CN204200154U - 套管头 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种套管头，属于煤层气井钻井领域，包括本体，本体的中间部分设置有嵌设生产套管的第一通孔，本体分为相互连接的平滑段和螺纹段，第一通孔贯穿平滑段和螺纹段，螺纹段的外侧设置有用于与表层套管螺纹连接的外螺纹。本体的螺纹段设置有外螺纹，在表层套管的内侧设置内螺纹，外螺纹与内螺纹配合；首先旋拧本体使本体的螺纹段的外螺纹与表层套管内侧的内螺纹相互配合，然后将生产套管置入第一通孔内，由于本体与表层套管之间通过螺纹连接，不需要焊、割作业，避免了对表层套管金相结构的破坏，有效提高表层套管的强度；安装时只需要将本体旋拧进表层套管即可，安装时间短、工艺简单，减轻施工人员的劳动强度，提高生产效率。

Description

套管头

技术领域

本实用新型涉及煤层气井钻井领域，具体而言，涉及套管头。

背景技术

煤层气，是指储存在煤层中以甲烷为主要成分、以吸附在煤基质颗粒表面为主、部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体，是煤的伴生矿产资源，属非常规天然气，是近一二十年在国际上崛起的洁净和优质的新能源。

煤层气主要通过地面钻井开采，煤层气井钻井采用二开井身结构，井内下入两层套管，其中表层套管是通过管外注水泥封固的方法固定，井口采用环形钢板悬挂生产套管。

根据煤层气勘探开发特点，出于保护煤储层的技术考虑，生产套管固井时，水泥浆返至煤层以上300m，从此位置至井口的生产套管外部无水泥(称为自由段套管)，自由段套管未固定。

目前，煤层气井的井口装置均使用环形钢板悬挂生产套管，在环形钢板安装过程中需要进行割、焊等作业使其固定在表层套管上，这种方式容易破坏表层套管的金相结构，大大降低表层套管内的强度。

实用新型内容

本实用新型提供了一种套管头，使上述问题得到改善。

本实用新型是这样实现的：

一种套管头，包括本体，本体的中间部分设置有嵌设生产套管的第一通孔，本体分为相互连接的平滑段和螺纹段，第一通孔贯穿平滑段和螺纹段，螺纹段的外侧设置有用于与表层套管螺纹连接的外螺纹。

进一步地，本体的外侧设置有至少一个管状的侧耳，侧耳设置有第三通孔，第三通孔贯穿本体的侧壁并与第一通孔连通。

由于本体与表层套管之间的螺纹连接处接触面积较大，密封性较好；上层被生产套管堵住，表层套管和生产套管之间的环形空间的气密性较好；侧耳的第三通孔与第一通孔连通，从而使得本体内的空腔能够与外界连通，从而可以在第三通孔的远离第一通孔的一端安装丝堵、平板阀、压力表等多种配件，实现将表层套管和生产套管之间的环形空间密封、测试表层套管和生产套管之间的环形空间的压强、排除环形空间内的气体以及通过外循环挤注水泥等功能。

进一步地，螺纹段的外侧直径小于平滑段的外侧直径。

螺纹段与表层套管的内侧采用螺纹连接，螺纹段的外侧直径与表层套管的内侧直径大致相等；螺纹段的外侧直径小于平滑段的外侧直径，即平滑段的外侧直径大于表层套管的内侧直径，当螺纹段完全旋入表层套管内后，平滑段的靠近螺纹段的一端抵住表层套管的顶端，套管头无法继续进行旋拧从而使其位置相对固定，使本体的稳定性增强。

进一步地，本体与生产套管之间通过悬挂器连接，悬挂器嵌入第一通孔内，悬挂器设置有容纳生产套管的第二通孔，悬挂器与生产套管固定连接。

悬挂器可以与本体配套生产使用，用于连接本体与生产套管，在置入最后一根生产套管前，可以预先将悬挂器放置到指定位置并与生产套管固定，固定过程中可以预先做好密封工作，然后将固定好的生产套管下入即可实现悬挂器与本体的配合，操作简单方便；另外，可以通过更换不同直径的悬挂器适应于不同直径的生产套管，悬挂器的结构相对于本体来说结构更加简单，制作及更换成本更低，不需要生产或更换不同尺寸的本体，减少生产成本。

