CN101506461A - 联接装置 - Google Patents

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Abstract

用于连接和断开底孔设备的联接装置(1)，其包括：一个具有圆锥形插入部(3)的阳头部分，该插入部带有锁紧槽(4)，阳头部分设置在盘绕油管的一端；和一个阴头部分(5)，其包括一个位于顶端(6)的插孔(7)和一个外壳(8)，该外壳构成阴头部分中从插孔到底端(9)这部分的外部，其中插孔呈圆锥形，适于接收阳头部分的插入部，其区别在于，该阴头部分还包括：一个保持打开套筒(10)，其位于外壳内朝顶端方向设置，邻接插孔并位于插孔下方，该保持打开套筒可以在外壳内朝底端方向轴向滑移，并且它的内径小于插孔；设置在外壳和保持打开套筒之间的锁定爪(11)，其具有偏压装置(12)来径向向内推压锁定爪，锁紧装置(13)，其可以在外壳内锁定爪下方轴向滑移，其具有偏压装置(14)来向顶端推压锁紧套筒，其内径小于或等于处于舒展位置的锁定爪；验证销(15)，其具有偏压装置(16)来径向向内推压验证销，该验证销在阳头和阴头部分连接之前，其外端延伸到外壳外部。当阳头和阴头部分连接时联接装置将自动锁紧，首先保持打开套筒(10)通过插入部被推入锁紧套筒(13)中，之后将锁定爪(11)推入插入部的槽(4)中，之后向上推动锁紧套筒包住锁定爪并将锁定爪锁紧，之后验证销将被压入锁紧套筒中的专用开口(17)中，从而验证确认锁紧。

Description

联接装置
技术领域
本发明涉及一种联接装置，用于连接和断开底孔设备(bottom-hole equipment)，其中联接装置包括一个阳头部分，其设置在盘绕油管(coiled tubing)的一端，还包括一个阴头部分。更具体地，本发明设计一种联接装置，可以在阳头和阴头部分连接时自动锁紧，该联接装置包括用于确认是否锁紧的装置。
背景技术
有一些公知的用于盘绕油管的联接装置。这些联接装置通常都包括一个阳头部分和一个阴头部分，其中阳头部分可以固定在盘绕油管的一端，阴头部分可以作为底孔设备的一部分，其可以承接盘绕油管。
当在甲板上连接这些联接部件时，因为盘绕油管硬度很高，很难将盘绕油管准确定位，因此联接部件需要被设计成可以简单地对准连接位置。该组件还需要可以在井筒中连接，当联接部件被向下带入钻井中盘绕油管的一个末端处，来与先前已经设置在井筒中的其他联接部件进行连接。
上述提到的这种联接装置的实例已在美国专利公开文本6460900，6450541，5787982，6439305和6698514中有所描述，这些公开文本可以进行参考。
上述提及的专利申请没有一个描述了具有确认装置的联接装置，该确认装置可以确认是否联接和锁紧。描述的任何联结装置都无法通过联接部件的连接自动锁紧，其中连接和断开发生在作业线中的同一位置处，而无需任何进一步的操作，除了将联接部件进行连接。需要一种用于盘绕油管的联接装置，其在联接部件连接时联接装置自动锁紧。需要一种联接装置，在连接之后，确认装置立刻可以确认是否锁紧。
在专利公开文本EP0298683B1中描述了一种井下锁紧组件，其具有一个确认装置，可以确认是否联接。但是，该确认只有在其中一个联接部件，所谓的连接工具(running tool)(11)与底部联接部件(12)，锁紧心轴体断开之后，才能进行，所述联接装置相对复杂，并且不能通过联接部件的简单连接而自动锁紧。
