CN105114020A - 一种海底设备下放安装工具 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种海底设备下放安装工具，包括：中心轴，其外侧面上形成有一螺纹部；上盖体，密封套设在中心轴上；下壳体，套设在中心轴上，其上端与上盖体的下端相连接，下端与中心轴密封接触，其外侧面上沿周向均布的穿设有多个活塞柱，弹性锁环对应套设在各所述活塞柱的外端外侧，并承托在下壳体外表面凸设的环耳上；驱动套筒，放置于下壳体与中心轴之间形成的环腔中，其与螺纹部相螺接，其外侧面上设有导引锥面，导引锥面由上至下朝驱动套筒的轴心倾斜设置，活塞柱位于导引锥面的下侧，其内端形成与导引锥面相匹配的斜面，下壳体与驱动套筒之间另设有一能防止驱动套筒转动的防转部。本发明能实现对水下井口装置简单、安全可靠的连接与释放。

Description

一种海底设备下放安装工具

技术领域

本发明属于石油开采领域，具体而言，涉及一种海洋油气资源钻探行业的作业工具，尤其是一种海底设备下放安装工具，其在海上平台连接水下井口装置，并将其送入海底，与海床预设装置相连接。

背景技术

海洋油气勘探开发与陆地最大的区别来源于海面与海床之间的海水层。陆地上钻井作业是直接将管柱、工具从井口下入到井底，而在海上作业则需要从作业平台先经过海水层，然后再通过水下井口装置下入井内。由此可见，建立水下井口装置的下入工具是必不可少的，尤其是导管及低压井口和高压井口的下入工具。

水下井口装置下入工具大部分工序是在海底完成的，会受到海浪，海风，洋流等自然因素的影响。目前采用锁柱伸缩来达到工具连接与释放的水下井口下入工具，它的不足之处在于下入工具回收时，中心轴右旋，留出锁块缩回的空间，此时锁块需要借助外力收回，这时如果遇到海浪，洋流等因素影响使得管柱倾斜，锁柱受力角度不正确，或者其他因素卡住锁柱就会使其不能收回，产生一定的作业风险。而旋转套筒插入式的开启方式虽然可以让锁环卡住的风险降低，但结构相对复杂，增加了相对成本和风险隐患。所以需要研发一种结构可靠，操作简单且可靠稳定的水下井口装置下入工具显得尤为重要。

有鉴于此，本发明人根据多年从事本领域和相关领域的生产设计经验，研制出一种海底设备下放安装工具，以期解决现有技术存在的问题。

发明内容

本发明的目的是在于提供一种海底设备下放安装工具，结构可靠，操作简单且可靠稳定，能实现对水下井口装置简单、安全可靠的连接与释放。

为此，本发明提出一种海底设备下放安装工具，其包括：中心轴，所述中心轴的外侧面上形成有一螺纹部；上盖体，密封套设在所述中心轴上；下壳体，套设在所述中心轴上，所述下壳体的上端与所述上盖体的下端相连接，其下端与所述中心轴密封接触，所述下壳体的外侧面上沿周向均布的穿设有多个活塞柱，一弹性锁环对应套设在各所述活塞柱的外端外侧，并承托在所述下壳体外表面凸设的环耳上；

驱动套筒，放置于所述下壳体与所述中心轴之间形成的环腔中，所述驱动套筒与所述螺纹部相螺接，其外侧面上设有一导引锥面，所述导引锥面由上至下朝所述驱动套筒的轴心倾斜设置，其中，所述活塞柱位于所述导引锥面的下侧，其内端形成一与所述导引锥面相匹配的斜面，所述下壳体与所述驱动套筒之间另设有一能防止所述驱动套筒转动的防转部。

如上所述的海底设备下放安装工具，其中，所述防转部包括有一防转销钉及一卡槽，所述卡槽沿轴向设置在所述驱动套筒下端处的外侧面上，所述防转销钉沿径向穿设于所述下壳体，其内端嵌设于所述卡槽内。

