SY/T 6789-2024 套管头使用规范

　　ICS75.020CCSE13

　　中华人民共和国石油天然气行业标准

　　SY/T6789—2024代替SY/T6789—2010

　　套管头使用规范

　　Specifications of operation for casing head

　　2024-09-24发布2025-03-24实施

　　国家能源局发布

　　SY/T6789—2024

　　目次

　　前言 Ⅱ

　　1范围 1

　　2规范性引用文件 1

　　3 术语和定义 1

　　4材料要求 1

　　4.1通用材料 1

　　4.2抗硫材料 2

　　5 型式 2

　　5.1套管头型式 2

　　5.2 标准套管头 2

　　5.3简易套管头 2

　　6压力和尺寸系列 4

　　7 安装使用 4

　　7.1 套管头选型 4

　　7.2 套管头安装 5

　　7.3套管头使用 5

　　附录A (规范性)芯轴悬挂式套管头安装程序 6

　　附录B (规范性)卡瓦悬挂式套管头安装程序 8

　　附录C (规范性) 简易套管头安装程序 11

　　附录D (规范性)芯轴悬挂式套管头联入长度计算方法 13

　　SY/T6789—2024

　　前言

　　本文件按照GB/T 1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。

　　本文件代替SY/T6789—2010《套管头使用规范》,与SY/T 6789—2010相比，除结构调整和编辑性改动外，主要技术变化如下：

　　a)更改了“范围”的内容(见第1章，2010年版的第1章);

　　b) 增加了“术语和定义”,并删除、修改了“主要零部件及功能”的内容(见第3章，2010年版的第3章);

　　c)更改了“材料要求”的内容(见第4章，2010年版的第4章);

　　d) 更改了“型式”的内容(见第5章，2010年版的第5章);

　　e) 更改了“压力和尺寸系列”的内容(见第6章，2010年版的第6章);

　　f)更改了“安装使用”的内容(见第7章，2010年版的第7章) ;

　　g)删除了“单级套管头基本参数安装”“双级套管头基本参数安装”“三级套管头基本参数安装”“整体套管头基本参数安装”(见2010年版的附录A、附录B、附录C、附录D);

　　h)更改了“芯轴悬挂式套管头安装程序”的内容(见附录A,2010 年版的附录E);

　　i) 更改了“卡瓦悬挂式套管头安装程序”的内容(见附录B,2010 年版的附录F);

　　j) 更改了“简易套管头安装程序”的内容(见附录C,2010年版的附录G);

　　k)更改了“芯轴悬挂式套管头联入长度计算方法”的内容(见附录D,2010 年版的附录H)。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。

　　本文件由石油工业标准化技术委员会石油钻井工程专业标准化委员会提出并归口。

　　本文件起草单位：中石油川庆钻探工程有限公司、中石油渤海钻探工程有限公司、中石化西南石油工程有限公司、中石油大庆油田大庆钻探工程公司、北京石油机械有限公司、中海油天津分公司。

　　本文件主要起草人：张东明、罗琼英、廖传宝、赵英杰、徐勇军、张天怡、范俊、廖富国、廖前华、曹月臣、米凯夫、林添才。

　　本文件及其所代替文件的历次版本发布情况为：

　　——2010年首次发布为SY/T6789—2010;

　　—本次为第一次修订。

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　　套管头使用规范

　　1范围

　　本文件规定了陆上石油天然气井井口套管头的材料要求、套管头型式、压力和尺寸系列及安装使用要求。

　　本文件适用于陆上石油天然气油气井井口套管头的安装使用。海洋石油地面作业参照执行。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

