CN110145269B - 一种远程液控式孔保护器用下入回收工具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种远程液控式孔保护器用下入回收工具，包括工具本体，工具本体的内部上端设有密封筒，工具本体上轴向设有多个密封接头，密封接头的其中一端设在工具本体的内部，在工具本体的外周设有可通过外力改变体积大小的第一腔体、第二腔体、第三腔体、第四腔体和第五腔体，工具本体的底端设有防转装置，工具本体内轴向贯穿多条液压控制通道。本发明的下放回收工具，能够减少水下作业配套工具的种类，节约加工制造成本；远程液压的控制方式，操作可靠、响应快；工具大通径结构，可实现多种井下作业，简化了作业流程，降低了作业风险。
Description
技术领域
本发明属于海洋石油天然气钻采装备领域，具体涉及一种远程液控式孔保护器用下入回收工具。
背景技术
孔保护器是水下采油树和水下井口装置的关键配套工具之一，在海洋油气钻采领域应用广泛，孔保护器在用于钻井、完井或修井期间，对采油树或水下井口装置顶层套管头通径内的密封表面等加以保护，以防止采油树或水下井口装置顶层套管头等发生碰撞、磨损等物理伤害。孔保护器锁定到采油树通径内，可作为采油树内、外压隔离的屏障。孔保护器的安装回收工具通过海洋隔水管和防喷器组的内通道对孔保护器进行安装、回收作业以及安装后的密封测试和井下作业。如需对孔保护器进行下入安装作业、回收作业、内通道密封测试等作业，现有的工具功能单一，需在作业平台准备不同的专用工具，完成以上不同的作业流程，导致操作繁琐、作业时间长；另一方面，现有的孔保护器安装工具或回收工具多为机械旋转作业钻杆柱来完成安装锁紧和解锁动作，该类工具的作业水深受钻杆柱长度的影响，锁紧、解锁操作响应缓慢、可靠性低。
发明内容
本发明的目的是提供一种远程液控式孔保护器用下入回收工具，简化了现有机械式孔保护器取送工具的结构，缩短了作业时间。
本发明所采用的技术方案是：一种远程液控式孔保护器用下入回收工具，包括工具本体，工具本体的内部上端设有密封筒，工具本体的顶端轴向设有多个密封接头，密封接头的其中一端设在工具本体的内部，在工具本体的外周设有可通过外力改变体积大小的第一腔体、第二腔体、第三腔体、第四腔体和第五腔体，第三腔体的外侧设有锁紧环，第四腔体和第五腔体之间的外侧设有开口锁环；
工具本体的底端设有防转装置；
工具本体内贯穿多条液压控制通道。
本发明的特点还在于，
第一腔体和第二腔体均包括外套并紧贴于工具本体的上筒体，上筒体为空心结构且一端为突出设置，上筒体的空心结构内设有隔离环，隔离环的两侧分别紧贴上筒体和工具本体，隔离环与工具本体固接，隔离环的顶面、上筒体和工具本体围在一起形成闭合的腔体，隔离环的底面、上筒体和工具本体围在一起形成闭合的腔体；
第三腔体包括腔体a和腔体b，腔体a和腔体b均包括悬挂套，悬挂套与上筒体突出端的内侧紧贴，悬挂套外侧开有“L”形凹槽，凹槽处设有与凹槽形状相对应的锁紧环，锁紧环的顶面为斜面设置，锁紧环的高度小于凹槽的高度，悬挂套与工具本体之间设有下筒体，下筒体分别与悬挂套和工具本体紧贴，下筒体与工具本体固接，下筒体的一端为突出设置，上筒体、工具本体和悬挂套围在一起形成闭合的腔体，工具本体、悬挂套和下筒体围在一起形成闭合的腔体；
第四腔体和第五腔体均包括外套并紧贴于工具本体的活塞体，活塞体的外侧紧贴下筒体突出端的内壁，活塞体的外壁为梭形结构，活塞体梭形结构的凸起处外套有开口锁环，工具本体、下筒体和活塞体围在一起形成闭合的腔体，工具本体还外套有挡环，挡环固接并紧贴于工具本体，挡环的一端为突出设置，挡环突出端的内壁外套并紧贴活塞体，工具本体、活塞体和挡环围在一起形成闭合的腔体。
