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套管頭

    套管頭是套管和井口裝置之間的重要連接件 套管頭是套管和井口裝置之間的重要連接件。它的下端通過螺紋與表層套管相連，上端通過法蘭或卡箍與井口裝置或防噴器相連。

△常用的套管頭

套管頭的特點

• 套管連接既可采用螺紋連接，也可采用卡瓦連接，懸掛套管既快速又方便；

• 套管掛采用剛性與橡膠復(fù)合密封結(jié)構(gòu)，還可采用金屬密封，増強了產(chǎn)品的密封性能；

• 設(shè)計有防磨套及試壓取出工具，方便防磨套的取出和對套管頭進(jìn)行試壓；

• 上法蘭設(shè)計有試壓、二次注脂裝置；

• 套管頭側(cè)翼閥門配置，根據(jù)用戶需求設(shè)計；

套管頭的作用

    套管頭安裝在表層套管柱上端，用來懸掛表層套管以外的各層套管和密封套管環(huán)形空間的井口裝置部件，主要作用有以下幾點
1、通過懸掛器懸掛除表層套管之外的各層套管的部分或全部重量；
2、連接防噴器等井口裝置；
3、在內(nèi)外層套管柱之間形成壓力密封；
4、為釋放可能積聚在兩成套管柱之間的壓力提供出口；
5、在緊急情況下，可由套管頭側(cè)孔向井內(nèi)泵入流體，如壓井液或滅火劑；
6、特殊作業(yè)：a.固井質(zhì)量不好可眾側(cè)孔補注水泥，b.酸化壓裂時，可從側(cè)孔注入壓力平衡液。

△各層套管頭結(jié)構(gòu)

? 補充 | 知識

為了好記憶，將套管頭的作用和用途歸納為四句話：

• 懸掛各層套管重量；

• 支撐套管頭以上防噴器；

• 為各層套管之間提供密封；

• 為特殊作業(yè)提供通道；

套管頭的分類

1. 按懸掛套管層數(shù)

    按懸掛套管層數(shù)可分為：單級套管頭、雙級套管頭、三級套管頭；其中單級套管頭一般用在低壓淺層地層生產(chǎn)井當(dāng)中；雙級套管頭適用于大多數(shù)地層壓力較為明確的區(qū)域，使用量較多；三級套管頭一般用在高壓深井或勘探井中；

△單級套管頭

△雙級套管頭

△三級套管頭

2. 按套管懸掛器的結(jié)構(gòu)型式    按套管懸掛器的結(jié)構(gòu)型式可分為卡瓦式套管頭、芯軸式(螺紋式)套管頭、整體式(焊接式)套管頭；

△卡瓦式套管頭

△芯軸式套管頭

△整體式(焊接式)套管頭

3. 按本體間連接方式
    按本體間連接方式分為法蘭式套管頭、卡箍式套管頭、獨立螺紋式(懸掛套管柱上端和油管頭本體下端用螺紋連接的套管頭)；

4.  按本體的結(jié)構(gòu)型式
     按本體的結(jié)構(gòu)型式分單體式套管頭(一個本體內(nèi)裝一個懸掛器)、組合式套管頭(一個本體內(nèi)裝多個懸掛器)；

套管頭的型號表示法

套管頭的結(jié)構(gòu)及密封

1. 套管頭的結(jié)構(gòu)
   套管頭由四通、套管懸掛器、頂絲總成、法蘭式平行閘閥、連接件、壓力顯示機構(gòu)等組成；

2. 橡膠密封工作原理

   套管頭密封由套管頭本體、BT形橡膠密封圈、套管懸掛器、燕尾形橡膠密封圈、頂絲V形密封圈、密封墊環(huán)構(gòu)成，套管懸掛器座掛在套管頭本體臺階上，由于套管的懸重，金屬與金屬的接觸就產(chǎn)生剛性被動密封，套管懸掛器與套管的密封為螺紋密封。 
    套管頭四通有與套管懸掛器外徑（或套管外徑）相匹配的BT密封及相應(yīng)的注脂、試壓孔，使用時必須從注脂閥注入高壓密封脂，方能使BT密封起作用。若密封出現(xiàn)滲漏，應(yīng)從注脂閥和試壓閥分別注入密封脂，使密封繼續(xù)生效。注脂壓力不超過該法蘭額定工作壓力；如密封套管，則不超過該套管的額定許用擠毀壓力。壓力試壓孔用于套管懸掛器外密封試驗。 
    法蘭上有頂絲，用于鎖定防磨套（保護(hù)密封面），在座套管懸掛器后，又能將套管懸掛器鎖定。若頂絲處出現(xiàn)滲漏，可擰緊壓帽，使密封生效。套管頭四通兩側(cè)口法蘭，一端接平板閥（或盲法蘭），另一端接平板閥、絲扣法蘭、接頭、截止閥及壓力表，經(jīng)壓力表可觀察兩套管層之間的環(huán)空壓力。

