專利名稱：帶凹口聯頂環(huán)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明大體涉及石油和天然氣生產設備，并且具體涉及與地面井中的心軸式懸掛器一起使用的帶凹口(scalloped)聯頂環(huán)(landing ring)。
背景技術：
一種地面或陸地井口生產技術包括在陸地上鉆井眼并且在井中安裝導管或套管的管柱。導管的第一管柱通常被稱為導向管道，其可在地面附近下入到鉆入地層的井眼中。導向管道接著通常在上部延伸超出地面的情況下用水泥固定就位。延伸超出地面的導向管道的上部可容納在構造在井眼周圍的圓井(cellar)中。導向管道的外徑可對圓井底部密封。導向管道通常用來防止井眼的側面坍塌。導向管道也可稱作擊入式管道，其通常長度較短且有時擊入地下。一旦需要附加的井操作，例如在井內安裝附加的套管，則通常在所需的點處切削導向管道的上部并平整。然后通常在導向管道的頂部上安裝支撐件或聯頂環(huán)。聯頂環(huán)可接納齒(flute)型心軸式懸掛器，懸掛器可將套管支撐在井口中且允許鉆井液或水泥在注水泥操作期間通過懸掛器的齒向上返回。聯頂環(huán)和齒型心軸式懸掛器是地面井中常用的。在注水泥之后，可以在齒型套管懸掛器上方安裝封隔襯套以密封齒。也可將分流器轉接器連接到導向管道。轉接器通常在下端處具有卡瓦(slip)，卡瓦能在低于安裝的聯頂環(huán)的點處與導向管道的外徑接合。由于在注水泥操作期間的水泥循環(huán)損失，有時需要通過在聯頂環(huán)與齒型心軸式懸掛器之間的徑向空間來注滿水泥。在一些情況下，在聯頂環(huán)與懸掛器之間的徑向空間不夠大，以致不允許穿過在這種注滿操作中使用的通常稱為“沖洗”管路的注水泥管。因此，注滿水泥需要更多的工作并花費更多的時間。偶爾，如果水泥粘結較差，也會棄井。通常，在心軸式懸掛器與聯頂環(huán)之間的空間不允許除小盤管之外的任何東西。為了嘗試和防止這種情況并允許更大的注水泥管，可以使用更大尺寸的套管和更大的聯頂環(huán)來提供額外的間隙并允許注滿水泥。另外，可以在導向管道中形成側入口以進行水泥注滿。然而，這些技術顯著地增加了成本。因此，希望有一種不需要更大套管而注滿水泥的改進的技術。

發(fā)明內容
在本發(fā)明的實施例中，地面井口組件可包括安裝在水泥固定的導向管道或導管的上部處的聯頂環(huán)和心軸式套管懸掛器。聯頂環(huán)具有面朝下的肩部，該肩部安放在導向管道的上部的面朝上的邊沿上。套管懸掛器可具有圍繞外表面設置的齒并由聯頂環(huán)來支撐。齒可焊接到或螺紋連接到懸掛器。在該實施例中，套管懸掛器的帶螺紋內下部可與導向管道或套管的上部螺紋接合，從而支撐套管，套管可以是管狀導管或構件。懸掛器將套管的載荷經由聯頂環(huán)傳遞到導向管道。在該實施例中，聯頂環(huán)可具有形成于環(huán)內部的至少一個凹口槽。聯頂環(huán)與齒型心軸式套管懸掛器交界，使得凹口槽有利地對齊在懸掛器的齒之間。這種對齊對于心軸式懸掛器與聯頂環(huán)的任何取向而發(fā)生。聯頂環(huán)的凹口槽與齒型心軸式套管懸掛器的這種對齊有利地提供了所需間隙，以便允許插入管柱用于在水泥注滿操作期間注水泥或用于井下碎屑清洗。


