CN106014285B - 井下施工用安全接头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种井下施工用安全接头，包括上接头（1）和下接头（2），所述上接头（1）和下接头（2）对应设置，还包括定位装置（3），所述上接头（1）包括上接头连接部（11）、上接头中间部（12）、定位装置安装部（14）和定位装置安装槽（15）；所述定位装置（3）包括受压键块（31）、弹簧（32）、连接座（33）、连杆（34）、电机（35）、电池（36）和压力传感器（37）；该井下施工用安全接头能够满足连续油管修井作业的要求；操作简单、可靠，可降低工作量，在深井作业时能够有效提高工作效率，降低作业的难度；实现上接头和下接头的自动分离，提高了工作效率以及整个装置的可靠性；整体设计简单，成本低廉，整体设计紧凑，稳定性好。

Description

井下施工用安全接头

技术领域

本发明涉及一种井下作业装置，特别涉及一种井下施工用安全接头。

背景技术

在石油开采修井、打捞落鱼等作业的时候，为了增强施工安全性，在施工管柱的下部一般使用安全接头与井下工具进行联接。安全接头是连接在井内管柱上的一种易于脱扣、对扣的安全工具。该安全接头安装在管柱需要脱开的位置，可同管柱一起传送扭矩和承受各种复合应力，当井内发生故障时通过井口操作完成作业管柱的脱扣、对扣，为预防及解除井下事故提供保障工具。

现有技术中当出现卡钻时通常使用机械旋转，使公接头和母接头分离，连接打捞工具的母接头留在井中，公接头出井，再根据卡钻的原因采取不同的解卡方法，处理井下故障，恢复油井正常生产。但现有的安全接头无法使用在连续油管修井作业管柱上，因为对连续油管进行修井作业的时候，管柱无法旋转。

申请号为201010509701X的中国发明专利公开了一种液压断开安全接头，该液压断开安全接头的上接头的下部设置在下接头的内腔中，且上接头上的上连接段与下接头上的下连接段紧密配合、上接头上的定位段设置在下接头上的定位槽中，下接头上的活塞接触段的内径与上接头上的下活塞安装段的内径相等，活塞的轴心设有中心孔，活塞设置在上接头的内腔中，且上活塞头位于上接头的上活塞安装段中、下活塞头位于上接头与下接头的接触处，销钉穿过上接头的控制段后设置在上活塞头的销孔中，活塞的顶端设有与中心孔相通的锥孔，且锥孔上端直径大于下端直径。该液压断开安全接头在出现卡钻情况发生时，为了让上下接头分离，首先从地面上通过油管向该安全接头处投入小球，落入锥孔处，来堵住活塞，防止漏气，然后向油管里面打压，在气压的作用下，活塞向下移动，当达到足够压力的时候，活塞将与其连接的销钉剪断，使上下接头分离，下接头和修井作业工具留在井中，再根据不同的卡钻类型采取不同的解卡方法处理，恢复油井正常生产。

上述液压断开安全接头在使用过程中存在的主要问题为：上下接头联接方式不稳，使用时二者容易发生脱落，导致需要二次打捞。上下接头与活塞三个部分使用前需要装配在一起，但是三者装配起来非常困难，会给操作者增加工作难度，延长作业时间。工作使用时，首先需要投球封堵安全接头内腔，然后向油管内腔打气憋压，进而剪断销钉。连续油管修井作业深度往往在四五千米，即使按照直径60毫米，深4000米计算，也需要先注入45立方米的气体，这个过程需要消耗大量时间。当上下接头分离之后，下接头留在井中，没有设计合理的再次联接上接头方式，导致无法再次连接下接头。使用过程中依靠小球来承担上接头和下接头之间的压力，如果管柱在下放过程中振动压碎小球，则导致无法进行分离，对小球的强度要求非常高。使用该专利技术或者类似原理的安全接头时如果出现上述问题，直接会导致油井卡死，给脱卡带来非常大的麻烦，会导致很长时间油井无法正常工作，造成很大的经济损失。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种能够满足连续油管修井作业、无需使用磁力、无需进行旋转、操作简单、工作效率高、工作稳定的井下施工用安全接头。

