CN103850662B - 一种水下环形防喷器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种水下环形防喷器，它包括顶盖和壳体，壳体上部的内侧开设环形凹槽，凹槽内卡装若干锁紧爪盘，每一锁紧爪盘均通过锁紧螺栓总成锁紧或解锁顶盖。壳体的底部外侧沿周向开设若干作为液压缸用的盲孔，每一盲孔的敞口端均紧固连接活塞盖，每一活塞盖的中心均开设通油孔，每一盲孔封闭端的壳体上均径向开设另一通油孔。每一盲孔内均设置活塞，每一活塞上均紧固连接连杆的下端，每一连杆的上端贯穿盲孔封闭端的壳体后均紧固连接凸轮环。凸轮环的外部形状与壳体的阶梯状腔体相配合，凸轮环的径向开设若干平衡孔。凸轮环上部的壳体内放置胶芯，壳体的第二阶梯腔内固连支撑筒。活塞与盲孔封闭端之间构成开启腔，活塞与活塞盖之间构成关闭腔。

Description

一种水下环形防喷器
技术领域
本发明涉及一种钻井井控装置，特别是关于一种海洋油气田开发时封井用的水下环形防喷器。
背景技术
水下防喷器是勘探开发海洋油气田时防止发生井喷、平衡钻井压力的关键钻井井控装置，它具有保护钻井平台人员、设备安全和避免海洋环境污染的作用，要求具有极高的可靠性。海洋油气田勘探开发钻井过程中水下防喷器组安装在井口套管头上，一般由1～2台环形防喷器和4～6个闸板防喷器组成。其中环形防喷器可以密封由各种形状和尺寸的钻杆、钻杆接头、钻铤、套管、电缆等与胶芯构成的的环形空间。当井内无钻具时，能全封闭井口；当使用缓冲贮能器时，能通过18°/35°无细扣对焊接头进行强行起下钻作业。现有的水下环形防喷器通常是由一个活塞推动胶芯进行密封井口或管柱，活塞和与之配合的壳体密封面容易因磨损而导致密封失效，因此不能长期有效地密封井口和管柱。综上所述，现有的水下环形防喷器密封可靠性较低，且没有密封外部水压，内部零件腐蚀严重。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种密封可靠、使用寿命长且适用性强的水下环形防喷器。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种水下环形防喷器，其特征在于：它包括一顶部开设一通孔的顶盖，所述顶盖紧固连接一壳体，所述壳体上部的内侧开设一环形凹槽，所述凹槽内卡装若干用于紧固所述顶盖的锁紧爪盘，每一所述锁紧爪盘均通过一径向贯穿所述壳体的锁紧螺栓总成锁紧或解锁所述顶盖；所述壳体的底部外侧沿周向开设若干作为液压缸用的盲孔，每一所述盲孔的敞口端均紧固连接一活塞盖，每一所述活塞盖的中心均开设一通油孔，每一所述盲孔封闭端的所述壳体上均径向开设另一通油孔；每一所述盲孔内均滑动设置一活塞，每一所述活塞上均紧固连接一连杆的下端，每一所述连杆的上端贯穿所述盲孔封闭端的所述壳体后均紧固连接一凸轮环；所述凸轮环的外部形状与所述壳体的阶梯状腔体相配合，所述凸轮环的径向开设若干用于平衡和释放所述凸轮环运动过程中形成的封闭腔内压力的平衡孔；所述凸轮环上部的所述壳体内放置一随所述凸轮环上下移动的胶芯，所述壳体的第二阶梯腔内紧固连接一用于支撑所述胶芯的支撑筒；所述活塞与盲孔封闭端之间构成一开启腔，所述活塞与活塞盖之间构成一关闭腔。
所述顶盖是截面形状为倒U形的环状结构，其顶部内侧开设一凹槽，所述凹槽内通过若干螺钉紧固连接一耐磨板，所述顶盖上部的外边缘设置一凸缘；所述顶盖通过设置在所述凸缘上的若干螺钉紧固连接所述壳体。
所述锁紧螺栓总成包括一中空的爪盘螺钉，所述爪盘螺钉内套装一支护螺钉，所述支护螺钉的一端旋入所述锁紧爪盘内，所述爪盘螺钉的头部紧固连接一用于密封外部水压的丝堵，所述爪盘螺钉与壳体接触的周向设置一用于密封外部水压密封圈。
