CN114320174A

CN114320174A - 一种无接箍免焊接隔水导管

Info

Publication number: CN114320174A
Application number: CN202111635701.9A
Authority: CN
Inventors: 王志明; 马会珍; 刘松
Original assignee: Shandong Qilong Offshore Petroleum Steel Pipe Co ltd
Current assignee: Shandong Qilong Offshore Petroleum Steel Pipe Co ltd
Priority date: 2021-12-30
Filing date: 2021-12-30
Publication date: 2022-04-12
Anticipated expiration: 2041-12-30
Also published as: CN114320174B

Abstract

本发明涉及钻井技术领域，具体为一种无接箍免焊接隔水导管，包括：第一管体，所述第一管体的下端外壁设有键合部；第二管体，所述第二管体的上端内壁设有键槽；所述键合部和键槽的侧壁上设有半螺纹孔，所述键槽内开设有螺纹通孔，还包括对接装置，所述对接装置包括：夹紧机构，定位机构，纠偏机构，紧固机构。本发明在键合部与键槽之间设置螺杆，螺杆整个长度方向受到剪切力，螺杆纵向抗剪切强度远大于横向抗剪切强度，因此本发明与传统锁紧螺栓相比具有更高的连接强度和可靠性。本发明的对接装置能够实现第一管体与第二管体的自动对接，且对接过程中，纠偏机构能够使键合部与键槽自动对齐，无需人工调整，大大提高了隔水导管的对接效率。

Description

一种无接箍免焊接隔水导管

技术领域

本发明属于钻井技术领域，具体涉及一种无接箍免焊接隔水导管。

背景技术

隔水导管作为连接井底与井口的通道，在钻井开采作业中有着至关重要的作用，如隔绝海水或地下水，形成钻井液的循环通道，建立钻具进入地层的通道，串接附加管线等。

现有技术中的隔水导管一般采用焊接或卡箍连接，焊接操作时间较长，且焊缝质量难以保证，而卡箍连接会在管道外壁形成明显的凸起物，阻碍管道下行，同时会降低管道与地层之间的附着力，进而降低了管道的稳定性。除此之外，现有技术也有采用螺纹连接的方案，即在管道两端分别加工内螺纹和外螺纹，使两根管道能够直接通过螺纹连接，但这种连接方式需要对一根管道进行旋转，而管道重量较大，这种连接方式需要借助专门的大型设备，旋转过程不易控制。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够实现快速对接且连接可靠的无接箍免焊接隔水导管。

本发明采取的技术方案具体如下：

一种无接箍免焊接隔水导管，包括：

第一管体，所述第一管体的下端外壁设有键合部；

第二管体，所述第二管体的上端内壁设有适配于所述键合部的键槽；

所述键合部和键槽的侧壁上设有半螺纹孔，所述键槽内开设有螺纹通孔，所述螺纹通孔与所述半螺纹孔同轴，且螺纹通孔贯穿所述第二管体的管壁，当所述第一管体与第二管体对接时，所述键合部与所述键槽插合，且所述键合部和键槽的侧壁上的两个半螺纹孔以及所述螺纹通孔拼合一锁止孔，该锁止孔用于安装螺杆以限制第一管体与第二管体之间的轴向相对位移；

还包括与所述第一管体的下端和第二管体的上端适配的对接装置，所述对接装置包括：

夹紧机构，用于固定所述第二管体；

定位机构，用于限制所述第一管体的位置以使第一管体与所述第二管体同轴；

纠偏机构，用于驱动第一管体转动，并使第一管体的键合部与所述第二管体的键槽对齐；

紧固机构，用于将螺杆旋入所述锁止孔内。

所述键合部具有多个沿第一管体周向均匀间隔设置的键块，每个键块的两侧分别设有一所述半螺纹孔；所述键槽沿第二管体的周向设置多个，且各键槽与各键块一一对应设置，每个键槽的两侧分别设有一所述半螺纹孔。

所述纠偏装置包括一转台，转台转动设置在一固定座上，所述转台中心设有下管通道，所述转台上设有一适配环，所述适配环与所述转台同步转动，所述适配环沿竖直方向与转台活动链接，且适配环与转台之间设有第一弹性单元，第一弹性单元被装配为其弹力能够驱使所述适配环相对于所述转台向上运动，所述转台上设有用于限制适配环运动行程的第一限位部；所述适配环的内环面上设有与各键块一一对应的适配槽，当所述适配槽与所述键块未对齐时，所述第一管体沿竖直方向与所述适配环挡接，当所述适配槽与所述键块对齐时，所述第一管体能够沿竖直方向穿过所述适配环；所述转台被装配为在预设角度范围内往复转动，所述预设角度大于等于相邻两键块的中心之间的间隔角。

