完井井口裝置

完井井口裝置是指採油（氣）樹、油管頭、套管頭及相關配件，是用於懸掛、支撐、控制、調節等的採油（氣）設備。作為油氣生產的重要設備， 其性能的優劣關係到油氣井能否安全、高效地生產，國內外均進行了大量研發，但國內外井口裝置仍與國際水平存在差異。分別介紹了套頭管、油管頭以及採油樹的組成、安裝位置、工作原理以及作用等。

基本介紹

• 中文名：完井井口裝置
• 外文名：Completion wellhead
• 領域：能源
• 涉及學科：機械

發展現狀

採油 ( 氣) 井口裝置是油氣生產的重要設備, 其性能的優劣關係到油氣井能否安全、高效地生產。石油工業的發展不斷地對井口裝置以及閥門的可靠性和控制性提出更高的要求, 這便促使和推動著井口裝置也處在不斷的改進和發展之中。就井口裝置的整體來看, 其改進主要著眼於尺寸的減小和重量的減輕, 也就是輕便靈活; 從結構型式來看, 主要著眼於閘閥的改進和發展, 大力推廣平行閘板閥的使用, 並開展產品的可靠性分析研究。

國外很多公司都在不斷開發並完善電潛泵井口裝置及整體採油樹，生產單油管電潛泵井口裝置、雙油管井口裝置及雙通徑的整體式採油樹是井口裝置發展的主要趨勢。在國內將油管頭、採油樹同一稱為“井口裝置”，井口裝置已是我國的成熟產品。具有結構緊湊、重量輕、性能好的特點，是井口裝置的發展趨勢。總體來講閘閥系列，主要趨向特殊防腐材料套用，結構上發展多樣化。目前，國外生產採油樹最大工作壓力是140MPa，組成採油樹的法蘭式連線閘閥最大額定工作壓力達210MPa。國外很多公司都在不斷開發並完善電潛泵井口裝置及整體採油樹，生產有單油管電潛泵井口裝置、雙油管井口裝置及雙通徑的整體式採油樹，還能根據油(氣)田的工況和井內滯留流體來生產陸上(包括海洋平台用)的井口設備及水下井口裝置。目前主要生產國家有美國、英國、義大利等十幾個國家，美國的產品技術和生產能力處於世界領先地位。著名的製造廠商有Cameron、F.M.C、Vetco、Gray等公司，Cameron公司採油樹性能質量最好，但價格較高。

我國井口裝置和國外先進水平相比還存在差距, 主要表現在如下幾個方面

①結構形式單一

在國內閘閥雖然現在也採用平板閘閥, 但還是以楔型閘閥為主,不能根據壓力、井深、油氣層儲量和工況等因素來決定選用閘閥;

②壓力級別過密, 溫度額定值範圍小;

③材料

我國可供採油 (氣) 井口裝置使用的主要零件材料較少。如閥體, 不論其在任何工況下, 都使用 35CrMo,國外則較多;

④鑄鍛件

美國高壓鑄件都是使用 ADO精煉, 外觀和內在質量較好;

⑤其它方面

美國製造公司能根據工況來選用軸承、彈簧和密封件, 我國還不能達到。在機械加工手段、工藝規程和質量控制等方面也存在較大差距。

套管頭

1、油管頭結構

套管頭連線套管柱上端，由套管懸掛器及四通，閥門等組成，用於支承下一層較小的套管柱並密封上下兩層套管間的環形空間，由套管懸掛器承受所懸掛套管管柱重量。

管套頭

⑴位置 套管頭在井口裝置的下端，是連線套管和各種井口裝置的一種部件。

⑵組成：套管頭由本體、套管懸掛器和密封組件組成。

⑶作用：用以支持技術套管和油層套管的重力，密封各層套管間的環形空間，為安裝防噴器、油管頭和採油樹等上部井口裝置提供過渡連線。

⑷表層套管用法蘭與套管頭下法蘭連線，油層套管用絲扣與套管頭內絲扣連線。

油管頭

油管頭通常是一個兩端帶法蘭的大四通，它安裝在套管頭的上法蘭上，用以懸掛油管柱，並密封油管柱和油層套管之間的環形空間。

油管頭

電潛泵油管頭裝置中油管掛內的油管懸掛器, 利用增加裝穿電纜裝置來實現電潛泵的採油作業。這種形式的電纜接頭, 根據電壓、電流、工作溫度分為多種級別供 用 戶 選 擇 , 電 壓 從 3000~5000V, 電 流 分 別 為 70、125、140、164A, 工作溫度從- 60~178℃。

⑴位置及組成

油管頭裝在套管頭的上面，它包括油管懸掛器和套管四通以及頂絲法蘭盤。

⑵油管頭懸掛器

油管懸掛器是支承油管柱並密封油管和套管之間環形空間的一種裝置。油管懸掛器密封方式是油管懸掛器與油管連線利用油管重力坐入油管掛大四通椎體內而密封，便於操作，換井口速度快、安全，故而是中深井、常規井所普遍使用的方式。懸掛井內油管柱，密封油管與油層套管間的環形空間；為下接套管頭，上接採油樹提供過渡；通過油管頭四通體上的兩個側口，完成套管注入及洗井等作業。海上油氣田完井一般都下有井下安全閥，油管懸掛器都必須有連線液控管線的通道，電潛泵還須有井下放氣閥通道和電纜穿越孔。

⑶套管四通

管頭四通安裝在套管頭的上端，由油管懸掛器及其錐座組成，用於支承油管柱，並密封油管與生產套管間的環形空間。進行正、反循環洗井，觀察套管壓力以及通過油、套環形空間進行各項作業。

⑷頂絲法蘭盤

裝在套管四通上，油管掛坐在頂絲法蘭的座上，並起到擠壓盤根密封油、套環形空間的作用，同時起到卡住油管，防止井內壓力太高時將油管柱頂出的作用。

採油樹

採油樹

採油(氣)樹是指井口裝置總閘門以上的主體部分, 外形像樹, 所以叫採油( 氣) 樹，它的作用是控制和調節油井的生產，引導從井中噴出的油氣進入出油管線，實現下井工具設備的起下等。

（1）採油樹的組成

① 總閘門，控制油、氣流入採油樹的主要通道。

② 生產閘門，控制油氣流向出油管線。

③ 清蠟閘門，上面可連線清蠟防噴管等。

④ 節流器，控制自噴井的產量。

⑤ 小四通 連線部件。

（2）採油樹的分類

自噴井採油樹
電潛泵井採油樹
氣舉井採油樹
螺桿泵井採油樹
注水井採油樹
氣井採油樹

（3）採油樹的附屬檔案—油嘴

裝在節流器中，作用是控制和調節油井的產量。

常用的油嘴有螺帽式、卡扣式、可調式。

油嘴的大小與井底回壓、生產壓差以及產量之間的關係，稱為自噴井的工作制。

（4）節流閥

節流閥按內部結構和使用方式可分為可調式和固定式節流閥。

可調式節流閥是利用調節手輪，使閥桿帶動閥針做上下運動，使閥針與閥座之間的間隙大小發生變化，進而控制通道內的石油、天然氣、泥漿等可流動介質的流量的作用。

固定式節流閥是通過改變閥門內部通道的大小，進而控制通道內的石油、天然氣、泥漿等可流動介質的流量的作用。