　　GB/T20972(所有部分)石油天然气工业油气开采中用于含硫化氢环境的材料

　　GB/T22513石油天然气钻采设备井口装置和采油树

　　3术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件。

　　3.1

　　套管头casinghead

　　由壳体(或四通)、套管悬挂器、锁紧螺钉、附件、阀等组成的组合装置。

　　注：通常安装在井口的最底层，有悬挂密封套管柱、控制环空压力、承接其上部设备的全部载荷的作用。3.2

　　侧通道sidechannel

　　通过闸阀、转换法兰等连接，形成泵入及返出工作流体的通道，并对套管环空进行压力监测的部分。

　　3.3

　　芯轴式套管悬挂器mandrel-typecasinghanger

　　通过螺纹连接与套管形成密封，坐挂于套管头本体内，悬挂套管与套管头本体形成密封，脖颈与上部套管头或油管头的下部内圆孔形成密封的装置。

　　3.4

　　卡瓦式套管悬挂器slip-type casing hanger

　　通过卡瓦座挂台阶将套管柱悬挂在套管头本体内，悬挂套管与套管头本体形成密封，上端预留一段套管与上部套管头或油管头的下部内圆孔形成密封的装置。

　　4材料要求

　　4.1通用材料

　　套管头材料应符合GB/T22513的相关要求。

　　4.2抗硫材料

　　4.2.1与硫化氢等酸性介质直接接触的承压金属零部件，应具有抗硫化物应力开裂的性能，符合GB/T 20972(所有部分)材料的性能要求，并应通过相关检验部门检验。非金属材料零部件，应能承受指定的压力、温度，具有在硫化氢环境中满足使用而不失效的性能，并应通过相关检验部门检验。

　　4.2.2 需要更换的与硫化氢等酸性介质直接接触的金属承压零部件和非金属材料，其材料牌号、力学性能及抗腐蚀性能应不低于原零部件的性能。

　　5型式

　　5.1套管头型式

　　分为标准套管头和简易套管头。

　　5.2标准套管头

　　5.2.1 标准套管头按照悬挂方式分为芯轴悬挂式套管头和卡瓦悬挂式套管头。

　　5.2.2按照组装方式分为单级套管头(如图1所示)、双级套管头(如图2所示)、三级套管头(如图3所示)和整体套管头(如图4所示)等组合型式。

　　5.3简易套管头

　　简易套管头(井口底法兰)主要由连接法兰、双外螺纹短节、放气阀、衬套、环形铁板等零部件 组成(如图5所示)。

　　可为卡瓦式悬挂器。

　　图 1单级芯轴悬挂式套管头结构示意图

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　　卡瓦式套管悬挂器(W型 )

　　上部本体

　　卡瓦式套管悬挂器(W型)

　　下部本体

　　连接套管

　　悬挂套管

　　悬挂套管

　　图2双级卡瓦悬挂式套管头结构示意图

　　上部芯轴式套管愚挂器

　　上部本体

　　中部芯轴式套管悬挂器

　　下部芯轴式套管悬挂器

　　下部本体

　　师

　　连接套管

　　悬挂套管

　　悬挂套管

　　悬挂套管

　　图3三级芯轴悬挂式套管头结构示意图

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　　图4整体芯轴悬挂式套管头结构示意图

　　a) b)

　　图 5简易套管头(井口底法兰)结构示意图

　　6压力和尺寸系列

　　标准套管头本体法兰和简易套管头的压力和尺寸基本参数应符合GB/T22513的相关要求。

　　7安装使用

　　7.1套管头选型

　　7.1.1石油天然气井、储气库井、注水井、注气井，应安装使用标准套管头(区域探井、高压油气井、含硫油气井、气井、深井和复杂结构井应使用标准套管头;套管头压力等级应与相应井段中的最高地层压力相匹配;其基本结构型式见第5章)。

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　　7.1.2特殊工艺井和热采井应根据地质情况、地层压力、钻井设计等要求，选择满足特殊要求的套管头。

　　7.1.3使用标准套管头，侧通道直径应不小于65mm。

　　7.1.4 选用35MPa以下额定工作压力的套管头，应具有密封注脂结构;选用35MPa及以上额定工作压力的套管头，应具有两处密封注脂结构或金属密封结构;选用105MPa及以上额定工作压力的套管头，宜使用金属密封结构。

