CN106368644B - 海洋钻井用水下连接器 - Google Patents

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    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B33/00—Sealing or packing boreholes or wells
    • E21B33/02—Surface sealing or packing
    • E21B33/03—Well heads; Setting-up thereof
    • E21B33/035—Well heads; Setting-up thereof specially adapted for underwater installations
    • E21B33/038—Connectors used on well heads, e.g. for connecting blow-out preventer and riser

Abstract

本发明涉及一种连接器，具体涉及一种海洋钻井用水下连接器。包括连接器壳体、连接立管、托盘和升降液压缸，其特征在于：连接立管上套装有连接器壳体，连接立管的顶部固装有托盘，连接器壳体上表面的圆周上固定安装有多个升降液压缸，升降液压缸通过活塞杆与托盘固定连接。该连接器结构简单，连接可靠；工作时，通过三个导向销实现连接器与井口装置安装前的初始定位，并通过各液压缸的下压、抱紧实现连接立管与井口装置之间的密封连接，整个安装过程无需潜水人员，通过ROV操作完成，特别适用于海洋钻井过程中立管与井口装置的快速连接使用。

Description

海洋钻井用水下连接器
技术领域
本发明涉及一种连接器，具体涉及一种海洋钻井用水下连接器。
背景技术
在海底钻井过程中，钻井操作员通常用海底连接器去将立管或其它装置连接在井口装置上。通常，这些设备依靠外部施加机械力激励控制连接器和连接装置之间的密封。虽然这些机械密封开始时密封效果很好，但随着水下环境和内孔之间的操作压差能使密封件产生应力应变，造成密封失效。
其次，在激励过程中，压差可能会造成连接器相对其连接的海底装置的运动。当这个现象发生时，密封件可能无法适当地坐封，会导致连接器内外的泄漏。这个泄漏可能会增大密封件的应力或应变甚至造成失效。施加额外的外部机械力去激励密封可能会克服这个问题，但是对于继续应用一个外部的机械力使连接器保持密封是不切实际的。
因此，需要一个连接器，可以用于水下环境，克服海底压差环境中的密封问题。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种适用于海底环境下，对立管与井口装置进行连接与密封的海洋钻井用水下连接器。
本发明的技术方案是：
一种海洋钻井用水下连接器，包括连接器壳体、连接立管、托盘和升降液压缸，其特征在于：连接立管上套装有连接器壳体，连接立管的顶部固装有托盘，连接器壳体上表面的圆周上固定安装有多个升降液压缸，升降液压缸通过活塞杆与托盘固定连接。
所述的连接立管底部的端口内固装有连接法兰，连接法兰与连接立管之间设置有密封法兰。
所述的连接立管的底部端面上设置有短导向销和中导向销，短导向销和中导向销的一端穿过连接法兰延伸至连接器壳体下方。
所述的连接器壳体的底部端面上设置有长导向销。
所述的连接器壳体的圆周上均布有多个上固定液压缸，上固定液压缸的活塞杆端头呈楔形，上固定液压缸的活塞杆穿过连接器壳体与连接立管接触连接。
所述的上固定液压缸下方的连接器壳体圆周上均布有多个下固定液压缸，下固定液压缸的活塞杆延伸至连接器壳体内，延伸至连接器壳体内的下固定液压缸活塞杆端头安装有下卡爪。
所述的下卡爪为弧形块。
所述的连接立管的圆周上设置有移动凹槽，升降液压缸内侧的连接器壳体上固装有限位件；限位件与移动凹槽滑动连接。
所述的限位件呈环状，由两个半圆环连接构成。
本发明的有益效果在于：