如上所述的海底设备下放安装工具，其中，另设有一示位杆，所述示位杆的下端连接于所述驱动套筒的上端面处，其上端沿竖向穿设于所述上盖体上形成的穿孔，并凸伸出所述上盖体的上端面。

如上所述的海底设备下放安装工具，其中，所述中心轴的外侧面设有一台肩，所述下壳体下端处的内侧壁形成有一内环肩，所述内环肩承托于所述台肩上，并与所述中心轴的外侧面密封接触。

如上所述的海底设备下放安装工具，其中，所述内环肩在与所述中心轴相接触的内侧面、以及所述环耳的外侧面分别嵌设有密封垫圈，所述上盖体在与所述中心轴相接触的内侧面上嵌设有密封圈。

如上所述的海底设备下放安装工具，其中，所述螺纹部为设置在所述中心轴外侧面的矩形螺纹，所述驱动套筒内侧面上形成有与所述螺纹部相匹配的矩形右旋螺纹。

如上所述的海底设备下放安装工具，其中，所述上盖体的底面上凸设有一环部，并于所述环部内侧凹设有一定位环槽，所述环部套设在所述下壳体的上端外侧，所述下壳体的上端嵌设在定位环槽内，并通过紧固销钉与所述上壳体相连接。

如上所述的海底设备下放安装工具，其中，另设有一上法兰，所述上法兰套设在所述中心轴上，并位于所述上盖体的上端面上，所述紧固销钉对应穿设于所述上法兰。

如上所述的海底设备下放安装工具，其中，所述上盖体的外径大于所述下壳体的外径，其沿周向均布有多个定位销钉，所述定位销钉沿轴向穿设于所述上盖体的边缘处。

如上所述的海底设备下放安装工具，其中，所述中心轴为一空心轴，其上端口处设有母螺纹，其下端口形成有公螺纹。

本发明提供的海底设备下放安装工具，结构紧凑、安全可靠，通过设置中心轴、上盖体、下壳体及驱动套筒，利用中心轴、活塞柱、弹性锁环以及驱动套筒的相互配合，通过旋转钻柱带动中心轴，以驱动套筒沿轴向运动，从而推动活塞柱带动弹性锁环张开及收合，实现与水下井口装置的连接及释放，简化了与水下井口装置的连接，节约了油气井开发成本。

总之，本发明的海底设备下放安装工具，结构可靠，操作简单且可靠稳定，能实现对水下井口装置简单、安全可靠的连接与释放。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1为本发明的海底设备下放安装工具的外观示意图。

图2为本发明的海底设备下放安装工具的俯视示意图。

图3为本发明的海底设备下放安装工具的剖视示意图。

图4为沿图3中A-A线的剖视图。

图5为图3中P处的局部放大示意图。

主要元件标号说明：

1中心轴11螺纹部

12台肩2上盖体

21定位销钉22密封圈

23环部24定位环槽

25紧固销钉26上法兰

3下壳体31环耳

32活塞柱320斜面

33弹性锁环34内环肩

341密封垫圈4驱动套筒

41导引锥面42防转销钉

5示位杆H环腔

具体实施方式

本发明提出一种海底设备下放安装工具，包括：中心轴，所述中心轴的外侧面上形成有一螺纹部；上盖体，密封套设在所述中心轴上；下壳体，套设在所述中心轴上，所述下壳体的上端与所述上盖体的下端相连接，其下端与所述中心轴密封接触，所述下壳体的外侧面上沿周向均布的穿设有多个活塞柱，一弹性锁环对应套设在各所述活塞柱的外端外侧，并承托在所述下壳体外表面凸设的环耳上；驱动套筒，放置于所述下壳体与所述中心轴之间形成的环腔中，所述驱动套筒与所述螺纹部相螺接，其外侧面上设有一导引锥面，所述导引锥面由上至下朝所述驱动套筒的轴心倾斜设置，其中，所述活塞柱位于所述导引锥面的下侧，其内端形成一与所述导引锥面相匹配的斜面，所述下壳体与所述驱动套筒之间另设有一能防止所述驱动套筒转动的防转部。

