專利名稱:聯頂節的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種聯頂節，屬于煤層氣井鉆井領域，包括本體、懸掛器和短套管，本體設置有第一通孔，第一通孔的內側面設置有第一內螺紋；懸掛器為管狀，懸掛器分為螺紋段和平滑段，螺紋段的外壁設置有外螺紋，外螺紋與第一內螺紋嚙合；短套管穿設在懸掛器內，短套管與懸掛器固定連接。使用鉆機的轉盤面控制本體轉動，并通過本體與懸掛器之間的螺紋嚙合帶動懸掛器和短套管上下運動，從而精確調節短套管的頂面高度，即調節煤層氣井的井口高度，使得同一井場不同井的井口高度相同，方便進行后續的井場地面建設及抽油機基礎安裝等工作。
【專利說明】聯頂節
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及煤層氣井鉆井領域，具體而言，涉及聯頂節。
【背景技術】
[0002]煤層氣，是指儲存在煤層中以甲烷為主要成分、以吸附在煤基質顆粒表面為主、部分游離于煤孔隙中或溶解于煤層水中的烴類氣體，是煤的伴生礦產資源，屬非常規天然氣，是近一二十年在國際上崛起的潔凈和優質的新能源。
[0003]煤層氣主要通過地面鉆井進行開采，而煤層氣井主要采用叢式井的鉆井方式，叢式井是指在一個井場上有計劃地鉆出兩口或兩口以上的定向井，各井井口間距5米左右，并且要求各井井口高度相同，各井井底伸向不同方位。叢式井具有加快油氣田勘探開發速度、節約鉆井成本、減少集輸流程、節約投資等優點。
[0004]煤層氣井叢式井鉆井一般采用二開井身結構，井內下入兩層套管，一開完鉆后下入表層套管，通過管外注水泥的方式封固表層套管；二開完鉆后下入生產套管，然后安裝聯頂節(聯頂節是下套管時接在最后一根生產套管上用來調節井口高度的工具)，通過聯頂節調節井口高度。
[0005]目前，煤層氣井鉆井過程中使用的聯頂節均為固定長度的短套管，在下入生產套管后，使用固定長度的聯頂節無法精確調節井口高度，從而導致同一井場不同井的井口高度不同，通常井口高度誤差為± 10cm，給后續井場地面建設及抽油機基礎安裝等工作造成巨大影響。
實用新型內容
[0006]本實用新型提供了一種聯頂節，使上述問題得到改善。
[0007]本實用新型是這樣實現的:
[0008]一種聯頂節，包括:
[0009]本體，本體設置有第一通孔，第一通孔的內側面設置有第一內螺紋；
[0010]懸掛器，懸掛器為管狀，懸掛器分為螺紋段和平滑段，螺紋段的外壁設置有外螺紋，外螺紋與第一內螺紋嚙合；
[0011]短套管，短套管穿設在懸掛器內，短套管與懸掛器固定連接。
[0012]短套管用于連接生產套管，只能繞自身軸心線上下移動，不能轉動；懸掛器為管狀，短套管穿設在懸掛器內部，并且二者之間采用固定連接，使得懸掛器和短套管形成一個整體，進而使得懸掛器隨短套管只能繞短套管的軸心線上下移動，不能轉動；將本體的下端面平放在鉆機的轉盤面上并將二者固定，鉆機的轉盤面可以帶動本體轉動，本體的第一內螺紋與懸掛器的外螺紋嚙合并且懸掛器無法轉動，本體轉動時帶動懸掛器沿短套管的軸心線上下移動，從而調節短套管的頂面高度即煤層氣井井口高度。鉆機是外部設備，鉆機的轉盤面可以轉動，中間可以使聯頂節通過。
[0013]進一步地，平滑段上設置有至少一個第二通孔，第二通孔貫穿平滑段的側壁，第二通孔內穿設有頂絲，頂絲與第二通孔螺紋連接，頂絲的一端抵住短套管。
[0014]使用頂絲將懸掛器和短套管固定是其中一個固定方式，頂絲與第二通孔螺紋連接，通過旋擰頂絲可以方便地使其抵住或遠離短套管，從而實現懸掛器與短套管之間的固定或分離；懸掛器和短套管之間的安裝及拆卸只需要通過旋擰頂絲即可實現，操作較為方便，減輕施工人員的勞動強度，節省人力物力，提高工作效率。
[0015]進一步地，本體包括相互連接的圓形板和環狀凸起，第一通孔貫穿圓形板和環狀凸起，環狀凸起的外側直徑小于圓形板的外側直徑。