该海洋钻井用水下连接器结构简单，连接可靠；工作时，通过三个导向销实现连接器与井口装置安装前的初始定位，并通过各液压缸的下压、抱紧实现连接立管与井口装置之间的密封连接，整个安装过程无需潜水人员，通过ROV操作完成，特别适用于海洋钻井过程中立管与井口装置的快速连接使用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1的A处放大结构示意图；
图3为本发明的连接立管的结构示意图；
图4为本发明的上固定液压缸的活塞杆的结构示意图；
图5为本发明的下卡爪的结构示意图。
图中：1、连接器壳体，2、连接立管，3、托盘，4、升降液压缸，5、移动凹槽，6、限位件，7、连接法兰，8、密封法兰，9、短导向销，10、中导向销，11、长导向销，12、上固定液压缸，13、下固定液压缸，14、下卡爪，15、提手，16、井口装置。
具体实施方式
该海洋钻井用水下连接器包括连接器壳体1、连接立管2、托盘3和升降液压缸4。连接立管2呈圆柱形，为管状构件，连接立管2的圆周上设置有移动凹槽5，连接立管上通过移动凹槽5套装有连接器壳体1，连接立管2的顶部固装有托盘3，连接器壳体1上表面的圆周上固定安装有多个升降液压缸4，升降液压缸4通过活塞杆与托盘3固定连接，由此可带动连接立管2在连接器壳体1内上下运动。
升降液压缸4内侧的连接器壳体1上固装有限位件6；限位件6呈环状，由两个半圆环连接构成。限位件6与移动凹槽5滑动连接。限位件6的作用是限制连接器壳体1只能在连接立管2的移动凹槽5内滑动。
连接立管2底部圆周上设置有外凸缘，连接立管2的底部端口内固装有连接法兰7，连接法兰7与连接立管2之间设置有密封法兰8。
连接立管2的底部凸缘下端面上设置有短导向销9和中导向销10，短导向销9和中导向销10的一端穿过连接法兰7延伸至连接器壳体1下方。连接器壳体1的底部端面上设置有长导向销11。短导向销9、中导向销10和长导向销11三者之间呈三角状设置；短导向销9、中导向销10和长导向销11的长度依次增大。
连接器壳体1的圆周上均布有多个上固定液压缸12，上固定液压缸12的活塞杆端头呈楔形，上固定液压缸12的活塞杆穿过连接器壳体1与连接立管2接触连接。
上固定液压缸12下方的连接器壳体1圆周上均布有多个下固定液压缸13，下固定液压缸13的活塞杆延伸至连接器壳体1内，延伸至连接器壳体1内的下固定液压缸13活塞杆端头安装有下卡爪14；下卡爪14为弧形块。
上固定液压缸12与下固定液压缸13之间的连接器壳体1圆周上均布有多个提手15
该连接器连接立管2的底部凸缘上端设置有与上固定液压缸12楔形活塞杆端头对应的坡面。
该海洋钻井用水下连接器工作时整体下移，并使长导向销11与井口装置16的法兰结构保持相外切的状态；即，长导向销11与井口装置16的外周相接触，以使长导向销11对连接器整体起一个扶正的作用。
在保持外切的状态下，整体旋转连接器使中导向销10与井口装置16的导向销孔对齐并插入，然后以中导向销10为轴旋转使短导向销9与井口装置16的另一个导向销孔对齐并插入。
上述动作完成后，连接器整体下移，使短导向销9和中导向销10完全插入到井口装置16的导向销孔中，并使井口装置16与连接法兰7接触。然后启动下固定液压缸13，从而通过下卡爪14抱紧井口装置16。
下卡爪14抱紧井口装置16后，升降液压缸4带动连接立管2下行，从而通过连接法兰7与井口装置16紧密贴合，由此实现密封连接的目的。
连接立管2与井口装置16连接完成后，启动上固定液压缸12，上固定液压缸12径向伸出并与凸缘上端的坡面接触，即可径向顶紧连接立管2，这一过程中，由于上固定液压缸12的活塞杆端头呈楔形，连接立管2的底部凸缘上端设置有与其对应的坡面，因此，上固定液压缸12的活塞杆在径向顶紧连接立管2并与坡面接触的同时，同时对连接立管2产生一个向下的挤压力，由此可进一步加大连接法兰7与井口装置16间的密封。至此，该连接器的连接过程完毕。
该海洋钻井用水下连接器结构简单，连接可靠；整个安装过程无需潜水人员，通过ROV操作完成，特别适用于海洋钻井过程中立管与井口装置16的快速连接使用。