圖1是根據本發(fā)明安裝在井口外殼中的心軸式懸掛器和聯頂環(huán)的實施例的局部首1J視圖。圖2是根據本發(fā)明的心軸式懸掛器的實施例的側剖視圖。圖3是圖2的心軸式懸掛器的俯視圖。圖4是根據本發(fā)明的聯頂環(huán)的實施例沿圖5的線4-4截取的側剖視圖。圖5是圖4的聯頂環(huán)的俯視圖。圖6是根據本發(fā)明對齊以允許插入注水泥管柱的心軸式懸掛器和聯頂環(huán)的實施例的俯視圖。圖7是安裝在導向管道上的聯頂環(huán)和分流器轉接器的備選實施例的局部剖視圖。圖8是圖7所示組件的一部分的放大的局部剖視圖。
具體實施例方式參見圖1,示出了地面井口組件10的實施例的圖示。地面井口組件10可位于圍繞井眼構造的圓井12內。在該實施例中，地面井口組件10可包括安裝在導向管道或導管16的上部上的聯頂環(huán)14，導向管道或導管16的上部向上延伸超出圓井12的底部。導向管道16通常在上部延伸超出地面的情況下用水泥固定就位。延伸超出地面的導向管道16的上部可容納在圓井12中。導向管道16的外徑可對圓井12的底部密封。導向管道16通常用來防止井眼側面坍塌。導向管道16也可稱為擊入式管道，其通常長度較短且有時擊入地下。在該實施例中，聯頂環(huán)14具有面朝下的肩部18，其安放在導向管道16的上部的面朝上的邊沿20上。下面將進一步討論聯頂環(huán)14。地面井口組件10還可包括具有圍繞外表面34設置的突起或齒32的心軸式套管懸掛器30。在該實施例中，在套管懸掛器30上的齒32的下端的至少一部分接觸形成于聯頂環(huán)14上的面朝上的內肩部35，從而支撐套管懸掛器30。雖然在該實施例中示出八個齒32 (圖3)，但在套管懸掛器30上可設置更多或更少的齒32。在該示例中，套管懸掛器30在下部38處具有帶螺紋內部36。套管懸掛器30的下部38可具有比懸掛器30的上部39更大的外徑。帶螺紋內部可與套管40的上部螺紋接合，從而支撐套管40。懸掛器30將套管40的載荷經由聯頂環(huán)14傳遞至導向管道16。在安裝時，套管懸掛器30的下部38可向下伸出經過聯頂環(huán)14。參見圖2和圖3，分別示出了具有軸線Ax的圖1所示心軸式套管懸掛器30的側面剖視圖和俯視圖的實施例。在該實施例中，多個齒32可以是環(huán)形構件或內環(huán)49的一部分，環(huán)形構件或內環(huán)49具有允許環(huán)形構件貼合在懸掛器30周圍的內徑。環(huán)形構件49可經由環(huán)形構件上的內螺紋固連到懸掛器30，該內螺紋可與懸掛器的外表面34的一部分上的對應螺紋接合。備選地，多個齒32可與懸掛器30 —體化或焊接到懸掛器上。因此由齒32的間隔限定了空隙42 (圖3)。在該實施例中，齒32為漸縮的，其具有比內部44更寬的外部43。在該實施例中，齒32具有高度45 (圖2)和傾斜下表面46 (圖2)。傾斜表面46相對于軸線Ax傾斜。傾斜表面46在齒32的下端處與面朝下的肩部48相遇。面朝下的肩部48的至少一部分與聯頂環(huán)14的面朝上的內肩部35接觸(圖1和圖3)。備選地，齒32可具有平坦上端和下端。在該實施例中，齒32軸向定位在懸掛器30的大約中間長度處，如圖2所示。參見圖4和圖5，分別示出了聯頂環(huán)14的側剖視圖和俯視圖。聯頂環(huán)14具有軸線Bx且可具有定位螺釘通道50，以允許安裝定位螺釘(未示出)以將聯頂環(huán)14固連到導向管道16(圖1)。在該實施例中，螺釘通道50使內徑與聯頂環(huán)14的外表面連通。此外，在聯頂環(huán)14的頂部處的孔51允許固連吊鉤以用于起吊和搬運。