本发明的海底设备下放安装工具，结构可靠，操作简单且可靠稳定，能实现对水下井口装置简单、安全可靠的连接与释放。

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，以下结合附图及较佳实施例，对本发明提出的海底设备下放安装工具的具体实施方式、结构、特征及功效，详细说明如后。另外，通过具体实施方式的说明，当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入具体的了解，然而所附图仅是提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

图1为本发明的海底设备下放安装工具的外观示意图。图2为本发明的海底设备下放安装工具的俯视示意图。图3为本发明的海底设备下放安装工具的剖视示意图。图4为沿图3中A-A线的剖视图。图5为图3中P处的局部放大示意图。

如图1至图3所示，本发明提出的海底设备下放安装工具，其包括中心轴1、上盖体2、下壳体3以及驱动套筒4，其中：

所述中心轴1的外侧面上形成有一螺纹部11，所述上盖体2密封套设在所述中心轴1上；

请一并参见图4及图5，所述下壳体3套设在所述中心轴1上，其上端与所述上盖体2的下端相连接，其下端与所述中心轴1密封接触，所述下壳体3的外侧面上周向均布的穿设有多个活塞柱32，一弹性锁环33对应套设在各所述活塞柱32的外端外侧，并承托在所述下壳体3外表面凸设的环耳31上，即所述环耳31相邻于各所述活塞柱32的下侧，以托住所述弹性锁环33，避免所述弹性锁环33在使用中脱落，其中，优选该弹性锁环为一C形弹性锁环，当各所述活塞柱32向外移动时，能顶抵所述弹性锁环33向外扩张，当所述弹性锁环33在自身弹力的作用下复位到初始状态时，则能推动各所述活塞柱32向内移动；

所述驱动套筒4，放置于所述下壳体3与所述中心轴1之间形成的环腔H中，所述驱动套筒4与所述螺纹部11相螺接，其外侧面上设有一导引锥面41，所述导引锥面41由上至下朝所述驱动套筒4的轴心倾斜设置，其锥度优选为45度，其中，所述活塞柱32位于所述导引锥面41的下侧，其内端形成一与所述导引锥面41相匹配的斜面320，当所述驱动套筒4下行时，其导引锥面41能与所述活塞柱32的斜面320相接触，并推动所述活塞柱32沿所述下壳体3的径向向外移动，以实现所述弹性锁环33向外撑开，从而形成开启状态，其中，在图示的结构中，优选设置有四根所述活塞柱32，并沿360度均布，并且所述活塞柱32截面呈T字型，其外端与所述弹性锁环33相接触，其内端的斜面与所述导引锥面41相贴合；

另外，所述下壳体3与所述驱动套筒4之间另设有一能防止所述驱动套筒转动的防转部，由此，通过防转部的限位作用，当转动所述中心轴1时，能够避免所述驱动套4随之转动，而是能相对于所述中心轴1上下移动，使其在所述环腔H中实现移动，也即，将所述中心轴1的转动转换为所述驱动套筒4的直线运动。

较佳地，在图3、图4所示的结构中，所述防转部包括有一防转销钉42及一卡槽(图中未标示)，所述卡槽沿轴向设置在所述驱动套筒4下端处的外侧面上，所述防转销钉42沿径向穿设于所述下壳体3，其内端嵌设于所述卡槽内，以对所述驱动套筒4进行限位，避免其沿周向转动。

