CN108019172A - 一种深水旋转控制短节内筒液压锁紧装置 - Google Patents
一种深水旋转控制短节内筒液压锁紧装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108019172A CN108019172A CN201810021076.0A CN201810021076A CN108019172A CN 108019172 A CN108019172 A CN 108019172A CN 201810021076 A CN201810021076 A CN 201810021076A CN 108019172 A CN108019172 A CN 108019172A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- inner cylinder
- pipe nipple
- rotation control
- control pipe
- locking
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 210000002445 nipple Anatomy 0.000 title claims abstract description 52
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 13
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims abstract description 64
- 238000004064 recycling Methods 0.000 claims abstract description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 12
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 10
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 10
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 10
- 239000003292 glue Substances 0.000 claims description 6
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 2
- 238000007667 floating Methods 0.000 abstract description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 241001074085 Scophthalmus aquosus Species 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 238000011112 process operation Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B23/00—Apparatus for displacing, setting, locking, releasing or removing tools, packers or the like in boreholes or wells
- E21B23/08—Introducing or running tools by fluid pressure, e.g. through-the-flow-line tool systems
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B23/00—Apparatus for displacing, setting, locking, releasing or removing tools, packers or the like in boreholes or wells
- E21B23/08—Introducing or running tools by fluid pressure, e.g. through-the-flow-line tool systems
- E21B23/10—Tools specially adapted therefor
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
