CN101806199B - 海洋深水液压连接器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种海洋深水液压连接器，主要用于海洋深水钻井时隔水管下部隔水管总成(LMPR)与防喷器(BOP)的连接或防喷器与水下井口装置的高压井口头的连接，也可用于海洋深水水下完井时水下采油树与高压井口头的快速连接，并能在遇到紧急情况时迅速脱离。连接器在与井口头或防喷器的连接处设有锁紧块，在锁紧块的外侧设有与其接触的环形活塞，通过液压油驱动环形活塞上下移动，环形活塞驱动锁紧块沿径向移动，与井口头(或其他设备)上的环槽锁紧或脱开，从而实现连接器与井口头(或其他设备)的锁紧与脱离。特点是：结构紧凑、操作简单、安全可靠，完全适应海洋深水钻井作业需求。
Description
技术领域
本发明涉及海洋石油深水钻采技术领域。具体就是一种适于海洋深水钻采使用的，实现隔水管与水下防喷器或水下防喷器与水下高压井口头的快速连接，并能在遇到紧急情况时迅速脱离的液压连接装置。
背景技术
液压连接器是海洋深水钻采的关键设备之一，在海洋石油钻采方面有着广泛的应用，主要用于海洋深水钻井时隔水管下部隔水管总成(LMPR)与防喷器(BOP)的连接或防喷器与水下井口装置的高压井口头的连接，也可用于海洋深水水下完井时水下采油树与高压井口头的连接。其特点是能够实现水下自动快速连接，并在遇到台风等紧急情况时，能够迅速脱离连接，使人员和上部设备及时撤离。液压连接器是海洋深水石油钻采必不可少的设备。目前，我国在这方面还处于技术空白状态。
发明内容
本发明的目的是：提供一种适应海洋深水石油钻采的液压连接装置，能实现深水钻采设备的快速连接与脱离，结构紧凑、操作简便。
本发明采用的技术方案是：海洋深水液压连接器主要由心轴、螺栓、壳体、环形活塞、支承环、锁紧块、承载环、金属密封环组成。心轴为圆柱体状并有中心孔，心轴上端面上有金属密封环槽，心轴下端面上有与井口头对中配合的台肩和金属密封环槽；在心轴下端面的金属密封环槽内有金属密封环。与心轴下端面相对有一个井口头，井口头为圆柱体状并有中心孔。井口头上端面有与心轴上端面对中配合的台肩。
在心轴外壁上部有上下两个阶梯状台肩，心轴外壁上部上台肩用于支承壳体，即心轴外壁的上台肩通过螺栓连接有圆筒状的壳体，壳体套在心轴上台肩上部外壁上。壳体内壁与心轴上台肩上部外壁之间有环形空间。在壳体内壁与心轴上台肩上部外壁之间的环形空间内有一个环形活塞并且环形活塞在心轴外壁下台肩上平面之上。在壳体的上端面有锁紧液压油通道，锁紧液压油通道下端与环形活塞上腔联通。在壳体的上端面有脱离液压油通道，脱离液压油通道的下端与环形活塞下腔联通。
环形活塞的下端有环形筒，环形筒在壳体内壁与心轴下台肩外壁之间的环形空间内，并且在环形筒上部有横向通孔，在壳体内壁与心轴下台肩外壁之间液压油环形通道，液压油环形通道与环形筒上部横向通孔联通，并与脱离液压油通道联通。液压油从脱离液压油通道进入，通过液压油环形通道和横向通孔联通，能到达环形活塞下部并推动环形活塞向上运动。
在环形活塞环形筒的下端有内螺纹，环形活塞环形筒的下端内螺纹连接支承环。支承环的上端有45°斜面。
在井口头外壁上均匀分布有凹槽，在每个凹槽对应有一个锁紧块。锁紧块的上部有横向臂，锁紧块的下端有向内凸出块，锁紧块下端的向内凸出块在井口头外壁的凹槽内。锁紧块下端的向内凸出块的上平面与井口头外壁凹槽的上平面为斜面配合。支承环的内壁压紧锁紧块下端的向内凸出块。当支承环向上运动，支承环上端的45°斜面碰到并推动锁紧块横向臂时，锁紧块下端向内凸出块退出井口头外壁的凹槽，心轴下端与井口头的上端能分离，呈脱离状态。
壳体内壁下端内螺纹连接有承载环，承载环为圆环形，锁紧块的下平面在承载环的上平面上；当支承环随环形活塞下移到下死点呈锁紧状态时，支承环的下平面也可以在承载环的上平面上。承载环起到支承锁紧块和承载轴向力的作用。