请参见图1，另设有一示位杆5，所述示位杆5的下端连接于所述驱动套筒4的上端面处，其上端沿竖向穿设于所述上盖体2上形成的穿孔(图中未标示)，并凸伸出所述上盖体2的上端面。当所述驱动套筒4在所述环腔H内相对于所述中心轴1上下移动时，通过示位杆5露出所述上盖体2的高度，可控制驱动套筒4的移动距离，以掌握活塞柱32向外移动的距离以及弹性锁环33的扩张程度，确定弹性锁环33处于开启状态，更便于操控。其中，在优选的实施方式中，可在所述驱动套筒4的上端面设置凹槽，以将所述示位杆5的下端连接在该凹槽处。

如图3所示，为了使所述下壳体3能更好的放置在所述中心轴1外侧，优选所述中心轴1的外侧面设有一台肩12，所述下壳体3下端处的内侧壁形成有一内环肩34，所述内环肩34承托于所述台肩12上，并与所述中心轴1的外侧面密封接触。

进一步地，所述内环肩34在与所述中心轴1相接触的内侧面、以及所述环耳31的外侧面分别嵌设有密封垫圈341，所述上盖体2在与所述中心轴1相接触的内侧面上嵌设有密封圈22。

在优选的实施方式中，所述螺纹部11为设置在所述中心轴1外侧面的矩形螺纹，所述驱动套筒4内侧面上形成有与所述螺纹部11相匹配的矩形右旋螺纹，提高了传动的稳定性及可靠性。

在图示的结构中，所述上盖体2的底面上还凸设有一环部23，并于所述环部23内侧凹设有一定位环槽24，所述环部23套设在所述下壳体3的上端外侧，所述下壳体3的上端嵌设在定位环槽24内，并通过紧固销钉25与所述上壳体2相连接。其中，该环部23的下端还可与所述弹性锁环33的上端相接触，以更佳的对所述弹性锁环33进行限位。

进一步地，另设有一上法兰26，所述上法兰26套设在所述中心轴1上，并位于所述上盖体2的上端面上，所述紧固销钉25对应穿设于所述上法兰26。并且，在优选的实施方式中，所述上法兰26的上端内侧对应嵌设在所述中心轴的外侧形成的环形槽中。

其中，所述上盖体2的外径大于所述下壳体3的外径，其沿周向均布有多个定位销钉21，所述定位销钉21沿轴向穿设于所述上盖体1的边缘处。

为了减轻本发明的整体重量，并便于同其它部件的连接，优选所述中心轴1为一空心轴，其上端口处设有母螺纹，其下端口形成有公螺纹。其中，该公螺纹及母螺纹优选为5＂API钻杆螺纹。

本发明提出的海底设备下放安装工具，在初始状态时，通过适当调整，使所述驱动套筒4位于所述中心轴1的螺纹部11的上端处,其导引锥面41与所述活塞柱32内端的斜面接触，同时，所述防转销钉16内端卡入所述驱动套筒4的卡槽内，此时弹性锁环33处于自然收缩状态，随后，将本发明放入水下井口装置内，使所述下壳体3上的弹性锁环33与水下井口装置内的沟槽相对应，而所述上盖体2的各定位销钉21则对应插设在水下井口装置上的各定位孔内；

旋转中心轴(右旋)，从而带动所述中心轴1转动，通过防转销钉42及卡槽的限位作用，使得所述驱动套筒4通过与所述中心轴1螺纹配合，能相对于所述中心轴1向下运动，由此，所述驱动套筒4的导引锥面41下移，并通过斜面推动所述活塞柱32沿沟槽向离心方向(向外)运动，推动弹性锁环33向外扩张，与水下井口装置内壁相应沟槽咬合，以将两者锁紧在一起；

使用5＂钻杆与本发明的中心轴上端相连接，一并将水下井口装置下放安装工具连接，并从海面下放到预定位置，待水下井口装置固井完成后，反向旋转钻杆(左旋)，从而带动中心轴1转动，使驱动套筒4上移，弹性锁环33自然回收，使活塞柱32向中心方向(向内)移动，此时下放安装工具与水下井口装置分离，起出下放安装工具，完成水下井口装置的下放作业。