进一步地，第二通孔的内侧设置有用于与生产套管螺纹连接的内螺纹。

第二通孔内设置内螺纹，在生产套管上制作出对应的外螺纹，使悬挂器与生产套管之间形成螺纹连接，悬挂器与生产套管之间的接触面积更大，密封效果较好；悬挂器与本体配合生产使用，可以根据需要，控制悬挂器与本体之间的密封效果，从而控制表层套管和生产套管之间的环形空间的密封性。

进一步地，本体的侧壁上设置有至少两个第四通孔，第四通孔内穿设有第一顶丝，第一顶丝与第四通孔螺纹连接，第一顶丝的一端抵住悬挂器。

完成生产套管固井后，在井口拆卸联顶节时(联顶节是下生产套管时接在最后一根生产套管上用来调节生产套管柱顶面位置，并与水泥头连接的短套管)，施工人员需站在钻台下面手扶链钳，然而这种固定方式的力度较小且不稳定，一旦发生生产套管倒扣现象，会因机械伤害导致人员伤亡，危险性极大。倒扣现象是指由于生产套管是通过多根套管通过螺纹连接组成，相邻的两个生产套管之间发生反转造成两个生产套管松动或滑脱的现象。

本体与表层套管之间通过螺纹连接，悬挂器与生产套管之间通过螺纹连接，相互之间相对固定，难以发生相对活动，但是本体和悬挂器之间仅仅是表面贴合，并无固定机构；通过第一顶丝将本体与悬挂器之间固定，在拆卸联顶节时，本体与悬挂器之间无法发生相对转动，从而实现表层套管、本体、悬挂器和生产套管之间的稳定，即生产套管相对于表层套管位置稳定，由于表层套管本身固定，从而使得生产套管不会反转，避免倒扣现象的发生，降低拆卸联顶节时的安全隐患；同时不需要人工手扶链钳，降低施工人员的劳动强度。

进一步地，本体的顶端设置有活动杆，活动杆与本体转动连接，悬挂器顶端的靠近本体的部分设置有用于嵌设活动杆的凹槽。

活动杆和凹槽的配合作用于第一顶丝的作用类似，都是将本体与悬挂器固定，从而实现生产套管相对于表层套管位置稳定，即生产套管不会反转，避免倒扣现象的发生，降低拆卸联顶节时的安全隐患；同时不需要人工手扶链钳，降低施工人员的劳动强度；使用活动杆和凹槽的固定方式与使用第一顶丝的固定方式相比，操作更加简单，固定时只需要转动活动杆，使其卡入凹槽内即可；活动杆和凹槽既可以与第一顶丝同时使用，也可以分开单独使用。活动杆与本体转动连接的方式多种多样，例如可以是在本体上设置一个转动轴，转动轴的方向与第一通孔的轴心线垂直，活动杆绕转动轴转动，当然，也可以为其它转动连接方式。

进一步地，平滑段的靠近螺纹段的一端的侧壁上设置有第五通孔，第五通孔内穿设有第二顶丝，第二顶丝与第五通孔螺纹连接，第二顶丝的一端抵住生产套管。

若没有其它的固定装置，本体与生产套管之间容易发生相对转动，拆卸联顶节时容易出现倒扣现象；在平滑段增设第二顶丝，生产套管位置固定后，使用第二顶丝将本体与生产套管固定，从而实现生产套管与表层套管之间的固定，拆卸联顶节时，生产套管不会跟随联顶节转动，避免倒扣现象的发生。另外，即使加装第一顶丝固定本体与悬挂器后，由于悬挂器与生产套管之间采用的是螺纹连接，生产套管仍然可能跟随联顶节转动，导致生产套管从悬挂器滑脱等现象发生倒扣，第二顶丝可以完全避免生产套管和悬挂器的螺纹连接处出现松动或滑脱，减少发生倒扣现象的几率。

