CN106761506A - 油管悬挂器紧急回收工具 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种油管悬挂器紧急回收工具，包括：驱动筒，驱动筒的上端沿周向间隔设置有多个端面突齿，每个端面突齿均为棘齿状，驱动筒的外周设置有第一轴段、第二轴段和第三轴段，第一轴段和第二轴段之间采用锥形段过渡连接，第二轴段和第三轴段之间具有卡接台肩；C形环，能够移动至第二轴段处与卡接台肩卡接；转轴，转轴能够相对于驱动筒转动；承接环，固定在转轴的下端并位于内腔内，内腔中设有阶梯部，承接环与阶梯部轴向抵靠；弹性元件，上端与内腔的顶壁连接，弹性元件的下端与承接环连接；止动筒，下端设置有多个第一凹槽和多个第二凹槽，第一凹槽和第二凹槽均能与端面突齿轴向啮合，定位筒，定位筒的下端与C形环抵接。

Description

油管悬挂器紧急回收工具

技术领域

本发明涉及深海采油装置紧急回收工具领域，具体是一种油管悬挂器紧急回收工具。

背景技术

深水油管悬挂器是深海油气开采的关键设备之一，海洋环境复杂多变且有很强的不可预知性，因此油管悬挂器在深水工作时面临着各式各样的故障和危险，一旦发生故障，除了可能会造成钻井作业的失败，成本损失还会带来环境的污染。因此一定的应急保障工作是很有必要的。此外，深水油管悬挂器以及深水采油树等深海油气开发的设备，无论从生产、测试及安装等各方面技术都被国外几家公司垄断，而国内受到深水勘探开发技术起步晚、技术不全面等限制，同时应急回收方面也刚刚起步。为了推动我国深水油管悬挂器安装工艺及海洋石油应急处理装备的国产化进程，我们深入研究深水油管悬挂器的结构、功能、安装工艺以及应急处理方案，而设计出专门用于深水油管悬挂器的应急回收工具。

现有技术中第一种实施例，在卧式采油树的油管悬挂器主要由主体、锁紧机构、扶正机构、定向机构四部分组成。工作时，使用钻杆下放油管悬挂器紧急回收工具，旋转钻杆带动工具使工具下端的定向销(含弹簧)插入油管悬挂器的相应槽内，工具下端的承力环连同驱动环都不随钻杆旋转而旋转。此时开始进行驱动锁紧，旋转钻杆，同时缓慢提升，驱动环不动而承力环随钻柱向上运动，使C型环扩张到油管悬挂器上对应的锁环槽中，实现油管悬挂器紧急回收工具与油管悬挂器的锁紧，此时提升钻柱，实现油管悬挂器的紧急回收任务。现有技术中采用螺旋传动作为驱动方式，对驱动结构的螺纹配合面的加工精度要求较高，而且工作时螺纹面磨损大、寿命短，同时对于在紧急情况下需要快速锁紧的THERT来讲，螺旋传动驱动锁紧所需的时间相对较长。

现有技术中第二种实施例，该工具采用压缩弹簧限制C型环的轴向位移，主体上的轴径变化使C型环沿主体上斜面扩张，实现驱动锁紧，液压驱动弹簧压缩，主体上轴径变化使C型环沿主体上斜面回缩，实现解锁的方式。其中液压驱动时，需要考虑液压回路的密封性能，而且打压所需时间较长，不适于油管悬挂器的紧急回收任务。该工具采用弹簧和主体轴径变化配合驱动锁紧，液压驱动解锁。由于解锁时采用液压驱动的方式，就不得不考虑整个液压回路的密封性能，另外液压通道还可能造成一定程度的应力集中，而且往液压通道打压所需时间较长，不利于油管悬挂器的快速回收。

