CN107448163B - 一种深水重力式螺旋自动连接器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种深水重力式螺旋自动连接器，属于海洋石油钻采工具技术领域。它由螺旋动力头、螺旋运动短节、连接外壳、上限位套、下限位套、碟簧和端盖构成；螺旋运动短节下端螺纹安装有连接外壳，螺旋运动短节内设置有螺旋动力头；螺旋动力头下方的连接外壳内通过下限位套安装有碟簧。该连接器整体设计巧妙，能够应对施工过程风浪流波动引起的波动载荷和管柱下放的冲击载荷；具有结构简单，操作方便，适应能力强，成本低的特点；特别适用于深水隔水管和井口连接使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种深水重力式螺旋自动连接器，属于海洋石油钻采工具技术领域。
背景技术
随着陆地油气资源的日益枯竭和油气供求矛盾的突显，海洋油气勘探开发工作己经成为当前各国家的关注重点。在海洋水下环境，尤其当水深超过一定深度后，已超出人工所能处理的范围，对于油气的开采和井身的维修等操作，需要实现隔水管和井口部件的连接或分离，这对于海洋油气装备的开采，有着重要的意义。
目前大多数的水下连接器，都是液压控制，但是对于深水环境，则对液压系统提出了更高的要求，致使连接器成本高，操作相对复杂，且对未知的海洋环境的应对能力低，因此，有必要研发一种结构简便，操作简便，适应能力强的水下连接器。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种结构简单，操作方便，安全可靠，以更为方便的连接隔水管和井口部件，保证海底油气的开采和井身维修操作处理的深水重力式螺旋自动连接器。
本发明的技术方案是：
一种深水重力式螺旋自动连接器，它由螺旋动力头、螺旋运动短节、连接外壳、上限位套、下限位套、碟簧和端盖构成，其特征在于：螺旋运动短节下端螺纹安装有连接外壳，螺旋运动短节内设置有螺旋动力头，螺旋动力头顶部螺纹安装有隔水管，螺旋运动短节顶端螺纹安装有端盖，端盖与隔水管和螺旋动力头之间通过密封圈装有上限位套，螺旋动力头下方的连接外壳内通过下限位套安装有碟簧。
所述的螺旋运动短节内的螺旋动力头圆周上螺旋状设置有螺旋键，螺旋运动短节的内壁上设置有与螺旋键对应的螺旋槽，螺旋运动短节与螺旋动力头之间通过螺旋槽和螺旋键的配合螺旋滑动连接。
所述的下限位套底部与连接外壳之间设置有间隙。
所述的端盖与隔水管、螺旋动力头和上限位套之间滑动连接。
所述的连接外壳下端口内设置有内螺纹。
本发明与现有技术相比的有益效果在于：
该深水重力式螺旋自动连接器利用隔水管下放过程中的隔水管重力为原动力，使得螺旋动力头和螺旋运动短节产生一个相对运动趋势，并带动工具旋转，使得工具和井口部件连接；在隔水管上提过程中，螺旋动力头向上运动，带动工具反向旋转，实现了工具和井口的解扣。该深水重力式螺旋自动连接器整体设计巧妙，能够应对施工过程风浪流波动引起的波动载荷和管柱下放的冲击载荷。具有结构简单，操作方便，适应能力强，成本低的特点。特别适用于深水隔水管和井口连接使用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图，
图2为图1中的A—A向的截面结构示意图，
图3为本发明的工作准备状态示意图，
图4为本发明的连接状态示意图。
图中：1、螺旋动力头，2、螺旋运动短节，3、连接外壳，4、上限位套，5、下限位套，6、碟簧，7、端盖，8、隔水管，9、密封圈，10、连接法兰，11、螺旋键，12、螺旋槽。
具体实施方式
该深水重力式螺旋自动连接器由螺旋动力头1、螺旋运动短节2、连接外壳3、上限位套4、下限位套5、碟簧6和端盖7构成，螺旋运动短节2下端螺纹安装有连接外壳3，螺旋运动短节2内设置有螺旋动力头1，螺旋动力头1顶部螺纹安装有隔水管8，螺旋运动短节2顶端螺纹安装有端盖7，端盖7与隔水管8和螺旋动力头1之间通过密封圈9装有上限位套4，端盖7与隔水管8、螺旋动力头1和上限位套4之间滑动连接。密封圈9安装在上限位套4上部，密封圈9能够阻挡海洋中的杂质进入工具内部，避免影响工具正常工作和污染工具内部液体；上限位套4筒能够阻止螺旋动力头1的向上运动趋势，初始状态时保证该连接器不脱离隔水管8，同时受到螺旋运动短节2的作用时，不随螺旋动力头1向下运动。
