CN112431566A - 水下采油树安装回收工具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及海洋石油钻采设备领域，具体公开了水下采油树安装回收工具，包括工具内筒、工具外筒、导向筒、锁块外套、底板、驱动环和锁块，通过导向筒上的螺旋形的导向孔与工具外筒上的导向销之间的配合，能够实现导向筒的螺旋下降，从而带动驱动环轴向下降，驱动锁块伸出，从而实现本工具与采油树之间的锁紧。本发明通过机械结构实现锁块的伸出从而实现安装回收工具与采油树之间的锁紧，从而避免了传统工具通过液压油驱动锁块锁紧时液压工作异常导致的锁紧失效的问题，因此增加了水下采油树安装回收工具与采油树之间锁紧的安全性。

Description

水下采油树安装回收工具

技术领域

本发明属于海洋石油钻采设备技术领域，具体涉及水下采油树安装回收工具。

背景技术

在海洋石油勘探开发过程中，水下采油树是关键装备之一。采油树安装工具用于水下采油树的送入安装与回收，通过锁块式结构实现对采油树的锁紧。

现有的采油树安装工具通常采用液压油驱动锁块伸出，实现采油树与采油树安装工具之间的连接和解锁，当因液压工作异常时，容易发生采油树与采油树安装工具之间连接失效的风险。

因此申请人考虑设计一种安全性更高的水下采油树安装回收工具。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种安全性更高的水下采油树安装回收工具。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

水下采油树安装回收工具，包括：

工具内筒，位于工具外筒的内侧；

工具外筒，套设在工具内筒的外侧，包括从上至下依次设置的小段、中段和大段，小段的外壁上固定有导向销；

导向筒，套设在工具外筒的小段上，所述导向筒的壁上开设有螺旋形的导向孔，所述导向孔与导向销滑动配合从而使得导向筒能在工具外筒外螺旋升降；

锁块外套，套设在导向销的外侧并与底板固定连接，所述锁块外套与工具外筒的小段之间形成环形腔体；

底板，与锁块外套固定连接，垂直于工具外筒的轴向，并位于导向筒外侧；

驱动环，覆盖工具外筒的中段的顶面和侧面，驱动环截面呈台阶状，所述导向筒螺旋运动时能够带动驱动环竖直升降，所述驱动环上设有锥形驱动面；

锁块，径向滑动设置于工具外筒的大段顶面，其上设有锥形配合面，所述锥形配合面与驱动环上的锥形驱动面相配合，能够在驱动环下降时伸出工具外筒外侧。

进一步，所述导向筒连有旋转到位锁紧机构，所述旋转到位锁紧机构包括弹簧套筒和弹簧芯轴，所述弹簧套筒固定于导向筒外壁上，所述弹簧芯轴一端伸入弹簧套筒内，弹簧芯轴位于弹簧套筒内的轴段套有弹簧，弹簧套筒上还套有弹簧压帽，弹簧的内端固定在弹簧芯轴上、外端固定在弹簧压帽的内侧，所述工具外筒的外壁上开设有供弹簧芯轴插入的旋转到位锁紧槽。

进一步，所述弹簧芯轴外端连接有操作把手。

进一步，所述底板与工具外筒的中段之间固定有若干个环形分布的支撑杆，若干个支撑杆均位于锁块外套与工具外筒形成的环形腔体内，支撑杆均穿过驱动环，驱动环轴向滑动连接在支撑杆上。

进一步，所述工具外筒的小段底部还套设有连接环，所述连接环与导向筒固定连接，连接环与导向筒之间形成环形的凹腔，所述驱动环的内侧设有凸环，所述凸环卡入所述凹腔内。

进一步，所述锁块的数量为多个，多个锁块拼接形成环状结构。

进一步，所述导向销和导向孔的数量均为两个，两个导向销关于工具外筒的轴线对称设置。

进一步，还包括强制解锁机构。

进一步，所述强制解锁机构包括若干个液压缸，所述液压缸固定于底板上，所述驱动环的顶部固定有盖板，液压缸的输出端伸长能够推动盖板上升。

进一步，所述工具外筒底部设置有防撞环。

本发明的有益效果在于：

1、本发明通过机械结构实现锁块的伸出从而实现安装回收工具与采油树之间的锁紧，从而避免了传统工具通过液压油驱动锁块锁紧时液压工作异常导致的锁紧失效的问题，因此增加了水下采油树安装回收工具与采油树之间锁紧的安全性。