本发明涉及超深水控压钻井装备领域，特别涉及一种用于超深水控压钻井的旋转控制短节内筒液压锁紧方法及装置。所述旋转控制短节内筒液压锁紧装置包括旋转控制短节内筒、旋转控制短节外筒、锁紧机构、钻杆和下放回收钻杆；所述旋转控制短节内筒液压锁紧的实施方法是通过液压系统，利用液压活塞杆推动圆柱推体竖直向下运动，圆柱推体的运动对摆动挡块产生横向力，摆动挡块以铰接螺栓为轴摆动，并且带动卡紧锁块进入锁紧槽，实现锁紧。本发明解决浮式钻井平台配置控压钻井装备后内筒锁紧困难问题，实现旋转控制短节内筒与外筒的快速锁紧，降低非钻井时间，减少钻井成本，实现安全高效超深水钻井作业。
Description
技术领域
本发明涉及超深水控压钻井装备，特别涉及一种旋转控制短节内筒的液压锁紧方法及其装置。
背景技术
超深水(水深大于1500m)油气资源储量大，具有较高的技术经济潜力，但是超深水钻井中压力窗口窄的问题突出，技术要求复杂，为钻井工艺和钻井装备提出了更高的要求，其中通过控制压力钻井技术，可以有效解决深水钻井中压力窗口窄的问题。但是浮式钻井平台配备控压钻井装备后，需要对连接在隔水管系统上的旋转控制短节内筒进行下放与锁紧。面对旋转控制短节内筒锁紧困难，结合现有浮式钻井平台隔水管系统配置，提出旋转控制短节内筒的液压锁紧方法。本发明中，旋转控制短节内筒设有锁紧槽，通过锁紧机构中的卡紧锁块卡紧锁紧槽，完成内筒的与外筒的锁紧。通过液压系统实现快速锁紧，解决旋转控制短节内筒锁紧难题，提高钻井工艺过程的安全性，减少非钻井时间，提高钻井效率。
发明内容
本发明的目的就是针对现有浮式平台配备控压钻井装备后旋转控制短节内筒锁紧问题，提供一种安全高效，锁紧可靠的液压锁紧方法及装置，提高钻井工艺过程安全性，减少非钻井时间，降低钻井成本。
其特征是：一种液压锁紧方法及装置，包括旋转控制短节内筒、旋转控制短节外筒、锁紧机构、钻杆和下放回收钻杆。所述旋转控制短节内筒包括胶芯、锁紧槽、定位台阶和圆柱轴承；所述旋转控制短节外筒包括预定位凸台、分流返回管线、连接法兰、锁紧端盖和隔水管；所述锁紧机构包括摆动挡块、圆柱推体、液压活塞杆和铰接螺栓，所述摆动挡块包括铰接螺栓孔、弹簧阻尼器、卡紧锁块和圆弧接触面，所述圆柱推体包括上部圆柱体和下部斜体；所述卡紧锁块装有压力传感器；所述钻杆与井架相连，带动内筒的下放回收；所述下放回收钻杆与内筒连接，带动旋转控制短节内筒进入外筒，当内筒与外筒锁紧后，下放回收钻杆离开内筒，钻杆进入内筒开始钻井工作。
所述胶芯通过圆柱轴承固定在内筒上，当通入钻杆工作时，胶芯通过圆柱轴承随钻杆转动；所述锁紧槽是整个锁紧过程的关键部件，启动液压锁紧后，锁紧结构中的卡紧锁块在液压力的作用下进入锁紧槽，完成锁紧；所述定位台阶与外筒中的预定位凸台配合，实现内筒在外筒的基本定位，内筒与外筒实现基本定位后，进行锁紧过程。
所述预定位凸台与内筒的定位台阶配合，当内筒进行下放时，通过预定位凸台可以基本定位内筒的位置，并且限制内筒上下运动；所述连接法兰是将外筒与隔水管系统相连；所述分流返回管线，实现钻井泥浆液的循环；所述锁紧端盖位于外筒的上端，整个锁紧机构位于锁紧端盖中，摆动挡块通过铰接螺栓与锁紧端盖相连，液压活塞杆连同圆柱推体位于锁紧端盖上。
所述液压活塞杆是液压力的传递部件，在开启液压系统后，通过液压活塞杆的运动带动整个锁紧过程的实施；所述圆柱推体与液压活塞杆连接，分为上部圆柱体和下部斜体，在锁紧原始状态下，摆动挡板与下部斜体接触，当锁紧完成后，摆动挡板与上部圆柱体接触，并且起到卡紧的作用；所述铰接螺栓为摆动挡块的转动提供转轴；所述摆动挡块通过铰接螺栓连接在锁紧端盖上，在进行锁紧过程中，摆动挡块在液压力的作用下压缩弹簧阻尼器，并且以铰接螺栓为轴摆动；所述弹簧阻尼器为摆动挡块提供弹簧力，在锁紧初始状态，弹簧处于完全伸长的状态，摆动挡板在弹簧力的作用下处于倾斜状态，液压锁紧后，弹簧阻尼器完全在液压力的间接作用下，处于压缩状态，此时完成锁紧；所述卡紧锁块在锁紧后完全卡进锁紧槽，并且在卡紧锁块上装有压力传感器，利用压力传感器来判断锁紧情况，保证钻进过程操作的安全性。
所述钻杆与下放回收钻杆是将旋转控制短节内筒下放到外筒中所需要的装置，通过特定的下放回收钻杆将内筒下放，完成内筒与外筒的预定位，内筒与外筒实现液压锁紧后，下放回收钻杆从内筒中脱离。
附图说明
图1：旋转控制短节内筒液压锁紧方法及装置示意图
图2：旋转控制短节内筒示意图；
图3：旋转控制短节外筒示意图；
图4：液压锁紧机构模型示意图；
图5：摆动挡块结构三视图；
图6：圆柱推体模型示意图。
图中：钻杆1、下放回收钻杆2、旋转控制短节内筒3、胶芯3.1、定位台阶3.2、锁紧槽3.3、圆柱轴承3.4、液压锁紧机构4、液压活塞杆4.1、圆柱推体4.2、上部圆柱体4.2.1、下部斜体4.2.2、铰接螺栓4.3、摆动挡块4.4、卡紧锁块4.4.1、铰接螺栓孔4.4.2、弹簧阻尼器4.4.3、圆弧接触面4.4.4、旋转控制短节外筒5、隔水管5.1、锁紧端盖5.2、分流返回管线5.3、预定位凸台5.4、连接法兰5.5.
