塔河工区套管头简介

套管头河南钻井工程公司2013.113.

套管头结构特征及工作原理2.套管头的作用及分类1.套管头简介5.套管悬挂器储存方法套管头4.套管悬挂器简介6.套管悬挂器特点8.BT密封试压7.

T705-1H井WE型卡瓦悬挂器坐挂9.

套管悬挂器失效原因分析10.故障排除套管头套管头简介：

在钻井作业和油气测试过程中，必须安装一套安全可靠的井口装置，以便能有效地控制井内作业和生产。套管头属于井口装置的基础部分，是安装在套管管柱上端用来悬挂各层套管管柱、密封各层套管之间的环形空间并能为防喷器组、采气树等其他井控设备提供标准连接、为各种特殊作业提供套管环空出入接口的一种永久性石油、天然气井口装置。套管头

套管头是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，如压井液或灭火剂等；6、特殊作业：a.固井质量不好可从侧孔补注水泥，b.酸化压裂时，可从侧孔注入压力平衡液。套管头的作用：套管头根据套管头与表层套管的连接方式可将套管头分为螺纹式、卡瓦式、焊接式，配用套管悬挂器有卡瓦式和芯轴式两种，侧出口的连接方式有螺纹式、栽丝法兰式和法兰式。随着井深的增加，需要封隔井下地层的层数增多，下入井内的套管长度也相应增加。因此，套管头有单级、二级和三级之分。通常在套管四通（二级、三级套管头）的底部设有套管二次密封机构和密封测试口（注塑孔、试压孔）。套管头的分类：套管头

套管头主要由底部套管头、套管头四通、套管悬挂器和阀门等部件组成。一、底部套管头本体：底部套管头法兰及旁侧口通径均符合APIspec6A标准，具有互换性。法兰上的顶丝用于顶住防磨套和悬挂器。底部套管头内腔设计有技术套管悬挂器坐落台肩。底部套管头底部连接形式有三种：螺纹式、卡瓦式、焊接式。结构特征与工作原理：套管头结构特征与工作原理：塔河工区底部套管头连接方式以螺纹式为主，本文只简单介绍螺纹式套管头安装程序及方法。套管头

将底部套管头下端通过螺纹与表层套管相连（或用双公短节相连），确保方向正确，连接时将内外连接螺纹丝扣清洗干净并涂好套管密封脂，引扣时要将套管头上端面提平，2-3人转动套管头引扣，然后上紧。螺纹式套管头安装程序和方法：1-底部套管头；2-连接螺纹；3-套管套管头

二、套管头四通本体（二级套管头或三级套管头）：套管四通法兰旁侧口通径均符合APIspec6A标准，具有互换性。套管四通底部采用两道BT密封，在高压下将密封脂经单向阀注入BT密封圈内，挤压BT密封圈，起到密封作用，可以在两道BT密封圈之间试压。套管四通侧出口为载丝法兰连接，并带VR堵螺纹，可以再不压井情况下更换阀门。套管四通上法兰带有顶丝，用于顶住防磨套及压住悬挂器；下法兰有试压孔，用于检查环空和两道BT密封圈的密封情况。套管四通内腔设计有套管卡瓦悬挂器坐落台肩。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。

结构特征与工作原理：套管头

套管四通示意图：BT密封压力表截止阀侧阀顶丝压帽注脂孔试压孔套管悬挂器金石套管悬挂器卡瓦式心轴式W型套管悬挂器WD型套管悬挂器WE型套管悬挂器套管悬挂器装置是用来悬挂套管管柱，密封套管之间环形空间的主要部件，江苏金石套管悬挂器主要分为卡瓦式和芯轴式悬挂器两种。套管悬挂器1、悬挂器的储存

1）悬挂器到井后清洁所有部件，并使其干燥。2）用重质油涂抹所有零件。3）将设备垫高并放置在干燥的房间内，避免接触死水。4）重新装配前，需清洁干净并用轻质油涂抹。套管悬挂器2、橡胶件的存储及检查1）橡胶件应放在黑暗的地方，并远离阳光、窗户和人工的直接光源。2）存放在较低的环境温度下（18°左右），并远离热源、电气设备和任何产生电晕放电的设备。3）橡胶件不要挂起来，而应按其自然形状存放。4）存放场所尽可能干燥，油脂或其它液体应另外存放。