[0016]聯頂節的本體既要固定在鉆機的轉盤面上，又要與懸掛器螺紋連接，若本體為圓柱狀，則圓柱的外側直徑將遠遠大于第一通孔的內側直徑，如此會使聯頂節體積較大、制作時使用的材料過多；圓形板的遠離環狀凸起的端面用于與鉆機的轉盤面貼合固定，貼合的面積較大，并且容易固定；環狀凸起為柱形圓環狀，環狀凸起的高度較高，使得本體與螺紋段接觸的面積較大，螺紋段更加穩定并且可以調節的范圍增大。圓形板主要用于本體的固定，環狀凸起主要用于與螺紋段嚙合，當然，圓形板的通孔處也可以與螺紋段采用螺紋嚙合，圓形板與螺紋段分工合作，使各部分滿足不同的條件即可，可以大大減小本體的體積及制作時使用的材料的量。
[0017]進一步地，第一通孔的軸心線與短套管的軸心線重合。
[0018]第一通孔的軸心線作為本體的轉動軸心線，短套管的軸心線與其重合，即本體繞短套管的軸心線轉動，避免由于本體的轉動軸心線與短套管的軸心線不重合時導致的短套管受壓迫狀態，本體轉動更加順暢。
[0019]進一步地，圓形板的四周設置有用于與鉆機轉盤面固定的第三通孔，第三通孔的軸心線與第一通孔的軸心線平行。
[0020]第三通孔用于穿設螺栓等，使本體與鉆機的轉盤面固定，固定方式簡單、操作方便，保證本體轉動時聯頂節整體的穩定性。
[0021]進一步地，短套管分為相互連接的第一段和第二段，第一段的外側直徑大于平滑段的內側直徑，第二段的外側直徑小于或等于平滑段的內側直徑，第一段的靠近第二段的一端與平滑段的遠離螺紋段的一端貼合。
[0022]第一段和第二段的外側直徑不同，二者的連接處形成一個臺階，并且由于第一段的外側直徑大于平滑段的內側直徑，第二段的外側直徑小于或等于平滑段的內側直徑，因此，當第一段的靠近第二段的一端與平滑段的遠離螺紋段的一端貼合時，懸掛器的頂面抵住短套管的第一段和第二段的連接處，短套管無法繼續下落；懸掛器與短套管之間相對固定，并且在控制本體轉動使懸掛器將短套管向上頂起的過程中，不會出現由于頂絲與短套管之間摩擦力較小導致的懸掛器與短套管滑脫等現象，聯頂節更加穩定、性能可靠。
[0023]進一步地，螺紋段的遠離平滑段的一端設置有阻擋段，阻擋段設置有第四通孔，短套管穿過第四通孔，阻擋段的外側直徑大于螺紋段的外側直徑，阻擋段與螺紋段為可拆卸連接。
[0024]若螺紋段的遠離平滑段的一端沒有任何阻擋結構，本體可以一直旋轉使螺紋段一直上升，從而導致螺紋段的外螺紋可能會與本體的第一內螺紋脫離，造成安全隱患；在螺紋段的遠離平滑段的一端設置有阻擋段，阻擋段與螺紋段為可拆卸連接，將阻擋段安裝到螺紋段上，螺紋段到達一定位置后被阻擋段阻擋，螺紋段無法繼續上升，從而避免螺紋段從本體內滑脫，保證施工過程中的安全性。
[0025]進一步地，第四通孔內設置有第二內螺紋，第二內螺紋與外螺紋嚙合。
[0026]阻擋段的第四通孔與螺紋段通過第二內螺紋和外螺紋嚙合，既可以方便二者的安裝與拆卸，又可以通過調節阻擋段在螺紋段上的位置，從而控制螺紋段上下移動的范圍，滿足不同高度調節的需要。
[0027]進一步地，平滑段的外側直徑大于螺紋段的外側直徑。
[0028]螺紋段的外側直徑與第一通孔的內側直徑相等，而平滑段的外側直徑大于螺紋段的外側直徑，即平滑段的外側直徑大于第一通孔的內側直徑，懸掛器向下運動到一定位置時，平滑段的靠近螺紋段的一端會抵住本體，使懸掛器無法繼續向下運動，防止短套管的頂面低于鉆機的轉盤面，從而保證聯頂節的正常工作。
[0029]進一步地，圓形板和環狀凸起之間通過過渡段連接，過渡段的直徑由靠近圓形板的一端到靠近環狀凸起的一端逐漸減小，過渡段的靠近環狀凸起的一端的外側直徑與環狀凸起的外側直徑相等，過渡段的靠近圓形板的一端的外側直徑小于圓形板的外側直徑。
[0030]過渡段使得圓形板與環狀凸起之間的過渡更加平緩，避免出現應力集中的現象，延長本體的使用壽命。
[0031]與現有技術相比，本實用新型的有益效果是:使用鉆機的轉盤面控制本體轉動，并通過本體與懸掛器之間的螺紋嚙合帶動懸掛器和短套管上下運動，從而精確調節短套管的頂面高度，即調節煤層氣井的井口高度，使得同一井場不同井的井口高度相同，方便進行后續的井場地面建設及抽油機基礎安裝等工作。并且，由于本體和懸掛器之間通過螺紋嚙合，本體旋轉一周使懸掛器上升或下降的高度較小，懸掛器的位置調節精度更高，可以實現井口高度的精確調節。