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作进一步描述。
下放内筒：旋转控制短节内筒(3)的下放需要钻杆(1)与特定的下放回收钻杆(2)，并且特定的下放回收钻杆(2)与井架上钻杆相连。旋转控制短节内筒(3)位于钻台旁，在上部钻杆的带动下，下放回收钻杆(2)与内筒(3)连接，下放回收钻杆(2)提升内筒 (3)至钻台处，与钻台下部钻杆连接。在钻杆(1)的带动下，旋转控制短节内筒(3)通过隔水管(5.1)缓慢进入旋转控制短节外筒(5)，实现下放。
内筒预定位；旋转控制短节内筒(3)在下放回收钻杆(2)的作用下不断向下运动。由于内筒(3)设有定位台阶(3.2)，外筒(5) 设有预定位凸台(5.4)，当内筒(3)的定位台阶(3.2)与预定位凸台(5.4)接触，此时停止钻杆(1)运动，旋转控制短节内筒(3) 与外筒(5)实现预定位。预定位之后，旋转控制短节内筒(3)在外筒(5)垂直方向的自由度受到限制，便于锁紧机构(4)进行工作。
液压锁紧机构(4)初始状态：预定位完成后，在还没有启动液压系统前，锁紧机构(4)处于初始状态。此时弹簧阻尼器(4.4.3) 处于伸长状态，在弹簧力的作用下，摆动挡板(4.4)处于倾斜的位置，并且与圆柱推体(4.2)的下部斜体(4.2.2)接触，卡紧锁块(4.4.1)与锁紧槽(3.3)处于分离状态。
液压锁紧机构(4)工作状态：启动液压系统，液压活塞杆(4.1) 在液压力的作用下开始运动，并且液压活塞杆(4.1)与圆柱推体(4.2) 的上部圆柱体(4.2.1)相连，活塞杆的运动推动圆柱推体(4.2)向下运动。由于在初始状态时摆动挡块(4.4)与圆柱推体(4.2)的下部斜体(4.2.2)接触，当圆柱推体(4.2)不断向下运动时，其竖直方向的运动对摆动挡板(4.4)产生水平方向的位移，摆动挡板(4.4) 以铰接螺栓(4.3)为轴开始转动，并且摆动挡板(4.4)不断压缩弹簧阻尼器(4.4.3)，卡紧锁块(4.4.1)也随摆动挡块(4.4)的运动不断靠近内筒的锁紧槽(3.3)。
液压锁紧机构(4)的锁紧状态:液压系统持续提供液压力，圆柱推体(4.2)在液压力的作用下继续向下运动。在液压力的作用下，弹簧阻尼器(4.4.3)被完全压缩，摆动挡块(4.4)移动至垂直方向，与旋转控制短节外筒(5)的内壁的重合，此时圆柱推体(4.2)的上端圆柱(4.2.1)与摆动挡块(4.4)接触，并且通过外筒内壁卡紧摆动挡块(4.4)。当摆动挡块(4.4)与外筒内壁重合时，卡紧锁块(4.4.1) 完全进入锁紧槽(3.3)，并且卡紧锁块(4.4.1)上装有压力传感器，通过压力传感器可以准确的判断锁紧情况，此时完成锁紧工作。
钻井工作开始：在液压锁紧完成后，持续提供液压力，卡紧锁块 (4.4.1)与锁紧槽(3.3)保持锁紧状态。将特定的下放回收钻杆(2) 从旋转控制短节内筒(3)中退出，放下钻杆(1)，钻杆(1)在通过旋转控制短节时，胶芯(3.1)抱住钻杆(1)实现密封，并且随钻杆 (1)转动。
本发明的有益效果：
1、本发明采用液压系统可以实现快速锁紧，解决配备隔水管系统后内筒锁紧困难的问题，减少非钻井时间，提高钻井效率，降低生产成本。
2、本发明的卡紧锁块上装有压力传感器，当卡紧锁块与锁紧槽实现完全锁紧后，压力传感器发出信号，钻井人员通过信号可以准确判断锁紧情况，保证钻井过程安全性，提高钻井安全系数。
3、本发明采用液压锁紧机构，结构紧凑，安装方便，易于维护，性能优良，能够满足使用的要求。
Claims (5)
1.一种用于深水控制压力钻井的旋转控制短节内筒液压锁紧方法及装置，其特征是：一种液压锁紧方法及装置，包括旋转控制短节内筒(3)、旋转控制短节外筒(5)、液压锁紧机构(4)、钻杆(1)和下放回收钻杆(2)。所述旋转控制短节内筒(3)包括胶芯(3.1)、定位台阶(3.2)、锁紧槽(3.3)和圆柱轴承(3.4)；所述旋转控制短节外筒(5)包括预定位凸台(5.4)、分流返回管线(5.3)、连接法兰(5.5)、锁紧端盖(5.2)和隔水管(5.1)；所述液压锁紧机构(4)包括摆动挡块(4.4)、圆柱推体(4.2)、液压活塞杆(4.1)和铰接螺栓(4.3)，所述摆动挡块(4.4)包括铰接螺栓孔(4.4.2)、弹簧阻尼器(4.4.3)、卡紧锁块(4.4.1)和圆弧接触面(4.4.4)，所述圆柱推体(4.2)包括上部圆柱体(4.2.1)和下部斜体(4.2.2)，所述卡紧锁块(4.4.1)装有传感器；所述钻杆(1)与井架相连，带动旋转控制短节内筒(3)的下放回收；所述下放回收钻杆(2)与内筒连接，带动旋转控制短节内筒(3)进入外筒(5)，当内筒(3)与外筒(5)锁紧后，下放回收钻杆(2)离开内筒，钻杆进入旋转控制短节内筒(3)开始钻井工作。
