熱敏式波紋管熱應(yīng)力補(bǔ)償器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及應(yīng)力補(bǔ)償器技術(shù)領(lǐng)域，是一種熱敏式波紋管熱應(yīng)力補(bǔ)償器。
【背景技術(shù)】
[0002]蒸汽吞吐是稠油熱力開采最普遍的方式，為提高稠油的開采率，在開采過程中，需要對(duì)井中注入高達(dá)350°C的高溫蒸汽，以降低稠油的黏度，在這種高溫下，套管內(nèi)將產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力。熱應(yīng)力是目前公認(rèn)的稠油熱采開發(fā)中套管損毀的主要因素，套管損毀將給油井正常生產(chǎn)帶來巨大的損失。當(dāng)向井內(nèi)注入高溫蒸汽后，油層套管就會(huì)受熱伸長(zhǎng)，當(dāng)停止注汽后，溫度下降，套管又將收縮變形，而在稠油熱采井中，油層套管伸長(zhǎng)或者收縮是受到水泥環(huán)和井口的約束，當(dāng)注入高溫蒸汽時(shí)套管不能自由伸長(zhǎng)，因而在套管內(nèi)產(chǎn)生很高的壓應(yīng)力，當(dāng)溫度降低時(shí)，套管也因受到約束無法自由收縮，應(yīng)而又產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力。多次進(jìn)行蒸汽吞吐開采以后，套管內(nèi)會(huì)產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力和殘余應(yīng)力，當(dāng)熱應(yīng)力超過套管屈服極限時(shí)，套管將產(chǎn)生永久變形損毀，此外多次蒸汽吞吐交替產(chǎn)生的壓縮和拉伸應(yīng)力也會(huì)使套管產(chǎn)生疲勞破壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供了一種熱敏式波紋管熱應(yīng)力補(bǔ)償器，克服了上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，其能有效解決現(xiàn)有油層套管存在的在蒸汽吞吐過程中受到約束，無法自由收縮，會(huì)產(chǎn)生很高的熱應(yīng)力和殘余應(yīng)力，且當(dāng)熱應(yīng)力超過套管屈服極限時(shí)，套管將產(chǎn)生永久變形損毀，此外多次蒸汽吞吐交替產(chǎn)生的壓縮和拉伸應(yīng)力也會(huì)使套管產(chǎn)生疲勞破壞的問題。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是通過以下措施來實(shí)現(xiàn)的:一種熱敏式波紋管熱應(yīng)力補(bǔ)償器，包括上壓帽、外筒、上接頭、波紋管、限位筒、內(nèi)筒、熱脹填充物、活塞筒、滑套、剪切銷釘和鎖塊；內(nèi)筒的中部外側(cè)設(shè)有上環(huán)臺(tái)，上接頭的下部?jī)?nèi)側(cè)套裝在內(nèi)筒的頂部外側(cè)，對(duì)應(yīng)上接頭的底部與上環(huán)臺(tái)頂部之間位置的內(nèi)筒外側(cè)套裝有波紋管，波紋管的頂部與上接頭的底部焊接為一體，波紋管的底部與上環(huán)臺(tái)的頂部焊接為一體；內(nèi)筒外側(cè)套裝有外筒，上接頭的下部外側(cè)設(shè)有限位環(huán)臺(tái)，外筒的上部?jī)?nèi)側(cè)設(shè)有座于限位環(huán)臺(tái)頂部的上卡臺(tái)，在上接頭外側(cè)通過螺紋連接固定安裝有底部座于上卡臺(tái)頂部的上壓帽；上環(huán)臺(tái)的下部外側(cè)設(shè)有外環(huán)槽，對(duì)應(yīng)上環(huán)臺(tái)下方位置的內(nèi)筒與外筒之間套裝有頂部抵在外環(huán)槽內(nèi)的限位筒，限位筒上沿圓周分布有至少一個(gè)安裝孔，對(duì)應(yīng)各個(gè)安裝孔位置的外筒內(nèi)側(cè)均設(shè)有限位凹槽，每個(gè)安裝孔內(nèi)均安裝有外側(cè)嵌入對(duì)應(yīng)限位凹槽內(nèi)的鎖塊，對(duì)應(yīng)安裝孔位置的內(nèi)筒與限位筒之間套裝有能抵在所有鎖塊內(nèi)側(cè)的滑套，滑套與限位筒之間通過剪切銷釘固定安裝在一起；內(nèi)筒的下部外側(cè)設(shè)有下環(huán)臺(tái)，限位筒的下部?jī)?nèi)側(cè)套裝在下環(huán)臺(tái)的上部外側(cè)，對(duì)應(yīng)限位筒下方位置的外筒內(nèi)側(cè)設(shè)有抵在限位筒底部的下卡臺(tái)，對(duì)應(yīng)鎖塊與下環(huán)臺(tái)之間位置的內(nèi)筒與限位筒之間套裝有活塞筒，對(duì)應(yīng)各個(gè)鎖塊周向位置的活塞筒上均分布有能在活塞筒上行后使對(duì)應(yīng)鎖塊滑入的窗口，對(duì)應(yīng)活塞筒下方位置的內(nèi)筒與限位筒之間填充有能在受熱后膨脹并推動(dòng)活塞筒上行使剪切銷釘剪斷且鎖塊滑入對(duì)應(yīng)窗口的熱脹填充物。