所述夹紧机构包括两个相对开合设置的夹块，所述夹块位于所述转台的下方，所述夹块与所述固定座上水平设置的液压缸连接。

所述定位机构包括适配环上方相互开合设置的两V型辊组，所述V型辊组包括两个垂直设置的导辊，两导辊转动设置在定位支架上，两V型辊组相互合拢时能够将所述第一管体限制在与第二管体同轴的位置，所述定位支架与固定座上设置的水平活塞缸连接。

所述紧固机构包括沿转台周向间隔设置的多个电动批杆，所述电动批杆沿转台径向活动设置，所述电动批杆包括转轴，所述转轴前端设有批头，所述批头沿转轴的轴向与转轴活动连接，批头与转轴之间设有第二弹性单元，转轴上设有用于限制批头轴向活动行程的第二限位部。

所述适配环由分体式设置的两个半环组成，所述转台上设有沿水平方向开合设置的两活动座，两个所述半环分别安装在两活动座上，两个所述半环沿竖直方向分别与两活动座活动链接，两个所述半环与两活动座之间分别设有所述第一弹性单元；所述转台上设有用于驱动两活动座开合的开合驱动元件。

各所述电动批杆平均分为两组，两组所述电动批杆分别对称安装在两活动座上。

所述键块凸出于所述第一管体的外壁设置，当所述键块插入所述键槽后，所述适配环位于所述键块的上方，此时将适配环转动预设角度使适配槽与键块处于非对齐状态，能够使所述适配环与所述键块的顶部挡接，所述活动座上设有拉杆，所述拉杆沿竖直方向贯穿所述适配环，且拉杆上端设有与适配环顶面挡接的凸台，所述活动座上设有用于驱动拉杆上下运动的拉紧油缸。

所述键块沿第一管体周向设有四个，所述键槽沿第二管体周向设有四个，所述预设角度是90°。

本发明取得的技术效果为：

本发明利用键合部与键槽配合，实现第一管体与第二管体的周向固定，本发明在键合部与键槽之间设置螺杆，螺杆一半嵌入第一管体，另一半嵌入第二管体，实现第一管体和第二管体的轴向固定，螺杆整个长度方向受到剪切力，可以理解的是，螺杆纵向抗剪切强度远大于横向抗剪切强度，因此本发明与传统锁紧螺栓相比具有更高的连接强度和可靠性。

本发明的对接装置能够实现第一管体与第二管体的自动对接，且对接过程中，纠偏机构能够使键合部与键槽自动对齐，无需人工调整，大大提高了隔水导管的对接效率。

附图说明

图1是本发明的实施例所提供的第一管体、第二管体对接前的局部立体图；

图2是本发明的实施例所提供的第一管体、第二管体对接前的局部剖视图；

图3是本发明的实施例所提供的第一管体、第二管体对接后的局部立体图；

图4是本发明的实施例所提供的第一管体、第二管体对接后的剖视图；

图5是本发明的实施例所提供的对接装置的使用状态立体图；

图6是本发明的实施例所提供的对接装置的使用状态俯视图；

图7是图6的A-A剖视图；

图8是图6的B-B剖视图；

图9是本发明的实施例所提供的对接装置的立体图；

图10是本发明的实施例所提供的对接装置的另一视角的立体图；

图11是本发明的实施例所提供的对接装置的俯视图；

图12是本发明的实施例所提供的适配环的立体图；

图13-15是本发明的实施例所提供的管体对接过程示意图；

图16是本发明的实施类所提供的电动批杆的立体图。

具体实施方式

为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行具体说明。应当理解，以下文字仅仅用以描述本发明的一种或几种具体的实施方式，并不对本发明具体请求的保护范围进行严格限定。