2.根据权利要求1所述的一种用于深水控制压力钻井的旋转控制短节内筒液压锁紧方法，其特征在于：钻杆(1)与特定的下放回收钻杆(2)相连，通过钻杆(1)运动带动特定的下放回收钻杆(2)进入旋转控制短节内筒(3)，旋转控制短节内筒(3)在下放回收钻杆(2)的作用下不断向下运动。由于内筒(3)设有定位台阶(3.2)，外筒(5)设有预定位凸台(5.4)，当内筒(3)的定位台阶(3.2)与预定位凸台(5.4)接触，此时停止钻杆(1)运动，旋转控制短节内筒(3)与外筒(5)实现预定位。
3.根据权利要求1所述的一种用于深水控制压力钻井的旋转控制短节内筒液压锁紧方法，其特征在于：旋转控制短节内筒(3)与外筒(5)完成预定位后，启动液压系统，液压活塞杆(4.1)在液压力的作用下开始运动，并且液压活塞杆(4.1)与圆柱推体(4.2)的上部圆柱体(4.2.1)相连，活塞杆的运动推动圆柱推体(4.2)向下运动。由于在初始状态时摆动挡块(4.4)与圆柱推体(4.2)的下部斜体(4.2.2)接触，当圆柱推体(4.2)不断向下运动时，其竖直方向的运动对摆动挡板(4.4)产生水平方向的位移，摆动挡板(4.4)以铰接螺栓(4.3)为轴开始转动，并且摆动挡板(4.4)不断压缩弹簧阻尼器(4.4.3)，卡紧锁块(4.4.1)也随摆动挡块(4.4)的运动不断靠近内筒的锁紧槽(3.3),在圆柱推体(4.2)不断向下运动，卡紧锁块(4.4.1)进入锁紧槽(3.3)，完成锁紧。
4.根据权利要求1所述的一种用于深水控制压力钻井的旋转控制短节内筒液压锁紧装置，其特征是：所述圆柱推体(4.2)分为两部分，分为上部圆柱体(4.2.1)与下部斜体(4.2.2)，摆动挡块(4.4)与圆柱推体(4.2)始终保持接触，通过液压活塞杆(4.1)的推动，圆柱推体(4.2)使摆动挡板(4.4)以铰接螺栓(4.3)为轴转动，进而带动卡紧锁块(4.4.1)进入锁紧槽(3.3)。
5.根据权利要求1所述的一种用于深水控制压力钻井的旋转控制短节内筒液压锁紧装置，其特征是：摆动挡板(4.4)分为四部分，包括卡紧锁块(4.1.1)、铰接螺栓孔(4.4.2)、弹簧阻尼器(4.4.3)和圆弧接触面(4.4.4)，在液压力的作用下，摆动挡块(4.4)以铰接螺栓(4.3)为轴旋转至竖直位置，与锁紧端盖(5.2)的内壁接触，卡紧锁块(4.4.1)进入锁紧槽(3.3)，卡紧锁块(4.4.1)上装有压力传感器，钻井人员通过压力传感器信号可以确定锁紧情况，进而保证钻井过程操作安全性。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810021076.0A CN108019172A (zh) | 2018-01-10 | 2018-01-10 | 一种深水旋转控制短节内筒液压锁紧装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810021076.0A CN108019172A (zh) | 2018-01-10 | 2018-01-10 | 一种深水旋转控制短节内筒液压锁紧装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108019172A true CN108019172A (zh) | 2018-05-11 |
Family
ID=62072763
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810021076.0A Pending CN108019172A (zh) | 2018-01-10 | 2018-01-10 | 一种深水旋转控制短节内筒液压锁紧装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108019172A (zh) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101377120A (zh) * | 2008-10-08 | 2009-03-04 | 宝鸡石油机械有限责任公司 | 一种海洋水下液压连接器 |
