井口装置及采油树讲座

2020年2月15日监督监理技术公司1请留下宝贵建议汪永山欢迎各位同仁赐教2020年2月15日监督监理技术公司2井口装置及采油树讲座汪永山钻完井基础知识2020年2月15日监督监理技术公司3井口装置及采油树讲座一.井口装置的主要技术要求二.井口装置三.采油树主要内容2020年2月15日监督监理技术公司4井口装置及采油树讲座一、井口装置的主要技术要求目录（一）1、井口装置的钢材特性2、额定工作压力3、材料4、垂直通径2020年2月15日监督监理技术公司5井口装置及采油树讲座井口装置的主体及其配件大部分由钢制成其钢材特性应等于或大于表1中的规定应能够在规定的额定温度环境中使用1、井口装置的钢材特性2020年2月15日监督监理技术公司6井口装置及采油树讲座项目1类2类3类4类最低抗张强度psi(Mpa)70000(483)90000(621)100000(690)70000(483)最低屈服强度psi(Mpa)36000(248)60000(414)75000(517)45000(310)2in最小伸长%22181719最小收缩面积%30353532最高含碳量%③③③0.35最高含锰量%③③③0.90最高含硫量%③③③0.05最高含磷量%③③0.05表1井口装置钢材特性2020年2月15日监督监理技术公司7井口装置及采油树讲座①1、2、3、4类这些名称是API井口设备和阀门标准化委员选定的命名方法，用以鉴别属于表列抗张强度范围的材料。②用4类钢制成的法兰认为是易于焊接的，然而经验证明，在各种情况下最好适当预热，而且在40°F(4℃)以下的大气温度电焊时，必须预热。③指在这一规范中没有列出1、2、3类材料的化学分析数据是有意的，以使制造厂商有充分的自由去研制适合这一重要服务领域所遇到的多种要求的钢材。表1井口装置钢材特性的说明：2020年2月15日监督监理技术公司8井口装置及采油树讲座最大额定工作压力：2、额定工作压力是指设备运转时的最大操作压力使用设备时，应避免设备承受的压力高于额定工作压力2020年2月15日监督监理技术公司9井口装置及采油树讲座井口设备所采用的材料应符合表2的材料要求3、材料*应按照NACEHR-01075标准确定**应符合NACEHR-01075标准表2井口装置材料要求材料级别材料最低要求本体、盖和法兰压力控制件、阀杆和心轴式悬挂器AA——一般工况碳钢和低合金钢碳钢和低合金钢BB——一般工况碳钢和低合金钢不锈钢CC——一般工况不锈钢不锈钢DD——酸性工况碳钢和低合金钢**碳钢和低合金钢**EE——酸性工况碳钢和低合金钢**不锈钢**FF——酸性工况不锈钢**不锈钢**HH——酸性工况抗腐蚀合金**碳钢和低合金钢**2020年2月15日监督监理技术公司10井口装置及采油树讲座垂直通经：4、垂直通径表3本体最小垂直全开通径和套管最大尺寸是指能够通过工具或井下没备的最小垂直孔径。API要求井口本体垂直通径应比本体上的套管通径约大0.8mm（1/32in）。符合这个要求的井口本体称为全开孔径。本体最小垂直全开通径与下部所接套管的最大尺寸应符合表3的对应关系。2020年2月15日监督监理技术公司11井口装置及采油树讲座表3本体最小垂直全开通径和套管最大尺寸注：1、井口本体上部连接；2、套管的最大尺寸和最小重量根据孔径而定；3、能径按APISpec.5A规定。公称连接器主体下部套管井口主体最小垂直全开通径in连接器公称尺寸和通径in额定工作压力psi尺寸②外径in公称重量lb/ft规定通径直径③in7-1/1620007176.4136.457-1/1630007206.3316.367-1/1650007236.2416.287-1/16100007296.0596.097-1/16150007385.7955.837-1/16200007385.7955.83920008-5/8247.9728.00930008-5/8327.7967.83950008-5/8367.7007.739100008-5/8407.6007.629150008-5/8497.3867.4111200010-3/440.59.8949.9211300010-3/440.59.8949.9211500010-3/451.09.6949.7311100009-5/853.58.3799.4111150009-5/853.58.3799.4113-5/8200013-3/854.512.45912.5013-5/8300013-3/861.012.35912.3913-5/8500013-3/872.012.19112.2213-5/81000011-3/460.010.61610.6616-3/42000166515.06215.0916-3/43000168414.82214.8616-3/45000168414.82214.8616-3/410000168414.82214.8618-3/4500018-5/887.517.56717.5918-3/41000018-5/887.517.56717.5921-1/42000209418.93618.9720-3/43000209418.93618.9721-1/45000209418.93618.9721-1/410000209418.93618.972020年2月15日监督监理技术公司12井口装置及采油树讲座图1全开通径示意图2020年2月15日监督监理技术公司13井口装置及采油树讲座一.井口装置的主要技术要求三.采油树二.井口装置井口装置及采油树2020年2月15日监督监理技术公司14井口装置及采油树讲座二、井口装置目录（二）1、套管头2、套管悬挂器3、油管头4、油管悬挂器5、转换连接和转换法兰6、悬挂器的固定螺丝。7、测试孔和控制管线入口2020年2月15日监督监理技术公司15井口装置及采油树讲座图2为典型的井口装置，其主要由套管头、油管头及其它配套部件构成。