2、设置一圈锁块，能够实现本工具与采油树之间的多点锁紧，锁紧效果好。

3、通过弹簧、弹簧芯轴等结构配合形成的旋转到位锁紧机构，通过弹簧的弹力能够实现导向筒旋转到位后的自动锁紧，操作简单。

4、设置液压式的强制解锁机构，在机械机构解锁失效后，能够进行强制解锁，具有多重保障。

附图说明

图1为本发明水下采油树安装回收工具的结构示意图。

图2为图1去掉前板、增压装置和加强板后的结构示意图。

图3为图1的轴向剖视图(沿中心点划线分为两部分，左侧部分表示为锁紧状态图，右侧表示为解锁状态图)。

图4为图3中A处放大图。

图5为图1和图3中工具外筒的结构示意图。

图6为图1和图3中工具内筒和吊装接头的结构示意图。

图7为图3中导向筒上导向孔与工具外筒上导向销之间的配合关系图。

图8为图3中驱动环的结构示意图。

图9为图8的剖面图。

图10为图1中旋转到位锁紧机构的内部结构图。

其中，附图标记包括：工具外筒1、防撞环100、小段101、中段102、大段103、工具内筒2、吊装接头3、导向筒4、盖板40、操作把手5、旋转到位锁紧机构6、弹簧套筒61、弹簧芯轴62、弹簧压帽63、弹簧64、底板7、翻边70、前板8、增压装置9、加强板10、锁块11、锥形配合面111、锁块外套12、液压缸13、顶板130、导向销14、导向孔15、支撑杆16、连接环17、驱动环18、圆孔180、锥形驱动面181、凸环182。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

具体实施时：如图1、图3和图4所示，水下采油树安装回收工具，包括：工具内筒2、工具外筒1、导向筒4、锁块外套12、底板7、驱动环18和锁块11。

工具内筒2结构如图6所示，工具外筒1结构如图5所示，工具外筒1套装在工具内筒2的外侧，两者之间通过内六角螺栓实现连接固定。工具外筒1包括从上至下依次设置的小段101、中段102和大段103，小段101、中段102和大段103的外径逐渐增大，使得工具外筒1呈两级台阶状。工具外筒1的底部安装有防撞环100，用于防止起吊过程中的碰撞。工具内筒2的顶部安装有吊装接头3，用于整个工具的起吊。

结合图3和图7所示，导向筒4套设在工具外筒1的小段101上，导向筒4的壁上开设有两个螺旋形的导向孔15，结合图5所示，工具外筒1的小段101的外壁上固定有两个沿工具外筒1径向设置的导向销14，两个导向销14关于工具外筒1的轴线对称设置，导向筒4上的两个导向孔15与工具外筒1上的两个导向销14分别滑动配合，从而使得导向筒4能在工具外筒1外螺旋升降，导向孔15的高端为锁定位、低端为解锁位。导向筒4的顶部焊接固定有盖板40，盖板40也套设在工具外筒1的小段101上，为了加强导向筒4与盖板40之间的整体强度，在导向筒4与盖板40之间焊接固定有三角形的加筋板。

底板7垂直于工具外筒1的轴向，底板7中部具有圆形的通孔，使得底板7套设在导向筒4外，底板7中部的通孔还向上翻折形成翻边70，该翻边70套在导向筒4上，使得导向筒4能够在该翻边70内竖向自由活动。再结合图1所示，盖板40外套设有前板8，盖板40能在前板8内侧自由活动，前板8与底板7平行，且前板8与底板7之间焊接固定有多块加强板10，用于实现前板8与底板7之间整体连接固定。