更具体地，专利公开文本EP0298683B1中描述了一种井下锁紧组件，其包括一个连接到连接工具(11)上的锁紧心轴(10)，该连接工具将位于锁紧心轴(10)基体内的内心轴(13)保持固定在一位置处，该位置可以使锁紧心轴(10)上的锁定键(20)保持在锁紧心轴基体(12)的外径内，剪切销(34)适用于向下剪切抵靠对应管接头(landingnipple)，从而延伸键(20)，剪切销(33)适用于向上剪切从而释放连接工具(11)，所述连接工具(11)具有一个转向设备(tell-tale device)(30)，用于指示锁紧心轴(10)准确设置在对应管接头内，内心轴(13)被促使向上弹回，例如钻井内流动方向，从而触动锁定键进行锁紧，还具有锁闩装置(22)，用于将内心轴保持向下布置，来抵靠它的弹性装置优先于设定锁紧，区别在于，该连接工具(11)具有承载一个通过剪切销(32)连接在其上的转向夹头装置(30)，所述夹头装置适用于当在设定锁紧之后连接工具(11)从锁紧心轴处释放时，从而与锁紧心轴(10)脱离接触，如果锁定键(20)准确设定并且堵塞内心轴(13)，如果锁定键(20)没有准确设定，剪切剪切销(32)，所述夹头装置适用于保持在所述连接工具(11)上，当所述连接工具(11)从所述心轴(10)释放，当所述锁定键(20)准确设定，当所述锁定键(20)没有准确设定时，撤回连接工具(11)。锁闩装置(22)包括纵向延伸的指状装置(finger mean)(22)，其位于内心轴的外表面上，向内水平偏压，但是定位在主体(12)的内表面上的槽(24，25)以为了锁紧准确对准。在连接工具上的夹头装置还包括多个纵向延伸的指状体，如果锁闩的指状装置位于主题的上方槽中，其适用于不损坏地向上穿过内心轴基体，来撞击所述指状装置，如果所述指状装置还没有离开夹头装置的路径之外，这意味着没有成功锁紧。
因而需要一种简化的，克服上述种种缺陷的联接装置。
发明内容
本发明满足上述提及的种种需求，提供一种用于连接和断开底孔设备的联接装置，其包括：一个具有圆锥形插入部的阳头部分，该插入部带有锁紧槽，阳头部分设置在盘绕油管的一端；和一个阴头部分，其包括一个位于顶端的插孔和一个外壳，该外壳构成阴头部分中从插孔到底端这部分的外部，其中插孔呈圆锥形，适于接收阳头部分的插入部。该联接装置的不同之处在于，该阴头部分还包括：
一个保持打开套筒，其位于外壳内朝顶端方向设置，邻接插孔并位于插孔下方，该保持打开套筒可以在外壳内朝底端方向轴向滑移，并且它的内径小于插孔，
锁定爪，其具有偏压装置来径向向内推压锁定爪，该锁定爪设置在外壳和保持打开套筒之间，
锁紧套筒，其具有偏压装置来向顶端推压锁紧套筒，该锁紧套筒可以在外壳内锁定爪下方轴向滑移，其朝向顶端的开口内径足够大，大到可以接收保持打开套筒，其外径小于或等于处于舒展位置(extendposition)的锁定爪，
验证销，其具有偏压装置来径向向内推压验证销，该验证销在阳头和阴头部分连接之前，其外端延伸到外壳外部。
阳头和阴头部分连接时联接装置将自动锁紧，首先保持打开套筒通过插入部被推入锁紧套筒中，之后将锁定爪推入插入部的槽中，之后向上推动锁紧套筒包住锁定爪并将锁定爪锁紧，之后当锁紧套筒到达锁紧位置时验证销将被立刻压入锁紧套筒中的专用开口中，从而验证确认锁紧。
偏压装置优选为弹簧。联接装置优选包括多个具有预张紧弹簧的验证销。由于作用距离长，弹簧优选强度高，可用性高的。
锁紧套筒优选包括一个座，用于接收一个球体，该球体可以向下放入盘绕油管中，当球体密封座在该座上时，通过在盘绕油管中施加压力，可以将联接装置打开。因而提供了一种简单断开的过程，其可以在地面上进行。另外，阴头部分在外壳内具有一个旁通口，该旁通口可以打开用于灌注低压流体来打开联接装置。