[0005]下面是對(duì)上述發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步優(yōu)化或/和改進(jìn):
上述上接頭可包括套管接頭和連接接頭，套管接頭的下部?jī)?nèi)側(cè)與連接接頭的上部外側(cè)固定安裝在一起，連接接頭的下部?jī)?nèi)側(cè)套裝在內(nèi)筒的上部外側(cè)，波紋管的頂部與連接接頭的底部焊接為一體，限位環(huán)臺(tái)位于連接接頭的下部外側(cè)。
[0006]上述對(duì)應(yīng)活塞筒與下環(huán)臺(tái)之間位置的限位筒上可設(shè)有能將熱脹填充物注入的注入孔，注入孔上安裝有能將其封堵的堵頭；外筒由上至下包括外上筒、外下筒和下壓帽，上卡臺(tái)位于外上筒的上端內(nèi)側(cè)，下卡臺(tái)位于下壓帽的下端內(nèi)側(cè)，外上筒的下部?jī)?nèi)側(cè)與外下筒的上部?jī)?nèi)側(cè)固定安裝在一起，外下筒的下部外側(cè)與下壓帽的上部?jī)?nèi)側(cè)固定安裝在一起，夕卜下筒的底端位于注入孔的上方；內(nèi)筒由上至下包括上套筒和中心筒，上環(huán)臺(tái)位于上套筒的下端外側(cè)，下環(huán)臺(tái)位于中心筒的中部外側(cè)，上套筒的下部?jī)?nèi)側(cè)與中心筒的上部外側(cè)固定安裝在一起。
[0007]上述在上套管外側(cè)與連接接頭內(nèi)側(cè)之間、限位環(huán)臺(tái)外側(cè)與外上筒內(nèi)側(cè)之間、活塞筒內(nèi)側(cè)與中心筒外側(cè)之間、活塞筒外側(cè)與限位筒內(nèi)側(cè)之間、下環(huán)臺(tái)外側(cè)與限位筒內(nèi)側(cè)之間可分別設(shè)有密封圈。
[0008]上述熱脹填充物可為夾層石墨。
[0009]上述活塞筒頂部與滑套底部之間可有間距。
[0010]上述限位筒上可沿圓周均布有四個(gè)安裝孔，對(duì)應(yīng)各個(gè)安裝孔位置的外筒內(nèi)側(cè)均設(shè)有限位凹槽，每個(gè)安裝孔內(nèi)均安裝有外側(cè)嵌入對(duì)應(yīng)限位凹槽內(nèi)的鎖塊。
[0011]本發(fā)明結(jié)構(gòu)合理而緊湊，其通過將本發(fā)明接入套管串中可使其在受熱時(shí)通過熱脹填充物膨脹剪斷剪切銷釘，限位筒與外筒之間解鎖，內(nèi)筒將在其下方套管的作用下帶動(dòng)限位筒上行，波紋管將被上環(huán)臺(tái)擠壓而收縮，由此可釋放套管熱應(yīng)力；待到溫度下降時(shí)，內(nèi)筒將在其下方套管的作用下帶動(dòng)限位筒下行，波紋管將被上環(huán)臺(tái)拉伸，由此可滿足套管在受熱和冷卻過程中的膨脹和收縮需求，從而有效消除套管熱應(yīng)力和殘余應(yīng)力，降低套管損壞幾率，延長(zhǎng)套管的使用壽命；其通過將波紋管的兩端分別與上接頭和上環(huán)臺(tái)焊接，并增設(shè)密封圈可有效避免泄漏，使用方便省力，且可通過更換剪切銷釘而重復(fù)使用，降低成本，易于推廣應(yīng)用。
【附圖說明】
[0012]附圖1為本發(fā)明最佳實(shí)施例的主視半剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]附圖2為附圖1在A處的局部放大結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]附圖3為附圖1在B處的局部放大結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]附圖4為附圖1在C處的局部放大結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]附圖中的編碼分別為:1為上壓帽，2為波紋管，3為限位筒，4為熱脹填充物，5為活塞筒，6為滑套，7為剪切銷釘，8為鎖塊，9為上環(huán)臺(tái)，10為限位環(huán)臺(tái)，11為上卡臺(tái)，12為外環(huán)槽，13為下環(huán)臺(tái)，14為下卡臺(tái)，15為窗口，16為套管接頭，17為連接接頭，18為堵頭，19為外上筒，20為外下筒，21為下壓帽，22為上套筒，23為中心筒，24為密封圈。
【具體實(shí)施方式】