每个液压控制通道的一端均贯穿密封接头，每个液压控制通道的另一端分别与第一腔体、第二腔体、第四腔体和第五腔体连通。
工具本体与上筒体通过密封g和密封j密封，隔离环与工具本体通过密封h密封，隔离环与上筒体通过密封i密封，工具本体与下筒体通过密封f密封，下筒体与活塞体通过密封e密封，活塞体与挡环通过密封c密封，活塞体与工具本体通过密封d密封，挡环与工具本体通过密封b密封，工具本体的内部还设有密封a。
密封a、密封b、密封c、密封d、密封e、密封f、密封g、密封h、密封i和密封j可分别或全部是金属密封、非金属密封或组合密封
防转装置包括防转块，防转块固接在挡环下端的外圆周上。
防转块的数量和分布与孔保护器上对应的防转槽一致。
本发明的有益效果是：可同时满足海洋水下孔保护器的安装和回收作业要求，减少了水下作业配套工具的种类，节约了加工制造成本；该工具中所有的锁紧和解锁装置均采用远程液压控制方式，能在水面将控制信号快速传递到执行机构，操作可靠、响应快；工具的大通径结构，既可满足内通道与环空通道的密封隔离，也可满足孔保护器下入安装作业后，无需取回工具，就能进行下油管前的取下钻作业，以及内通道的密封测试，简化了作业流程，节约了作业时间。
附图说明
图1是本发明一种远程液控式孔保护器用下入回收工具的结构示意图；
图2是本发明一种远程液控式孔保护器用下入回收工具的的锁紧环和开口锁环的局部结构示意图。
图中，1.密封筒，2.密封接头，3.隔离环，4.工具本体，5.上筒体，6.悬挂套，7.锁紧环，8.下筒体，9.活塞体，10.开口锁环，11.挡环，12.密封a，13.密封b，14.密封c，15.密封d，16.密封e，17.密封f，18.密封g，19.密封h，20.密封i，21.密封j，22.液压控制通道，23.第一腔体，24.第二腔体，25.第三腔体，25-1.腔体a，25-2.腔体b，26.第四腔体，27.第五腔体，28.防转块。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
如图1所示，是本发明一种远程液控式孔保护器用下入回收工具的结构示意图，包括工具本体4，工具本体4为中空回转体结构，工具本体4的内部上端设有密封筒1，工具本体4的顶端轴向设有多个密封接头2，密封接头2的其中一端均设在工具本体4的内部，在工具本体4的外周设有可通过外力改变体积大小的第一腔体23、第二腔体24、第三腔体25、第四腔体26和第五腔体27，第三腔体25的外侧设有锁紧环7，如图2所示，是本发明锁紧环7和开口锁环10的局部结构示意图，锁紧环7为开口环状结构，自然状态为胀开，可在外力作用下缩紧，第四腔体26和第五腔体27之间的外侧设有开口锁环10，开口锁环10为C型结构，自然状态为缩紧，可在外力作用下胀开。
第一腔体23和第二腔体24均包括外套并紧贴于工具本体4的上筒体5，上筒体5为空心结构且一端为突出设置，上筒体5的空心结构内设有隔离环3，隔离环3的两侧分别紧贴上筒体5和工具本体4，隔离环3与工具本体4固接，工具本体4与上筒体5通过密封g18和密封j21密封，隔离环3与工具本体4通过密封h19密封，隔离环3与上筒体5通过密封i20密封，隔离环3的顶面、上筒体5和工具本体4围在一起形成密封的腔体，隔离环3的底面、上筒体5和工具本体4围在一起形成密封的腔体，上筒体5为可固接为一体的分体式结构，上筒体5可在外力作用下沿轴向向上或向下移动一段距离，从而改变第一腔体23和第二腔体24的体积大小。