如图1-16所示，一种无接箍免焊接隔水导管，包括第一管体10a、第二管体10b和对接装置。

如图1-4所示，所述第一管体10a的下端外壁设有键合部；所述第二管体10b的上端内壁设有适配于所述键合部的键槽12；所述键合部和键槽12的侧壁上设有半螺纹孔101，所述键槽12内开设有螺纹通孔102，所述螺纹通孔102与所述半螺纹孔101同轴，且螺纹通孔102贯穿所述第二管体10b的管壁，当所述第一管体10a与第二管体10b对接时，所述键合部与所述键槽12插合，且所述键合部和键槽12的侧壁上的两个半螺纹孔101以及所述螺纹通孔102拼合一锁止孔100，该锁止孔100用于安装螺杆103以限制第一管体10a与第二管体10b之间的轴向相对位移。本发明利用键合部与键槽12配合，实现第一管体10a与第二管体10b的周向固定，本发明在键合部与键槽12之间设置螺杆103，螺杆103一半嵌入第一管体10a，另一半嵌入第二管体10b，实现第一管体10a和第二管体10b的轴向固定，螺杆103整个长度方向受到剪切力，可以理解的是，螺杆103纵向抗剪切强度远大于横向抗剪切强度，因此本发明与传统锁紧螺栓相比具有更高的连接强度和可靠性。

如图5-16所示，所述对接装置包括夹紧机构、定位机构、纠偏机构和紧固机构。

所述夹紧机构用于固定所述第二管体10b；所述定位机构用于限制所述第一管体10a的位置以使第一管体10a与所述第二管体10b同轴；所述纠偏机构用于驱动第一管体10a转动，并使第一管体10a的键合部与所述第二管体10b的键槽12对齐；所述紧固机构用于将螺杆103旋入所述锁止孔100内。本发明的对接装置能够实现第一管体10a与第二管体10b的自动对接，且对接过程中，纠偏机构能够使键合部与键槽12自动对齐，无需人工调整，大大提高了隔水导管的对接效率。

优选的，如图1、3所示，所述键合部具有多个沿第一管体10a周向均匀间隔设置的键块11，每个键块11的两侧分别设有一所述半螺纹孔101；所述键槽12沿第二管体10b的周向设置多个，且各键槽12与各键块11一一对应设置，每个键槽12的两侧分别设有一所述半螺纹孔101。

优选的，如图5-11所示，所述纠偏装置包括一转台21，转台21转动设置在一固定座20上，所述转台21中心设有下管通道，所述转台21上设有一适配环23，所述适配环23与所述转台21同步转动，所述适配环23沿竖直方向与转台21活动链接，且适配环23与转台21之间设有第一弹性单元26，第一弹性单元26被装配为其弹力能够驱使所述适配环23相对于所述转台21向上运动，所述转台21上设有用于限制适配环23运动行程的第一限位部；所述适配环23的内环面上设有与各键块11一一对应的适配槽231，当所述适配槽231与所述键块11未对齐时，所述第一管体10a沿竖直方向与所述适配环23挡接，当所述适配槽231与所述键块11对齐时，所述第一管体10a能够沿竖直方向穿过所述适配环23；所述转台21被装配为在预设角度范围内往复转动，所述预设角度大于等于相邻两键块11的中心之间的间隔角。

优选的，如图10所示，所述夹紧机构包括两个相对开合设置的夹块28，所述夹块28位于所述转台21的下方，所述夹块28与所述固定座20上水平设置的液压缸连接。

优选的，如图5-11所示，所述定位机构包括适配环23上方相互开合设置的两V型辊组25，所述V型辊组25包括两个垂直设置的导辊，两导辊转动设置在定位支架上，两V型辊组25相互合拢时能够将所述第一管体10a限制在与第二管体10b同轴的位置，所述定位支架与固定座20上设置的水平活塞缸连接。

优选的，如图16所示，所述紧固机构包括沿转台21周向间隔设置的多个电动批杆24，所述电动批杆24沿转台21径向活动设置，需要说明的是，电动批杆24整体是沿转台21径向活动的，具体做法是，将电动批杆24安装在一径向轨道上，并用电缸或气缸驱动其滑动。所述电动批杆24包括转轴241，所述转轴241前端设有批头242，所述批头242沿转轴241的轴向与转轴241活动连接，批头242与转轴241之间设有第二弹性单元243，转轴241上设有用于限制批头242轴向活动行程的第二限位部244。

优选的，如图9-12所示，所述适配环23由分体式设置的两个半环组成，所述转台21上设有沿水平方向开合设置的两活动座22，两个所述半环分别安装在两活动座22上，两个所述半环沿竖直方向分别与两活动座22活动链接，两个所述半环与两活动座22之间分别设有所述第一弹性单元26；所述转台21上设有用于驱动两活动座22开合的开合驱动元件。

