CN113702016A - 水下井口陆地扩展测试远程控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种水下井口陆地扩展测试远程控制装置及方法，包括如下部件：水平调节机构，包括驱动液压缸、固定底板以及与固定底板相铰接的调节底板，驱动液压缸的第一端固定在调节底板上；径向旋转机构，包括旋转筒、推力轴承、轴承套和驱动器，旋转筒的外部环套有推力轴承，推力轴承的外部环套有轴承套，轴承套装配于调节底板的上端，旋转筒通过传动部件与驱动器传动连接；液压夹紧机构，包括若干液压缸和承载桶，若干液压缸均匀装配在承载桶的周壁上，承载桶装配于旋转筒的上端，液压缸的第一端位于承载桶内部，用于夹紧井口。本发明装置可以在水平方向不同的倾斜角度下，达到夹紧和承载功能，有效完成井口及其他装备的有效安装连接。
Description
技术领域
本发明涉及一种水下井口陆地扩展测试远程控制装置，属于石油钻采设备技术领域。
背景技术
渤海区块海上油田属于浅海油田，开采油井位于航道位置或敏感区域时，不能在海面以上建设或安装采油平台，只能够在海底安装水下井口、采油树等装备，以便于让出航道进行通行，水下井口及采油树等装备就显得尤为重要。
水下井口、采油树等装备在完成工厂功能性试验后，必须按照海试的工序流程进行水下陆地扩展测试，检测合格后才可以发往平台进行海试作业。水下陆地扩展测试装置是为了达到海试作业装备功能，能够模拟海上施工状况以及遇到的常见问题等，完全达到海试作业状态设计的辅助工装。水下井口陆地扩展测试远程控制装置需要对井口进行水下固定，以便于将其余装备安装连接在井口上方。为了充分模拟海试作业现场因钻井作业过程中造成的井口倾斜，测试装置需要完成水下调节功能，人为将井口倾斜一定度数。测试装置还必须满足井口转动等一系列水下动作，模拟现场海试作业情况。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种水下井口陆地扩展测试远程控制装置，该装置解决了水下井口测试时的潜在问题，可降低水下井口测试的作业周期，降低水下井口测试的作业成本。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种水下井口陆地扩展测试远程控制装置，包括如下部件：
水平调节机构，包括驱动液压缸、固定底板以及与所述固定底板相铰接的调节底板，所述驱动液压缸的第一端固定在所述调节底板上，第二端为自由端可沿垂直于所述固定底板的方向做伸缩运动；
径向旋转机构，包括旋转筒、推力轴承、轴承套和驱动器，所述旋转筒的外部环套有推力轴承，所述推力轴承的外部环套有轴承套，所述轴承套装配于所述调节底板的上端，所述旋转筒通过传动部件与所述驱动器传动连接；
液压夹紧机构，包括若干液压缸和承载桶，若干所述液压缸均匀装配在所述承载桶的周壁上，所述承载桶装配于所述旋转筒的上端，所述液压缸的第一端位于所述承载桶内部，用于夹紧井口；
控制机构，分别与所述水平调节机构、所述径向旋转机构以及所述液压夹紧机构电连接；
所述水平调节机构、所述径向旋转机构以及所述液压夹紧机构上均设置有容纳所述井口和管体的通孔。
所述的水下井口陆地扩展测试远程控制装置，优选地，所述水平调节机构还包括支脚盘，所述支脚盘装配于所述固定底板上，所述支脚盘上装配有球形凹槽，所述驱动液压缸的第二端装配有球头，用于与所述支脚盘上的所述球形凹槽相配合。
所述的水下井口陆地扩展测试远程控制装置，优选地，所述固定底板上装配有固定底板耳板，所述调节底板上装配有调节底板耳板，所述固定底板耳板与所述调节底板耳板通过销轴连接。
所述的水下井口陆地扩展测试远程控制装置，优选地，所述径向旋转机构还包括轴承压板，所述轴承压板装配于所述轴承套的上端，用于压紧所述推力轴承，防止所述推力轴承在运动过程中脱出。