目前所知的油管悬挂器紧急回收工具，多是由液压驱动或是机械螺纹旋进驱动锁紧及解锁。在紧急情况下，锁紧及解锁所需的时间较长，不利于快速解决危险状况，挽回经济损失。

发明内容

本发明提供了一种油管悬挂器紧急回收工具，以达到快速解锁的目的。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种油管悬挂器紧急回收工具，包括：驱动筒，设有下端开口的内腔，内腔设有向上贯穿驱动筒上端面的过孔，驱动筒的上端沿周向间隔设置有多个端面突齿，每个端面突齿均为棘齿状，驱动筒的外周设置有由上至下依次连接且直径依次增大的第一轴段、第二轴段和第三轴段，第一轴段和第二轴段之间采用锥形段过渡连接，第二轴段和第三轴段之间具有卡接台肩；C形环，套设在驱动筒的第一轴段外，C形环能够移动至第二轴段处与卡接台肩卡接；转轴，下端穿过过孔并位于内腔内，转轴能够相对于驱动筒转动；承接环，固定在转轴的下端并位于内腔内，内腔中设有上小下大的阶梯部，承接环的上端能够与阶梯部轴向抵靠；弹性元件，设置在内腔中，弹性元件的上端与内腔的顶壁连接，弹性元件的下端与承接环连接；止动筒，固定在转轴上，止动筒的下端设置有多个第一凹槽和多个第二凹槽，第一凹槽和第二凹槽均能与端面突齿轴向啮合，第一凹槽的槽深大于第二凹槽的槽深，第一凹槽与第二凹槽连续交替设置；定位筒，固定在止动筒外，定位筒的下端与C形环抵接。

进一步地，端面突齿的投影形状为直角三角形状，该直角三角形的一条直角边沿水平方向设置并与驱动筒的上端面贴合，该直角三角形的另一条直角边沿竖直方向向上设置。

进一步地，端面突齿的投影形状具有两条垂直连接的直边和一条弧形边，其中一条直边沿水平方向设置并与驱动筒的上端面贴合，另一条直边沿竖直方向向上设置，弧形边的两端分别连接两条相互垂直的直边，且弧形边朝向上方。

进一步地，止动筒的下端间隔均布有多个卡接组，每个该卡接组均由相邻的一个第一凹槽和一个第二凹槽构成；第一凹槽与第二凹槽的形状相似，第一凹槽对应的弧长大于第二凹槽对应的弧长。

进一步地，该卡接组的数量与端面突齿的数量相同，端面突齿的形状与第一凹槽的形状相同；相邻两个端面突齿之间的弧长与第二凹槽的弧长相等。

进一步地，承接环内侧与转轴螺纹连接，承接环能够随转轴一起相对于驱动筒转动。

进一步地，驱动筒的内腔顶部设置有上固定槽，承接环的上表面设置有下固定槽，弹性元件为压簧，压簧套设在转轴外，压簧的上端固定在上固定槽，压簧的下端固定在下固定槽。

进一步地，止动筒的内侧与转轴的外表面螺纹固定，止动筒的外侧与定位筒的内侧螺纹固定。

进一步地，止动筒的下端设置有用于与锥形段配合的锥形配合段。

进一步地，驱动筒的下端外表面设置有用于定位的定位销。

本发明的有益效果是，本发明具有快速锁紧待回收物体并将其稳定提升的作用，可以在紧急情况下将待回收物体提升至海洋平台上进行检查和维修，尽可能减小损失。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明油管悬挂器紧急回收工具实施例的主视图；