【附圖說明】
[0032]圖1為本實用新型實施例1提供的聯頂節俯視圖；
[0033]圖2為圖1的A-A剖視圖；
[0034]圖3為本實用新型實施例2提供的聯頂節俯視圖；
[0035]圖4為圖3的主視圖；
[0036]圖5為圖3的B-B剖視圖；
[0037]圖6為圖3的軸測圖；
[0038]圖7為本實用新型實施例3提供的聯頂節主視圖；
[0039]圖8為圖7的C-C剖視圖。
[0040]本體101 ;懸掛器102 ;短套管103 ;第一通孔104 ;螺紋段105 ;平滑段106 ;頂絲107 ;圓形板108 ;環狀凸起109 ;第三通孔110 ;第一段111 ;第二段112 ;阻擋段113 ;過渡段 114。
【具體實施方式】
[0041]為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0042]圖1為本實用新型實施例1提供的聯頂節俯視圖；圖2為圖1的A-A剖視圖。如圖1、圖3所示，本實用新型實施例1提供了一種聯頂節，包括本體101、懸掛器102和短套管103 ;本體101設置有第一通孔104，第一通孔104的內側面設置有第一內螺紋；懸掛器102為管狀，懸掛器102分為螺紋段105和平滑段106，螺紋段105的外壁設置有外螺紋，外螺紋與第一內螺紋嚙合；短套管103穿設在懸掛器102內，短套管103與懸掛器102固定連接，固定連接方式可以為焊接，當然固定連接方式可以多種多樣，只要能實現短套管103和懸掛器102固定即可。
[0043]短套管103用于連接生產套管，只能繞自身軸心線上下移動，不能轉動；懸掛器102為管狀，短套管103穿設在懸掛器102內部，并且二者之間采用固定連接，使得懸掛器102和短套管103形成一個整體，進而使得懸掛器102隨短套管103只能繞短套管103的軸心線上下移動，不能轉動；將本體101的下端面平放在鉆機的轉盤面上并將二者固定，鉆機的轉盤面可以帶動本體101轉動，本體101的第一內螺紋與懸掛器102的外螺紋嚙合并且懸掛器102無法轉動，本體101轉動時帶動懸掛器102沿短套管103的軸心線上下移動，從而調節短套管103的頂面高度即煤層氣井井口高度。鉆機是外部設備，鉆機的轉盤面可以轉動，中間可以使聯頂節通過。
[0044]使用鉆機的轉盤面控制本體101轉動，并通過本體101與懸掛器102之間的螺紋嚙合帶動懸掛器102和短套管103上下運動，從而精確調節短套管103的頂面高度，即調節煤層氣井的井口高度，使得同一井場不同井的井口高度相同，方便進行后續的井場地面建設及抽油機基礎安裝等工作。并且，由于本體101和懸掛器102之間通過螺紋嚙合，本體101旋轉一周使懸掛器102上升或下降的高度較小，懸掛器102的位置調節精度更高，可以實現井口高度的精確調節。
[0045]圖3為本實用新型實施例2提供的聯頂節俯視圖；圖4為圖3的主視圖；圖5為圖3的B-B剖視圖；圖6為圖3的軸測圖。如圖3-圖6所示，本實用新型實施例2提供的聯頂節與實施例1相比，改進點在于:平滑段106上設置有四個第二通孔，第二通孔貫穿平滑段106的側壁，第二通孔內穿設有頂絲107，頂絲107與第二通孔螺紋連接，頂絲107的一端抵住短套管103。
[0046]使用頂絲107將懸掛器102和短套管103固定是其中一個固定方式，頂絲107與第二通孔螺紋連接，通過旋擰頂絲107可以方便地使其抵住或遠離短套管103，從而實現懸掛器102與短套管103之間的固定或分離；懸掛器102和短套管103之間的安裝及拆卸只需要通過旋擰頂絲107即可實現，操作較為方便，減輕施工人員的勞動強度，節省人力物力，提高工作效率。
[0047]作為該實施例的優選方案，本體101包括相互連接的圓形板108和環狀凸起109，環狀凸起109為柱形圓柱狀，即中間為通孔的圓柱，第一通孔104貫穿圓形板108和環狀凸起109，環狀凸起109的外側直徑小于圓形板108的外側直徑。