锁紧槽和锁定爪优选其轴向表面与联接装置纵轴的夹角小于90°，从而使当锁紧套筒处在低位时通过施加轴向力，阳头和阴头部分可以很容易断开。
附图说明
本发明通过七个附图来说明，它们是：
图1是示出了基于本发明联接装置中所有部件的截面图，
图2示出了基于本发明的联接装置，其阳头部分和阴头部分尚未完全接合，
图3示出了基于本发明的联接装置，其阳头部分和阴头部分已经接合，
图4示出了基于本发明的联接装置，其锁紧套筒已经上推，
图5示出了基于本发明的联接装置，其验证销已经插到位，该联接装置已经可以进行工作，
图6示出了通过使用一个球体，向下放入盘绕油管中，断开联接装置，
图7示出了另一种断开方法。
具体实施方式
首次参见图1，其示出了基于本发明的联接装置1，该装置包括一个阳头部分2，该部分具有一个带有锁定槽4的锥形插入部3，这个阳头部分设置在盘绕油管(未示出)的一端。另外，还示出了阴头部分5，其顶端6具有一个锥形插孔，适用于连接阳头部分的插入部，还具有一个外壳8，其构成阴头部分中从插孔到底端9这部分的外部。在阴头部分外壳的内部具有一个保持打开套筒10，其朝顶端方向设置，但是在插孔下方，保持打开套筒可以在外壳内朝底端方向轴向滑动。另外，还示出了具有预张紧弹簧12的锁定爪11，其设置在外壳和保持打开套筒之间，使得预张紧弹簧朝保持打开套筒的方向推压锁定爪。另外，具有预张紧弹簧14的锁紧套筒13设置在锁定爪下方，其朝向顶端的开口的内径足够大，大到可以容纳保持打开套筒，其外径小于或等于处在舒展状态时的锁定爪的外径，预张紧弹簧14在阳头部分和阴头部分接合之前推压锁紧套筒抵靠锁定爪。另外，还示出了两个具有预张紧弹簧16的验证销15，该验证销15在阳头和阴头部分接合之前，其外端一直延伸到外壳的外面。阳头和阴头部分结合时，联接装置将自动锁紧，首先保持打开套筒10通过插入部被推入锁紧套筒13中，之后将锁定爪11推入插入部的槽4中，之后向上推动锁紧套筒包住锁定爪并将该锁定爪锁紧，之后当锁紧套筒到达锁紧位置时验证销15将被立刻压入锁紧套筒上的专用开口17中，从而验证确认锁紧。图1上进一步详细示出了验证销的细节结构，验证销15和处在销外侧的预张紧弹簧16在图中放大示出。还详细示出了弹簧16是如何被限定在销上的放大端头和锁紧装置之间的，该锁紧装置通过螺纹或其他方式固定在外壳上。
建设性设计方案，其包括预张紧弹簧或其他弹性部件，从而使保持打开套筒10一旦被向下推压进锁紧套筒13中，锁紧和接下来的确认动作自动进行。因此，将阳头和阴头部分联接起来，锁紧动作将自动开始，而无需其他操作，只需要将联接的部件合在一起。
图2到5进一步详细示出了锁紧的过程。在图2中，阳头部分的插入部3部分放入阴头部分的插孔7中，该插入部3毗邻保持打开套筒10。图3示出了联接装置，通过将阳头和阴头部分合在一起，该插入部3向下推动保持打开套筒10，使其进入锁紧套筒13中，锁定爪11由于受到预张紧弹簧12的作用，实现与插入部的锁定槽4相接合，但是是在向上推动锁紧套筒13之前。图4示出了接合，锁紧套筒13由于受到预张紧弹簧14的作用，被向上推来包住锁定爪11，从而锁紧锁定爪。图5示出了可以使用的联接装置，其中验证销15受到预张紧弹簧16的作用，已经被推进锁紧套筒上的开口17中，从而确认是否接合和锁紧。
图6示出了联接装置是如何断开的，将一个球体19向下放入盘绕油管中，球体19邻接在锁紧套筒上的座18，之后通过盘绕油管在球体上施加压力，使锁紧套筒被推回它的底端位置，从而使阳头部分通过轴向力可以从阴头部分中拔出。球体19在断开后还留在阴头部分中，之后与阴头部分一起移除。但是，还可以对锁紧套筒进行优化调整，使其延伸设置在阳头部分中，其中设置有用于球体的座，这样球体将留在阳头部分的末端，可以一同向上带到地面上。