为了解决本发明所提出的技术问题，本发明公开了一种井下施工用安全接头，包括上接头和下接头，所述上接头和下接头对应设置，还包括定位装置，所述上接头包括上接头连接部、上接头中间部、定位装置安装部和定位装置安装槽，所述上接头连接部、上接头中间部和定位装置安装部依次固定连接，所述上接头连接部直径大于上接头中间部，所述上接头中间部直径大于定位装置安装部，所述定位装置安装槽设置在定位装置安装部上且对称设置；所述定位装置包括受压键块、弹簧、连接座、连杆、电机、电池和压力传感器，所述弹簧一端固定设置在定位装置安装槽内，另一端与受压键块固定连接，所述连接座固定设置在受压键块上，所述连接座数量为两个且对称设置，所述电池固定设置在定位装置安装槽内，所述电机固定设置在定位装置安装槽内，所述电池与电机连接，所述连杆一端与电机固定连接，另一端与连接座固定连接，所述压力传感器固定设置在受压键块上。

作为本发明的一种改进，所述上接头还包括第二密封圈和上接头通孔，所述第二密封圈设置在上接头连接部下侧，所述上接头通孔贯通整个上接头。

作为本发明的一种改进，所述下接头包括下接头本体、下接头连接槽、下接头倒锥形部、定位装置定位部、密封部和下接头通孔，所述下接头本体内由上至下依次为下接头连接槽、下接头倒锥形部、定位装置定位部、密封部和下接头通孔，所述上接头还包括第一密封圈，所述第一密封圈固定设置在定位装置安装部下侧且与密封部对应设置。

作为本发明的一种改进，所述下接头还包括下连接螺纹部，所述下连接螺纹部固定设置下接头本体下侧。

作为本发明的一种改进，所述上接头还包括上传扭键块，所述下接头还包括下传扭键块，所述上传扭键块固定设置在上接头中间部外侧且均匀分布，所述下传扭键块固定设置在下接头本体内侧且位于下接头连接槽所在区域，所述上传扭键块与下传扭键块对应设置。

作为本发明的一种改进，所述上传扭键块与下传扭键块对应的一端为尖头圆弧状，所述下传扭键块与上传扭键块对应的一端为尖头圆弧状。

作为本发明的一种改进，所述上接头连接部内侧设置有连接螺纹。

作为本发明的一种改进，所述压力传感器固定设置在受压键块上表面。

作为本发明的一种改进，所述弹簧的数量为四个且均匀分布。

总的来说本发明具有如下有益效果：

1.本发明公开的井下施工用安全接头通过上接头、下接头和定位装置的配合可以实现在不旋转的情况下实现三者的连接，能够满足连续油管修井作业的要求，同时三者的配合无需使用磁力使用简便；

2.在使用过程中通过上接头和下接头的结构配合对定位装置进行挤压进而完成上接头的定位工作，避免了需要井上机器配合旋转，整个操作简单、可靠，可降低工作量，在深井作业时能够有效提高工作效率，降低作业的难度；

3.上传扭键块和下传扭键块的配合使用，传递正反扭矩，上下接头传扭键块两侧面承受压力，受力更合理，使整个装置的可靠性进一步提高；

4.定位装置通过压力传感器检测承受压力，在压力超过设定值时可以通过电机带动受压键块缩回，实现上接头和下接头的自动分离，提高了工作效率以及整个装置的可靠性；

5.本发明公开的井下施工用安全接头整体设计简单，成本低廉，整体设计紧凑，稳定性好。

附图说明

图1井下施工用安全接头剖视图1；

图2上接头与下接头连接处剖视图；

图3井下施工用安全接头剖视图2；

图4井下施工用安全接头剖视图3；

图5上接头和定位装置安装示意图；

图6图5的剖视图；

图7图6的A-A方向剖视图；

图8图7的局部放大图；

图9上接头立体图；

图10上接头剖视图；

图11图10的A-A方向剖视图；

图12下接头第一立体图；

图13下接头第二立体图；

图14下接头俯视图；

图15图14的A-A方向剖视图；

图16定位装置立体图；

图17定位装置俯视图；

图18定位装置后视图；

图19定位装置主视图；

图20图19的A-A方向剖视图；

其中：

1—上接头，11—上接头连接部，12—上接头中间部，13—上传扭键块，14—定位装置安装部，15—定位装置安装槽，16—第一密封圈，17—第二密封圈，18—上接头通孔；