为了标明并表示环形活塞所在的位置高度，在壳体的上端面有一个标杆通孔，在标杆通孔内插有圆柱体标杆，标杆的下端螺纹连接在环形活塞上端面的螺孔中，在标杆通孔中并在标杆周围有标杆密封圈。在标杆上有指示环形活塞位置的刻度。
为了提高环形活塞周围的密封性，在环形活塞外壁上和环形活塞下部环形筒外壁上有密封圈。
本发明的有益效果：提供了一种适应海洋深水石油钻采的液压连接装置，主要用于海洋深水钻井时隔水管下部隔水管总成(LMPR)与防喷器(BOP)的连接或防喷器与水下井口装置的高压井口头的连接，也可用于海洋深水水下完井时水下采油树与高压井口头的连接。能够实现水下自动快速连接，并能在遇到台风等紧急情况时，能够迅速脱离连接，使人员和上部设备及时撤离，是海洋深水石油钻采必不可少的设备。
1、采用了整体式心轴和整体式环形活塞，大大简化了结构，提高了安全性；
2、环形活塞上上设有横向通孔，减小了所需油缸空间，进一步缩小了连接器的体积；
3、支承环和锁紧块上设有配合斜面，有助于海洋深水液压连接器的脱离；
4、设置了指示环形活塞位置的标杆，为连接器的锁紧或脱离状态提供了可视化效果，提高了作业安全性。
附图说明
图1是本发明海洋深水液压连接器结构剖面示意图，锁紧状态。
图2是本发明海洋深水液压连接器结构剖面示意图，解锁状态。
图3是图1中局部I的放大视图。
附图序号：1-心轴，2-螺栓，3-锁紧液压油通道，4-脱离液压油通道，5-壳体，6-环形活塞，7-支承环，8-锁紧块，9-承载环，10-井口头，11-金属密封环，12-标杆，13-标杆密封圈，14-横向通孔14。
具体实施方式
以一个海洋深水液压连接器与井口头连接为例，对本发明作进一步详细说明。
参阅图1。本发明海洋深水液压连接器主要由心轴1、螺栓2、壳体5、环形活塞6、支承环7、锁紧块8、承载环9、金属密封环11、标杆12及标杆密封圈13组成。心轴1为圆柱体状并有中心孔，心轴1上端面上有金属密封环槽，心轴1下端面上有与井口头10对中配合的台肩和金属密封环槽；在心轴1下端面的金属密封环槽内有金属密封环11。与心轴1下端面相对有一个井口头10，井口头10为圆柱体状并有中心孔。井口头10上端面有与心轴1上端面对中配合的台肩。
在心轴1外壁上部有上下两个阶梯状台肩，心轴1外壁上部上台肩用于支承壳体5，即心轴1外壁的上台肩通过螺栓2连接有圆筒状的壳体5，壳体5套在心轴1上台肩上部外壁上。壳体5内壁与心轴1上台肩上部外壁之间有环形空间。在壳体5内壁与心轴1上台肩上部外壁之间的环形空间内有一个环形活塞6并且环形活塞6在心轴1外壁下台肩上平面之上。在壳体5的上端面有锁紧液压油通道3，锁紧液压油通道3下端与环形活塞6上腔联通。在壳体5的上端面有脱离液压油通道4，脱离液压油通道4的下端与环形活塞6下腔联通。
环形活塞6的下端有环形筒，环形筒在壳体5内壁与心轴1下台肩外壁之间的环形空间内，并且在环形筒上部有横向通孔14，在壳体5内壁与心轴1下台肩外壁之间液压油环形通道，液压油环形通道与环形筒上部横向通孔14联通，并与脱离液压油通道4联通。液压油从脱离液压油通道4进入，通过液压油环形通道和横向通孔14联通，能到达环形活塞6下部并推动环形活塞6向上运动。
在环形活塞6环形筒的下端有内螺纹，环形活塞6环形筒的下端内螺纹连接支承环7。支承环7的上端有45°斜面。
在井口头10外壁上均匀分布有凹槽，在每个凹槽对应有一个锁紧块8。锁紧块8的上部有横向臂，锁紧块8的下端有向内凸出块，锁紧块8下端的向内凸出块在井口头10外壁的凹槽内。锁紧块8下端的向内凸出块的上平面与井口头10外壁凹槽的上平面为斜面配合。支承环7的内壁压紧锁紧块8下端的向内凸出块。当支承环7向上运动，支承环7上端的45°斜面碰到并推动锁紧块8横向臂时，锁紧块8下端向内凸出块退出井口头10外壁的凹槽，心轴1下端与井口头10的上端能分离，呈脱离状态。
壳体5内壁下端内螺纹连接有承载环9，承载环9为圆环形，锁紧块8的下平面在承载环9的上平面上；当支承环7随环形活塞6下移到下死点呈锁紧状态时，支承环7的下平面也可以在承载环9的上平面上。承载环9起到支承锁紧块8和承载轴向力的作用。