第三腔体25包括腔体a25-1和腔体b25-2，腔体a25-1和腔体b25-2均包括悬挂套6，悬挂套6与上筒体5突出端的内侧紧贴，悬挂套6上开有“L”形凹槽，凹槽处设有与凹槽形状相对应的锁紧环7，锁紧环7的顶面为斜面设置，锁紧环7的高度小于凹槽的高度，上筒体5可沿悬挂套6轴向自由移动，悬挂套6与工具本体4之间设有下筒体8，下筒体8可沿工具本体4轴向自由移动，下筒体8的一端为突出设置，下筒体8分别与悬挂套6和工具本体4紧贴，工具本体4与下筒体8通过密封f17密封，上筒体5、工具本体4、悬挂套6围在一起形成闭合的腔体，工具本体4、悬挂套6和下筒体8围在一起形成闭合的腔体，上筒体5可以相对于悬挂套6轴向自由移动，上筒体5向下运动，腔体a25-1的体积变小，向锁紧环7施加压力，使得锁紧环7挤入悬挂套6的凹槽内，上筒体5继续向下移动，腔体b25-2的体积变小，使得下筒体5推动油管悬挂器的压紧套向下移动，挤开油管悬挂器的锁块，实现油管悬挂器锁紧，实现锁紧，反之，上筒体5受外力向上运动，锁紧环7不受外力的作用，锁紧环7胀开，锁紧环7与孔保护器解锁。
第四腔体26和第五腔体27均包括外套并紧贴于工具本体4的活塞体9，活塞体9与工具本体4固接，活塞体9的外壁紧贴下筒体8突出端的内壁，活塞体9的外壁为梭形结构，可在外力作用下沿工具本体4移动，活塞体9梭形结构的凸起处外套有开口锁环10，开口锁环10为C型结构，自然状态为缩紧，可在外力作用下胀开，下筒体8与活塞体9通过密封e16密封，活塞体9与工具本体4通过密封d15密封，工具本体4、下筒体8和活塞体9围在一起形成密封的腔体，工具本体4还外套有挡环11，挡环11固接并紧贴于工具本体4，挡环11的一端为突出设置，挡环11突出端的内壁外套并紧贴于活塞体9，挡环11与工具本体4通过密封a12密封，活塞体9与挡环11通过密封c14密封，工具本体4、活塞体9和挡环11围在一起形成密封的腔体。活塞体9向下移动，第四腔体26的体积减小，活塞体9继续向下移动，活塞体9的突出端接触并挤压开口锁环10，使得活塞体10移动到下极限位置，开口锁环10胀开，开口锁环10即卡入油管悬挂器的压紧套内，实现锁紧，反之，活塞体9向上移动，开口锁环10不受外力的作用，开口锁环10缩紧，开口锁环10与孔保护器的压紧套解锁。
工具本体4的底端设有防转装置，防转装置包括防转块29，防转块29固接在挡环11下端的外圆周上，防转块29的数量和分布与孔保护器上的对应的防转槽一致。
工具本体4内贯穿多条液压控制通道22，每个液压控制通道22的一端贯穿密封接头2，每个液压控制通道22的另一端与第一腔体23、第二腔体24、第四腔体26和第五腔体27连通。如图1所示，液压控制通道22与第一腔体23连通，并通过液压管线连接到水面控制系统；第二腔体24、第四腔体26和第五腔体27的液压控制通道结构与图1中液压控制通道相似，图中已省略。
工具本体4和孔保护器之间通过密封筒2和密封b13形成本发明的密闭主通道，将主通径内压力或流体与环空内压力或流体隔离开。
本发明中密封a12、密封b13、密封c14、密封d15、密封e16、密封f17、密封g18、密封h19、密封i20和密封j21可分别或全部是金属密封、非金属密封或组合密封。
上筒体5与工具本体4之间可通过正反组合密封圈加耐磨圈，使其达到最佳密封和耐磨效果。
本发明中工具本体4内为通径结构，既可满足内通道与环空通道的密封隔离，也可满足孔保护器下入安装作业后，无需取回工具，就能进行下油管前的取下钻作业，以及内通道的密封测试，简化了作业流程，节约了作业时间。
本发明的工作过程是：
方式1)安装孔保护器
在安装孔保护器前，孔保护器坐放于作业平台。转换接头的上端连接作业管柱。