　　7.1.5按照所需类型准备套管头，以及配套相应规格和扣型的芯轴式悬挂器或相应规格的卡瓦式悬挂器。

　　7.2套管头安装

　　7.2.1第一级套管头本体的安装高度应满足工程设计要求。

　　7.2.2安装各层套管头，侧通道出口中心线与防喷管线中心线重合应在同一垂直平面上，主通径法兰面倾斜角不大于0.5°。

　　7.2.3使用分体式双级套管头和三级套管头，在安装套管头下部本体后，应按照钻井四通和防喷管线在各次开钻中的高度，安装与相应套管头本体相当高度的占位承压件。

　　7.2.4芯轴悬挂式套管头安装程序应符合附录A 的规定。

　　7.2.5 卡瓦悬挂式套管头安装程序应符合附录B 的规定。

　　7.2.6简易套管头安装程序应符合附录C 的规定。

　　7.3套管头使用

　　7.3.1按钻井设计或套管头说明书要求试压，稳压不少于10min, 压降应不大于0.7MPa。 使用试压塞应打开侧翼通道，观察试压密封情况。

　　7.3.2套管头的连接不应使用螺纹损坏、螺杆变形的螺栓和螺母，紧扣后螺栓螺纹露出螺帽1~3扣。

　　7.3.3定期检查套管头环空压力表、各级套管头等连接处，应无泄漏，并观察、记录环空压力值;环空出现压力应及时处理。

　　7.3.4井口装置试压后应重新检查、紧固套管头上法兰连接螺栓。

　　7.3.5 钻井过程中应定期取出防磨套检查，磨损严重的应更换。

　　7.3.6下套管前，应取出防磨套，清洁套管头内腔;固井后应冲洗套管头两翼通道，保持畅通。

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　　附录A

　　(规范性)

　　芯轴悬挂式套管头安装程序

　　A.1第一层套管下入后的安装

　　A.1.1下表层套管前，计算好长度，以满足7.2.1的要求。联入长度计算方法见附录D。

　　A.1.2 固井后，卸下联顶节，套上托盘，将双外螺纹短节分别与套管接箍和套管头本体按规定扭矩连接，如图A.1所示，并使套管头本体侧通道出口中心线与防喷管线中心线平行，方可安装上部井口装置。

　　图A.1 芯轴悬挂式套管头结构示意图

　　A.1.3第一层套管与套管头也可用“WD”型卡瓦悬挂器或焊接方式连接。

　　A.1.4托盘上端面顶住套管头下部底平面，下端面与地面加强固定支撑。亦可将托盘与导管焊接，加强固定支撑，使套管头本体主通径法兰面倾斜角不大于0.5°。

　　A.1.5根据套管头上部本体高度，用占位承压件占位，再安装四通和防喷器等井口装置。套管头以上井口装置通径应大于该套管头本体将坐入悬挂器最大外径。

　　A.1.6 送入试压堵塞器，按钻井设计或套管头说明书要求试压，稳压不少于10min,压降应不大于0.7MPa。

　　A.1.7 用专用工具将防磨套坐入套管头，顶丝对角顶紧。

　　A.1.8 钻井过程中应定期取出防磨套检查，磨损严重的应更换，避免损伤套管头及套管。 A.2第二层套管下入后的安装

　　A.2.1 芯轴式悬挂器应在下套管前按螺纹紧扣扭矩连接好套管悬挂器和双外螺纹套管短节。

　　A.2.2下第二层套管前，取出防磨套，清洁套管头内腔。

　　A.2.3套管柱下到位后，循环钻井液清洁井眼和冲洗套管头座挂腔体，再打开套管头侧翼通道，采用大量清水冲洗套管头腔体。

　　A.2.4计算好联入长度，将芯轴式套管悬挂器下端与所下套管连接，上端连接联顶节，并将悬挂器缓慢下放坐入套管头下部本体内，检查并顶紧顶丝。

　　A.2.5从套管头下部本体侧翼通道连接回收钻井液管线。

　　A.2.6第二层套管固井后，拆下防喷器、钻井四通和占位承压件等井口装置。

　　A.2.7将套管头上部本体缓慢套入表层套管头芯轴式套管悬挂器上端，注意保护悬挂器脖颈和上部密封部位，以免损坏导致密封失效。与表层套管头连接，按对角方向上平、拧紧连接套管头上、下部本体的法兰螺栓。