所述顶盖的凸缘与壳体的上端面、所述顶盖的底端与壳体的接触面、所述活塞与盲孔内壁之间、所述连杆与活塞之间以及所述连杆与壳体之间均设置另一密封圈；所述活塞与盲孔内壁之间、所述连杆与壳体之间以及所述凸轮环与壳体的内壁之间均设置一耐磨带。
所述盲孔的个数为8～16。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、由于本发明采用多个活塞共同推动胶芯运动密封井口，即使个别活塞腔出现故障，也不会影响本发明的密封性能，因此大大提高了本发明的密封可靠性。2、由于本发明的壳体端面与顶盖凸缘之间、锁紧爪盘的锁紧螺钉与壳体之间均设置有密封圈，且锁紧螺钉的外端面设置有丝堵，因此能够有效地防止海水进入环形防喷器内部，从而避免海水腐蚀环形防喷器内部的零部件，大大延长了环形防喷器的使用寿命。3、由于本发明凸轮环的径向开设有连通封闭腔的平衡孔，活塞运动时，通过平衡孔释放封闭腔内的压力，从而减少活塞运动阻力。4、由于本发明涉及到的所有运动部件的边缘都设置有耐磨带，因此减少了运动部件和与之配合的部件之间的磨损，从而大大延长了运动部件的使用寿命。5、由于本发明的活塞腔冗余设计，因此，即使1～6个活塞腔故障也不影响环形防喷器密封井口。6、由于本发明顶盖的内侧设置有耐磨板，耐磨板磨损后容易更换，因此，避免了对顶盖的磨损，延长了本发明的使用寿命。
附图说明
图1是本发明整体结构主视图的半剖示意图
图2是图1的Ⅰ局部放大示意图
图3是图1的Ⅱ局部放大示意图
图4是本发明使用状态时主视图的半剖示意图
图5是本发明整体结构的仰视示意图
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
如图1、图2所示，本发明包括一顶盖1，顶盖1是截面形状为倒U形的环状结构，其顶部中心开设一通孔1-0，顶部内侧开设一凹槽1-1，凹槽1-1内通过若干螺钉紧固连接一耐磨板2，顶盖1上部的外边缘设置一凸缘1-2。顶盖1通过设置在凸缘1-2上的若干螺钉紧固连接一壳体3，壳体3内具有一阶梯状腔体。壳体3的上部内侧开设一环形凹槽3-0，凹槽3-0内等间距卡装若干用于紧固顶盖1的锁紧爪盘4，每一锁紧爪盘4均通过一径向贯穿壳体3的锁紧螺栓总成5锁紧或解锁顶盖1。壳体3的底部外侧沿周向等间距开设若干盲孔3-2作为液压缸，每一盲孔3-2的敞口端均通过若干螺钉紧固连接一活塞盖6，活塞盖6的中心开设一通油孔7，每一盲孔3-2封闭端的壳体3上均沿径向开设一与外部连通的通油孔8。每一盲孔3-2内均滑动设置一活塞9，每一活塞9均通过一螺母10和一垫片11垂直紧固连接一连杆12的下端，每一连杆12的上端贯穿盲孔3-2封闭端的壳体3后紧固连接一凸轮环13，且凸轮环13的外部形状与壳体3的阶梯状腔体相配合，凸轮环13由连杆12带动其在壳体3的阶梯状腔体内上、下移动，其径向开设两用于平衡和释放凸轮环13运动过程中形成的封闭腔14内压力的平衡孔13-0。凸轮环13上部的壳体3内放置一胶芯16，壳体3的第二阶梯腔3-4内通过若干螺钉紧固连接一用于支撑胶芯16的支撑筒15，胶芯16随凸轮环13的上、下移动实现密封和开启井口或管柱。
在上述实施例中，如图3所示，锁紧螺栓总成5包括一中空的爪盘螺钉50，爪盘螺钉50内套装一支护螺钉51，支护螺钉51的一端旋入锁紧爪盘4内，爪盘螺钉50的头部紧固连接一丝堵52，爪盘螺钉50与壳体3接触的周向设置一密封圈53，丝堵52和密封圈53用于密封外部水压。使用时，通过顺时针或逆时针旋转支护螺钉51带动锁紧爪盘4径向移动，从而实现锁紧或解锁顶盖1和壳体3。
如图1、图4所示，活塞9与盲孔3-2封闭端形成一开启腔17，活塞9与活塞盖6之间形成关闭腔18。