进一步地，平滑段的靠近螺纹段的一端设置有凸块，凸块设置在表层套管的外侧，凸块上设置有第六通孔，第六通孔内穿设有第三顶丝，第三顶丝与第六通孔螺纹连接，第三顶丝的一端抵住表层套管。

由于本体与表层套管之间为螺纹连接，在拆卸联顶节等外力作用下，本体仍然可能发生相对转动导致其与表层套管出现松动或滑脱，从而使得整个套管头及生产套管发生转动，出现倒扣现象，第三顶丝可以有效改善该问题。

进一步地，悬挂器设置有圆台段，圆台段的外侧直径由上到下逐渐缩小，圆台段的外侧面与本体的内侧面贴合，圆台段上设置有金属密封圈或橡胶密封圈。

表层套管与本体之间、悬挂器与生产套管之间均为螺纹连接，密封效果相对较好，而本体与悬挂器之间通过贴合进行密封，密封效果较差，难以保证表层套管和生产套管之间的环形空间的密封性；增设金属密封圈和橡胶密封圈后，可以增加本体与悬挂器之间的密封效果，使表层套管和生产套管之间的环形空间处于完全密封状态，避免煤层气井使用环形钢板作为井口装置而带来的漏水、漏气等问题，保证煤层气井的安全稳定生产；圆台段的外侧直径由上到下逐渐减小，与本体贴合后无法继续下降，并且，倾斜面可以挤压金属密封圈或橡胶密封圈，使密封效果更好。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本体的螺纹段设置有外螺纹，在表层套管的内侧设置内螺纹，外螺纹与内螺纹配合；首先旋拧本体使本体的螺纹段的外螺纹与表层套管内侧的内螺纹相互配合，然后将生产套管置入第一通孔内，二者形成一个整体，生产套管被本体所固定。由于本体与表层套管之间通过螺纹连接，不需要焊、割作业，避免了对表层套管金相结构的破坏，有效提高表层套管的强度；安装时只需要将本体旋拧进表层套管即可，安装时间短、工艺简单，减轻施工人员的劳动强度，提高生产效率。

附图说明

图1为本实用新型实施例1提供的套管头俯视图；

图2为图1的A-A剖视图；

图3为本实用新型实施例2提供的套管头主视图；

图4为图3的侧视图；

图5为图3的俯视图；

图6为图5的B-B剖视图；

图7为图3的轴测图；

图8为本实用新型实施例3提供的套管头俯视图；

图9为图8的C-C剖视图。

本体101；生产套管102；第一通孔103；平滑段104；螺纹段105；侧耳107；第三通孔108；悬挂器109；第一顶丝110；金属密封圈111；橡胶密封圈112；活动杆113；凹槽114；第二顶丝115；凸块116；第三顶丝117。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1为本实用新型实施例1提供的套管头俯视图；图2为图1的A-A剖视图。如图1、图2所示，本实用新型实施例1提供了一种套管头，包括本体101，本体101的中间部分设置有嵌设生产套管102的第一通孔103，第一通孔103内设置有台阶，台阶可以卡住生产套管102，本体101分为相互连接的平滑段104和螺纹段105，第一通孔103贯穿平滑段104和螺纹段105，螺纹段105的外侧设置有用于与表层套管螺纹连接的外螺纹。

本体101的螺纹段105设置有外螺纹，在表层套管的内侧设置内螺纹，外螺纹与内螺纹配合；首先旋拧本体101使本体101的螺纹段105的外螺纹与表层套管内侧的内螺纹相互配合，然后将生产套管102置入第一通孔103内，二者形成一个整体，生产套管102被本体101所固定。由于本体101与表层套管之间通过螺纹连接，不需要焊、割作业，避免了对表层套管金相结构的破坏，有效提高表层套管的强度；安装时只需要将本体101旋拧进表层套管即可，安装时间短、工艺简单，减轻施工人员的劳动强度，提高生产效率。表层套管和生产套管102并不属于套管头的一部分，只是用于详细说明套管头的安装及使用。