5）使用前用弯曲、拉伸或压缩的方法检查橡胶件是否有裂纹、表面变脆或其它老化变质现象，观察橡胶件表面是否有变硬、剥落现象。如有以上缺陷，则必须更换。套管悬挂器

卡瓦式套管悬挂器主要由卡瓦、导向螺钉、压板、胶圈、垫板、连接螺栓等组成。卡瓦卡紧套管的作用是靠套管柱本身的重量所产生的轴向载荷，通过卡瓦背部锥斜角产生一个径向分力，这个径向分力使卡瓦卡紧套管。卡瓦悬挂器对套管安装长度要求不严，高出井口多余套管可用专用工具割掉，这给安装井口带来很多方便。卡瓦式悬挂器特点：江苏金石套管悬挂器WD型卡瓦式套管悬挂器工作原理：1、WD型卡瓦悬挂器用于表层套管与套管头的连接，依靠拧紧底部螺栓卡住套管，使卡瓦与套管形成牢靠的连接，密封形式为两道二次密封。2、卡瓦悬挂器为剖分式，安装快捷方便。因WD型悬挂器塔河工区基本不使用，在此不做使用方法介绍。江苏金石套管悬挂器W型卡瓦式套管悬挂器工作原理：1、技术、油层套管悬挂采用W型单锥面双限位卡瓦悬挂器。依靠套管自重卡住套管，使卡瓦与套管形成牢靠的连接，密封形式为自激式密封。2、卡瓦悬挂器为剖分式，自锁结构。江苏金石套管悬挂器W型卡瓦式套管悬挂器坐挂方式：1、W型套管悬挂器坐挂准备工作及坐挂后后期处理过程与WE型套管悬挂器相同。2、坐挂时套管悬挂器下手柄不动，上手柄旋转套管悬挂器90°，合抱住套管由下而上逐一取下手柄，移去木板，使悬挂器组件坐落套管头台肩上抱住套管然后下放管串坐挂。WE型卡瓦式套管悬挂器工作原理：1、技术、油层套管悬挂采用WE型单锥面双限位卡瓦悬挂器。依靠套管自重卡住套管，使卡瓦与套管形成牢靠的连接，密封形式为手动激发密封。2、卡瓦悬挂器为剖分式，自锁结构。江苏金石套管悬挂器江苏金石套管悬挂器

芯轴式悬挂器结构简单、价格便宜、不需要在井口切割套管和磨削坡口，而且不存在挤扁套管、卡瓦牙咬伤套管的问题，对于井口稍微偏斜、卡瓦不易卡紧套管的油气井尤为适用。但它的悬挂能力较小，对套管的安装长度要求严格。目前芯轴悬挂器下部一般设计成与套管相应的母扣，上部扣型与联顶节扣型相致。芯轴式悬挂器特点：江苏金石套管悬挂器芯轴式套管悬挂器工作原理：技术、油层套管悬挂采用芯轴式套管悬挂器。依靠套管自重激发密封，通过螺纹与套管，形成牢靠连接为螺纹密封。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。

T705-1H井WE型卡瓦悬挂器坐挂1、基础数据

由河南钻井50860队施工的T705-1H井,为一口三级结构水平井。一开采用444.5mm钻头钻达井深507m,339.7mm表层套管下深506.33m。二开采用311.2mm钻头钻至井深2500m,244.5mm套管下深2498.03m,采用WE型套管悬挂器回接至井口。采用单级固井，水泥返至地面。