所述的水下井口陆地扩展测试远程控制装置，优选地，所述传动部件为主动齿轮，所述旋转筒的外周壁上设置有与所述主动齿轮相适配的齿轮结构，所述主动齿轮与所述驱动器的传动轴连接，用于将所述驱动器的驱动力传递给所述旋转筒，进而带动所述承载桶转动。
所述的水下井口陆地扩展测试远程控制装置，优选地，所述推力轴承的数量至少两个，均匀套设在所述旋转筒的外周壁上。
所述的水下井口陆地扩展测试远程控制装置，优选地，所述液压夹紧机构还包括夹紧垫块，所述液压缸的第一端装配有燕尾槽，用于与所述夹紧垫块配合。
所述的水下井口陆地扩展测试远程控制装置，优选地，所述夹紧垫块与所述井口相接触的一面为弧形面，且所述弧形面的弧度与所述井口的外径弧度一致。
所述的水下井口陆地扩展测试远程控制装置，优选地，所述水平调节机构内装配有位移传感器，用于测量所调节底板的倾斜角度。
基于上述水下井口陆地扩展测试远程控制装置，本发明还提供该装置的操作方法，包括：
将承载有所述井口的井口承台放置于所述承载桶的承载面上，下放所述井口，所述控制机构控制所述液压夹紧机构夹紧所述井口；
所述控制机构控制所述径向旋转机构和所述水平调节机构，模拟所述井口在各种倾斜角度和旋转角度的其他装配配合安装测试，以及测试与所述井口配合的各种装备的安装顺畅程度，起出难度，密封性能。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
1、本发明装置，安装于水下，工作人员可以在地面进行操作、控制、监测等工作，无需下水作业，保证完成工作的同时确保人员安全。
2、本发明装置，能够充分模拟海试作业工况，实现不同工况下井口的安装及功能性测试，为海试提供有效数据。
3、本发明装置可以在水平方向不同的倾斜角度下，达到夹紧和承载功能，有效完成井口及其他装备的有效安装连接；可以在径向各种旋转角度(360°)下，达到夹紧和承载功能，有效完成井口及其他装备的有效安装连接。
4、本发明装置通过在液压缸上安装夹紧垫块，可以对井口可进行锁紧并防止划伤，夹紧力可在地面进行调节控制。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的水下井口陆地扩展测试的远程控制装置的整体示意图；
图2为本发明该实施例提供的水平调节机构的示意图，其中2a为水平调节机构的主视图，图2b为水平调节机构的的俯视图；
图3为本发明该实施例提供的水平调节机构在操作过程中的示意图；
图4为本发明该实施例提供的径向旋转机构的示意图，其中图4a为径向旋转机构的主视图，图4b为径向旋转机构的俯视图；
图5为本发明该实施例提供的液压夹紧机构的示意图，其中图5a为液压夹紧机构的的俯视图，图5b为液压夹紧机构的主视图；
图6为本发明该实施例提供的液压夹紧机构中夹紧垫块的放大示意图；
图中各标记如下：
1-井口；2-液压夹紧机构，21-液压缸，22-夹紧垫块，23-承载桶，24承载面；3-径向旋转机构，31-旋转筒，32-轴承压板，33-推力轴承，34-轴承套，35-主动齿轮；4-水平调节机构，41-驱动液压缸，42-调节底板，43-支脚盘，44-位移传感器，45-固定底板，46-调节底板耳板，47-销轴，48-固定底板耳板，49-驱动液压缸连接耳板。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“上”、“下”、“左右”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
