CN201778731U - 海洋水下卧式采油树用油管悬挂器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种海洋水下卧式采油树用油管悬挂器,油管悬挂器的通径与生产油管相通,悬挂器通径上端设置有关闭装置B,油管悬挂器的上端沿圆周表面设置有锁紧机构;生产油管的外周套接有短节,在短节外套接有隔离筒,隔离筒与短节之间通过定向装置连接,隔离筒外套接有生产套管悬挂器,油管悬挂器径向开有生产流道B,生产流道B与采油树本体中的生产流道A对齐并联通;油管悬挂器沿轴向开有贯穿通道B,贯穿通道B与采油树本体中的贯穿通道A联通。本实用新型的装置,结构设计合理,密封性好,锁定装置可靠性高,维修方便。

Description

海洋水下卧式采油树用油管悬挂器
技术领域
本实用新型属于石油天然气钻采装备技术领域,涉及一种海洋水下卧式采油树用油管悬挂器。
背景技术
水下采油树是海洋油气田生产和井下作业时进行井口作业的装置,主要用于控制油气井生产时井口的流量和压力,同时可以兼顾多种采油工艺措施的实施。水下采油树按其生产主阀的安装位置可分为立式采油树(又称为“传统采油树”)和卧式采油树(又称为“水平采油树”)两种,垂直通径上有生产主阀的是立式采油树,卧式采油树生产主阀则在水平的生产流道上。
油管悬挂器安装在水下卧式采油树本体内,用于悬挂油管柱并支撑其重量,油管柱顶部与油管悬挂器连接,油管柱底部则向下延伸到油井产层;油管悬挂器中间通径与接在其下部的油管相通,通径上还开有水平的侧出口,从而组成采油树生产流道的一部分;作为水下采油树的一道压力控制和密封保障,油管悬挂器还起密封作用,将井液与外界环境隔开;油管悬挂器还设有一个以上的液压/电力贯穿与外部控制建立联系,可满足井下测试、控制和化学药剂注入等的需要。但是,现有海洋水下采油树的内部采油树帽由于结构设计不够合理,经常发生渗漏,锁定装置可靠性不高,维修不方便。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种海洋水下卧式采油树用油管悬挂器,解决了现有技术中存在结构设计不够合理,经常发生渗漏,锁定装置可靠性不高,维修不方便的问题。
本实用新型所采用的技术方案是,一种海洋水下卧式采油树用油管悬挂器,包括悬挂器主体,悬挂器主体座在采油树本体内,悬挂器主体)的悬挂器通径与采油树本体底部连接的生产油管相通,生产油管的外周套接有短节,在短节外套接有隔离筒,隔离筒与短节之间设置有定向装置,隔离筒底部伸入生产套管悬挂器,短节和生产油管向上与悬挂器主体连接,悬挂器主体径向开有生产流道B,生产流道B通过采油树本体中的生产主阀与生产流道A联通;悬挂器主体沿轴向开有贯穿通道B,贯穿通道B一端与贯穿管线联通,贯穿通道B另一端与采油树本体中的贯穿通道A联通;悬挂器主体的悬挂器通径上端设置有关闭装置B,悬挂器主体的上端沿圆周表面设置有锁紧机构。
本实用新型的海洋水下卧式采油树用油管悬挂器,其特征还在于:所述的生产套管悬挂器与隔离筒之间设置有密封A,采油树和高压井口头的连接处设置有密封垫环,隔离筒的顶端与采油树本体的接触面上设置有密封B,悬挂器主体的外圆周与采油树本体的内表面之间分别设置有密封C、密封E、密封F,在贯穿通道A通过悬挂器主体与采油树本体的接缝处设置有密封D。
所述的定向装置包括定向筒和定向销,定向筒安装在采油树本体上的隔离筒内,定向销固定在悬挂器主体上的短节外表面,定向销伸进定向筒的导向槽中,定向筒的导向槽两边导向斜面的开口形状上大下小;或者定向筒固定在悬挂器主体上,而定向销固定在采油树本体上。