[0048]聯頂節的本體101既要固定在鉆機的轉盤面上，又要與懸掛器102螺紋連接，若本體101為圓柱狀，則圓柱的外側直徑將遠遠大于第一通孔104的內側直徑，如此會使聯頂節體積較大、制作時使用的材料過多；圓形板108的遠離環狀凸起109的端面用于與鉆機的轉盤面貼合固定，貼合的面積較大，并且容易固定；環狀凸起109為柱形圓環狀，環狀凸起109的高度較高，使得本體101與螺紋段105接觸的面積較大，螺紋段105更加穩定并且可以調節的范圍增大。圓形板108主要用于本體101的固定，環狀凸起109主要用于與螺紋段105嚙合，當然，圓形板108的通孔處也可以與螺紋段105采用螺紋嚙合，圓形板108與螺紋段105分工合作，使各部分滿足不同的條件即可，可以大大減小本體101的體積及制作時使用的材料的量。
[0049]作為該實施例的優選方案，第一通孔104的軸心線與短套管103的軸心線重合。二者的軸心線與懸掛器102的軸心線也重合。
[0050]第一通孔104的軸心線作為本體101的轉動軸心線，短套管103的軸心線與其重合，即本體101繞短套管103的軸心線轉動，避免由于本體101的轉動軸心線與短套管103的軸心線不重合時導致的短套管103受壓迫狀態，本體101轉動更加順暢。
[0051]作為該實施例的優選方案，圓形板108的四周設置有多個用于與鉆機轉盤面固定的第三通孔110，第三通孔110的軸心線與第一通孔104的軸心線平行。
[0052]第三通孔110用于穿設螺栓等，使本體101與鉆機的轉盤面固定，固定方式簡單、操作方便，保證本體101轉動時聯頂節整體的穩定性。
[0053]作為該實施例的優選方案，短套管103分為相互連接的第一段111和第二段112，第一段111的外側直徑大于平滑段106的內側直徑，第二段112的外側直徑小于或等于平滑段106的內側直徑，第一段111的靠近第二段112的一端與平滑段106的遠離螺紋段105
的一端貼合。
[0054]第一段111和第二段112的外側直徑不同，二者的連接處形成一個臺階，并且由于第一段111的外側直徑大于平滑段106的內側直徑，第二段112的外側直徑小于或等于平滑段106的內側直徑，因此，當第一段111的靠近第二段112的一端與平滑段106的遠離螺紋段105的一端貼合時，懸掛器102的頂面抵住短套管103的第一段111和第二段112的連接處，短套管103無法繼續下落；懸掛器102與短套管103之間相對固定，并且在控制本體101轉動使懸掛器102將短套管103向上頂起的過程中，不會出現由于頂絲107與短套管103之間摩擦力較小導致的懸掛器102與短套管103滑脫等現象，聯頂節更加穩定、性能可靠。
[0055]作為該實施例的優選方案，平滑段106的外側直徑大于螺紋段105的外側直徑。
[0056]螺紋段105的外側直徑與第一通孔104的內側直徑相等，而平滑段106的外側直徑大于螺紋段105的外側直徑，即平滑段106的外側直徑大于第一通孔104的內側直徑，懸掛器102向下運動到一定位置時，平滑段106的靠近螺紋段105的一端會抵住本體101，使懸掛器102無法繼續向下運動，防止短套管103的頂面低于鉆機的轉盤面，從而保證聯頂節的正常工作。
[0057]作為該實施例的優選方案，圓形板108和環狀凸起109之間通過過渡段114連接，過渡段114的直徑由靠近圓形板108的一端到靠近環狀凸起109的一端逐漸減小，過渡段114的靠近環狀凸起109的一端的外側直徑與環狀凸起109的外側直徑相等，過渡段114的靠近圓形板108的一端的外側直徑小于圓形板108的外側直徑。
[0058]過渡段114使得圓形板108與環狀凸起109之間的過渡更加平緩，避免出現應力集中的現象，延長本體101的使用壽命。