在上述实施例中，如图1、图2所示，顶盖1的凸缘1-2与壳体3上端面、顶盖1的底端与壳体3的接触面、活塞9与盲孔3-2内壁之间、连杆12与活塞9之间以及连杆12与壳体3之间均设置另一密封圈19。活塞9与盲孔3-2内壁之间、连杆12与壳体3之间以及凸轮环13与壳体3的内壁之间均设置一耐磨带20。
在上述实施例中，盲孔3-2的个数为8～16。
下面详细说明本发明的使用方法：
如图1、图4和图5所示，当使用本发明密封井口或管柱时，将所有的通油孔7通过一连接管线21的接头210连通控制系统（图中未示出），在液控压力的作用下，活塞9通过连杆12带动凸轮环13沿轴向向上移动，凸轮环13推动胶芯16沿耐磨板2向壳体3的中心移动，以密封井口或管柱。当使用本发明开启井口或管柱时，将所有另一通油孔8通过另一连接管线22的接头220连通控制系统，在液控压力的作用下，活塞9通过连杆12带动凸轮环13沿轴向向下移动，凸轮环13复位，胶芯16依靠自身弹性，恢复原状，以开启井口或管柱。
在上述实施例中，连接管线21和另一连接管线22采用软管或硬管均可。
上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (7)

1.一种水下环形防喷器，其特征在于：它包括一顶部开设一通孔的顶盖，所述顶盖紧固连接一壳体，所述壳体上部的内侧开设一环形凹槽，所述凹槽内卡装若干用于紧固所述顶盖的锁紧爪盘，每一所述锁紧爪盘均通过一径向贯穿所述壳体的锁紧螺栓总成锁紧或解锁所述顶盖；所述壳体的底部外侧沿周向开设若干作为液压缸用的盲孔，每一所述盲孔的敞口端均紧固连接一活塞盖，每一所述活塞盖的中心均开设一通油孔，每一所述盲孔封闭端的所述壳体上均径向开设另一通油孔；每一所述盲孔内均滑动设置一活塞，每一所述活塞上均紧固连接一连杆的下端，每一所述连杆的上端贯穿所述盲孔封闭端的所述壳体后均紧固连接一凸轮环；所述凸轮环的外部形状与所述壳体的阶梯状腔体相配合，所述凸轮环的径向开设若干用于平衡和释放所述凸轮环运动过程中形成的封闭腔内压力的平衡孔；所述凸轮环上部的所述壳体内放置一随所述凸轮环上下移动的胶芯，所述壳体的第二阶梯腔内紧固连接一用于支撑所述胶芯的支撑筒；所述活塞与盲孔封闭端之间构成一开启腔，所述活塞与活塞盖之间构成一关闭腔。
2.如权利要求1所述的一种水下环形防喷器，其特征在于：所述顶盖是截面形状为倒U形的环状结构，其顶部内侧开设一凹槽，所述凹槽内通过若干螺钉紧固连接一耐磨板，所述顶盖上部的外边缘设置一凸缘；所述顶盖通过设置在所述凸缘上的若干螺钉紧固连接所述壳体。
3.如权利要求1所述的一种水下环形防喷器，其特征在于：所述锁紧螺栓总成包括一中空的爪盘螺钉，所述爪盘螺钉内套装一支护螺钉，所述支护螺钉的一端旋入所述锁紧爪盘内，所述爪盘螺钉的头部紧固连接一用于密封外部水压的丝堵，所述爪盘螺钉与壳体接触的周向设置一用于密封外部水压密封圈。
4.如权利要求2所述的一种水下环形防喷器，其特征在于：所述锁紧螺栓总成包括一中空的爪盘螺钉，所述爪盘螺钉内套装一支护螺钉，所述支护螺钉的一端旋入所述锁紧爪盘内，所述爪盘螺钉的头部紧固连接一用于密封外部水压的丝堵，所述爪盘螺钉与壳体接触的周向设置一用于密封外部水压密封圈。
5.如权利要求1或2或3或4所述的一种水下环形防喷器，其特征在于：所述顶盖的凸缘与壳体的上端面、所述顶盖的底端与壳体的接触面、所述活塞与盲孔内壁之间、所述连杆与活塞之间以及所述连杆与壳体之间均设置另一密封圈；所述活塞与盲孔内壁之间、所述连杆与壳体之间以及所述凸轮环与壳体的内壁之间均设置一耐磨带。
6.如权利要求1或2或3或4所述的一种水下环形防喷器，其特征在于：所述盲孔的个数为8～16。
7.如权利要求5所述的一种水下环形防喷器，其特征在于：所述盲孔的个数为8～16。
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