图3为本实用新型实施例2提供的套管头主视图；图4为图3的侧视图；图5为图3的俯视图；图6为图5的B-B剖视图；图7为图3的轴测图。如图2-图7所示，本实用新型实施例2提供的套管头与实施例1相比，改进点在于：本体101的外侧设置有两个管状的侧耳107，当然一个或一个以上都可以，侧耳107设置有第三通孔108，第三通孔108贯穿本体101的侧壁并与第一通孔103连通。

由于本体101与表层套管之间的螺纹连接处接触面积较大，密封性较好；上层被生产套管102堵住，表层套管和生产套管102之间的环形空间的气密性较好；侧耳107的第三通孔108与第一通孔103连通，从而使得本体101内的空腔能够与外界连通，从而可以在第三通孔108的远离第一通孔103的一端安装丝堵、平板阀、压力表等多种配件，实现将表层套管和生产套管102之间的环形空间密封、测试表层套管和生产套管102之间的环形空间的压强、排除环形空间内的气体以及通过外循环挤注水泥等功能。

作为该实施例的优选方案，螺纹段105的外侧直径小于平滑段104的外侧直径。

螺纹段105与表层套管的内侧采用螺纹连接，螺纹段105的外侧直径与表层套管的内侧直径大致相等；螺纹段105的外侧直径小于平滑段104的外侧直径，即平滑段104的外侧直径大于表层套管的内侧直径，当螺纹段105完全旋入表层套管内后，平滑段104的靠近螺纹段105的一端抵住表层套管的顶端，套管头无法继续进行旋拧从而使其位置相对固定，使本体101的稳定性增强。

作为该实施例的优选方案，本体101与生产套管102之间通过悬挂器109连接，悬挂器109嵌入第一通孔103内，悬挂器109设置有容纳生产套管102的第二通孔，第二通孔内的顶端设置有台阶，台阶用于卡住生产套管102，悬挂器109与生产套管102固定连接。

悬挂器109可以与本体101配套生产使用，用于连接本体101与生产套管102，在置入最后一根生产套管102前，可以预先将悬挂器109放置到指定位置并与生产套管102固定，固定过程中可以预先做好密封工作，然后将固定好的生产套管102下入即可实现悬挂器109与本体101的配合，操作简单方便；另外，可以通过更换不同直径的悬挂器109适应于不同直径的生产套管102，悬挂器109的结构相对于本体101来说结构更加简单，制作及更换成本更低，不需要生产或更换不同尺寸的本体101，减少生产成本。

作为该实施例的优选方案，第二通孔的内侧设置有用于与生产套管102螺纹连接的内螺纹。

第二通孔内设置内螺纹，在生产套管102上制作出对应的外螺纹，使悬挂器109与生产套管102之间形成螺纹连接，悬挂器109与生产套管102之间的接触面积更大，密封效果较好；悬挂器109与本体101配合生产使用，可以根据需要，控制悬挂器109与本体101之间的密封效果，从而控制表层套管和生产套管102之间的环形空间的密封性。

作为该实施例的优选方案，本体101的侧壁上设置有四个第四通孔，四个第四通孔均匀地分布在本体101的四周，第四通孔内穿设有第一顶丝110，第一顶丝110与第四通孔螺纹连接，第一顶丝110的一端抵住悬挂器109。也可以在本体101的顶端设置一个环形钢圈，环形钢圈的顶面为法兰平面，即法兰平面的四周绕环形钢圈的轴心线设置有若干个通孔，上方使用盖法兰覆盖，盖法兰的底面与环形钢圈的法兰平面配合。环形钢圈和盖法兰配合可以更方便地安装其它部件或将内部空间密封。位于环形钢圈内侧的本体101的侧壁上设置环形凹槽，根据需要，可以在环形凹槽的内部设置挡块，第一顶丝110贯穿环形钢圈，第一顶丝110的端部位于环形凹槽内，端部位于环形凹槽内，挡块用于限定第一顶丝110的活动范围，使其在一定的角度范围内进行活动，从而控制环形钢圈的旋转角度。第一顶丝110顶住挡块后不能继续运动，即环形钢圈不能继续转动，从而防止生产套管102倒扣。