[0059]圖7為本實用新型實施例3提供的聯頂節主視圖；圖8為圖7的C-C剖視圖。如圖7、圖8所示，本實用新型實施例3提供的聯頂節與實施例2相比，改進點在于:螺紋段105的遠離平滑段106的一端設置有阻擋段113，阻擋段113設置有第四通孔，短套管103穿過第四通孔，阻擋段113的外側直徑大于螺紋段105的外側直徑，阻擋段113與螺紋段105為可拆卸連接，可拆卸連接的連接方式多種多樣，可以通過卡合連接等，也可以采用下面的方式。可拆卸連接的連接方式為螺紋連接，具體為:第四通孔內設置有第二內螺紋，第二內螺紋與外螺紋嚙合。
[0060]若螺紋段105的遠離平滑段106的一端沒有任何阻擋結構，本體101可以一直旋轉使螺紋段105 —直上升，從而導致螺紋段105的外螺紋可能會與本體101的第一內螺紋脫離，造成安全隱患；在螺紋段105的遠離平滑段106的一端設置有阻擋段113，阻擋段113與螺紋段105為可拆卸連接，將阻擋段113安裝到螺紋段105上，螺紋段105到達一定位置后被阻擋段113阻擋，螺紋段105無法繼續上升，從而避免螺紋段105從本體101內滑脫，保證施工過程中的安全性。
[0061]阻擋段113的第四通孔與螺紋段105通過第二內螺紋和外螺紋嚙合，既可以方便二者的安裝與拆卸，又可以通過調節阻擋段113在螺紋段105上的位置，從而控制螺紋段105上下移動的范圍，滿足不同高度調節的需要。
[0062]以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種聯頂節，其特征在于，包括: 本體，所述本體設置有第一通孔，所述第一通孔的內側面設置有第一內螺紋； 懸掛器，所述懸掛器為管狀，所述懸掛器分為螺紋段和平滑段，所述螺紋段的外壁設置有外螺紋，所述外螺紋與所述第一內螺紋嚙合； 短套管，所述短套管穿設在所述懸掛器內，所述短套管與所述懸掛器固定連接。2.根據權利要求1所述的聯頂節，其特征在于，所述平滑段上設置有至少一個第二通孔，所述第二通孔貫穿所述平滑段的側壁，所述第二通孔內穿設有頂絲，所述頂絲與所述第二通孔螺紋連接，所述頂絲的一端抵住所述短套管。3.根據權利要求1所述的聯頂節，其特征在于，本體包括相互連接的圓形板和環狀凸起，所述第一通孔貫穿圓形板和環狀凸起，所述環狀凸起的外側直徑小于所述圓形板的外側直徑。4.根據權利要求1所述的聯頂節，其特征在于，所述第一通孔的軸心線與所述短套管的軸心線重合。5.根據權利要求3所述的聯頂節，其特征在于，所述圓形板的四周設置有用于與鉆機轉盤面固定的第三通孔，所述第三通孔的軸心線與所述第一通孔的軸心線平行。6.根據權利要求1-5任意一項所述的聯頂節，其特征在于，所述短套管分為相互連接的第一段和第二段，所述第一段的外側直徑大于所述平滑段的內側直徑，所述第二段的外側直徑小于或等于所述平滑段的內側直徑，所述第一段的靠近所述第二段的一端與所述平滑段的遠離所述螺紋段的一端貼合。7.根據權利要求1-5任意一項所述的聯頂節，其特征在于，所述螺紋段的遠離所述平滑段的一端設置有阻擋段，所述阻擋段設置有第四通孔，所述短套管穿過所述第四通孔，所述阻擋段的外側直徑大于所述螺紋段的外側直徑，所述阻擋段與所述螺紋段為可拆卸連接。8.根據權利要求7所述的聯頂節，其特征在于，所述第四通孔內設置有第二內螺紋，所述第二內螺紋與所述外螺紋嚙合。9.根據權利要求1-5任意一項所述的聯頂節，其特征在于，所述平滑段的外側直徑大于所述螺紋段的外側直徑。10.根據權利要求3所述的聯頂節，其特征在于，所述圓形板和所述環狀凸起之間通過過渡段連接，所述過渡段的直徑由靠近所述圓形板的一端到靠近所述環狀凸起的一端逐漸減小，所述過渡段的靠近所述環狀凸起的一端的外側直徑與所述環狀凸起的外側直徑相等，所述過渡段的靠近所述圓形板的一端的外側直徑小于所述圓形板的外側直徑。
【文檔編號】E21B23-00GK204283280SQ201420610711
【發明者】李鵬飛, 李小軍, 劉世澤, 趙寶山, 郝鵬程, 李世超, 張尚錕, 楊福苗, 張賓, 李娜娜 [申請人]中聯煤層氣國家工程研究中心有限責任公司, 中石油煤層氣有限責任公司忻州分公司