螺旋动力头1下方的连接外壳3内通过下限位套5安装有碟簧6；下限位套5底部与连接外壳3之间设置有间隙；以实现对碟簧6的压缩。连接外壳3下端口内设置有内螺纹；用于与井口上的连接法兰10。
该深水重力式螺旋自动连接器的螺旋运动短节2内的螺旋动力头1圆周上螺旋状设置有螺旋键11，螺旋运动短节2的内壁上设置有与螺旋键11对应的螺旋槽12，螺旋运动短节2与螺旋动力头1之间通过螺旋槽12和螺旋键11的配合螺旋滑动连接（参见附图1—2）。
该深水重力式螺旋自动连接器工作时；在隔水管8下放的过程中，通过水下机器人使连接外壳3下端口与井口上的连接法兰10实现初步对中，由于的连接外壳3下部的锥段锥角和连接法兰10的上端锥面锥角一致，因此，在隔水管8下放时，在连接外壳3和上法兰锥面的相互作用下，通过上下相同锥角的锥面重合，即可实现精确对中。
同时在隔水管8重力的作用下，螺旋动力头1和螺旋运动短节2产生相对位移，由于隔水管8整体质量和长度较大，螺旋键11产生的扭矩不足以让隔水管8旋转，反而迫使螺旋运动短节2和连接外壳3整体旋转，由此使连接外壳3和连接法兰10不断咬合实现连接。
当隔水管8下放一定距离后，螺旋动力头1和下限位套筒5接触，隔水管8继续下放，碟簧6开始压缩，直至到达极限位置，下限位套筒5底端面和连接外壳3接触，此时螺旋动力头1停止转动。此时碟簧6处于压缩极限状态，下限位套筒5底端面和连接外壳3接触不仅限制了隔水管8的向下运动，同时也保护了碟簧6避免其被压溃。
连接法兰10上端面和连接外壳3接触后，隔水管8重量都作用于井口；整个碟簧6压缩过程中，碟簧6可以吸收转化外界的冲击载荷，达到一定缓冲作用，避免该连接器的损坏。当需要隔水管8与井口的连接法兰10分离时，上提隔水管8，螺旋动力头1相对于螺旋运动短节3向上运动，由于螺旋键11的作用，该连接器产生反向扭矩，并进行反向旋转，使得该连接器和连接法兰10逐步不断脱离，达到隔水管8和井口的连接法兰10分离目的。
该深水重力式螺旋自动连接器利用隔水管8下放过程中的隔水管重力为原动力，使得螺旋动力头1和螺旋运动短节3产生一个相对运动，从而带动螺旋运动短节2和连接外壳3旋转，使得连接外壳3和井口的连接法兰10部件连接；在隔水管8上提过程中，螺旋动力头1向上运动，带动螺旋运动短节2和连接外壳3反向旋转，从而实现连接外壳3与连接法兰10的解扣。该深水重力式螺旋自动连接器整体设计巧妙，能够应对施工过程风浪流波动引起的波动载荷和管柱下放的冲击载荷。并具有结构简单，操作方便，适应能力强，成本低的特点。特别适用于深水隔水管和井口连接使用。
Claims (1)
1.一种深水重力式螺旋自动连接器，它由螺旋动力头（1）、螺旋运动短节（2）、连接外壳（3）、上限位套（4）、下限位套（5）、碟簧（6）和端盖（7）构成，其特征在于：螺旋运动短节（2）下端螺纹安装有连接外壳（3），螺旋运动短节（2）内设置有螺旋动力头（1），螺旋动力头（1）顶部螺纹安装有隔水管（8），螺旋运动短节（2）顶端螺纹安装有端盖（7），端盖（7）与隔水管（8）和螺旋动力头（1）之间通过密封圈（9）装有上限位套（4），螺旋动力头（1）下方的连接外壳（3）内通过下限位套（5）安装有碟簧（6）;所述的螺旋运动短节（2）内的螺旋动力头（1）圆周上螺旋状设置有螺旋键（11），螺旋运动短节（2）的内壁上设置有与螺旋键（11）对应的螺旋槽（12），螺旋运动短节（2）与螺旋动力头（1）之间通过螺旋槽（12）和螺旋键（11）的配合螺旋滑动连接;所述的下限位套（5）底部与连接外壳（3）之间设置有间隙;所述的端盖（7）与隔水管（8）之间滑动连接，所述螺旋动力头（1）和上限位套（4）之间滑动连接; 所述的连接外壳（3）下端口内设置有内螺纹;
该连接器在隔水管（8）下放的过程中，通过水下机器人使连接外壳（3）下端口与井口上的连接法兰（10）实现初步对中，由于连接外壳（3）下部的锥面锥角和连接法兰（10）的上端锥面锥角一致，因此，在隔水管（8）下放时，在连接外壳（3）和连接法兰（10）锥面的相互作用下，通过上下相同锥角的锥面重合，即可实现精确对中；
同时在隔水管（8）重力的作用下，螺旋动力头（1）和螺旋运动短节（2）产生相对位移，由于隔水管（8）整体质量和长度较大，螺旋键（11）产生的扭矩不足以让隔水管（8）旋转，反而迫使螺旋运动短节（2）和连接外壳（3）整体旋转，由此使连接外壳（3）和连接法兰（10）不断咬合实现连接。
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