所述的锁紧机构的结构是,包括在悬挂器主体外表面平台上设置有锁环,在悬挂器主体外表面套装有外筒,外筒位于锁环上方,外筒的上端内沿设置有锁紧槽,外筒的下端为圆锥面,该圆锥面直径小于锁环的初始内径,悬挂器主体与外筒之间设置有支架,支架与悬挂器主体固定连接,支架与外筒的接触面上设置有向下的下压突块,在平台位置上方的悬挂器主体圆周上设置有顶环和扣环,顶环镶嵌在悬挂器主体外表面的开孔中,扣环镶嵌在外筒的内表面,扣环和悬挂器主体相对的接触面分别设置有齿面B和齿面A。
本实用新型的有益效果是,有效形成水下采油树所需的一道压力控制和密封保障,提供生产流道,悬挂器主体上设有一个以上的液压/电力贯穿,可满足井下测试、控制和化学药剂注入等的需要;悬挂器主体上内置定向机构,保证油管悬挂器安装时准确定向定位;利用锁紧机构将悬挂器主体锁定在采油树本体上,并设有将锁紧机构锁定的装置,避免因震动等原因导致锁紧机构解锁,造成安全事故,保证了采油树本体内腔的密封性及可靠性,安装及维修使用方便。
附图说明
图1为本实用新型装置实施例安装在水下采油树上的局部剖视图;
图2为本实用新型装置中的锁紧机构锁紧前的剖面图;
图3为本实用新型装置中的锁紧机构锁紧后的剖面图;
图4为实用新型装置的锁紧机构中的两个锁紧面的局部放大图;
图5为本实用新型装置中的定向机构示意图;
图6为本实用新型装置实施例1安装在水下采油树上的示意图;
图7为本实用新型装置实施例2安装在水下采油树上的示意图。
图中,1.生产套管悬挂器,2.密封A,3.隔离筒,4.定向筒,5.定向销,6.密封垫环,7.短节,8.密封B,9.生产油管,10.生产主阀,11.生产流道A,12.生产流道B,13.悬挂器通径,14.密封C,15.锁紧机构,16.内部采油树帽,17.关闭装置A,18.采油树本体,19. 关闭装置B,20.修井通道,21.密封D,22.修井阀,23.贯穿通道A,24.密封E,25.悬挂器主体,26.环空主阀,27.环空通道,28.密封F,29.贯穿通道B,30.贯穿管线,31.连接器,32.高压井口头,33.锁环,34.齿面A,35.齿面B,36.顶环,37.支架,38.锁紧槽,39.外筒,40.外采油树帽,41.下入工具,42.转换流道,43.关闭装置C,44.ROV采油树帽,45.扣环,46.导向斜槽,47.贯穿。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
如图1,本实用新型的海洋水下卧式采油树用油管悬挂器的结构是,悬挂器主体25座在采油树本体18内,悬挂器主体25的悬挂器通径13与采油树本体18底部连接的生产油管9相通,生产油管9向下延伸至油井产层,生产油管9的外周套接有短节7,在短节7外套接有隔离筒3,隔离筒3与短节7之间通过定向筒4和定向销5实现径向的定向;生产套管悬挂器1座在高压井口头32内,隔离筒3底部伸入生产套管悬挂器1内,生产套管悬挂器1与隔离筒3之间设置有密封A2,采油树和高压井口连接处设置有密封垫环6;隔离筒3的顶端与采油树本体18的接触面上设置有密封B8,短节7和生产油管9顶部通过螺纹等方式固定在悬挂器主体25上,悬挂器主体25径向开有生产流道B12,生产流道B12与采油树本体18中的生产流道A11对齐并联通,两者间设有生产主阀10;悬挂器主体25沿轴向开有贯穿通道B29,贯穿通道B29一端与贯穿管线30联通,贯穿通道B29另一端与采油树本体18中的贯穿通道A23联通;悬挂器主体25的悬挂器通径13上端设置有关闭装置B19,悬挂器主体25上设置有锁紧机构15;悬挂器主体25的外圆周与采油树本体18的内表面之间分别设置有密封C14、密封E24、密封F28,在贯穿通道A23通过悬挂器主体25与采油树本体18的接缝处设置有密封D21。
图1中还给出了其他配套设备的部件连接,采油树本体18通过连接器31固定在高压井口头32上,采油树本体18的内部采油树帽16中的关闭装置A17,修井通道20及修井阀22,环空通道27及环空主阀26,与采油树本体18连接的连接器31。