如此前解釋的，面朝上的肩部35經由與形成于齒32的下端的面朝下的表面46的接觸而支撐心軸式套管懸掛器13(圖2和圖3)。在該實施例中，聯頂環(huán)14具有形成于聯頂環(huán)14的內表面54上的三個凹部或凹口 52(圖5)。備選地，可以在聯頂環(huán)14的內表面54上形成更多或更少的凹口 52。凹口 52在該實施例中周向彼此等距間隔且具有徑向向外深度56(圖4)。凹口 52中的每一個的內表面58為大體彎曲的。凹口 52中的每一個的寬度60約等于在心軸式套管懸掛器30的齒32之間的空隙42 (圖6)。每個凹口 52從聯頂環(huán)14的上端延伸至聯頂環(huán)14的底端。每個凹口 52延伸通過肩部35，從而移除肩部35的一部分。參見圖6，下面示出了坐放在聯頂環(huán)14上的心軸式懸掛器30的俯視圖。如前所述，凹口 52在聯頂環(huán)14的內表面54上彼此周向等距間隔。聯頂環(huán)14上的凹口 52的這種布置允許齒32之間的空隙42中的至少一個與在聯頂環(huán)14上的凹口 52中的至少一個對齊，而不論心軸式套管懸掛器30如何定向。凹口 52與在懸掛器30的齒32之間的空隙42的對齊為也稱為“沖洗”管道的注水泥管70插入凹口 32的空間中提供了足夠的間隙。注水泥管70可從導向管道16的上部向下延伸通過聯頂環(huán)14并安裝在地面套管柱40 (圖1)的徑向外部。當注水泥管柱70插入位置時，可在水泥注滿操作期間將水泥注入聯頂環(huán)14下方的環(huán)狀空間中。此外，管柱70可用于井下碎屑清洗。根據初始注水泥操作中的水泥損失，注水泥管柱70可以下至地面以下約20米或更低的深度，以便達到此前的水泥頂部。根據環(huán)狀空間的尺寸，注水泥管柱70可具有達2英寸的內徑尺寸。雖然該實施例示出三個凹口52與八個間隙42的組合，但若干其它組合也可為注水泥管70提供所需間隙。為了允許至少一個凹口與間隙的對齊的凹口和間隙的組合可隨若干因素變化，包括注水泥管的尺寸、心軸式懸掛器的尺寸、聯頂環(huán)的尺寸和導向管道的尺寸。在圖7和圖8所示的另一實施例中，示出了安裝在圓井82內的地面井組件80。在該實施例中，地面井組件80包括安裝在導向管道86的上延伸端處的聯頂環(huán)84。分流器轉接器88安裝在導向管道86的上延伸端上方，使得在分流器轉接器88的內輪廓中的卡瓦90接合導向管道86的外表面。在該實施例中，分流器轉接器88封閉整個聯頂環(huán)84。分流器轉接器88可用來為分流器(未示出)提供連接或安裝點，分流器可用來控制井壓力。為清楚起見，懸掛器在圖7中未示出但可如此前的段落中所述坐放在聯頂環(huán)84上。聯頂環(huán)84具有與圖5中的凹口 52相同的凹口(未示出)。齒(未示出)形成于分流器轉接器88的內徑上。圖8是圖7所示組件的一部分的放大的局部剖視圖，并且包括帶有齒92的心軸式套管懸掛器90，類似于圖1至圖3中的懸掛器30。