为了标明并表示环形活塞6所在的位置高度，在壳体5的上端面有一个标杆通孔，在标杆通孔内插有圆柱体标杆12，标杆12的下端螺纹连接在环形活塞6上端面的螺孔中，在标杆通孔中并在标杆12周围有标杆密封圈13。在标杆12上有指示环形活塞6位置的刻度。
为了提高环形活塞6周围的密封性，在环形活塞6外壁上和环形活塞6下部环形筒外壁上有密封圈。
参阅图1。连接器通过心轴1座落在井口头10上，并通过金属密封环11密封。在进入工作状态时，通过锁紧液压油通道3注入液压油，驱动环形活塞6带动支承环7下行，靠接触面挤压推动锁紧块8沿径向向内移动，与井口头10外壁上的环槽咬合，则井口头与连接器就锁紧在一起。参阅图2。当遇到台风等紧急情况需要将连接器与井口头脱离时，则通过脱离液压油通4注入液压油，驱动环形活塞6带动支承环7上行，支承环7上端斜面与锁紧块8上端凸缘斜面接触，使锁紧块8发生旋转，与井口头10脱离。
Claims (3)
1.一种海洋深水液压连接器，主要由心轴(1)、螺栓(2)、壳体(5)、环形活塞(6)、支承环(7)、锁紧块(8)、承载环(9)和金属密封环(11)组成；其特征在于：心轴(1)为圆柱体状并有中心孔，心轴(1)上端面上有金属密封环槽，心轴(1)下端面上有与井口头(10)对中配合的台肩和金属密封环槽；在心轴(1)下端面的金属密封环槽内有金属密封环(11)，与心轴(1)下端面相对有一个井口头(10)，井口头(10)为圆柱体状并有中心孔，井口头(10)上端面有与心轴(1)下端面对中配合的台肩；
在心轴(1)外壁上部有上下两个阶梯状台肩，心轴(1)外壁的上台肩通过螺栓(2)连接有圆筒状的壳体(5)，壳体(5)套在心轴(1)上台肩上部外壁上，壳体(5)内壁与心轴(1)上台肩上部外壁之间有环形空间，在壳体(5)内壁与心轴(1)上台肩上部外壁之间的环形空间内有一个环形活塞(6)并且环形活塞(6)在心轴(1)外壁下台肩上平面之上，在壳体(5)的上端面有锁紧液压油通道(3)，锁紧液压油通道(3)下端与环形活塞(6)上腔联通，在壳体(5)的上端面有脱离液压油通道(4)，脱离液压油通道(4)的下端与环形活塞(6)下腔联通；
环形活塞(6)的下端有环形筒，环形筒在壳体(5)内壁与心轴(1)下台肩外壁之间的环形空间内，并且在环形筒上部有横向通孔(14)，在壳体(5)内壁与心轴(1)下台肩外壁之间有液压油环形通道，液压油环形通道与环形筒上部横向通孔(14)联通，并与脱离液压油通道(4)联通，液压油从脱离液压油通道(4)进入，通过液压油环形通道和横向通孔(14)联通，能到达环形活塞(6)下部并推动环形活塞(6)向上运动；
在环形活塞(6)环形筒的下端有内螺纹，环形活塞(6)环形筒的下端内螺纹连接支承环(7)，支承环(7)的上端有45°斜面；
在井口头(10)外壁上均匀分布有凹槽，在每个凹槽对应有一个锁紧块(8)，锁紧块(8)的上部有横向臂，锁紧块(8)的下端有向内凸出块，锁紧块(8)下端的向内凸出块在井口头(10)外壁的凹槽内，锁紧块(8)下端的向内凸出块的上平面与井口头(10)外壁凹槽的上平面为斜面配合，支承环(7)的内壁压紧锁紧块(8)下端的向内凸出块；
壳体(5)内壁下端内螺纹连接有承载环(9)，承载环(9)为圆环形，锁紧块(8)的下平面在承载环(9)的上平面上。
2.根据权利要求1所述的海洋深水液压连接器，其特征是：在壳体(5)的上端面有一个标杆通孔，在标杆通孔内插有圆柱体标杆(12)，圆柱体标杆(12)的下端螺纹连接在环形活塞(6)上端面的螺孔中，在标杆通孔中并在圆柱体标杆(12)周围有标杆密封圈(13)，在圆柱体标杆(12)上有指示环形活塞(6)位置的刻度。
3.根据权利要求1或2所述的海洋深水液压连接器，其特征是：在环形活塞(6)外壁上和环形活塞(6)下部环形筒外壁上有密封圈。
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