生产前,需要在悬挂器主体25位于生产流道B12之上的通径13内安装一个或多个关闭装置19,这样,关闭装置19、悬挂器主体25及密封E24就一起形成水下采油树所需的一道压力控制和密封保障。生产流道B12上、下分别有密封E24和密封F28形成密封保障,密封C14用于防止贯穿密封D21泄漏时产生影响。隔离筒3固定在采油树本体18上,其一端由密封B8实现与采油树本体18之间的密封,另一端通过密封A2实现与生产套管悬挂器1之间的密封,这样,隔离筒3和密封垫环6形成井内流体与外界之间的两道密封保障。悬挂器主体25由其锁紧机构15锁定在采油树本体18上,避免悬挂器主体25因井下压力作用向上窜动,造成安全事故。
定向销5与定向筒4相互配合,构成定向机构,实现油管悬挂器的准确定向安装。隔离筒3固定在采油树本体18上,其一端由密封B8实现与采油树本体18之间的密封,另一端通过密封A2实现与生产套管悬挂器1之间的密封,这样,隔离筒3和密封垫环6形成两道密封保障;隔离筒3内装有定向筒4,定向销5固定在悬挂器主体25上。具体实施时,根据需要还可将定向筒4和定向销5互换位置,即定向筒4固定在悬挂器主体25上,定向销5固定在采油树本体18上。隔离筒3和定向筒4为两个独立零件,或制作为一个整体。关闭装置(17、19、43)为钢丝绳塞或阀门等控制装置。
参照图2、图3、图4,本实用新型装置中的锁紧机构15的结构是,包括在悬挂器主体25外表面平台上设置有锁环33,在悬挂器主体25外表面套装有外筒39,外筒39位于锁环33上方,外筒39的上端内沿设置有锁紧槽38,外筒39的下端为圆锥面,该圆锥面直径小于锁环33的初始内径,悬挂器主体25与外筒39之间设置有支架37,支架37与悬挂器主体25固定,支架37与外筒39的接触面上设置有向下的下压突块以限制外筒39的上行,在平台位置上方的悬挂器主体25圆周上设置有顶环36和扣环45,顶环36镶嵌在悬挂器主体25的开孔中,扣环45镶嵌在外筒39内表面的环形槽中,并且两者有一定径向间隙,故扣环45受力时可径向扩张,扣环45和悬挂器主体25相对的接触面分别设置有齿面B35和齿面A34。
顶环36为一个整体,或由多个相互独立的零件在圆周上均布而成;并且其截面形状可根据需要改变。锁环33为一个整体,或由多个相互独立的锁块在圆周上均布而成;并且其截面形状可根据需要改变。支架37通过螺纹或铆接等方式固定在悬挂器主体25上。
锁紧机构15的外筒39在外力作用下可相对悬挂器主体25上下运动,其上、下的极端位置如图2、3所示,锁环33为只有一个开口的圆环结构件(C形环),受力时可径向伸缩;当外筒39受到外力从上往下运动时,其圆锥面将挤压锁环33的内表面,使得锁环33发生弹性变形而径向扩张,外筒39往下运动到图3位置时,锁环33径向扩张最大,进入采油树本体18内腔上的对应锁紧槽,从而将悬挂器主体25锁定在采油树本体18中;当外筒39往下运动到图3位置时,其受到锁环33的压力也达到最大,而两件作用面角度的合理选择,确保摩擦阻力大于向上的作用力,故外筒39的下压力移除后,锁环33的压力不会导致外筒39产生向上运动;为防止震动等原因造成外筒39向上移动导致解锁,还采用扣环45等对外筒39锁定,顶环36和扣环45的结构类似锁环33,受力时可径向伸缩,如图4所示,悬挂器主体25上有齿面A34,扣环45上有齿面B35,两齿面咬合就能起到固定作用。