优选的，如图9、11所示，各所述电动批杆24平均分为两组，两组所述电动批杆24分别对称安装在两活动座22上。

进一步的，如图13、15所示，所述键块11凸出于所述第一管体10a的外壁设置，当所述键块11插入所述键槽12后，所述适配环23位于所述键块11的上方，此时将适配环23转动预设角度使适配槽231与键块11处于非对齐状态，能够使所述适配环23与所述键块11的顶部挡接，所述活动座22上设有拉杆27，所述拉杆27沿竖直方向贯穿所述适配环23，且拉杆27上端设有与适配环23顶面挡接的凸台，所述活动座22上设有用于驱动拉杆27上下运动的拉紧油缸。

优选的，如图1-4所示，所述键块11沿第一管体10a周向设有四个，所述键槽12沿第二管体10b周向设有四个，所述预设角度是90°。

本发明中第一管体10a和第二管体10b的对接过程和原理如下：首先将第二管体10b吊装至夹紧机构上，控制夹紧机构的油缸动作，将第二管体10b夹紧，此时各电动批杆24与第二管体10b上的各螺纹通孔102正对，控制电动批杆24动作，将预设在螺纹通孔102内的螺杆103旋出一段距离，使螺杆103与第二管体10b上的半螺纹孔101脱离，需要说明的是，在本实施例中，适配环23上的适配槽231的初始位置是已知的；随后将第一管体10a吊装至第二管体10b上方，控制活动座22的油缸动作，使适配环23的两个半环合拢，同时控制两个V型辊组25的油缸动作，使两个V型辊组25与第一管体10a的管壁贴合，需要说明的是，两V型辊组25不能将第一管体10a夹紧，确保第一管体10a能够自由转动，同时又有一定的转动阻力；随后吊装设备将第一管体10a下放一段距离，此时第一管体10a的键块11大概率是没有与适配环23上的适配槽231对齐的，因此第一管体10a会将适配环23下压一段距离，如图13所示，此时，控制转台21转动90°，由于相邻两键块11之间间隔90°，因此适配环23转动过程中，适配槽231必然会在某个位置与键块11对齐，此时适配环23会在第一弹性单元26的作用下套在键块11上，如图14所示，与此同时，适配环23继续转动，直至转满90°，此过程中第一管体10a会与适配环23同步转动，由于适配环23的初始位置是确定的，因此第一管体10a的键块11位置也就确定了，此时控制所述转台21反转一定角度该角度由适配槽231的初始位置决定，使键块11与第二管体10b上的键槽12对齐，吊装设备将第一管体10a再次下放，使键块11与键槽12插合，此时适配环23位于键块11上方，需要说明的是，第一管体10a和第二管体10b的端面之间设有必要的弹性密封材料，因此第一管体10a落在第二管体10b上以后，两个半螺纹孔101有可能尚未对齐，此时需要借助外力对两管体施加轴向压力，本发明的做法是，控制所述转台21转动一定角度，使相邻适配槽231之间的凸伸部位转动到键块11上方，如图15所示，再驱动拉杆27的油缸动作，拉杆27驱动适配环23下行，适配环23将键块11上端压紧，从而使两个半螺纹孔101对齐，此时电动批杆24再次工作，将螺杆103旋入限位孔内，两管体对接完成，控制各机构复位，将管体下放一个管长的距离，重复上述过程，进行后续管体的对接。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本发明中未具体描述和解释说明的结构、装置以及操作方法，如无特别说明和限定，均按照本领域的常规手段进行实施。

Claims

1.一种无接箍免焊接隔水导管，其特征在于，包括：

第一管体（10a），所述第一管体（10a）的下端外壁设有键合部；

第二管体（10b），所述第二管体（10b）的上端内壁设有适配于所述键合部的键槽（12）；

所述键合部和键槽（12）的侧壁上设有半螺纹孔（101），所述键槽（12）内开设有螺纹通孔（102），所述螺纹通孔（102）与所述半螺纹孔（101）同轴，且螺纹通孔（102）贯穿所述第二管体（10b）的管壁，当所述第一管体（10a）与第二管体（10b）对接时，所述键合部与所述键槽（12）插合，且所述键合部和键槽（12）的侧壁上的两个半螺纹孔（101）以及所述螺纹通孔（102）拼合一锁止孔（100），该锁止孔（100）用于安装螺杆（103）以限制第一管体（10a）与第二管体（10b）之间的轴向相对位移；