图2典型井口装置2020年2月15日监督监理技术公司16井口装置及采油树讲座1、套管头2、套管悬挂器3、油管头4、油管悬挂器5、转换连接和转换法兰6、悬挂器的固定螺丝。7、测试孔和控制管线入口1、套管头2020年2月15日监督监理技术公司17井口装置及采油树讲座图3套管头结构套管头（图3）连接套管柱上端，由套管悬挂器及其锥座组成，用于支承下一层较小的套管柱并密封上下两层套管间的环形空间。套管头悬挂器座的上端通常与一个上法兰连接,下端与一个四通连接，而四通下部又焊接一个下法兰，具有上下法兰和两个环空出口，从而构成一个套管头短节。海上油田的井一般有多层套管及环形空间，由此有多个套管头。最下部套管头安装在隔水导管顶端，其上法兰与中间套管头的下法兰相连接，其下端是螺纹或焊接滑套。中间的套管头的上下法兰分别与上下套管头连接。最上部套管头的上下法兰分别与油管头的下法兰和下面一级的套管头的上法兰连接。图4为海上某油田采用的套管头。其中339.7mm(133/8in)套管头与508mm(20in)套管头合成一个整体,称为带卡瓦和预备焊接套的启动头。最下部套管头尺寸范围为179.4~539.8mm(71/16~211/4in),用来支承114.3~406.4mm(41/2~16in)的套管。中间套管头上下法兰尺寸范围179.4~539.8mm（71/16~211/4in），用于支承114.3~339.7mm（41/2~133/8in）的套管。API套管头及油管头法兰尺寸及其所支承的套管尺寸的匹配见表4。2020年2月15日监督监理技术公司18井口装置及采油树讲座表层套管支承套管套管头》上法兰第一中间套管头法兰第二中间套管头法兰油管头法兰下上支承套管下上支承套管下上74-1/2、57-1/168-5/84-1/2～5-1/299-5/84-1/2～7910-3/45-1/2～7-5/81111-3/45-1/2～7-5/813-5/811-3/47-5/813-5/813-5/811或94-1/2、511-3/48-5/813-5/813-5/811或94-1/2～5-1/213-3/88-5/813-5/813-5/811或94-1/2～5-1/213-3/89-5/813-5/813-5/8115-1/2～7168-5/816-3/416-3/411或94-1/2、5-1/2169-5/816-3/416-3/4115-1/2～71610-3/416-3/416-3/413-5/8或115-1/2～7-5/81610-3/416-3/416-3/413-5/8或117-5/813-5/8或1111或94-1/2、511或97-1/161613-3/816-3/416-3/413-5/88-5/813-5/811或94-1/2、5-1/211或97-1/161613-3/816-3/416-3/413-5/89-5/813-5/8114-1/2～7117-1/162013-3/821-1/421-1/413-5/88-5/813-5/8114-1/2、5-1/2117-1/162013-3/821-1/421-1/413-5/89-5/813-5/8114-1/2～7117-1/16201621-1/421-1/416-3/410-3/416-3/4115-1/2、7117-1/16201621-1/421-1/420-3/413-3/820-3/413-5/88-5/8、9-5/813-3/411表4API套管头和油管头法兰尺寸（单位in）2020年2月15日监督监理技术公司19井口装置及采油树讲座图4某海上油田使用的套管头2020年2月15日监督监理技术公司20井口装置及采油树讲座套管悬挂器是安装在套管头和套管四通的锥座中，用于牢固地悬挂下一级较小的套管柱，并在所悬挂的套管和套管头锥座之间提供密封的一种装置。套管悬挂器套管悬挂器的尺寸是由公称外径决定的，它应与套管头法兰的公称尺寸相匹配。表5为井口悬挂器最大外径与钻通设备相匹配的要求。2020年2月15日监督监理技术公司21井口装置及采油树讲座套管悬挂器应能承受所悬挂的套管柱重量，才不致于产生缩颈变形而影响井下工具的通过。套管悬挂器套管悬挂器所受到的载荷主要有锥形台肩作用的径向载荷、套管重量作用的拉伸载荷和井内压力载荷。2020年2月15日监督监理技术公司22井口装置及采油树讲座表5套管悬挂器的最大外径套管头上法兰公称尺寸和最小通径in额定工作压力kpsi悬挂器的最大外径in7-1/162、3、5、10、15、207.01092、3、5、10、158.933112、3、5、10、1510.91813-5/82、3、5、1013.52316-3/42、3、5、1016.62518-3/45、1018.62520-3/4320.62521-1/42、5、1021.1242020年2月15日监督监理技术公司23井口装置及采油树讲座油管头(图5)安装在最上部套管头的上部，由油管悬挂器及其本体组成，用于悬挂油管柱，并密封油管与生产套管间的环形空间。油管头油管头通常是一个有上下法兰连接的短节，并带有两个环空侧出口，构成一个四通，因此也叫油管四通。2020年2月15日监督监理技术公司24井口装置及采油树讲座油管头的连接：下部带螺纹直接连接在生产套管的上端，上部为法兰。上下都是带法兰的。上法兰都带有锁紧螺丝，用来压紧油管悬挂器。海上油田的油管头多数为上下都带法兰的(图6)。2020年2月15日监督监理技术公司25井口装置及采油树讲座图5油管头2020年2月15日监督监理技术公司26井口装置及采油树讲座图6某油田使用的油管头2020年2月15日监督监理技术公司27井口装置及采油树讲座APl标准系列中油管头的工作压力有：油管头的压力等级7.0、13.8、20.7、34.5、69、103.4、138Mpa（1000、2000、3000、5000、10000、15000和20000psi）几种。油管头