△套管頭結(jié)構(gòu)

3. 套管頭的金屬、橡膠密封 
    套管頭金屬、橡膠密封由套管頭本體、BT形橡膠密封圈、上金屬密封組件、下金屬密封組件、套管懸掛器、燕尾形橡膠密封圈、頂絲V形密封圈、密封墊環(huán)構(gòu)成，套管懸掛器座掛在套管頭本體臺階上，由于套管的懸重，金屬與金屬的接觸就產(chǎn)生剛性被動密封。套管懸掛器與套管的密封為螺紋密封（見上圖）；上金屬密封環(huán)是在安裝上法蘭前，通過測量上金屬密封環(huán)在上法蘭孔中的位置尺寸，再確定裝調(diào)節(jié)環(huán)的厚度，使調(diào)節(jié)環(huán)在上法蘭孔中冒出一定的過盈量。在上法蘭與套管頭四通連接時，通過套管頭四通壓縮調(diào)節(jié)環(huán)，使上金屬密封環(huán)變形，從而達(dá)到密封套管懸掛器的作用。

   套管懸掛器的下金屬密封組件的密封原理，是通過金屬密封環(huán)和套管頭四通、套管懸掛器的設(shè)計，保證各零件的幾何尺寸，利用頂絲上的45°錐面旋轉(zhuǎn)，使下金屬密封組件壓環(huán)下行，使金屬密封環(huán)組件U形環(huán)變形，從而達(dá)到密封套管懸掛器的作用。 

△套管頭的金屬、橡膠密封

套管頭懸掛器

1. 芯軸懸掛器

   芯軸式(即螺紋式)懸掛器，相當(dāng)于一個套管接箍，無需切割套管（W及WE型均需要）省事，甚至不打開防噴器就可以懸掛套管，解決井口懸掛密封問題。但是需要計算下入套管深度，避免觸底。一般用在較為穩(wěn)定的生產(chǎn)井上。一般芯軸式(螺紋式)懸掛器配合螺紋式套管頭使用，也可更換相應(yīng)的卡瓦式懸掛器。套管頭金屬、橡膠密封的芯軸懸掛器的密封原理與油管頭金屬、橡膠密封的芯軸懸掛器相同。 

△橡膠密封的芯軸懸掛器

△金屬、橡膠密封的芯軸懸掛器

2. 卡瓦懸掛器

a. 卡瓦懸掛器的結(jié)構(gòu)：
  卡瓦懸掛器主要由卡瓦牙(四等分)、卡瓦座(兩等分)、橡膠密封(兩等分)、支承座(兩等分)等組成。

b. 卡瓦懸掛器的工作原理： 
  將兩半組合的卡瓦懸掛器抱住套管，整體投入到套管頭孔中，使卡瓦牙緊緊卡住套管，在套管自重和卡瓦牙錐度的作用下，卡瓦牙越楔越緊，使卡瓦牙對套管越卡越緊。而橡膠密封件在自重的作用下產(chǎn)生變形，形成對套管和套管頭本體的密封。

△卡瓦懸掛器

c. 倒卡瓦懸掛器

    倒卡瓦懸掛器座是用螺栓固定在套管頭本體下部，將套管裝入BT密封圈之后才放下卡瓦，使卡瓦牙緊緊卡住套管，在套管自重和錐度的作用，卡瓦牙越楔越緊，使卡瓦牙對套管越卡越緊。

△倒卡瓦懸掛器

卡瓦懸掛器

1. WE型卡瓦懸掛器：
   一般來說，WE型卡瓦懸掛器用于表層，特點是：大尺寸，密封環(huán)空壓力不太高（對比W型）。另一種情況是：套管被固井無法上提下放（這是W型懸掛器的先決條件），WE可以被動式（套管不動，懸掛器活動密封，靠手動而不靠懸重激發(fā)密封）的安裝密封，予以補救。如果不嚴(yán)格計較懸重、密封等因素，WE型與W型相同尺寸相同廠家的一般可以互換。

 

△WE型卡瓦懸掛器

2. W型套管懸掛器

    相對比與WE型，它依靠鉆柱懸重激發(fā)密封，特點是：懸掛噸位最大，密封較好，更穩(wěn)妥，一般用在技術(shù)套管的懸掛。

△WE型卡瓦懸掛器

3. WD型懸掛器

   僅用于表層套管頭，下部連接表層套管。

△WD型卡瓦懸掛器

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