完成生产套管102固井后，在井口拆卸联顶节时(联顶节是下生产套管102时接在最后一根生产套管102上用来调节生产套管102柱顶面位置，并与水泥头连接的短套管)，施工人员需站在钻台下面手扶链钳，然而这种固定方式的力度较小且不稳定，一旦发生生产套管102倒扣现象，会因机械伤害导致人员伤亡，危险性极大。倒扣现象是指由于生产套管102是通过多根套管通过螺纹连接组成，相邻的两个生产套管102之间发生反转造成两个生产套管102松动或滑脱的现象。

本体101与表层套管之间通过螺纹连接，悬挂器109与生产套管102之间通过螺纹连接，相互之间相对固定，难以发生相对活动，但是本体101和悬挂器109之间仅仅是表面贴合，并无固定机构；通过第一顶丝110将本体101与悬挂器109之间固定，在拆卸联顶节时，本体101与悬挂器109之间无法发生相对转动，从而实现表层套管、本体101、悬挂器109和生产套管102之间的稳定，即生产套管102相对于表层套管位置稳定，由于表层套管本身固定，从而使得生产套管102不会反转，避免倒扣现象的发生，降低拆卸联顶节时的安全隐患；同时不需要人工手扶链钳，降低施工人员的劳动强度。

作为该实施例的优选方案，悬挂器109设置有圆台段，圆台段的外侧直径由上到下逐渐缩小，圆台段的外侧面与本体101的内侧面贴合，圆台段上设置有金属密封圈111和橡胶密封圈112。

表层套管与本体101之间、悬挂器109与生产套管102之间均为螺纹连接，密封效果相对较好，而本体101与悬挂器109之间通过贴合进行密封，密封效果较差，难以保证表层套管和生产套管102之间的环形空间的密封性；增设金属密封圈111和橡胶密封圈112后，可以增加本体101与悬挂器109之间的密封效果，使表层套管和生产套管102之间的环形空间处于完全密封状态，避免煤层气井使用环形钢板作为井口装置而带来的漏水、漏气等问题，保证煤层气井的安全稳定生产；圆台段的外侧直径由上到下逐渐减小，与本体101贴合后无法继续下降，并且，倾斜面可以挤压金属密封圈111或橡胶密封圈112，使密封效果更好。

图8为本实用新型实施例3提供的套管头俯视图；图9为图8的C-C剖视图。如图8、图9所示，本实用新型实施例3提供的套管头与实施例2相比，改进点在于：本体101的顶端设置有活动杆113，活动杆113与本体101转动连接，悬挂器109顶端的靠近本体101的部分设置有用于嵌设活动杆113的凹槽114。

活动杆113和凹槽114的配合作用于第一顶丝110的作用类似，都是将本体101与悬挂器109固定，从而实现生产套管102相对于表层套管位置稳定，即生产套管102不会反转，避免倒扣现象的发生，降低拆卸联顶节时的安全隐患；同时不需要人工手扶链钳，降低施工人员的劳动强度；使用活动杆113和凹槽114的固定方式与使用第一顶丝110的固定方式相比，操作更加简单，固定时只需要转动活动杆113，使其卡入凹槽114内即可；活动杆113和凹槽114既可以与第一顶丝110同时使用，也可以分开单独使用。活动杆113与本体101转动连接的方式多种多样，例如可以是在本体101上设置一个转动轴，转动轴的方向与第一通孔103的轴心线垂直，活动杆113绕转动轴转动，当然，也可以为其它转动连接方式。

作为该实施例的优选方案，平滑段104的靠近螺纹段105的一端的侧壁上设置有第五通孔，第五通孔内穿设有第二顶丝115，第二顶丝115与第五通孔螺纹连接，第二顶丝115的一端抵住生产套管102。