　　A.2.8用注塑泵对套管头各副密封处注密封脂，按使用说明书要求对各连接处、密封处试压，检查套管悬挂器密封性能。注脂压力和试验压力应为悬挂器脖颈抗外挤强度的80%与套管头相应额定工作压力两者的最小值，稳压不小于10min,压降应不大于0.7MPa。试压结束后，应卸掉主副密封腔体内的压力。

　　A.2.9在套管头上部本体上安装上四通、防喷器等井口装置，其通径应大于该套管头本体将坐入悬挂器的最大外径。

　　A.2.10 使用试压堵塞器，按钻井设计和井控规范要求对井口装置试压。

　　A.2.11用专用工具将防磨套坐入套管头，顶丝对角顶紧。

　　A.3第三层或更多层套管下入后的安装

　　A.3.1第三层或更多层套管下入后的安装方法同A.2.1~A.2.9。

　　A.3.2 将完井油管头四通安装在套管头上部本体上。

　　注意：下放时注意保护该层套管悬挂器上部密封部位。

　　A.3.3套管头试压同A.2.8。

　　A.3.4装上采油(气)井口后，按钻井设计要求，对采油(气)井口和套管头试压。

　　附录B

　　(规范性)

　　卡瓦悬挂式套管头安装程序

　　B.1第一层套管下入后的安装

　　B.1.1下表层套管前，计算好长度，以满足7.2.1的要求。

　　B.1.2割断表层套管高出部分，并将套管端口内外圆倒角处理(如图B.1所示)。

　　图B.1卡瓦悬挂式套管头结构示意图

　　B.1.2.1焊接式套管头本体套入套管后应进行内外焊接。焊接材料应符合或超过套管头本体和套管的最低力学性能。

　　B.1.2.2 “WD” 型底部卡瓦式套管头，套入套管后，应拧紧底部卡瓦的卡瓦螺钉。

　　B.1.3试压应符合B.1.3.1、B.1.3.2的要求。

　　B.1.3.1焊接式套管头，从两焊接焊缝间的试压孔试压，试验压力应为套管抗外挤强度的80%与套管头相应额定工作压力两者的最小值，稳压不少于10min,压降应不大于0.7MPa。

　　B.1.3.2“WD” 型底部卡瓦式套管头，先对密封处进行注脂，再进行试压，试验压力应为套管抗外挤强度的80%与套管头相应额定工作压力两者的最小值，稳压不少于10min,压降应不大于0.7MPa。试压合格后应用扭矩扳手按使用说明书要求紧固卡瓦螺钉，锁紧卡瓦牙，确保卡瓦牙有效咬合套管，并对卡瓦的卡紧情况进行上提30t 的检查。

　　B.1.4在套管头上安装占位承压件，再安装钻井四通、防喷器等井口装置。

　　B.1.5送试压塞坐在套管头内，按使用说明书要求对井口装置试压。

　　B.1.6 用专用工具送防磨套坐入表层套管头，顶丝对角顶紧。

　　B.2第二层套管下入后的安装

　　B.2.1 卡瓦式悬挂器安装准备：安装卡瓦式悬挂器前，拆卸套管头上法兰连接螺栓，提离、悬持上

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　　部井口装置，提供安装空间。

　　B.2.1.1 安装“W” 型套管悬挂器 (如图B.2 所示)时，应将悬挂器扣合在套管上，对准套管悬挂器的导向定位销(下部手柄固定，握住上部手柄旋转90°),由下而上逐一卸出手柄，使卡瓦式套管悬挂器组件坐落在套管头悬挂台肩上，然后下放套管释放悬重，橡胶密封圈在管柱悬重作用下激发，使套管头本体内壁和套管外壁形成良好的密封。

　　注意：为保证悬重激发密封的安全有效性，悬挂器承载吨位应以说明书提供数据为准。

　　图B.2“W” 型套管悬挂器示意图

　　B.2.1.2 安装 “WE”型套管悬挂器 (如图B.3 所示)时，应拆卸悬挂器外侧面的卡瓦支承螺钉，并在悬挂器到位，卡瓦卡住套管后将密封压板上的压板螺钉按使用说明书提供的力矩拧紧，使其密封橡胶唇边与套管头本体内壁和套管外壁形成良好的密封。