Claims (1)

1.一种海洋钻井用水下连接器， 包括连接器壳体（1）、连接立管（2）、托盘（3）和升降液压缸（4），连接立管（2）上套装有连接器壳体（1），连接立管（2）的顶部固装有托盘（3），连接器壳体（1）上表面的圆周上固定安装有多个升降液压缸（4），升降液压缸（4）通过活塞杆与托盘（3）固定连接， 以带动连接立管（2）在连接器壳体（1）内上下运动；其特征在于：连接立管（2）底部的端口内固装有连接法兰（7），连接法兰（7）与连接立管（2）之间设置有密封法兰（8）；连接立管（2）的底部端面上设置有短导向销（9）和中导向销（10），短导向销（9）和中导向销（10）的一端穿过连接法兰（7）延伸至连接器壳体（1）下方；连接器壳体（1）的底部端面上设置有长导向销（11）；短导向销（9）、中导向销（10）和长导向销（11）三者之间呈三角状设置；短导向销（9）、中导向销（10）和长导向销（11）的长度依次增大；连接立管（2）的圆周上设置有移动凹槽（5），升降液压缸（4）内侧的连接器壳体（1）上固装有限位件（6）；限位件（6）呈环状，由两个半圆环连接构成；限位件（6）与移动凹槽（5）滑动连接；限位件6的作用是限制连接器壳体（1）只能在连接立管（2）的移动凹槽（5）内滑动；
所述的连接器壳体（1）的圆周上均布有多个上固定液压缸（12），上固定液压缸（12）的活塞杆端头呈楔形，上固定液压缸（12）的活塞杆穿过连接器壳体（1）与连接立管（2）接触连接；上固定液压缸（12）下方的连接器壳体（1）圆周上均布有多个下固定液压缸（13），下固定液压缸（13）的活塞杆延伸至连接器壳体（1）内，延伸至连接器壳体（1）内的下固定液压缸（13）活塞杆端头安装有下卡爪（14）；下卡爪（14）为弧形块；连接立管（2）底部圆周上设置有外凸缘，凸缘上端设置有与上固定液压缸（12）楔形活塞杆端头对应的坡面；
该海洋钻井用水下连接器工作步骤为：
1）、该连接器整体下移，并使长导向销（11）与井口装置（16）的法兰结构保持相外切的状态；
2）、在保持外切的状态下，整体旋转连接器使中导向销（10）与井口装置（16）的导向销孔对齐并插入，然后以中导向销（10）为轴旋转使短导向销（9）与井口装置（16）的另一个导向销孔对齐并插入；
3）、上述动作完成后，连接器整体下移，使短导向销（9）和中导向销（10）完全插入到井口装置（16）的导向销孔中，并使井口装置（16）与连接法兰（ 7） 接触；然后启动下固定液压缸（13），从而通过下卡爪（14）抱紧井口装置（16）；
4）、下卡爪（14）抱紧井口装置（16）后，升降液压缸（4）带动连接立管（2）下行，从而通过连接法兰（7）与井口装置（16）紧密贴合，由此实现密封连接的目的；
5）、连接立管（2）与井口装置（16）连接完成后，启动上固定液压缸（12），上固定液压缸（12）径向伸出并与凸缘上端的坡面接触，即可径向顶紧连接立管（2），这一过程中，由于上固定液压缸（12）的活塞杆端头呈楔形，连接立管（2）的底部凸缘上端设置有与其对应的坡面，因此，上固定液压缸（12）的活塞杆在径向顶紧连接立管（2）并与坡面接触的同时，同时对连接立管（2）产生一个向下的挤压力，由此可进一步加大连接法兰（ 7） 与井口装置（16）间的密封；至此，该连接器的连接过程完毕。
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