2—下接头，21—下接头本体，22—下传扭键块，23—下连接螺纹部，24—下接头连接槽，25—下接头倒锥形部，26—定位装置定位部，27—密封部，28—下接头通孔；

3—定位装置，31—受压键块，32—弹簧，33—连接座，34—连杆，35—电机，36—电池，37—压力传感器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1、图3和图4所示，本发明公开了一种井下施工用安全接头，该井下施工用安全接头包括上接头1、下接头2和定位装置3，所述上接头1和下接头2对应设置，所述定位装置3固定设置在上接头1上且与下接头2对应。

如图3、图4、图5、图6、图9、图10和图11所示，上接头1包括上接头连接部11、上接头中间部12、上传扭键块13、定位装置安装部14、定位装置安装槽15、第一密封圈16、第二密封圈17和上接头通孔18，所述上接头连接部11、上接头中间部12和定位装置安装部14依次固定连接，所述上接头连接部11直径大于上接头中间部12，所述上接头连接部11内侧设置有连接螺纹，所述上接头中间部12直径大于定位装置安装部14，所述定位装置安装槽15设置在定位装置安装部14上且对称设置，所述第一密封圈16固定设置在定位装置安装部14下侧；所述第二密封圈17设置在上接头连接部11下侧，所述上接头通孔18贯通整个上接头1。

如图2、图4、图12、图13、图14和图15所示，下接头2包括下接头本体21、下传扭键块22、下连接螺纹部23、下接头连接槽24、下接头倒锥形部25、定位装置定位部26、密封部27和下接头通孔28，所述下连接螺纹部23固定设置下接头本体21下侧，所述下接头本体21内由上至下依次为下接头连接槽24、下接头倒锥形部25、定位装置定位部26、密封部27和下接头通孔28，所述密封部27与第一密封圈16对应设置，所述上传扭键块13固定设置在上接头中间部12外侧且均匀分布，所述下传扭键块22固定设置在下接头本体21内侧且位于下接头连接槽24所在区域，所述上传扭键块13与下传扭键块22对应设置，所述上传扭键块13与下传扭键块22对应的一端为尖头圆弧状，所述下传扭键块22与上传扭键块13对应的一端为尖头圆弧状。

如图7、图8、图16、图17、图18、图19和图20所示，定位装置3包括受压键块31、弹簧32、连接座33、连杆34、电机35、电池36和压力传感器37，所述弹簧32一端固定设置在定位装置安装槽15内，另一端与受压键块31固定连接，所述连接座33固定设置在受压键块31上，所述连接座33数量为两个且对称设置，所述电池36固定设置在定位装置安装槽15内，所述电机35固定设置在定位装置安装槽15内，所述电池36与电机35连接，所述连杆34一端与电机35固定连接，另一端与连接座33固定连接，所述压力传感器37固定设置在受压键块31上且位于受压键块31的上表面，所述弹簧32的数量为四个且弹力可顶出受压键块31即可，避免需要选大功率电机35带动连杆34运动来克服弹簧32的弹力让受压键块31收回，造成不必要的浪费。

下面对本发明的工作原理作简要说明：

当遇到卡钻时，随着提升力的加大，压力传感器37感应到的压力增大，当感应到的压力达到压力传感器37预定值时，压力传感器37将信号传给电机35；电机35启动，在连杆34的作用下，连杆34克服弹簧32的弹力带动受压键块31向里运动，受压键块31进入定位装置安装槽15使上接头1和下接头2分离，完成卡钻时的自动分离。当解决好卡钻问题后，将上接头1插入下接头2里，通过上传扭键块13和下传扭键块22的端部的尖头圆弧状，使上接头1和下接头2的再次插入十分方便。在上接头1插入下接头2的过程中受压键块31经过下接头倒锥形部25时，被挤到定位装置安装槽15内，当继续下行到达定位装置定位部26时，在弹簧32作用下受压键块3弹出卡入定位装置定位部26内。正常工作时，受压键块31在弹簧32作用下一直处于弹出状态，电机35不动作，在上提上接头时，受压键块31上表面的压力传感器37将感应到的压力反馈到电机35。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明并不局限于上述实施方式，在实施过程中可能存在局部微小的结构改动，如果对本发明的各种改动或变型不脱离本发明的精神和范围，且属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则发明也意图包含这些改动和变型。