图2为本发明油管悬挂器紧急回收工具实施例的剖视图；

图3为本发明油管悬挂器紧急回收工具实施例未安装定位筒的结构示意图；

图4为本发明油管悬挂器紧急回收工具实施例中止动环主体的结构示意图；

图5为与本发明油管悬挂器紧急回收工具实施例相适配的油管悬挂器的结构示意图。

图中附图标记：10、驱动筒；11、端面突齿；12、锥形段；13、卡接台肩；14、第一轴段；15、第二轴段；16、第三轴段；19、上固定槽；20、C形环；30、转轴；41、第一凹槽；42、第二凹槽；43、止动筒；44、定位筒；50、承接环；51、下固定槽；52、压簧；60、定位销；70、油管悬挂器；71、卡接凹槽；72、轴向限位槽。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1至图4所示，本发明实施例提供了一种油管悬挂器紧急回收工具，包括驱动筒10、C形环20、转轴30、承接环50、弹性元件、止动筒43和定位筒44。驱动筒10设有下端开口的内腔，内腔设有向上贯穿驱动筒10上端面的过孔，驱动筒10的上端沿周向间隔设置有多个端面突齿11，每个端面突齿11均为棘齿状，驱动筒10的外周设置有由上至下依次连接且直径依次增大的第一轴段14、第二轴段15和第三轴段16，第一轴段14和第二轴段15之间采用锥形段12过渡连接，第二轴段15和第三轴段16之间具有卡接台肩13。C形环20套设在驱动筒10的第一轴段14外，C形环20能够移动至第二轴段15处与卡接台肩13卡接。转轴30下端穿过过孔并位于内腔内，转轴30能够相对于驱动筒10转动。承接环50固定在转轴30的下端并位于内腔内，内腔中设有上小下大的阶梯部，承接环50的上端能够与阶梯部轴向抵靠。弹性元件设置在内腔中，弹性元件的上端与内腔的顶壁连接，弹性元件的下端与承接环50连接。止动筒43固定在转轴30上，止动筒43的下端设置有多个第一凹槽41和多个第二凹槽42，第一凹槽41和第二凹槽42均能与端面突齿11轴向啮合，第一凹槽41的槽深大于第二凹槽42的槽深，第一凹槽41与第二凹槽42连续交替设置。定位筒44固定在止动筒43外，定位筒44的内壁与第一轴段14的外壁滑动接触，定位筒44的下端与C形环20抵接。

设置槽深不同的第一凹槽41和第二凹槽42分别与端面突齿11配合卡接，能够使驱动筒10沿轴向上下移动，由于止动筒43的作用，当驱动筒10沿轴向上移动时，C形环20由第一轴段14沿锥形段12移动到第二轴段15，从而使C形环20的直径变大，达到与待回收物体(深水油管悬挂器70)卡接的目的。此时，通过上提转轴30回收待回收物体。当移动至海面上时，通过同向旋拧转轴30，使驱动筒10向下运动，从而使C形环20收缩，达到解锁的目的。其中，上述C形环20为现有技术中带有缺口的弹性圆环。

本发明实施例具有快速锁紧待回收物体并将其稳定提升的作用，可以在紧急情况下将待回收物体提升至海洋平台上进行检查和维修，尽可能减小损失。

需要说明的是，在初始位置(解锁位置时)C形环20位于第一轴段14，此时C形环20的外径处于最小值，驱动筒10的外径为整个装置的最大外径，即驱动筒10能够正常下放至深水油管悬挂器70内。在C形环20位于第二轴段15并与卡接台肩13抵靠时，C形环20的外径处于最大值并大于驱动筒10的外径，此时C形环20能够与油管悬挂器70上的卡接凹槽71卡接。

如图3所示，端面突齿11的投影形状具有两条垂直连接的直边和一条弧形边，其中一条直边沿水平方向设置并与驱动筒10的上端面贴合，另一条直边沿竖直方向向上设置，弧形边的两端分别连接两条相互垂直的直边，且弧形边朝向上方。上述第一凹槽41和第二凹槽42均能够与端面突齿11啮合，此处不再对第一凹槽41和第二凹槽42的形状进行说明。

本发明实施例中，上述第一凹槽41和第二凹槽42均沿止动筒43的下端周向均布，上述端面突齿11沿驱动筒10的上端周向间隔均布。如图4所示，止动筒43的下端间隔均布有多个卡接组，每个卡接组均由相邻的一个第一凹槽41和一个第二凹槽42构成。第一凹槽41与第二凹槽42的形状相似，第一凹槽41对应的弧长大于第二凹槽42对应的弧长。该卡接组的数量与端面突齿11的数量相同，端面突齿11的形状与第一凹槽41的形状相同；相邻两个端面突齿11之间的弧长与第二凹槽42的弧长相等。

本发明实施例并不限于上述结构，例如在一种未图示的实施例中，端面突齿11的投影形状为直角三角形状，该直角三角形的一条直角边沿水平方向设置并与驱动筒10的上端面贴合，该直角三角形的另一条直角边沿竖直方向向上设置。在该实施例中，除上述结构外，其他结构均与在先实施例相同。