[0017]本發(fā)明不受下述實(shí)施例的限制，可根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案與實(shí)際情況來確定具體的實(shí)施方式。
[0018]在本發(fā)明中，為了便于描述，各部件的相對(duì)位置關(guān)系的描述均是根據(jù)說明書附圖1的布圖方式來進(jìn)行描述的，如:前、后、上、下、左、右等的位置關(guān)系是依據(jù)說明書附圖的布圖方向來確定的。
[0019]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
如附圖1、2、3、4所示，該熱敏式波紋管熱應(yīng)力補(bǔ)償器包括上壓帽1、外筒、上接頭、波紋管2、限位筒3、內(nèi)筒、熱脹填充物4、活塞筒5、滑套6、剪切銷釘7和鎖塊8;內(nèi)筒的中部外側(cè)設(shè)有上環(huán)臺(tái)9，上接頭的下部?jī)?nèi)側(cè)套裝在內(nèi)筒的頂部外側(cè)，對(duì)應(yīng)上接頭的底部與上環(huán)臺(tái)9頂部之間位置的內(nèi)筒外側(cè)套裝有波紋管2，波紋管2的頂部與上接頭的底部焊接為一體，波紋管2的底部與上環(huán)臺(tái)9的頂部焊接為一體；內(nèi)筒外側(cè)套裝有外筒，上接頭的下部外側(cè)設(shè)有限位環(huán)臺(tái)10，外筒的上部?jī)?nèi)側(cè)設(shè)有座于限位環(huán)臺(tái)10頂部的上卡臺(tái)11，在上接頭外側(cè)通過螺紋連接固定安裝有底部座于上卡臺(tái)11頂部的上壓帽1;上環(huán)臺(tái)9的下部外側(cè)設(shè)有外環(huán)槽12，對(duì)應(yīng)上環(huán)臺(tái)9下方位置的內(nèi)筒與外筒之間套裝有頂部抵在外環(huán)槽12內(nèi)的限位筒3，限位筒3上沿圓周分布有至少一個(gè)安裝孔，對(duì)應(yīng)各個(gè)安裝孔位置的外筒內(nèi)側(cè)均設(shè)有限位凹槽，每個(gè)安裝孔內(nèi)均安裝有外側(cè)嵌入對(duì)應(yīng)限位凹槽內(nèi)的鎖塊8，對(duì)應(yīng)安裝孔位置的內(nèi)筒與限位筒3之間套裝有能抵在所有鎖塊8內(nèi)側(cè)的滑套6，滑套6與限位筒3之間通過剪切銷釘7固定安裝在一起；內(nèi)筒的下部外側(cè)設(shè)有下環(huán)臺(tái)13，限位筒3的下部?jī)?nèi)側(cè)套裝在下環(huán)臺(tái)13的上部外側(cè)，對(duì)應(yīng)限位筒3下方位置的外筒內(nèi)側(cè)設(shè)有抵在限位筒3底部的下卡臺(tái)14，對(duì)應(yīng)鎖塊8與下環(huán)臺(tái)13之間位置的內(nèi)筒與限位筒3之間套裝有活塞筒5，對(duì)應(yīng)各個(gè)鎖塊8周向位置的活塞筒5上均分布有能在活塞筒5上行后使對(duì)應(yīng)鎖塊8滑入的窗口 15，對(duì)應(yīng)活塞筒5下方位置的內(nèi)筒與限位筒3之間填充有能在受熱后膨脹并推動(dòng)活塞筒5上行使剪切銷釘7剪斷且鎖塊8滑入對(duì)應(yīng)窗口 15的熱脹填充物4。當(dāng)上壓帽1向下旋時(shí)，波紋管2將被拉伸；在固井作業(yè)時(shí)，將其連入套管串，下入井內(nèi)合適位置，一般是下至油層以上一定位置，對(duì)于水泥不返到井口的熱采井來說也可以下至井口以下一定位置，可以防止井口抬升，保護(hù)井口裝置，套管串中可根據(jù)需要連入一個(gè)或多個(gè)本發(fā)明；在使用過程中，當(dāng)熱采注汽時(shí)，套管串的環(huán)境溫度升高，熱脹填充物4將受熱膨脹并推動(dòng)活塞筒5上行，當(dāng)活塞筒5上行至碰在滑套6底部時(shí)，滑套6將受到較大的沖擊作用力，此時(shí)剪切銷釘7將被剪斷，活塞筒5將在熱脹填充物4的作用下繼續(xù)上行至各個(gè)窗口 15對(duì)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)的鎖塊8，鎖塊8將滑入窗口 15內(nèi)，限位筒3與外筒之間解鎖，即兩者之間能夠?qū)崿F(xiàn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)；連接在內(nèi)筒下方的套管在受熱后將膨脹，其長(zhǎng)度將向上伸長(zhǎng)，即內(nèi)筒將受到向上的作用力，并在其下方套管的作用下帶動(dòng)限位筒3上行，波紋管2將被上環(huán)臺(tái)9擠壓而收縮，由此可釋放套管熱應(yīng)力；待到溫度下降時(shí)，連接在內(nèi)筒下方的套管將收縮，內(nèi)筒將受到向下的作用力，并在其下方套管的作用下帶動(dòng)限位筒3下行，波紋管2將被上環(huán)臺(tái)9拉