一種油管熱應力補償器的制作方法

本實用新型涉及稠油熱采的井下工具，具體涉及一種油管熱應力補償器。

背景技術：

稠油水平井開采普遍采用蒸汽吞吐工藝，注采一體化管柱在300℃左右高溫下，容易產生熱應力集中。尤其對于疏松的砂巖油藏，地層出砂導致注汽管柱熱膨脹位移無法釋放，造成管柱發生失穩彎曲、斷脫，導致泵卡、管桿偏磨嚴重，檢泵周期縮短，占產時間增加，嚴重影響了熱采高峰期的原油產量。常規的熱采補償器能有效補償管柱熱變形，減少管柱斷脫的風險。

中國專利CN202031493U（公告日為2011.11.09）公開了熱變應力雙向補償器，該補償器包括一個內管和套設在內管外的外管，外管內中間部分加工有至少一個凹槽，該凹槽內安裝有釋放剪環，釋放剪環采用熱應變材料制成。外管的下端螺紋連接有下擋環，內管的上端分別與釋放剪環的內孔和外管的內孔間隙配合，內管的其余部分與下擋環間隙配合。內管的上端螺紋連接有內接頭，內接頭處于釋放剪環上方。在管柱下井過程中，內管以下的管柱的重量由釋放剪環來承受，由于熱應力補償器處于低溫狀態，其剪切釋放應力大于其所承受重力，能夠保證管柱順利下到位。在注汽開采過程中，熱應力補償器的剪切釋放應力隨溫度升高不斷降低，在溫度達到一定值后，釋放剪環被剪斷，內管可相對于外管軸向移動，進而補償管柱熱變形。但是該補償器未采用隔熱措施，造成該段熱損失較大，降低了注汽效果，嚴重時甚至造成套管損壞。

技術實現要素：

本實用新型的目的在于提供一種油管熱應力補償器，以解決現有的補償器熱損失大、降低注汽效果的技術問題。

為了實現上述目的，本實用新型一種油管熱應力補償器采用如下技術方案：該油管熱應力補償器，包括中心管及套設在所述中心管上的外管，所述中心管與所述外管之間設有用于防止蒸汽泄漏的周面密封裝置，所述周面密封裝置與所述中心管沿其軸向方向滑動密封配合。

所述周面密封裝置包括套設在所述中心管上的密封筒體，所述密封筒體與所述中心管之間形成用于安裝密封組件的環形空間。

所述密封筒體內壁上設有環形臺階，所述密封組件包括緊貼在所述環形臺階上的密封環及位于密封環之上的密封材料層。

所述密封筒體內于所述密封材料層之上設有用于壓緊所述密封材料層的壓套。

所述密封筒體端部外側壁還螺紋裝配有用于將所述壓套壓緊在密封材料層的壓蓋。

所述中心管與所述外管之間設有剪切環，所述剪切環用于對所述中心管與所述外管之間的相互軸向移動進行限位并可在油管的熱應力作用下被剪斷。

所述中心管外側壁螺紋裝配有上下間隔設置的上壓環、下壓環，所述剪切環處于所述上壓環、下壓環之間并被上壓環、下壓環壓緊固定，所述剪切環沿徑向凸出于所述上壓環、下壓環，剪切環的凸出部分形成被剪切的剪切部。

所述外管為包括上外管、下外管的分體式結構，所述上外管與下外管之間形成有用于安裝所述剪切環的剪切部的環形凹槽。

所述下壓環與所述中心管之間設于用于防止所述下壓環轉動的鎖止結構。

所述外管的下端螺紋連接有補償管，所述補償管套設在所述中心管的外側。

本實用新型的有益效果為：本實用新型通過在外管與中心管之間設置與中心管滑動密封配合的周面密封裝置，可以防止注汽管柱中的蒸汽通過中心管與外管之間的間隙泄漏至油套環空中，相對于技術中的沒有采用隔熱密封裝置的補償器，減少了熱量損失，提高了注汽效果。

附圖說明

圖1是本實用新型一種油管熱應力補償器的實施例的結構示意圖；

圖2 是圖1的A-A向剖視圖。

具體實施方式

本實用新型一種油管熱應力補償器的實施例，如圖1-2所示：該補償器包括中心管2及套設在中心管2上的外管，中心管2與外管之間設有用于防止管柱中的蒸汽泄漏的周面密封裝置，周面密封裝置與中心管2沿其軸向方向滑動密封配合。周面密封裝置包括套設在中心管2上的密封筒體5，密封筒體5內壁上設有環形臺階51，密封筒體5與中心管2之間形成用于填充密封組件的環空。環空是由密封筒體的環形臺階以上的筒體壁、臺階面及中心管外壁形成的上端開口的環形空間。