如图1和图2所示，承接环50内侧与转轴30螺纹连接，承接环50能够随转轴30一起相对于驱动筒10转动。优选地，为了简化安装，承接环50与转轴30可以采用一体结构。

本发明实施例中，承接环50的外径小于内腔下端大口内径，承接环50的外径大于内腔上端小口的内径，即承接环50能够卡接在内腔中，使驱动筒10能够随转轴30一起轴向移动。设置承接环50，可以将油管悬挂器70的重量均匀的分布到承接环50上，达到平稳提升的目的。

驱动筒10的内腔顶部设置有上固定槽19，承接环50的上表面设置有下固定槽51，弹性元件为压簧52，压簧52套设在转轴30外，压簧52的上端固定在上固定槽19，压簧52的下端固定在下固定槽51。

如图1和图2所示，止动筒43的内侧与转轴30的外表面螺纹固定，止动筒43的外侧与定位筒44的内侧螺纹固定。定位筒44的下端设置有用于与锥形段12配合的锥形配合段。

本发明实施例中，定位筒44的内径略大于第一轴段14的外径，并且定位筒44的内径小于第二轴段15的外径。上述锥形配合段与锥形段12形状和尺寸相适配，并能够限制C形环20的轴向位移，使C形环20能够沿锥形段12移动。上述锥形配合段的下端设置有内径大于第二轴段15外径的环形凸起，该环形凸起与C形环20抵靠。

如图1和图5所示，驱动筒10的下端外表面设置有用于定位的定位销60。上述油管悬挂器70的内表面设置有与定位销60配合的轴向限位槽72。该定位销60能够沿轴向限位槽72轴向移动，即图1中竖直方向。并且通过轴向限位槽72和定位销60能够限制驱动筒10绕轴线转动。

本发明实施例的工作原理：将本发明实施例中的转轴30上端与钻杆连接，并通过钻杆下放至水下，通过水下机器人ROV控制方向。使定位销60的位置与油管悬挂器70上的轴向限位槽72对应，继续下放钻杆，使本发明实施例中的C形环20与油管悬挂器70上的卡接凹槽71位置对应。

如图2所示，在未锁定状态时，C形环20位于第一轴段14处，端面突齿11与第二凹槽42卡接配合。旋拧钻杆，使转轴30随钻杆转动，从而带动止动筒43转动。在旋拧转轴30时端面突齿11会由第二凹槽42转动至第一凹槽41，从而使端面突齿11与第一凹槽41卡接。由于第一凹槽41的槽深大于第二凹槽42的槽深，在压簧52的作用下，上述驱动筒10沿竖直方向向上移动。C形环20的上部由于抵靠有定位筒44，在驱动筒10向上移动时，C形环20的位置不变。但由于锥形段12的过渡作用，C形环20直径增大，并能够与卡接凹槽71卡接。此时，上提转轴30使承接环50与内腔的阶梯段的阶梯端面卡接，由于C形环20卡接在卡接台肩13处，并不会沿轴向方向向下滑落。因此转轴30沿竖直方向向上移动时，油管悬挂器70能够随着一起向上运动，从而完成紧急回收操作。

当油管悬挂器70移动至海面操作平台时，通过固定装置对油管悬挂器70进行固定，防止其转动。转动转轴30(与锁紧操作时转动方向相同)，使止动筒43转动并使端面突齿11由第一凹槽41转动至第二凹槽42处。旋转过程中由于棘齿状槽的压迫，驱动筒10向下运动，压簧52也逐渐压缩。驱动筒10向下运动的同时，由于油管悬挂器70上的卡接凹槽71下端的限制，C形环20会逐渐回缩并位于第一轴段14处，此时完成的解锁作业，可以提升油管悬挂器紧急回收工具使之与油管悬挂器70分离。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：本发明实施例具有快速锁紧待回收物体并将其稳定提升的作用，可以在紧急情况下将待回收物体提升至海洋平台上进行检查和维修，尽可能减小损失。

以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案之间、技术方案与技术方案之间均可以自由组合使用。

Claims (10)