本发明提供的海底设备下放安装工具，结构紧凑、安全可靠，通过设置中心轴、上盖体、下壳体及驱动套筒，利用中心轴、驱动套筒以及活塞柱、弹性锁环的相互配合，通过旋转钻柱带动中心轴，使驱动套筒沿轴向运动，从而推动活塞柱带动弹性锁环张开及收合，实现与水下井口装置的连接及释放，简化了与水下井口装置的连接，节约了油气井开发成本。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种海底设备下放安装工具，其特征在于，所述海底设备下放安装工具包括：

中心轴，所述中心轴的外侧面上形成有一螺纹部；

上盖体，密封套设在所述中心轴上；

下壳体，套设在所述中心轴上，所述下壳体的上端与所述上盖体的下端相连接，其下端与所述中心轴密封接触，所述下壳体的外侧面上沿周向均布的穿设有多个活塞柱，一弹性锁环对应套设在各所述活塞柱的外端外侧，并承托在所述下壳体外表面凸设的环耳上；

驱动套筒，放置于所述下壳体与所述中心轴之间形成的环腔中，所述驱动套筒与所述螺纹部相螺接，其外侧面上设有一导引锥面，所述导引锥面由上至下朝所述驱动套筒的轴心倾斜设置，其中，所述活塞柱位于所述导引锥面的下侧，其内端形成一与所述导引锥面相匹配的斜面，所述下壳体与所述驱动套筒之间另设有一能防止所述驱动套筒转动的防转部。

2.如权利要求1所述的海底设备下放安装工具，其特征在于，所述防转部包括有一防转销钉及一卡槽，所述卡槽沿轴向设置在所述驱动套筒下端处的外侧面上，所述防转销钉沿径向穿设于所述下壳体，其内端嵌设于所述卡槽内。

3.如权利要求1或2所述的海底设备下放安装工具，其特征在于，另设有一示位杆，所述示位杆的下端连接于所述驱动套筒的上端面处，其上端沿竖向穿设于所述上盖体上形成的穿孔，并凸伸出所述上盖体的上端面。

4.如权利要求1或2所述的海底设备下放安装工具，其特征在于，所述中心轴的外侧面设有一台肩，所述下壳体下端处的内侧壁形成有一内环肩，所述内环肩承托于所述台肩上，并与所述中心轴的外侧面密封接触。

5.如权利要求4所述的海底设备下放安装工具，其特征在于，所述内环肩在与所述中心轴相接触的内侧面、以及所述环耳的外侧面分别嵌设有密封垫圈，所述上盖体在与所述中心轴相接触的内侧面上嵌设有密封圈。

6.如权利要求1所述的海底设备下放安装工具，其特征在于，所述螺纹部为设置在所述中心轴外侧面的矩形螺纹，所述驱动套筒内侧面上形成有与所述螺纹部相匹配的矩形右旋螺纹。

7.如权利要求1或6所述的海底设备下放安装工具，其特征在于，所述上盖体的底面上凸设有一环部，并于所述环部内侧凹设有一定位环槽，所述环部套设在所述下壳体的上端外侧，所述下壳体的上端嵌设在定位环槽内，并通过紧固销钉与所述上壳体相连接。

8.如权利要求7所述的海底设备下放安装工具，其特征在于，另设有一上法兰，所述上法兰套设在所述中心轴上，并位于所述上盖体的上端面上，所述紧固销钉对应穿设于所述上法兰。

9.如权利要求1所述的海底设备下放安装工具，其特征在于，所述上盖体的外径大于所述下壳体的外径，其沿周向均布有多个定位销钉，所述定位销钉沿轴向穿设于所述上盖体的边缘处。

10.如权利要求1所述的海底设备下放安装工具，其特征在于，所述中心轴为一空心轴，其上端口处设有母螺纹，其下端口形成有公螺纹。