如图1所示，本发明提供一种水下井口陆地扩展测试远程控制装置，包括如下部件：水平调节机构4，包括驱动液压缸41、固定底板45以及与固定底板45相铰接的调节底板42，驱动液压缸41的第一端固定在调节底板42上，第二端为自由端可沿垂直于固定底板45的方向做伸缩运动；径向旋转机构3，包括旋转筒31、推力轴承33、轴承套34和驱动器，旋转筒31的外部环套有推力轴承33，推力轴承33的外部环套有轴承套34，轴承套34装配于调节底板42的上端，旋转筒31通过传动部件与驱动器传动连接；液压夹紧机构2，包括若干液压缸21和承载桶23，若干液压缸21均匀装配在承载桶23的周壁上，承载桶23装配于旋转筒31的上端，液压缸21的第一端位于承载桶23内部，用于夹紧井口1；控制机构，分别与水平调节机构4、径向旋转机构3以及液压夹紧机构2电连接；水平调节机构4、径向旋转机构3以及液压夹紧机构2上均设置有容纳井口1和管体的通孔。本发明装置可以在水平方向不同的倾斜角度下，达到夹紧和承载功能，有效完成井口及其他装备的有效安装连接。
在本发明一个优选的实施方案中，如图2a所示，固定底板45上装配有固定底板耳板48，调节底板42上装配有调节底板耳板46，固定底板耳板48与调节底板耳板46通过销轴47连接。
在本实施方案中，固定底板45为矩形结构，调节底板42为方形结构。调节底板42和固定底板45之间通过调节底板耳板46和固定底板耳板48中间穿插销轴47连接，调节底板42和固定底板45之间可以以销轴47为中心旋转，调节底板42的倾斜角度A可以根据位移传感器44所显示的数值进行推算，也可以根据要调整的角度A确定位移传感器44的数值X。调节底板42的位移计算具体如下：调整脚角度为A，位移传感器44固定点距离销轴47中心距为L，位移传感器数值为X；X＝2·L·tan(A/2)。
在本发明一个优选的实施方案中，如图2a所示，水平调节机构4还包括支脚盘43，支脚盘43装配于固定底板45上，支脚盘43上装配有球形凹槽，驱动液压缸41的第二端装配有球头，用于与支脚盘43上的球形凹槽相配合。
在本发明一个优选的实施方案中，如图4a所示，径向旋转机构3还包括轴承压板32，轴承压板32装配于轴承套34的上端，用于压紧推力轴承33，防止推力轴承33在运动过程中脱出。舟车套34为筒状结构，内部可安装推力轴承33及旋转筒31，底部与调节底板42通过螺栓或者焊接连接。
在本发明一个优选的实施方案中，如图4b所示，传动部件为主动齿轮35，旋转筒31的外周壁上设置有与主动齿轮35相适配的齿轮结构，主动齿轮35与驱动器的传动轴连接，用于将驱动器的驱动力传递给旋转筒31，进而带动承载桶23转动。更具体地，主动齿轮35安装在液压马达的上部与马达轴部配合，通过平键连接。
在本发明一个优选的实施方案中，如图5a所示，推力轴承33的数量至少两个，均匀套设在旋转筒31的外周壁上。推力轴承33为2个时，分别安装在旋转筒31的上下两端，通过轴承压板32压住推力轴承33和旋转筒31，可以保证在有上部载荷的情况下旋转筒31具有较低的旋转摩擦力，还能够使旋转筒31居中。
在本发明一个优选的实施方案中，如图5、6所示，液压夹紧机构2还包括夹紧垫块22，液压缸21的第一端装配有燕尾槽，用于与夹紧垫块22配合。液压缸21在承载筒23上均匀分布，分布数量为6～8个，油缸方向指向内部，油缸端部为燕尾槽结构，端部安装夹紧垫块22。
在本发明一个优选的实施方案中，如图6所示，夹紧垫块22为软质材料，夹紧垫块22与井口1相接触的一面为弧形面，且弧形面的弧度与井口1的外径弧度一致，防止井口1在夹紧或测试过程中划伤。承载筒23通过螺栓与旋转筒31连接，承载筒23上顶面为承载面24，其与井口承台接触从而提供承载力。
在本发明一个优选的实施方案中，如图1-3所示，水平调节机构4内装配有位移传感器44，用于测量所调节底板42的倾斜角度。
本发明还提供该水下井口陆地扩展测试远程控制装置的操作方法，包括：
将承载有井口1的井口承台放置于承载桶23的承载面24上，下放井口1，控制机构控制液压夹紧机构2夹紧井口1；
控制机构控制径向旋转机构3和水平调节机构4，模拟井口1在各种倾斜角度和旋转角度的其他装配配合安装测试，以及测试与井口1配合的各种装备的安装顺畅程度，起出难度，密封性能。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种水下井口陆地扩展测试远程控制装置，其特征在于，包括如下部件：