| CN203822158U (zh) * | 2014-04-22 | 2014-09-10 | 美钻能源科技(上海)有限公司 | 海洋钻井隔水管伸缩节装置 |
| CN106150393A (zh) * | 2015-04-15 | 2016-11-23 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种可旋转钻柱式滑动钻进短节 |
-
2018
- 2018-01-10 CN CN201810021076.0A patent/CN108019172A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101377120A (zh) * | 2008-10-08 | 2009-03-04 | 宝鸡石油机械有限责任公司 | 一种海洋水下液压连接器 |
| CN203822158U (zh) * | 2014-04-22 | 2014-09-10 | 美钻能源科技(上海)有限公司 | 海洋钻井隔水管伸缩节装置 |
| CN106150393A (zh) * | 2015-04-15 | 2016-11-23 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种可旋转钻柱式滑动钻进短节 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101059061B (zh) | 滑动推靠式导向钻井工具 | |
| US7213656B2 (en) | Apparatus and method for facilitating the connection of tubulars using a top drive | |
| CN103195359B (zh) | 液压动力头工程钻机 | |
| CN103867122B (zh) | 全液压山地勘探履带钻机 | |
| CN109236189A (zh) | 一种井下随钻扩眼器 | |
| CN109296314A (zh) | 一种新型的自动化上下钻杆瓦斯抽放钻机 | |
| CN107939404B (zh) | 一种基于齿轮齿条传动的机械式伸缩水枪 | |
| CN201053294Y (zh) | 旋转推靠式导向钻井工具 | |
| CN104196449B (zh) | 钻井法凿井垂直钻进钻具 | |
| CN108019172A (zh) | 一种深水旋转控制短节内筒液压锁紧装置 | |
| CN205977149U (zh) | 液压驱动交替伸缩式连续油管牵引器 | |
| CN201053295Y (zh) | 滑动推靠式导向钻井工具 | |
| CN209099960U (zh) | 一种新型的自动化上下钻杆瓦斯抽放钻机 | |
| WO2017103601A1 (en) | Apparatus for transmitting torque through a work string when in tension and allowing free rotation with no torque transmission when in compression | |
| CN202483432U (zh) | 适用于砾石地层钻井的跟管钻井系统 | |
| CN105317395A (zh) | 一种旋转水泥头 | |
| CN207048693U (zh) | 一种双向限位膨胀锁紧式连续油管组合接头 | |
| CN112816246A (zh) | 用于沉积物地层无干扰均速绳索钻探取样装置及取样方法 | |
| CN207080176U (zh) | 一种基坑支护钻孔灌注桩施工设备 | |
| CN206753521U (zh) | 旋扣钳 | |
| CN107191144A (zh) | 一种海底换钻头装置 | |
| CN203742448U (zh) | 全液压山地勘探履带钻机 | |
| CN210105820U (zh) | 钻修井用钻具止回阀、油管旋塞阀远程快速抢接装置 | |
| CN203559776U (zh) | 一种适用于套管驱动头的引导锁紧机构 | |
| CN106121508B (zh) | 用于回转件的锁紧方法、锁紧装置、顶驱设备和钻机 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20180511 |