套管头01部分型号为：TF13-3/8″*9-5/8″-34.5MPa

套管头02部分型号为：TF9-5/8″*7″-69MPaT705-1H井WE型卡瓦悬挂器坐挂2、套管坐挂前期准备

1）下套管前取出防磨套，去掉挡泥伞。2）悬挂卡瓦检查保养好，准备好黄油及一桶机油。3）套管入井前选出一根标准尺寸套管做联顶节，便于卡瓦坐挂。计算好所使用的联顶节，保证固井时井口坐2个吊卡，同时考虑套管长度确保卡瓦部位避开接箍位置坐挂。4）准备厚度5～10mm钢板或木板，切一个与套管直径相符U型垫板，便于卡瓦在上面平稳组装。5）在井口准备好供水管线及气管线，上提防喷器后，将水管插入环空冲出水泥浆及吹洗法兰用。6）准备5吨倒链2个，3/8“钢丝绳2根，5T吊带2根，用来调整套管居中。T705-1H井WE型卡瓦悬挂器坐挂7）准备2根同样长的1“钢丝绳套，用来提防喷器。8）固井时提前拆除套管头01部分与升高法兰连接的一圈螺栓，对角留4个螺栓，卸掉两侧内控管线与闸门连接处的所有螺栓。9）了解水泥浆的返高和水泥浆的领浆稠化时间。T705-1H井WE型卡瓦悬挂器坐挂3、坐挂步骤：1）固井完后，游车提起防喷器组，挂在转盘大梁上，检查套管是否居中，如不居中使用倒链配合场地气葫芦等保证套管挂平正到位，并用尺子检查。2）使用水管线及气管线清洁套管头坐挂处，然后用与套管直径相符的U型垫板或两块木板放在套管头法兰面上摆放套管挂。将套管提至坐挂吨位。3）“WE”形套管挂是剖分式、开口式，在套管挂密封橡胶内外圈表面抹一薄层密封脂。4）沿着套管，打开套管挂，合抱住套管，并紧悬挂器，放在垫板上。组装卡瓦，压板对接处与卡瓦牙壳体对接处错开，卡瓦压板螺丝不能上得太紧，保证卡瓦在套管上能上下活动，螺丝不能压得胶件变形，否则进入套管头内腔时可能损坏主密封胶皮。5）拆卸套管挂侧面的支撑手柄。T705-1H井WE型卡瓦悬挂器坐挂压板对接位置

卡瓦牙壳体对接位置T705-1H井WE型卡瓦悬挂器坐挂6）移去木板，使套管挂组件落到套管头内腔台阶上，如不能完全到位，使用木棒对角均匀向下敲击，用力不要太大，以防套管挂倾斜坐偏。7）缓慢下放游车，在卡瓦卡住套管的同时观察指重表，记录卡瓦开始起作用时的悬重，即实际坐挂吨位（抓图）。8）坐挂完卡瓦检查卡瓦必须没有高低差。测量卡瓦面到套管头法兰面尺寸对角四个点，尺寸要求一样（照相）。9）对角上紧压板上的压板螺丝，使密封橡胶唇边与套管头内壁形成密封状态。10）旋紧分布在套管头上部法兰外圆上的所有顶丝，压住套管挂。T705-1H井WE型卡瓦悬挂器坐挂11）测量准备安装的套管头02部分下部内腔的深度。12）在套管头上法兰面以上高于所量套管头02部分下部内腔深度处割断套管，取出多余的套管。13）拆去升高短节，准备更换套管头02部分。

14）小心地从套管头法兰面以上所量内腔深度处割去多余套管，并且用砂轮磨30°斜角，要求打磨光滑，坡口无棱角且手感光滑(照相）。15）测量套管余留部分是否顶住套管头02部分下部内腔顶端，应留有5mm左右的间隙。

T705-1H井WE型卡瓦悬挂器坐挂16）清洁套管余留部分，用砂布将套管余留部分外表面打磨光滑，检查无任何沟槽后，擦洗干净，均匀涂抹薄薄的一层黄油。检查套管头02部分下部内腔及“BT”密封圈是否完好。在接套管头02部分前将卡瓦部位环形空间注满机油。17）02部分清洗干净后，安装BT密封圈，须使密封圈紧密贴合套管头内腔，如有少许凸起，在木棒上面缠点擦车布，摸满黄油后，轻轻敲击凸起部位。完全贴合后，均匀涂抹薄薄的一层黄油。18）吊平套管头02部分，人工辅助对准方向，操作气葫芦缓慢平稳下放，严禁猛刹猛放，钻台上下信号明确，以防损伤BT密封。对正后对角上紧螺母。BT密封试压1、工具准备：1）试压泵2）注塑泵筒3）EM08注塑脂4）液压油2、试压流程（套管头02部分安装好后，应进行预试压，以防返工）：