锁块外套12套设在导向销14的外侧，且锁块外套12的顶部与底板7通过内六角螺栓固定连接，锁块外套12的内侧面与工具外筒1的小段101的外侧面之间形成环形腔体。

驱动环18的结构如图8和图9所示，其截面呈台阶状，驱动环18覆盖工具外筒1的中段102的顶面和侧面，驱动环18的外侧面具有锥形驱动面181，驱动环18的内侧具有凸环182。工具外筒1的小段101底部还套设有连接环17，连接环17与导向筒4通过内六角螺栓固定连接，连接环17位于驱动环18内侧，连接环17与导向筒4底部在外侧面形成环形的凹腔，驱动环18的内侧的凸环182凸环182卡入凹腔内。驱动环18上还开设有四个圆孔180，圆孔180内均轴向滑动连接有支撑杆16，支撑杆16顶部通过螺栓连接底板7，支撑杆16底部通过螺栓连接工具外筒1的中段102，支撑杆16一方面对驱动环18起到轴向的导向作用，使得驱动环18只能沿工具外筒1的轴向运动而不能转动，另一方面对底板7起到安装固定的作用，使得底板7通过支撑杆16支撑固定于工具外筒1上。

锁块11径向滑动设置于工具外筒1的大段103的顶面，其上设有锥形配合面111，锥形配合面111与驱动环18上的锥形驱动面181楔面配合，能够在驱动环18下降时，通过锥形配合面111与锥形驱动面181的配合，使得锁块11伸出工具外筒1外侧。为避免锁块11脱出工具外筒1，在锁块外套12的底部设置有能够对锁块11进行径向限位的限位凸起，当锁块11径向伸出至极限位置时，锁块外套12底部的限位凸起将锁块11卡住，从而避免锁块11脱出工具外筒1的外侧。如图1和图2所示，锁块11的数量为多个，多个锁块11拼接形成环状结构。

再如图1所示，导向筒4还连有旋转到位锁紧机构6，其结构如图10所示，包括弹簧套筒61和弹簧芯轴62，弹簧套筒61固定于导向筒4外壁上(实际生产时可采用一体浇铸成型)，弹簧芯轴62外端通过螺栓固定有操作把手5，弹簧芯轴62内端伸入弹簧套筒61内，弹簧芯轴62位于弹簧套筒61内的轴段套有弹簧64，弹簧套筒61上还套有弹簧压帽63，弹簧64的内端固定在弹簧芯轴62上、外端固定在弹簧压帽63的内侧，工具外筒1的外壁上开设有供弹簧芯轴62插入的圆形的旋转到位锁紧槽(旋转到位锁紧槽实际上为一个圆形的凹槽)。

本发明的工具与采油树之间的锁定和解锁过程具体如下：

通过吊装接头3将本工具坐放到采油树本体上，当需要锁定时，首先通过ROV(水下机器人)先向外拉动把手5，将弹簧芯轴62拉出工具外筒1上的旋转到位锁紧槽，通过ROV旋转操作把手5，操作把手5带动导向筒4旋转下降至锁定位，导向筒4带动连接环17同步旋转下降，驱动环18在支撑杆16的作用下只能轴向下降，通过驱动环18上的锥形驱动面181与锁块11上的锥形配合面111的配合，带动锁块11伸出，锁块11与采油树本体内部型面啮合，从而实现本工具与采油树的锁定连接。锁定到位后，松开操作把手5，弹簧芯轴62在弹簧64作用下插入工具外筒1上的旋转到位锁紧槽，实现工具外筒1与导向筒4之间的锁定，使得导向筒4不能继续选择，避免锁块11脱出，从而实现本工具与采油树之间的稳定连接锁定。

当需要解锁时，通过向外拉动操作把手5，弹簧64被压缩，操作把手5带动弹簧芯轴62向外侧运动，当弹簧芯轴62脱出工具外筒1上的旋转到位锁紧槽后，即可通过ROV旋转操作把手5至解锁位，操作把手5带动导向筒4旋转上升，连接环17同步旋转上升，从而带动驱动环18轴向上升，解除对锁块11的锁定，从而实现本工具与采油树的解锁。