1.一种油管悬挂器紧急回收工具，其特征在于，包括：

驱动筒(10)，设有下端开口的内腔，该内腔设有向上贯穿驱动筒(10)上端面的过孔，驱动筒(10)的上端沿周向间隔设置有多个端面突齿(11)，每个端面突齿(11)均为棘齿状，驱动筒(10)的外周设置有由上至下依次连接且直径依次增大的第一轴段(14)、第二轴段(15)和第三轴段(16)，第一轴段(14)和第二轴段(15)之间采用锥形段(12)过渡连接，第二轴段(15)和第三轴段(16)之间具有卡接台肩(13)；

C形环(20)，套设在驱动筒(10)的第一轴段(14)外，C形环(20)能够移动至第二轴段(15)处与卡接台肩(13)卡接；

转轴(30)，下端穿过该过孔并位于该内腔内，转轴(30)能够相对于驱动筒(10)转动；

承接环(50)，固定在转轴(30)的下端并位于该内腔内，该内腔中设有上小下大的阶梯部，承接环(50)的上端能够与该阶梯部轴向抵靠；

弹性元件，设置在该内腔中，该弹性元件的上端与该内腔的顶壁连接，该弹性元件的下端与承接环(50)连接；

止动筒(43)，固定在转轴(30)上，止动筒(43)的下端设置有多个第一凹槽(41)和多个第二凹槽(42)，第一凹槽(41)和第二凹槽(42)均能与端面突齿(11)轴向啮合，第一凹槽(41)的槽深大于第二凹槽(42)的槽深，第一凹槽(41)与第二凹槽(42)连续交替设置；

定位筒(44)，固定在止动筒(43)外侧，定位筒(44)的内壁与第一轴段(14)的外壁滑动接触，定位筒(44)的下端与C形环(20)抵接。

2.根据权利要求1所述的油管悬挂器紧急回收工具，其特征在于，端面突齿(11)的投影形状为直角三角形，该直角三角形的一条直角边沿水平方向设置并与驱动筒(10)的上端面贴合，该直角三角形的另一条直角边沿竖直方向向上设置。

3.根据权利要求1所述的油管悬挂器紧急回收工具，其特征在于，端面突齿(11)的投影形状具有两条垂直连接的直边和一条弧形边，其中一条该直边沿水平方向设置并与驱动筒(10)的上端面贴合，另一条该直边沿竖直方向向上设置，该弧形边的两端分别连接两条相互垂直的直边，且该弧形边朝向上方。

4.根据权利要求1所述的油管悬挂器紧急回收工具，其特征在于，止动筒(43)的下端间隔均布有多个卡接组，每个该卡接组均由相邻的一个第一凹槽(41)和一个第二凹槽(42)构成；第一凹槽(41)与第二凹槽(42)的形状相似，第一凹槽(41)对应的弧长大于第二凹槽(42)对应的弧长。

5.根据权利要求4所述的油管悬挂器紧急回收工具，其特征在于，该卡接组的数量与端面突齿(11)的数量相同，端面突齿(11)的形状与第一凹槽(41)的形状相同；相邻两个端面突齿(11)之间的弧长与第二凹槽(42)的弧长相等。

6.根据权利要求1所述的油管悬挂器紧急回收工具，其特征在于，承接环(50)内侧与转轴(30)螺纹连接，承接环(50)能够随转轴(30)一起相对于驱动筒(10)转动。

7.根据权利要求1所述的油管悬挂器紧急回收工具，其特征在于，驱动筒(10)的内腔顶部设置有上固定槽(19)，承接环(50)的上表面设置有下固定槽(51)，该弹性元件为压簧(52)，压簧(52)套设在转轴(30)外，压簧(52)的上端固定在上固定槽(19)，压簧(52)的下端固定在下固定槽(51)。

8.根据权利要求1所述的油管悬挂器紧急回收工具，其特征在于，止动筒(43)的内侧与转轴(30)的外表面螺纹固定，止动筒(43)的外侧与定位筒(44)的内侧螺纹固定。

9.根据权利要求1所述的油管悬挂器紧急回收工具，其特征在于，定位筒(44)的下端设置有用于与锥形段(12)配合的锥形配合段。

10.根据权利要求1所述的油管悬挂器紧急回收工具，其特征在于，驱动筒(10)的下端外表面设置有用于定位的定位销(60)。