准备工作：转换接头的下端连接本发明下入回收工具，且各控制管线也连接到水面控制系统；通过向第五腔体27内打压，活塞体9移动到上极限位置，开口锁环10缩紧并保持该压力；向第一腔体23内打压，上筒体5移动到上极限位置，锁紧环7胀开，并保持该压力。
下放本发明下入回收工具到孔保护器内，缓慢转动作业管柱，使防转块29滑入孔保护器的防转槽内，直至完全坐放。第五腔体27泄压，向第四腔体26内打压，活塞体9移动到下极限位置，开口锁环10胀开并锁入孔保护器的压紧套内，并保持该压力，至此完成工具与孔保护器的连接。
继续下放本发明的下入回收工具、孔保护器至目标位置；第一腔体23泄压，向第二腔体24内打压，并保持该压力，使上筒体5相对于悬挂套6向下移动，腔体a25-1变小，锁紧环7缩回，与孔保护器的压紧套实现解锁；上筒体5继续向下移动，腔体b25-2变小，上筒体5下端推动孔保护器的压紧套向下移动，将孔保护器的锁块挤入目标位置的锁紧环槽内，实现孔保护器的安装和锁定。在回收工具前，可通过主通径进行起下钻作业，并完成孔保护器安装密封测试。确定孔保护器安装到位后，第四腔体26泄压，向第五腔体27内打压，活塞体9移动到上极限位置，并保持该压力，开口锁环10缩紧，本发明下放回收工具与孔保护器解锁；向上提起作业管柱，并回收工具至作业平台，至此完成孔保护器的安装和锁定。
方式2)回收孔保护器
孔保护器锁定到水下井口装置的顶层套管挂内或水下卧式采油树本体内，转换接头的上端连接作业管柱，
准备工作：转换接头的下端连接工具本体4，且各控制管线也连接到水面控制系统；向第五腔体27内打压，活塞体9移动到上极限位置，并保持该压力，开口锁环10缩紧，向第二腔体24内打压，使上筒体5移动到下极限位置，并保持该压力，锁紧环7缩紧。
利用作业管柱将工具下放到孔保护器内，缓慢转动作业管柱使工具防转块滑入提升环的防转槽内，继续下放工具，直至下筒体8完全坐放到孔保护器的提升环上，第五腔体27泄压，向第四腔体26内打压，活塞体9移动到下极限位置，并保持该压力，开口锁环10胀开，并锁入孔保护器压紧套内，至此完成工具与孔保护器的连接和锁定。
第二腔体24泄压，向第一腔体23内打压，上筒体5相对悬挂套6向上移动，腔体a25-1变大，使锁紧环7胀开，挤入孔保护器的压紧套环槽内；继续向第一腔体23内打压，腔体a25-1继续变大，锁紧环7、悬挂套6与管悬挂器的压紧套一起向上移动，直至孔保护器的提升环移动到上极限位置，孔保护器的锁块缩回，孔保护器解锁。保持第一腔体23内压力，继续向上提起作业管柱，直至工具和孔保护器回收至作业平台，至此完成孔保护器的回收。
本发明种远程液控式孔保护器的下入回收工具中所有的锁紧和解锁装置均采用远程液压控制方式，能在水面将控制信号快速传递到执行机构；通径结构，既可满足内通道与环空通道的密封隔离，也可满足孔保护器下入安装作业后，无需取回工具，就能进行下油管前的取下钻作业，以及内通道的密封测试，简化了作业流程，节约了作业时间。本发明的有益效果是，减少了水下作业配套工具的种类，节约了加工制造成本；远程液压控制方式，操作可靠、响应快；工具大通径结构，可实现多种井下作业，简化了作业流程，降低了作业风险。
Claims (6)
1.一种基于远程液控式孔保护器用下入回收工具，其特征在于，包括工具本体(4)，所述工具本体(4)的内部上端设有密封筒(1)，工具本体(4)的顶端轴向设有多个密封接头(2)，每个所述密封接头(2)的其中一端均设在工具本体(4)的内部，在所述工具本体(4)的外周依次设有可通过外力改变体积大小的第一腔体(23)、第二腔体(24)、第三腔体(25)、第四腔体(26)和第五腔体(27)，所述第三腔体(25)的外侧设有锁紧环(7)，所述第四腔体(26)和第五腔体(27)之间的外侧设有开口锁环(10)；