密封組件包括緊貼在環形臺階上的密封環7及位于密封環7之上的密封材料層6。密封筒體5內于密封材料層6之上設有用于壓緊密封材料層的壓套4。密封筒體5上端部外側壁還螺紋裝配有用于將壓套4壓緊在密封材料層的壓蓋3。壓蓋3螺紋裝配在密封筒體5上，可以根據實際的密封材料層的厚度調整壓套的上下位置，使壓套4始終壓緊在密封材料層6上。通過周面密封裝置，使得管柱中的注入蒸汽不能通過中心管及外管之間的間隙泄漏，從而使本補償器在具有熱應力補償功能的同時具有良好的保溫效果，提高了注汽效果。進一步地，可以將壓套設置成具有隔熱作用的隔熱環，以防止熱量通過密封材料層散失。

中心管2與外管之間設有剪切環11，剪切環11用于對中心管2與所述外管之間的相互軸向移動進行限位并可在油管的熱應力作用下被剪斷。中心管2外側壁螺紋裝配有上下間隔設置的上壓環9、下壓環13，剪切環11處于上壓環9、下壓環13之間并被上壓環9、下壓環13壓緊固定，剪切環11沿徑向凸出于上壓環、下壓環，剪切環11的凸出部分形成被剪切的剪切部。密封筒體5位于上壓環9的上方，上壓環9的上端作為補償器下方的管柱重量的承重端。

外管為包括上外管8、下外管10的分體式結構，下外管10內設有環形凸臺，上外管8與下外管10之間形成有用于安裝剪切環的剪切部的環形凹槽。上外管8的上端與密封筒體5螺紋連接，上外管8下端與下外管10螺紋連接。下壓環13與中心管2之間設于用于防止下壓環13轉動的鎖止結構，鎖止結構采用在下壓環及中心管壁上開設相對應的銷釘孔，利用徑向設置的防轉銷釘12依次穿入到下壓環、中心管上的銷釘孔中。剪切環通過上壓環和下壓環限位，下壓環又通過防轉銷釘12固定，可以防止剪切環11提前剪斷失效。

下外管10的下端螺紋連接有補償管14，補償管14套設在中心管2的外側，在剪切環11斷后，中心管2以在補償管14動。補償管14端與設有內螺紋的下接頭15連接，中心管2下端與下接頭之間留有供中心管活動的距離。通過補償管14調節中心管距離下接頭的距離，滿足實際的補償距離。中心管的上端與設有內螺紋的上接頭1紋連接。本實用新型的補償器通過上接頭1、下接頭15汽管柱相連接。

本實用新型油管補償器的工作原理如下：下井過程中，通過上接頭1與下接頭15的螺紋把補償器連接在注汽管柱所需位置，補償器以下管柱自重通過壓蓋3、密封筒體5、上外管8、下外管10、補償管14、下接頭15作用在上壓環9上，剪切環11不受力；管柱下行時摩擦載荷通過下接頭15、補償管14、下外管10作用在剪切環11上，防止管柱上移，保證補償器處于拉伸狀態；管柱下入時的摩擦載荷通過下外管傳遞到剪切環上，剪切環11的剪切載荷介于下行阻力載荷與管柱失穩載荷之間，從而保證管柱正常下入。注汽過程中，注汽管柱由于熱應力膨脹伸長，中心管與補償管發生相對移動，剪切環被剪斷，補償器回收補償管柱熱伸長。

在本實施例中，中心管處于上方，在中心管處于下方的其它實施例中，可以將密封裝置設置在外管的下方。

在其它實施例中，可以將上接頭的與中心管連接的螺紋設置成外螺紋，同理，可以將下接頭的與補償管連接的螺紋設置成內螺紋。

在本實施例中，將外管設置成分體式結構，是為了便于剪切環與外管的裝配，在安裝時，可以先將剪切環固定安裝在中心管上，然后安裝上外管，安裝上外管后再安裝下外管；在其它實施例中，可以將外管設置成一體的，在其內壁上開設用于安裝剪切環的環形凹槽，如背景技術中引用的對比文件中公開的剪切環的安裝結構。

在本實施例中，在外管與下接頭之間設置補償管，可以通過補償管可以調節中心管距離下接頭的距離，滿足實際的補償距離。在其它實施例中，也可不設置補償管，直接將下接頭螺紋連接在外管下端，中心管下端與下接頭之間留有供中心管活動的距離。

在其它實施例中，可以不通過上下壓環固定剪切環，將剪切環套設在中心管外壁上環設的凹槽中，為了便于安裝，將剪切環設置成分體的，而不是一體的圓環。

在其它實施例中，可以將壓套設置成帶有外螺紋的結構，壓套螺紋裝配在中心管內，其自身可以起到壓緊密封材料層的作用，也可以根據密封材料層的厚度進行調整，此時可以省去壓蓋。