　　图B.3 “WE”型套管悬挂器示意图

　　B.2.1.3 安装 “WD” 型套管悬挂器 (如 图B.4所示)时，应按使用说明书要求紧固卡瓦螺钉，锁紧卡瓦，卡瓦牙有效咬合套管后，注密封脂试压合格。

　　B.2.2下第二层套管前，先退出顶丝，用专用工具取出防磨套。

　　B.2.3打开套管头下部本体旁通阀。

　　B.2.4 适当上提套管，将卡瓦式套管悬挂器扣合在上提露出的入井套管上，拧紧悬挂器密封压板上的压板螺钉，缓慢下放套管，使卡瓦式套管悬挂器坐入套管头下部本体内，检查并顶紧顶丝。

　　B.2.5距套管头下部本体上法兰平面预留一定高度将套管割断取出，按套管头使用说明书规定的切割高度再次切割平正，并将套管端口内外圆倒角处理。

　　B.2.6 第二层套管固井后，拆下防喷器、钻井四通和占位承压件等井口装置。

　　B.2.7 将上一层套管头本体缓慢套入已切割倒圆的套管，与表层套管头连接。安装套管头上部本体时应注意保护已切割倒圆的套管上部密封部位，以免损坏上密封。按对角方向上平、拧紧连接套管头 上、下部本体的法兰螺栓。

　　图B.4 “WD”型套管悬挂器示意图

　　B.2.8 用注塑泵对套管头各副密封处注密封脂，按使用说明书要求对各连接处、密封处试压，检查套管悬挂器密封性能。注脂压力和试验压力应为套管抗外挤强度的80%与套管头相应额定工作压力两者的最小值，稳压不少于10min, 压降应不大于0.7MPa。

　　B.2.9 在套管头上部本体上安装上四通、防喷器等井口装置，其通径应大于该套管头本体将坐入悬挂器的最大外径。

　　B.2.10 按钻井设计要求对井口装置试压，稳压不少于10min,压降应不大于0.7MPa。

　　B.2.11 用专用工具送防磨套坐入套管头，顶丝对角顶紧。

　　B.3第三层或更多层套管下入后的安装

　　B.3.1第三层或更多层套管下入后的安装方法同B.2.1～B.2.9。

　　B.3.2将完井油管头四通安装在套管头上部本体上。

　　注意：下放时注意保护该层套管上部密封部位。

　　B.3.3套管头试压同B.2.8。

　　B.3.4装上采油(气)井口后，按钻井设计要求，对采油(气)井口和套管头试压。

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　　附录C

　　(规范性)

　　简易套管头安装程序

　　C.1下表层套管或技术套管简易套管头的安装

　　C.1.1在室内将简易套管头的连接法兰与双外螺纹套管短节相连，应按C.3.1试压，合格后送至现场。套管内径与井口通径不同时，需在连接法兰通径内加工扶正导向斜坡。

　　C.1.2固表层或技术套管时，井口第一根套管接箍不应焊接。

　　C.1.3下表层套管的安装：将连接好的连接法兰和双外螺纹短节安装在套管接箍上，按规定扭矩上紧，不应焊接，见图C.1a)。 连接法兰上平面距地面或作业面不应超过0.5m。

　　a)b)c)

　　d)e)

　　标引序号说明：

　　1——连接法兰;

　　2 ——扶正套;

　　3——双外螺纹短节;4——套管接箍;

　　5——放气阀;

　　6 ——衬套;

　　7 ——环形铁板;

　　8 ——套管;

　　9——调节短节;10——调节法兰;11——卡瓦;

　　12——卡瓦法兰。

　　图C.1简易套管头安装结构示意图

　　C.1.4下第二层套管的安装：装连接法兰的方法见C.1.3,应在连接法兰上加扶正套，见图C.1b),或在通径内加工一扶正导向斜坡，见图C.1c)。

　　C.1.5 连接法兰装好后，按C.3.2试压。

　　C.2下油气层套管简易套管头的安装

　　C.2.1 在室内将连接法兰和升高短节连接(升高短节钢级、壁厚不得低于井口套管。套管内径与井口通径不同时，需在连接法兰通径内加工扶正导向斜坡),应按C.3.1试压，合格后送至现场。