所述工具本体(4)的底端设有防转装置；
所述工具本体(4)内轴向贯穿多条液压控制通道(22)；
所述第一腔体(23)和第二腔体(24)均包括外套并紧贴于工具本体(4)的上筒体(5)，上筒体(5)为空心结构且一端为突出设置，上筒体(5)的空心结构内设有隔离环(3)，隔离环(3)的两侧分别紧贴上筒体(5)和工具本体(4)，隔离环(3)与工具本体(4)固接，所述隔离环(3)的顶面、上筒体(5)和工具本体(4)围在一起形成闭合的腔体，隔离环(3)的底面、上筒体(5)和工具本体(4)围在一起形成闭合的腔体；
所述第三腔体(25)包括腔体a(25-1)和腔体b(25-2)，腔体a(25-1)和腔体b(25-2)均包括悬挂套(6)，悬挂套(6)与上筒体(5)突出端的内侧紧贴，悬挂套(6)外侧开有“L”形凹槽，凹槽处设有与凹槽形状相对应的锁紧环(7)，锁紧环(7)的顶面为斜面设置，锁紧环(7)的高度小于凹槽的高度，悬挂套(6)与工具本体(4)之间设有下筒体(8)，下筒体(8)分别与悬挂套(6)和工具本体(4)紧贴，下筒体(8)与工具本体(4)固接，下筒体(8)的一端为突出设置，所述上筒体(5)、工具本体(4)和悬挂套(6)围在一起形成闭合的腔体，工具本体(4)、悬挂套(6)和下筒体(8)围在一起形成闭合的腔体；
所述第四腔体(26)和第五腔体(27)均包括外套并紧贴于工具本体(4)的活塞体(9)，活塞体(9)的外壁紧贴下筒体(8)突出端的内壁，活塞体(9)的外壁为梭形结构，活塞体(9)梭形结构的凸起处外套有开口锁环(10)，工具本体(4)、下筒体(8)和活塞体(9)围在一起形成闭合的腔体，工具本体(4)还外套有挡环(11)，所述挡环(11)固接并紧贴于工具本体(4)，挡环(11)的一端为突出设置，挡环(11)突出端的内壁外套并紧贴活塞体(9)，工具本体(4)、活塞体(9)和挡环(11)围在一起形成闭合的腔体。
2.如权利要求1所述的一种基于远程液控式孔保护器用下入回收工具，其特征在于，每个所述液压控制通道(22)的一端均贯穿密封接头(2)，每个液压控制通道(22)的另一端分别与第一腔体(23)、第二腔体(24)、第四腔体(26)和第五腔体(27)连通。
3.如权利要求1所述的一种基于远程液控式孔保护器用下入回收工具，其特征在于，所述工具本体(4)与上筒体(5)通过密封g(18)和密封j(21)密封，所述隔离环(3)与工具本体(4)通过密封h(19)密封，所述隔离环(3)与上筒体(5)通过密封i(20)密封，所述工具本体(4)与下筒体(8)通过密封f(17)密封，所述下筒体(8)与活塞体(9)通过密封e(16)密封，所述活塞体(9)与挡环(11)通过密封c(14)密封，活塞体(9)与工具本体(4)通过密封d(15)密封，挡环(11)与工具本体(4)通过密封b(13)密封，工具本体(4)的内部还设有密封a(12)。
4.如权利要求3所述的一种基于远程液控式孔保护器用下入回收工具，其特征在于，所述密封a(12)、密封b(13)、密封c(14)、密封d(15)、密封e(16)、密封f(17)、密封g(18)、密封h(19)、密封i(20)和密封j(21)可分别或全部是金属密封、非金属密封或组合密封。
5.如权利要求1所述的一种基于远程液控式孔保护器用下入回收工具，其特征在于，所述防转装置包括防转块(28)，所述防转块(28)固接在挡环(11)下端的外圆周上。
6.如权利要求5所述的一种基于远程液控式孔保护器用下入回收工具，其特征在于，所述防转块(28)的数量和分布与孔保护器上对应的防转槽一致。
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