当ROV操作本工具与采油树解锁失效后，为实现此种情况下的解锁，本发明还设置有强制解锁机构，强制解锁机构结构如图2所示，其包括两个液压缸13，液压缸13固定于底板7顶面，底板7上还安装有增压装置9为液压缸13提供压力，液压缸13的输出端固定有顶板130，液压缸13的输出端伸长能够带动顶板130上升从而推动盖板40上升，进而带动与盖板40固定的导向筒4上升，将导向销14强制剪断，从而实现强制解锁。

以上仅是本发明优选的实施方式，需指出的是，对于本领域技术人员在不脱离本技术方案的前提下，作出的若干变形和改进的技术方案应同样视为落入本权利要求书要求保护的范围。

Claims (10)

1.水下采油树安装回收工具，其特征在于，包括：

工具内筒，位于工具外筒的内侧；

工具外筒，套设在工具内筒的外侧，包括从上至下依次设置的小段、中段和大段，小段的外壁上固定有导向销；

导向筒，套设在工具外筒的小段上，所述导向筒的壁上开设有螺旋形的导向孔，所述导向孔与导向销滑动配合从而使得导向筒能在工具外筒外螺旋升降；

锁块外套，套设在导向销的外侧并与底板固定连接，所述锁块外套与工具外筒的小段之间形成环形腔体；

底板，与锁块外套固定连接，垂直于工具外筒的轴向，并位于导向筒外侧；

驱动环，覆盖工具外筒的中段的顶面和侧面，驱动环截面呈台阶状，所述导向筒螺旋运动时能够带动驱动环竖直升降，所述驱动环上设有锥形驱动面；

锁块，径向滑动设置于工具外筒的大段顶面，其上设有锥形配合面，所述锥形配合面与驱动环上的锥形驱动面相配合，能够在驱动环下降时伸出工具外筒外侧。

2.根据权利要求1所述的水下采油树安装回收工具，其特征在于，所述导向筒连有旋转到位锁紧机构，所述旋转到位锁紧机构包括弹簧套筒和弹簧芯轴，所述弹簧套筒固定于导向筒外壁上，所述弹簧芯轴一端伸入弹簧套筒内，弹簧芯轴位于弹簧套筒内的轴段套有弹簧，弹簧套筒上还套有弹簧压帽，弹簧的内端固定在弹簧芯轴上、外端固定在弹簧压帽的内侧，所述工具外筒的外壁上开设有供弹簧芯轴插入的旋转到位锁紧槽。

3.根据权利要求2所述的水下采油树安装回收工具，其特征在于，所述弹簧芯轴外端连接有操作把手。

4.根据权利要求1所述的水下采油树安装回收工具，其特征在于，所述底板与工具外筒的中段之间固定有若干个环形分布的支撑杆，若干个支撑杆均位于锁块外套与工具外筒形成的环形腔体内，支撑杆均穿过驱动环，驱动环轴向滑动连接在支撑杆上。

5.根据权利要求4所述的水下采油树安装回收工具，其特征在于，所述工具外筒的小段底部还套设有连接环，所述连接环与导向筒固定连接，连接环与导向筒之间形成环形的凹腔，所述驱动环的内侧设有凸环，所述凸环卡入所述凹腔内。

6.根据权利要求5所述的水下采油树安装回收工具，其特征在于，所述锁块的数量为多个，多个锁块拼接形成环状结构。

7.根据权利要求1所述的水下采油树安装回收工具，其特征在于，所述导向销和导向孔的数量均为两个，两个导向销关于工具外筒的轴线对称设置。

8.根据权利要求1所述的水下采油树安装回收工具，其特征在于，还包括强制解锁机构。

9.根据权利要求8所述的水下采油树安装回收工具，其特征在于，所述强制解锁机构包括若干个液压缸，所述液压缸固定于底板上，所述驱动环的顶部固定有盖板，液压缸的输出端伸长能够推动盖板上升。

10.根据权利要求1所述的水下采油树安装回收工具，其特征在于，所述工具外筒底部设置有防撞环。

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