再次參見圖1，在安裝期間，導向管道16通常被切削至所需高度并整平。然后安裝聯頂環(huán)14，使得面朝下的肩部安放在導向管道的上部的邊沿上。定位螺釘可通過聯頂環(huán)壁中的螺釘通道50安裝就位并與導向管道16的內徑接觸以將聯頂環(huán)14固定到導向管道。然后，可將齒型心軸式懸掛器30和相連的套管40坐放在聯頂環(huán)14上，使得齒32的面朝下的下表面46安放在聯頂環(huán)14的面朝上的內肩部35上。套管重量由此經由懸掛器30傳遞到導向管道16?？蓪⑺嘞蛳卤盟屯ㄟ^套管并向上通過環(huán)狀空間，從而允許水泥向上流過懸掛器30的齒32。如果注水泥需要注滿，則將形成于聯頂環(huán)14的內部上的凹口 52 (圖5)與齒32之間的至少一個空隙對齊，使得在齒之間存在足夠的空間以允許接著將注水泥管70(圖6)插入由在聯頂環(huán)上的凹口和齒形成的間隙中。然后可將水泥經由注水泥管線70泵入環(huán)狀空間中。雖然本發(fā)明僅以其形式中的一種示出，但對于本領域技術人員應顯而易見的是，本發(fā)明不受此限制，而是在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下易做出各種變化。
權利要求
1.一種用于注水泥固定套管的地面井口組件，包括 聯頂環(huán)，所述聯頂環(huán)適于固連到井眼套管的上端，所述聯頂環(huán)具有在外表面上的面朝下的肩部以用于坐放在所述套管的邊沿上，所述聯頂環(huán)具有內部面朝上的肩部； 套管懸掛器，所述套管懸掛器適于支撐套管且具有軸線； 多個齒，所述多個齒彼此等距地設置在所述套管懸掛器的外表面上； 多個空隙，所述多個空隙由在所述套管懸掛器上的齒中的每一個之間的空間限定；以及 至少一個軸向延伸的凹槽，所述至少一個軸向延伸的凹槽形成于所述聯頂環(huán)的內表面上，所述凹槽與在所述套管懸掛器上的齒之間的空隙中的至少一個對齊，以便為注滿的注水泥管插入所述凹槽的空間中提供注水泥管通道。
2.根據權利要求1所述的井口組件，其特征在于，至少一個凹槽延伸通過在所述聯頂環(huán)上的面朝上的肩部。
3.根據權利要求1所述的井口組件，其特征在于，所述齒是焊接到所述套管懸掛器的外表面的環(huán)形構件的一部分。
4.根據權利要求1所述的井口組件，其特征在于，所述齒與固連到所述套管懸掛器的外表面的內部環(huán)形構件結合。
5.根據權利要求1所述的井口組件，其特征在于，所述齒具有周向上寬于所述齒的內表面的周向寬度的外表面。
6.根據權利要求1所述的井口組件，其特征在于，形成于第一井口構件的內表面上的至少一個凹槽具有約等于在所述套管懸掛器上的齒之間的所述空隙的周向寬度的周向寬度。
7.根據權利要求1所述的井口組件，其特征在于，所述套管懸掛器上的齒具有用于坐放在所述第一井口構件的內部面朝上肩部上的下表面以用于將套管載荷傳遞到導管。
8.根據權利要求1所述的井口組件，其特征在于，注水泥管通道適于提供到所述套管懸掛器與所述井眼套管之間的環(huán)狀空間的通路。
9.根據權利要求1所述的井口組件，其特征在于，分流器轉接器適于坐放在所述聯頂環(huán)的面朝下的肩部上。
10.根據權利要求1所述的井口組件，其特征在于，所述空隙和凹口為所述注水泥管的直徑的約I 1A倍。
11.一種用于在地面井處注水泥固定套管的設備，包括 聯頂環(huán)，所述聯頂環(huán)適于固連到導向管道的上端，所述聯頂環(huán)具有在外表面上的面朝下的肩部以用于坐放在所述導向管道的上端的邊沿上，所述聯頂環(huán)具有內部面朝上的肩部; 心軸式懸掛器，所述心軸式懸掛器適于具有帶螺紋下部用于與套管的上端接合從而支撐套管，所述懸掛器具有軸線； 多個齒，所述多個齒彼此等距設置在所述心軸式懸掛器的外表面上且從所述懸掛器徑向向外延伸，所述齒具有坐放在所述聯頂環(huán)的面朝上的肩部上的下端以允許將套管載荷從所述心軸式懸掛器傳遞到所述聯頂環(huán)并傳遞到所述導向管道； 