还包括与所述第一管体（10a）的下端和第二管体（10b）的上端适配的对接装置，所述对接装置包括：

夹紧机构，用于固定所述第二管体（10b）；

定位机构，用于限制所述第一管体（10a）的位置以使第一管体（10a）与所述第二管体（10b）同轴；

纠偏机构，用于驱动第一管体（10a）转动，并使第一管体（10a）的键合部与所述第二管体（10b）的键槽（12）对齐；

紧固机构，用于将螺杆（103）旋入所述锁止孔（100）内。

2.根据权利要求1所述的无接箍免焊接隔水导管，其特征在于，所述键合部具有多个沿第一管体（10a）周向均匀间隔设置的键块（11），每个键块（11）的两侧分别设有一所述半螺纹孔（101）；所述键槽（12）沿第二管体（10b）的周向设置多个，且各键槽（12）与各键块（11）一一对应设置，每个键槽（12）的两侧分别设有一所述半螺纹孔（101）。

3.根据权利要求2所述的无接箍免焊接隔水导管，其特征在于，所述纠偏装置包括一转台（21），转台（21）转动设置在一固定座（20）上，所述转台（21）中心设有下管通道，所述转台（21）上设有一适配环（23），所述适配环（23）与所述转台（21）同步转动，所述适配环（23）沿竖直方向与转台（21）活动链接，且适配环（23）与转台（21）之间设有第一弹性单元（26），第一弹性单元（26）被装配为其弹力能够驱使所述适配环（23）相对于所述转台（21）向上运动，所述转台（21）上设有用于限制适配环（23）运动行程的第一限位部；所述适配环（23）的内环面上设有与各键块（11）一一对应的适配槽（231），当所述适配槽（231）与所述键块（11）未对齐时，所述第一管体（10a）沿竖直方向与所述适配环（23）挡接，当所述适配槽（231）与所述键块（11）对齐时，所述第一管体（10a）能够沿竖直方向穿过所述适配环（23）；所述转台（21）被装配为在预设角度范围内往复转动，所述预设角度大于等于相邻两键块（11）的中心之间的间隔角。

4.根据权利要求3所述的无接箍免焊接隔水导管，其特征在于，所述夹紧机构包括两个相对开合设置的夹块（28），所述夹块（28）位于所述转台（21）的下方，所述夹块（28）与所述固定座（20）上水平设置的液压缸连接。

5.根据权利要求4所述的无接箍免焊接隔水导管，其特征在于，所述定位机构包括适配环（23）上方相互开合设置的两V型辊组（25），所述V型辊组（25）包括两个垂直设置的导辊，两导辊转动设置在定位支架上，两V型辊组（25）相互合拢时能够将所述第一管体（10a）限制在与第二管体（10b）同轴的位置，所述定位支架与固定座（20）上设置的水平活塞缸连接。

6.根据权利要求5所述的无接箍免焊接隔水导管，其特征在于，所述紧固机构包括沿转台（21）周向间隔设置的多个电动批杆（24），所述电动批杆（24）沿转台（21）径向活动设置，所述电动批杆（24）包括转轴（241），所述转轴（241）前端设有批头（242），所述批头（242）沿转轴（241）的轴向与转轴（241）活动连接，批头（242）与转轴（241）之间设有第二弹性单元（243），转轴（241）上设有用于限制批头（242）轴向活动行程的第二限位部（244）。

7.根据权利要求6所述的无接箍免焊接隔水导管，其特征在于，所述适配环（23）由分体式设置的两个半环组成，所述转台（21）上设有沿水平方向开合设置的两活动座（22），两个所述半环分别安装在两活动座（22）上，两个所述半环沿竖直方向分别与两活动座（22）活动链接，两个所述半环与两活动座（22）之间分别设有所述第一弹性单元（26）；所述转台（21）上设有用于驱动两活动座（22）开合的开合驱动元件。

8.根据权利要求7所述的无接箍免焊接隔水导管，其特征在于，各所述电动批杆（24）平均分为两组，两组所述电动批杆（24）分别对称安装在两活动座（22）上。

9.根据权利要求7所述的无接箍免焊接隔水导管，其特征在于，所述键块（11）凸出于所述第一管体（10a）的外壁设置，当所述键块（11）插入所述键槽（12）后，所述适配环（23）位于所述键块（11）的上方，此时将适配环（23）转动预设角度使适配槽（231）与键块（11）处于非对齐状态，能够使所述适配环（23）与所述键块（11）的顶部挡接，所述活动座（22）上设有拉杆（27），所述拉杆（27）沿竖直方向贯穿所述适配环（23），且拉杆（27）上端设有与适配环（23）顶面挡接的凸台，所述活动座（22）上设有用于驱动拉杆（27）上下运动的拉紧油缸。

10.根据权利要求3所述的无接箍免焊接隔水导管，其特征在于，所述键块（11）沿第一管体（10a）周向设有四个，所述键槽（12）沿第二管体（10b）周向设有四个，所述预设角度是90°。