计有主密封和副密封,主密封采用的是方型橡胶密封和“O”型圈相结合的方式进行密封,副密封是采用“BT”密封圈并通过注入密封脂(PTFE)进行密封。如图四所示

1. 两法兰连接处密封垫环泄漏

两法兰连接处密封垫环若出现泄漏,说明套管悬挂器的主密封或副密封已经发生泄漏,还有可能是主密封和副密封均发生泄漏。造成主密封泄漏的原因是方型密封圈被损坏或是套管受热膨胀将套管悬挂器向上托起,造成方型密封圈未起到密封作用,因此在座入套管悬挂器时要特别注意,不能将方型密封圈损坏划伤。造成副密封泄漏的原因是“BT”密封圈不能密封(在油管头与套管头四通连接好后一定要向“BT”密封圈内注入特氟隆(PTFE)。随着井口投入生产的时间增加,“BT”密封圈内的特氟隆(PTFE)会慢慢流失,这样,“BT”密封圈的密封就会慢慢失效,也就是副密封不起作用。

处理方法:

1、副密封泄漏的解决方法

通过油管头特殊四通上的注脂孔向“BT” 密封圈内注入特氟隆,激发“BT”密封圈“抱紧”套管悬挂器,从而达到密封的作用。

2、主密封泄漏的解决方法

主密封如果发生泄漏,可通过拧紧套管四通法兰上的顶丝,使套管悬挂器向下移动,激发悬挂器上的方型密封膨胀,从而达到密封的目的。也可通过油管头特殊四通下法兰上的一个试压孔注入大量的密封脂补偿泄漏间隙。

通过a、b步骤以后,可通过油管头特殊四通下法兰上的一个试压孔检查主副密封的泄漏是否得到解决,如果得到解决,就可以对油管头特殊四通下法兰与套管四通上法兰的连接螺栓进行拧紧,从而解决该两法兰之间的泄漏问题。

3、顶丝处泄漏

顶丝处泄漏,说明悬挂器主密封或副密封出现了泄漏,也可能是主副密封都出现了泄漏,可能通过1.1处理方法后对顶丝密封圈进行更换。

4、维护与保养

  • 定期向“BT”密封圈内注入密封脂(6个月一次),以保证“BT”密封圈能够可靠密封。

  • 定期检查法兰连接螺栓、顶丝压帽是否松动,如有松动应立即拧紧。

定期向“BT”密封圈内注入密封脂(6个月一次),以保证“BT”密封圈能够可靠密封。

定期检查法兰连接螺栓、顶丝压帽是否松动,如有松动应立即拧紧。

手动节流阀的检查与维护

井口装置上手动节流阀属于易损件,世界各国、各生产厂家生产的节流阀都有一个共同的缺点,就是节流嘴容易被介质冲刷而造成不能节流。在日常的生产中,我们要时刻观察节流阀以下的压力是否升高,如果井内压力未升高而节流阀下游的压力升高,则说明节流阀的节流油嘴已被冲刷,此时就须更换节流阀或节流阀上的节流油嘴。以避免介质压力过高损坏节流阀以下的设备。

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