[实用新型]随动平衡式套管补偿器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种随动平衡式套管补偿器，用于防止油层套管上窜导致的井口装置开裂或井下套管变形损坏，属于石油工程中的井筒开发工具。

背景技术

目前，随着油田的地下水、油气的大量开采，地面沉降不断加剧。由于地面沉降，造成油区内油、水井套管不同程度地发生相对上窜现象，有的油田油井套管上窜位移竟然达到1～2米，油层套管的上窜导致井口装置开裂或井下套管变形损坏，严重影响了油水井的寿命和油田的正常开发。采用套管补偿器来弥补地层沉降量不失为一种好的解决方式。但目前现场应用的均为热采井专用的套管补偿器，如专利03213288.3《一种接触密封式热应力补偿器》、200910017792.2《热采井专用套管补偿器》、95232796.1《套管热应力补偿器》等因应用环境、工作原理均不同，不能适用因地表下降引起的套管或井口损坏问题。专利200710135350.9《油井剪切式套管防断伸缩管》描述的装置，由销钉剪切力控制补偿器动作，但实际限定值不易控制；另外剪销剪断后，水泥返高以上套管柱就处于自由状态，在油井以后的生产过程中这段套管柱仍会发生变形错断。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种随动平衡式套管补偿器，该补偿器与井口装置联接，在井口装定时可给套管柱提拉预应力，在地层沉降时，补偿器提供移动行程，并且始终由弹簧对井下套管柱提供拉应力，有效防止套管或井口装置的变形损坏。

本实用新型采用如下的技术方案，即一种随动平衡式套管补偿器，由固定管串和移动管串构成，其特征在于移动管串安装在固定管串内，移动管串从上至下由套管接箍、套管短节、柱塞依次螺纹连接而成，固定管串自上至下由压套、外筒、下接头依次固定连接，套管短节外径小于外筒的内径，套管短节和柱塞插入到外筒内腔中，柱塞的上部有环状台阶，环状台阶与外筒的内壁密封接触，柱塞下部与外筒内壁留有环形空间，压套将推力轴承和弹簧封装在由套管短节、外筒内壁和下部柱塞环状台阶顶面围成的环腔内，弹簧上端为推力轴承，弹簧坐在柱塞顶面上，外筒内壁的下端螺纹连接限位座，限位座内侧布置有花键槽，柱塞下端外壁上螺纹依次连接锁键、支承环，锁键的外圆为花键。

套管接箍两端均为锥形母螺纹，向上与井口套管头连接，向下连接套管短节。

柱塞台阶的外壁上有多道凹槽，凹槽内安装密封环，密封环可以是橡胶软密封，也可以是金属密封。

外筒内壁为精加工的光洁面，与柱塞台阶上的密封环配合，密封住套管柱内压。

弹簧的行程及刚度由补偿距离和套管提拉预应力确定。

本实用新型的工作原理。下完井时，将套管补偿器连接在套管柱最上端下入井内，受套管柱重力作用，外筒向下运行，弹簧受压，套管短节拉出外筒，柱塞处于补偿器上死点。锁键进入限位座内，通过花键配合可对井下套管柱传递扭矩。套管柱下到预定深度后，注水泥固井，待套管外水泥完全凝固后，井口提拉负荷，柱塞上的支承环与外筒内限位座贴合，提拉力经限位座传递到外筒上，再经下接头传递到其下套管柱上，将水泥封固段以上的套管拉直，避免自由段套管受外力损坏。最后将补偿器与井口套管头固定联接，完成井口装定。

当地层发生沉降时，也就是油层套管相对窜动时，井口带动补偿器套管短节在外筒内腔内下行，补偿地层的沉降量；这时柱塞也同步下行，支承环与限位座脱离，弹簧伸长，弹簧力通过压套、外筒、下接头作用在下面的套管柱上，始终对井下的套管柱有一个向上的提拉力。当柱塞在外筒内滑动时，密封环与外筒内壁始终形成密封，封住套管柱内的流体，保证整个套管柱的密封性。

本实用新型结构独特，根据各区块地层沉降量的不同，补偿器可单个使用，也可组合使用，有效防止油层套管上窜导致的井口装置开裂或井下套管变形损坏。

附图说明

图1是本实用新型的结构图；

在图中：套管接箍1、套管短节2、压套3、推力轴承4、外筒5、弹簧6、密封环7、柱塞8、限位座9、锁键10、支承环11、下接头12。

具体实施方式