Claims (9)

1.一种井下施工用安全接头，包括上接头(1)和下接头(2)，所述上接头(1)和下接头(2)对应设置，其特征在于：还包括定位装置(3)，所述上接头(1)包括上接头连接部(11)、上接头中间部(12)、定位装置安装部(14)和定位装置安装槽(15)，所述上接头连接部(11)、上接头中间部(12)和定位装置安装部(14)依次固定连接，所述上接头连接部(11)直径大于上接头中间部(12)，所述上接头中间部(12)直径大于定位装置安装部(14)，所述定位装置安装槽(15)设置在定位装置安装部(14)上且对称设置；所述定位装置(3)包括受压键块(31)、弹簧(32)、连接座(33)、连杆(34)、电机(35)、电池(36)和压力传感器(37)，所述弹簧(32)一端固定设置在定位装置安装槽(15)内，另一端与受压键块(31)固定连接，所述连接座(33)固定设置在受压键块(31)上，所述连接座(33)数量为两个且对称设置，所述电池(36)固定设置在定位装置安装槽(15)内，所述电机(35)固定设置在定位装置安装槽(15)内，所述电池(36)与电机(35)连接，所述连杆(34)一端与电机(35)固定连接，另一端与连接座(33)固定连接，所述压力传感器(37)固定设置在受压键块(31)上。

2.根据权利要求1所述的井下施工用安全接头，其特征在于：所述上接头(1)还包括第二密封圈(17)和上接头通孔(18)，所述第二密封圈(17)设置在上接头连接部(11)下侧，所述上接头通孔(18)贯通整个上接头(1)。

3.根据权利要求1所述的井下施工用安全接头，其特征在于：所述下接头(2)包括下接头本体(21)、下接头连接槽(24)、下接头倒锥形部(25)、定位装置定位部(26)、密封部(27)和下接头通孔(28)，所述下接头本体(21)内由上至下依次为下接头连接槽(24)、下接头倒锥形部(25)、定位装置定位部(26)、密封部(27)和下接头通孔(28)，所述上接头(1)还包括第一密封圈(16)，所述第一密封圈(16)固定设置在定位装置安装部(14)下侧且与密封部(27)对应设置。

4.根据权利要求3所述的井下施工用安全接头，其特征在于：所述下接头(2)还包括下连接螺纹部(23)，所述下连接螺纹部(23)固定设置下接头本体(21)下侧。

5.根据权利要求4所述的井下施工用安全接头，其特征在于：所述上接头(1)还包括上传扭键块(13)，所述下接头(2)还包括下传扭键块(22)，所述上传扭键块(13)固定设置在上接头中间部(12)外侧且均匀分布，所述下传扭键块(22)固定设置在下接头本体(21)内侧且位于下接头连接槽(24)所在区域，所述上传扭键块(13)与下传扭键块(22)对应设置。

6.根据权利要求5所述的井下施工用安全接头，其特征在于：所述上传扭键块(13)与下传扭键块(22)对应的一端为尖头圆弧状，所述下传扭键块(22)与上传扭键块(13)对应的一端为尖头圆弧状。

7.根据权利要求1所述的井下施工用安全接头，其特征在于：所述上接头连接部(11)内侧设置有连接螺纹。

8.根据权利要求1所述的井下施工用安全接头，其特征在于：所述压力传感器(37)固定设置在受压键块(31)上表面。

9.根据权利要求1所述的井下施工用安全接头，其特征在于：所述弹簧(32)的数量为四个且均匀分布。