1）卸掉套管头上标有“观察孔”字样的两只堵头。

2）在泵筒内装入EM08密封脂，连接到标有“注塑孔”字样的接头上。

3）操作试压泵注入注塑脂，直到相对应观察孔有密封脂溢出为止。装上堵头并拧紧，继续注脂达额定工作压力，或套管抗内压强度的80%。（取二者低值）

4）对另一只注塑接头按以上方法重复操作。

5）去掉注塑泵筒，连接试压泵到标有“试压孔”字样的接头上，靠近套管头法兰盘下部的为主密封，靠近上部的为副密封。泵入额定工作压力或套管抗内压强度的80%，取两者低值按照要求试压。试压合格后，用泄压帽将压力泄压为0（无泄压帽可用1.5cm左右长的8号铁丝或焊条，配合护帽泄压）。

6）对另一只试压孔按以上方法重复试压。防磨套及送入取出工具防磨套及送入取出工具：防磨衬套作用是在钻井过程中保护套管头内孔的台肩，防止套管头四通内孔发生偏磨，下套管固井时将防磨套取出。防磨套需要专门的取送工具送入和取出，取送工具也可做试压堵塞器，其两端加工有钻杆接头螺纹。取送防磨套时可将取送工具连接到钻杆上，使其侧面销螺钉卡入防磨套的J型槽内，然后，送入或取出防磨衬套。用作试压堵塞器时，使其颠倒使用即可。作为防喷器组的试压工具，在钻井过程中可随时对防喷器组及节流管汇等进行试压检测。悬挂器失效原因分析卡瓦式悬挂器失效原因分析：1、卡瓦主密封失效卡瓦式悬挂器通过镶在下部的密封圈受压后变形，与承载密封面进行结合，形成有效密封。但在坐封过程中，由于偏斜或其他原因，密封圈上部卡瓦受力不均，使密封圈产生变形不均匀，导致内外套管之间不能产生有效的密封。2、BT密封（辅助密封）失效BT密封一般是通过液压方式在环内注入密封脂使BT密封圈膨胀变形，从而在内外套管间形成有效密封。但在带有BT密封的套管头四通坐封时，由于坐封面不光滑或因为倒角面粗糙会造成BT密封圈受到损坏，不能受压变形产生有效的密封，也有可能由于BT密封脂压力或试压压力大于内套管抗外挤压力，造成内套管受压变形，也不能产生有效的密封。悬挂器失效原因分析芯轴式悬挂器套管头失效原因分析：·1、悬挂器坐封后与套管头本体相对歪斜钻井施工现场，施工条件与室内试压条件相差很大，承载台阶面上可能存在岩屑、沙粒或其他异物，导致悬挂器与本体发生相对歪斜，密封圈不能密封环空。·2、悬挂器密封圈损坏或脱落由于悬挂器密封圈大部分是橡胶制品，橡胶有遇压变形、遇热膨胀、遇挂受损的特性，所以在悬挂器坐封过程中，悬挂器下放速度过快时，会导致密封圈与防喷器、套管头法兰面发生摩擦挂损，甚至会发生密封圈脱落，使密封失效。·3、套管头本体密封面受损在钻井过程中，由于使用套管头防磨套不当或未及时更换受损防磨套甚至未装防磨套，导致套管头本体受到偏磨损伤，在悬挂器坐封后不能产生有效密封。·4、井口不正、偏斜位移过大有可能导致悬挂器坐封不到位套管偏斜会使井口、转盘和天车不在一条直线上，由于井口太偏，悬挂器坐封面就很有可能坐封不到位，导致密封失效。·5、自锁压力不够，密封圈不能充分变形产生密封效果在固井作业时，悬挂器要上提进行循环，由于上提高度过高或因为固井后套管粘卡，悬挂器下放坐封后受到的拉力减小，甚至不能坐封到承载台阶面上，密封