[发明专利]热熔式套管热应力自动补偿装置

说明书

本发明提出了一种由温度控制的热熔式套管热应力自动补偿装置，包括接箍、短节、外筒、内筒、密封套、连接套、紧固钉、锁紧套和热熔环；其中，接箍通过短节依次与连接套、外筒连接；密封套下端与内筒连接后置于外筒内，并与外筒构成轴向滑动密封配合；热熔环为一开口环，设在密封套与内筒连接处，热熔环同时与外筒内壁的环形槽构成限位配合；锁紧套与紧固钉配合固定连接在外筒的下端，锁紧套内壁与内筒外壁构成锁紧配合，锁紧套的上端设有凸台，该凸台与内筒外壁上预设的凹槽构成周向限位配合。该装置有效地克服了现有补偿器存在的技术缺点与不足，能够对热应力有效的释放，对套管的膨胀伸长进行有效的补偿，防止套管受热损坏。

技术领域

本发明属油气井完井技术领域的套管热应力保护装置，当套管热应力超过一定值后，锁紧开关开启，释放套管热应力，保护套管，延长油气井寿命。

背景技术

油气井热应力套损是非常普遍存在的现象，如果套管串中不连入热应力补偿装置，会给套管造成损伤破裂。热采井注蒸汽的平均温度在320℃以上，在持续高温和轴向拉应力作用下，套管产生疲劳裂纹和压缩变形，造成套管损坏。热采水平井现有套管补偿装置基本上都是用剪钉来控制补偿装置的开启，存在缺点是当热应力大于剪钉剪切力时，剪钉剪断，补偿器开始工作，实现套管的伸缩补偿。该补偿器存在的最大缺点是剪钉剪切力的选择即剪钉个数的选择，若选择过小，套管在下入过程中因受磨阻原因极易提前剪断，造成补偿距离被提前占用，注蒸汽时无法起到补偿作用；若选择剪切力过大，却极易造成剪钉在注蒸汽时剪不断剪钉，仍然起不到补偿作用。而且补偿能力有限；内部结构复杂，井下应用易产生问题、甚至不能正常工作；应力释放由剪钉控制，抗冲击能力差，易失效。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的存在的问题，提出了一种由温度控制的热熔式套管热应力自动补偿装置，该装置有效地克服了现有补偿器存在的技术缺点与不足，能够对热应力有效的释放，对套管的膨胀伸长进行有效的补偿，防止套管受热损坏。

本发明的热熔式套管热应力自动补偿装置，包括接箍、短节、外筒、内筒、密封套、连接套、紧固钉、锁紧套和热熔环；其中，接箍通过短节依次与连接套、外筒连接；密封套下端与内筒连接后置于外筒内，并与外筒构成轴向滑动密封配合；热熔环为一开口环，设在密封套与内筒连接处，热熔环同时与外筒内壁的环形槽构成限位配合；锁紧套与紧固钉配合固定连接在外筒的下端，锁紧套内壁与内筒外壁构成锁紧配合，锁紧套的上端设有凸台，该凸台与内筒外壁上预设的凹槽构成周向限位配合。

上述方案进一步包括：

在密封套与外筒结合部设置密封槽，密封槽内设置密封圈。

在密封套与内筒结合部设置密封圈。

所述密封圈为耐高温的的密封元件。

热熔式套管热应力自动补偿装置的短节与内筒的内通径与套管内通径相符。

本发明的热熔式套管热应力自动补偿装置热熔环性能如下：

1、在80℃环境下能够安全承担600KN压力，抗冲击能力强，解决下入过程开启问题。

2、升温过程中150℃以上就开始进入补偿状态，释放应力，保护套管。补偿量在随温度升高而增大；

3、热熔环对温度敏感性强，在180℃以上，补偿器即进入全功能状态，释放内筒自由伸缩和吸收轴向扭矩。

4、固井施工技术简单，与常规套管固井没有区别，它也适用于先期完井、筛管完井常用的固井技术，特别适用于稠油热采水平井。并且没有任何特殊技术要求，便于推广应用。

附图说明

附图1为热熔式套管热应力自动补偿装置结构示意图。

图中：接箍1、短节2、连接套3、外筒4、密封套5、密封圈6、密封圈7、热熔环8、内筒9、紧固钉10、锁紧套11。