若没有其它的固定装置，本体101与生产套管102之间容易发生相对转动，拆卸联顶节时容易出现倒扣现象；在平滑段104增设第二顶丝115，生产套管102位置固定后，使用第二顶丝115将本体101与生产套管102固定，从而实现生产套管102与表层套管之间的固定，拆卸联顶节时，生产套管102不会跟随联顶节转动，避免倒扣现象的发生。另外，即使加装第一顶丝110固定本体101与悬挂器109后，由于悬挂器109与生产套管102之间采用的是螺纹连接，生产套管102仍然可能跟随联顶节转动，导致生产套管102从悬挂器109滑脱等现象发生倒扣，第二顶丝115可以完全避免生产套管102和悬挂器109的螺纹连接处出现松动或滑脱，减少发生倒扣现象的几率。

作为该实施例的优选方案，平滑段104的靠近螺纹段105的一端设置有凸块116，凸块116设置在表层套管的外侧，凸块116上设置有第六通孔，第六通孔内穿设有第三顶丝117，第三顶丝117与第六通孔螺纹连接，第三顶丝117的一端抵住表层套管。

由于本体101与表层套管之间为螺纹连接，在拆卸联顶节等外力作用下，本体101仍然可能发生相对转动导致其与表层套管出现松动或滑脱，从而使得整个套管头及生产套管102发生转动，出现倒扣现象，第三顶丝117可以有效改善该问题。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种套管头，其特征在于，包括：

本体，所述本体的中间部分设置有嵌设生产套管的第一通孔，所述本体分为相互连接的平滑段和螺纹段，所述第一通孔贯穿所述平滑段和所述螺纹段，所述螺纹段的外侧设置有用于与表层套管螺纹连接的外螺纹。

2.根据权利要求1所述的套管头，其特征在于，所述本体的外侧设置有至少一个管状的侧耳，所述侧耳设置有第三通孔，所述第三通孔贯穿所述本体的侧壁并与所述第一通孔连通。

3.根据权利要求1所述的套管头，其特征在于，所述螺纹段的外侧直径小于所述平滑段的外侧直径。

4.根据权利要求1所述的套管头，其特征在于，所述本体与所述生产套管之间通过悬挂器连接，所述悬挂器嵌入所述第一通孔内，所述悬挂器设置有容纳所述生产套管的第二通孔，所述悬挂器与所述生产套管固定连接。

5.根据权利要求4所述的套管头，其特征在于，所述第二通孔的内侧设置有用于与生产套管螺纹连接的内螺纹。

6.根据权利要求4所述的套管头，其特征在于，所述本体的侧壁上设置有至少两个第四通孔，所述第四通孔内穿设有第一顶丝，所述第一顶丝与所述第四通孔螺纹连接，所述第一顶丝的一端抵住所述悬挂器。

7.根据权利要求4-6任意一项所述的套管头，其特征在于，所述本体的顶端设置有活动杆，所述活动杆与所述本体转动连接，所述悬挂器顶端的靠近所述本体的部分设置有用于嵌设所述活动杆的凹槽。

8.根据权利要求1-6任意一项所述的套管头，其特征在于，所述平滑段的靠近所述螺纹段的一端的侧壁上设置有第五通孔，所述第五通孔内穿设有第二顶丝，所述第二顶丝与所述第五通孔螺纹连接，所述第二顶丝的一端抵住所述生产套管。

9.根据权利要求1-6任意一项所述的套管头，其特征在于，所述平滑段的靠近所述螺纹段的一端设置有凸块，所述凸块设置在所述表层套管的外侧，所述凸块上设置有第六通孔，所述第六通孔内穿设有第三顶丝，所述第三顶丝与所述第六通孔螺纹连接，所述第三顶丝的一端抵住所述表层套管。

10.根据权利要求4-6任意一项所述的套管头，其特征在于，所述悬挂器设置有圆台段，所述圆台段的外侧直径由上到下逐渐缩小，所述圆台段的外侧面与所述本体的内侧面贴合，所述圆台段上设置有金属密封圈或橡胶密封圈。