　　C.2.2 将升高短节与井口套管接箍连接并上紧，按图C.1d) 安装。油气层套管外面与连接法兰不应焊接。环形铁板不应焊在油气层套管上，只能与技术套管和衬套焊接。

　　C.2.3 在技术套管衬套上焊接一只通径73mm钻杆短节，并在短节上装一放气阀和工作压力相适应的截止阀和压力表，环形空间的试压按C.3.2执行。

　　C.2.4 油气层套管水泥浆未返至地面的井，连接法兰可采用卡瓦法兰的安装方式，见图C.1e)。

　　C.3试压

　　C.3.1 室内试压：应按连接法兰相应额定工作压力与双外螺纹抗内压强度的80%两者的最小值试压。

　　C.3.2 现场试压按各次开钻钻井工程设计要求进行。

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　　附录D

　　(规范性)

　　芯轴悬挂式套管头联入长度计算方法

　　D.1 常规工艺井固井联入计算

　　D.1.1 表层套管安装底法兰联入计算

　　D.1.1.1用底法兰时的联入计算方法，与使用套管头的基本方法一致，只是底法兰组装高度不同、不用占位四通。

　　D.1.1.2底法兰与井口套管用螺纹或焊接连接。

　　D.1.1.3不含硫井下入表层套管后，底法兰一般加工套管套焊孔，钻井现场按照内防喷管线平直接出钻机底座的标准，进行现场割套管焊接底法兰，再连接安装井口。

　　D.1.1.4含硫井由于抗硫化氢要求高，下入表层套管后，底法兰组装套管双公短节，用螺纹与井口套管连接，联入计算：底法兰组装套管双外螺纹短节有效长度+管线中心下面半个四通高度+钻机基础面至管线中心高度+井架底座高度。

　　D.1.2使用芯轴式套管头各次固井联入计算

　　D.1.2.1表层套管(套管头与套管用螺纹连接)

　　如图D.1所示。按公式(D.1) 计算：

　　L(c)=H+A+B+C+C₂+D ………………………………(D.1)

　　式中：

　　L₁ (c)——各型套管头表层套管联人长度，单位为米(m);

　　H——井架底座高度(基墩面至转盘面高度),单位为米(m);

　　A——基墩面至管线中心高度(一般取0.15m), 单位为米(m);

　　B——管线中心下面半个四通高度，单位为米(m);

　　C——占位件，占下次套管头位置，为四通或双法兰的高度，单位为米(m);

　　C——n个占位件(或C 加长成一件),占各次套管头位置;

　　D——套管头组装套管短节后有效高度，单位为米(m)。

　　D.1.2.2第二层套管(悬挂第一层)

　　适用于套管挂螺纹连接(卡瓦连接不用计算联入),如图D.2所示。按公式(D.2) 计算：

　　L₂=L₁(c)-D-E₁ …………………………………(D.2)

　　式中：

　　L₂——悬挂第一层套管时联入，单位为米(m);

　　L₁ (c)——各型套管头表层套管联入长度，单位为米(m);

　　D——套管头组装套管短节后有效高度，单位为米(m);

　　E₁——第一个套管挂上端高出本次套管头上法兰面高度，单位为米(m)。

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　　图D.1表层套管联入长度计算示意图

　　图D.2第二层套管联入长度计算示意图

　　D.1.2.3 第三层套管头(悬挂第二层)

　　如图D.3 所示。按公式(D.3)计算：

　　L₃=L₁(c)-D-C-E₂…………………………………(D.3)

　　式中：

　　L₁ (c)——各型套管头表层套管联入长度，单位为米(m);

　　L₃——悬挂第二层套管时联入，单位为米(m);

　　C——占位件，占下次套管头位置，为四通或双法兰的高度，单位为米(m);

　　D——套管头组装套管短节后有效高度，单位为米(m);

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　　E₂——上层套管挂高出套管头四通高度，单位为米(m)。

　　图D.3 第三层套管联入长度计算示意图

　　D.2特殊要求井固井联入计算

　　特殊要求井，联入计算时，以钻井设计完井井口安装高度要求进行反推计算第一次固井时的联入。计算方法与公式(D.1)一致。