多個空隙，所述多個空隙由在所述心軸式懸掛器上的齒中的相鄰的齒之間的空間限定；以及 至少一個軸向延伸的凹槽，所述至少一個軸向延伸的凹槽形成于所述聯頂環(huán)的內表面上，所述凹槽與在所述心軸式懸掛器上的齒之間的空隙中的一個對齊，以便為注水泥管提供注水泥管通道以穿過注水泥管通道，所述凹槽從所述聯頂環(huán)的上端延伸至下端； 其中，形成于所述聯頂環(huán)的內表面上的至少一個凹槽具有約等于在所述心軸式懸掛器上的齒之間的空隙的周向延伸寬度的周向延伸寬度。
12.根據權利要求11所述的設備，其特征在于，所述至少一個凹槽包括多個凹槽并且存在比所述凹槽更多的齒。
13.根據權利要求11所述的設備，其特征在于，至少一個凹槽延伸通過在所述聯頂環(huán)上的面朝上的肩部。
14.根據權利要求11所述的設備，其特征在于，形成于所述第一井口構件的內表面上的至少一個凹槽具有約等于在所述心軸式懸掛器上的齒之間的空隙的周向寬度的周向寬度。
15.根據權利要求11所述的井口組件，其特征在于，所述空隙和凹口為所述注水泥管的直徑的約I %倍。
16.根據權利要求11所述的井口組件，其特征在于，注水泥管通道適于提供到在所述套管懸掛器與所述井眼套管之間的環(huán)狀空間的通路。
17.—種注水泥固定套管的方法，包括 提供適于固連到井眼套管的上端的聯頂環(huán)，所述聯頂環(huán)具有在外表面上的面朝下的肩部用于坐放在所述套管的邊沿上，所述聯頂環(huán)具有內部面朝上的肩部，套管懸掛器適于支撐套管且具有軸線，多個齒彼此等距地設置在所述套管懸掛器的外表面上，多個空隙由在所述套管懸掛器上的齒中的每一個之間的空間限定；并且至少一個軸向延伸的凹槽形成于所述聯頂環(huán)的內表面上，所述凹槽與在所述套管懸掛器上的齒之間的空隙中的至少一個對齊，以便為注水泥管插入所述凹槽的空間提供注水泥管通道； 將所述套管懸掛器坐放在所述聯頂環(huán)的內部面朝上的肩部上且將懸掛器與所述聯頂環(huán)對齊，使得形成于在所述套管懸掛器上的多個齒之間的空隙與在所述聯頂環(huán)上的至少一個凹槽對齊；以及 將所述注水泥管經所述聯頂環(huán)插入通過由在所述聯頂環(huán)上的至少一個凹槽和在所述齒之間的空隙限定的空間。
18.根據權利要求17所述的方法，其特征在于，還包括 在首次泵送操作期間將水泥向下泵入由所述套管懸掛器支撐的套管并向上泵入所述套管外部的環(huán)形空間；以及 在注滿操作期間將水泥沿注水泥管向下泵送至所述聯頂環(huán)以下的點和所述套管外部的環(huán)形空間中以注滿水泥。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種帶凹口聯頂環(huán)。更具體而言，本發(fā)明涉及一種具有形成于環(huán)內部的至少一個凹口的聯頂環(huán)。聯頂環(huán)與齒型心軸式套管懸掛器交界，使得凹口槽在懸掛器的齒之間對齊。聯頂環(huán)的凹口槽與齒型心軸式套管懸掛器的這種對齊提供了足夠的間隙，以便允許插入注水泥管用于在水泥注滿操作期間注水泥或用于井下碎屑清洗。
文檔編號E21B23/00GK103046884SQ20121038619
公開日2013年4月17日 申請日期2012年10月12日 優(yōu)先權日2011年10月14日
發(fā)明者H.何, K-O.陳, G.安布羅斯 申請人:韋特柯格雷公司