水平调节机构(4)，包括驱动液压缸(41)、固定底板(45)以及与所述固定底板(45)相铰接的调节底板(42)，所述驱动液压缸(41)的第一端固定在所述调节底板(42)上，第二端为自由端可沿垂直于所述固定底板(45)的方向做伸缩运动；
径向旋转机构(3)，包括旋转筒(31)、推力轴承(33)、轴承套(34)和驱动器，所述旋转筒(31)的外部环套有推力轴承(33)，所述推力轴承(33)的外部环套有轴承套(34)，所述轴承套(34)装配于所述调节底板(42)的上端，所述旋转筒(31)通过传动部件与所述驱动器传动连接；
液压夹紧机构(2)，包括若干液压缸(21)和承载桶(23)，若干所述液压缸(21)均匀装配在所述承载桶(23)的周壁上，所述承载桶(23)装配于所述旋转筒(31)的上端，所述液压缸(21)的第一端位于所述承载桶(23)内部，用于夹紧井口(1)；
控制机构，分别与所述水平调节机构(4)、所述径向旋转机构(3)以及所述液压夹紧机构(2)电连接；
所述水平调节机构(4)、所述径向旋转机构(3)以及所述液压夹紧机构(2)上均设置有容纳所述井口(1)和管体的通孔。
2.根据权利要求1所述的水下井口陆地扩展测试远程控制装置，其特征在于，所述水平调节机构(4)还包括支脚盘(43)，所述支脚盘(43)装配于所述固定底板(45)上，所述支脚盘(43)上装配有球形凹槽，所述驱动液压缸(41)的第二端装配有球头，用于与所述支脚盘(43)上的所述球形凹槽相配合。
3.根据权利要求1所述的水下井口陆地扩展测试远程控制装置，其特征在于，所述固定底板(45)上装配有固定底板耳板(48)，所述调节底板(42)上装配有调节底板耳板(46)，所述固定底板耳板(48)与所述调节底板耳板(46)通过销轴(47)连接。
4.根据权利要求1所述的水下井口陆地扩展测试远程控制装置，其特征在于，所述径向旋转机构(3)还包括轴承压板(32)，所述轴承压板(32)装配于所述轴承套(34)的上端，用于压紧所述推力轴承(33)，防止所述推力轴承(33)在运动过程中脱出。
5.根据权利要求1所述的水下井口陆地扩展测试远程控制装置，其特征在于，所述传动部件为主动齿轮(35)，所述旋转筒(31)的外周壁上设置有与所述主动齿轮(35)相适配的齿轮结构，所述主动齿轮(35)与所述驱动器的传动轴连接，用于将所述驱动器的驱动力传递给所述旋转筒(31)，进而带动所述承载桶(23)转动。
6.根据权利要求1所述的水下井口陆地扩展测试远程控制装置，其特征在于，所述推力轴承(33)的数量至少两个，均匀套设在所述旋转筒(31)的外周壁上。
7.根据权利要求1所述的水下井口陆地扩展测试远程控制装置，其特征在于，所述液压夹紧机构(2)还包括夹紧垫块(22)，所述液压缸(21)的第一端装配有燕尾槽，用于与所述夹紧垫块(22)配合。
8.根据权利要求7所述的水下井口陆地扩展测试远程控制装置，其特征在于，所述夹紧垫块(22)与所述井口(1)相接触的一面为弧形面，且所述弧形面的弧度与所述井口(1)的外径弧度一致。
9.根据权利要求1所述的水下井口陆地扩展测试远程控制装置，其特征在于，所述水平调节机构(4)内装配有位移传感器(44)，用于测量所调节底板(42)的倾斜角度。
10.一种如权利要求1-9任意一项所述水下井口陆地扩展测试远程控制装置的操作方法，其特征在于，包括：
将承载有所述井口(1)的井口承台放置于所述承载桶(23)的承载面(24)上，下放所述井口(1)，所述控制机构控制所述液压夹紧机构(2)夹紧所述井口(1)；
所述控制机构控制所述径向旋转机构(3)和所述水平调节机构(4)，模拟所述井口(1)在各种倾斜角度和旋转角度的其他装配配合安装测试，以及测试与所述井口(1)配合的各种装备的安装顺畅程度，起出难度，密封性能。
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