图7示出了断开的另一种方法，其通过施加一个压力P，作用在外壳中的开口处的验证销上，使在锁紧套筒和外壳之间构成的活塞腔受到压力，从而使锁紧套筒移到打开位置释放锁定爪。
偏压或预张紧装置可以不同于图示的方案设置，例如将弹簧设置在不同形状的槽中，或者可以使用其他种类的弹性元件替代弹簧。验证销也可以改变设置，例如进一步加长到锁紧套筒上，如果锁紧套筒外壁最宽部分加长。
如果在地面上进行断开，验证销可以预先拔出。在井下(井筒内)断开，受到锁紧套筒错移带来的剪切力验证销将被破坏，之后阳头和阴头部分受到轴向力可以断开。
该联接装置可以在地面上或井下进行接合。在井下接合时，可以通过拉力测试来确认锁紧。但是，在井下接合时，最好对验证销进行调整，将所述销接合一个可以在地面上观察的位置传送器(positiontransmitter)，从而能够在地面确认是否接合和锁紧，而无需拉力测试。

Claims (6)

1、一种用于连接和断开底孔设备的联接装置(1)，其包括：一个具有圆锥形插入部(3)的阳头部分(2)，该插入部带有锁紧槽(4)，阳头部分设置在盘绕油管的一端；和一个阴头部分(5)，其包括一个位于顶端(6)的插孔(7)和一个外壳(8)，该外壳构成阴头部分中从插孔到底端(9)的外部，其中插孔呈圆锥形，适于接收阳头部分的插入部，其特征在于，该阴头部分还包括：
一个保持打开套筒(10)，其位于外壳内朝顶端方向设置，邻接插孔并位于插孔下方，该保持打开套筒可以在外壳内朝底端方向轴向位移，并且它的内径小于插孔，
锁定爪(11)，其具有偏压装置(12)来径向向内推压锁定爪，该锁定爪设置在外壳和保持打开套筒之间，
锁紧套筒(13)，其具有偏压装置(14)来向顶端推压锁紧套筒，该锁紧套筒设置成可以在外壳内锁定爪下方轴向位移，其朝向顶端的内径足够大，以接收保持打开套筒，其外径小于或等于处于伸展位置的锁定爪，
验证销(15)，其具有偏压装置(16)来径向向内推压验证销，该验证销在阳头和阴头部分连接之前，其外端延伸到外壳外部，
以致通过使阳头和阴头部分连接，联接装置将自动锁紧，首先保持打开套筒(10)通过插入部被推入锁紧套筒(13)中，之后将锁定爪(11)推入插入部的槽(4)中，之后向上推动锁紧套筒，包住锁定爪并将所述锁定爪锁紧，之后当锁紧套筒一处于锁紧位置时，验证销将被压入锁紧套筒中的专用开口(17)中，从而验证正确地锁紧。
2、如权利要求1所述的联接装置，
其特征在于包括几个具有预张紧弹簧(16)的验证销(15)。
3、如权利要求1所述的联接装置，
其特征在于锁紧套筒(13)具有一个用于接收一个球体(19)的座(18)，该球体可以向下放入盘绕油管中，以致当球体密封地放置在该座上时，通过在盘绕油管中施加压力，可以将联接装置打开。
4、如权利要求1所述的联接装置，
其特征在于锁紧槽(4)和锁定爪(11)的轴向表面与联接装置纵轴的夹角小于90°，从而使当锁紧套筒处在低位时，通过施加轴向张力，阳头和阴头部分可以断开。
5、如权利要求1所述的联接装置，
其特征在于偏压装置(12，14，16)为弹簧装置。
6、如权利要求1所述的联接装置，
其特征在于阴头部分在外壳内具有一个旁通口(feed through)，该旁通口可以打开，用于灌注压力流体来打开联接装置。
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