本实用新型装置下入安装时如图2所示(因关闭装置B19可与本实用新型同时安装,也可独立安装,本图为简化,未画出关闭装置B19,下入工具41未画出或仅部分画出),先将下入工具41接在钻杆上,下入工具41上的锁环卡入锁紧槽38,将悬挂器主体25固定在下入工具41上,此时,顶环36受到下入工具41作用而径向扩张,作用在扣环45上,使扣环45也径向扩张,故齿面A34和齿面B35分开一定距离,接着在水面设备(如浮式钻井平台等)上通过钻杆进行下入安装,当悬挂器主体25座在采油树本体18上后,此时,密封E24和密封F28受压变形,压紧采油树本体18内腔形成密封保障,下入工具41再将外筒39下压至如图3的位置(齿面A34和齿面B35分开一定距离,不会阻碍外筒39的运动),此时锁环33径向扩张,进入采油树本体18内腔上的对应锁紧槽,从而将悬挂器主体25锁定在采油树本体18,最后将下入工具41回收,顶环36和扣环45径向收缩到自由状态,齿面A34和齿面B35咬合固定,阻止外筒39向上移动,从而确保悬挂器主体25锁紧的可靠性;回收悬挂器主体25时,下入工具41上的锁环卡入锁紧槽38,将悬挂器主体25固定在下入工具上,同时推动顶环36和扣环45径向扩张,使齿面A34和齿面B35分离,然后将外筒39上提到如图2所示位置,锁环33会自动径向收缩,离开采油树本体18内腔上的对应锁紧槽,此时,悬挂器主体25与采油树本体18处于解锁状态,可以直接回收。
上述所有密封分别或全部是金属密封、非金属密封或组合密封,或是重力自激式或压力激活式。
由于悬挂器主体25和水下采油树18之间有各种液路和电路的连接,所以悬挂器主体25和水下采油树18在安装时必须定向对齐,以确保各种液路和电路接口对应接口对齐;悬挂器主体25上有定向销5,采油树本体18中有定向筒4,在悬挂器主体25下放座在采油树本体18的过程中,定向销5沿着定向筒4的导向斜槽46中移动到底,导向斜槽46的开口上大下小,(如图5所示),即可实现悬挂器主体25和水下采油树18之间的定向安装。
悬挂器主体25上设有一个以上的液压/电力贯穿,可满足井下测试、控制和化学药剂注入等的需要。该实用新型位上的液压/电力贯穿,采取径向贯穿(如图1所示,在悬挂器的圆周上,以径向开出贯穿通道),或采取轴向贯穿,即贯穿通道大致与悬挂器主体25的通径13平行,从悬挂器主体25的顶部开出。如图1所示(受图幅所限,本图仅画出一个贯穿),该贯穿包括贯穿通道A23、密封D21、贯穿通道B29和贯穿管线30,贯穿通道A23、贯穿通道B29和贯穿管线30相通,其中贯穿通道A23仅部分画出,当悬挂器主体25座在采油树本体18上,重力自激式密封D21实现悬挂器主体25和水下采油树18之间的密封;如果是液压贯穿,则贯穿通道A23是液压通道,其上会有阀门,外接液压源,贯穿管线30向下延伸,与井下安全阀(SCSSV)或封隔器等装置连接,以实现对井下生产装置的控制,或者进行化学药剂注入;如果是电力贯穿,密封D21处设有湿式电接头(wet-mate connector),当悬挂器主体25座在采油树本体18上后,需潜水员或水下机器人(ROV)到现场操作实现湿式电接头的对接,而贯穿通道A23、贯穿通道B29和贯穿管线30中布设有线缆或光纤,向上与水下采油树控制系统连接,向下与井下的传感器、电潜泵或电控阀门等设备连接,以实现井下测试和控制。
图6为本实用新型装置安装在水下采油树上的一种实施例结构示意图,悬挂器主体25上安装有一个关闭装置B19。悬挂器主体25上下空腔通过修井阀22、环空主阀26与修井通道连通,悬挂器主体25内部的生产油管9通过生产主阀10与生产通道连通。
图7为本实用新型装置安装在水下采油树上的另一种实施例结构示意图,悬挂器主体25上安装有关闭装置B19和关闭装置C43。悬挂器主体25上下空腔通过修井阀22、环空主阀26与修井通道连通,悬挂器主体25内部的生产油管9通过生产主阀10与生产通道连通。此时,悬挂器主体25上位于关闭装置B19和关闭装置C43之间有一液压贯穿47,该贯穿47外接阀门或其他控制装置,可用于防止两个关闭装置依次安装或回收时出现液压锁闭,同时也可用于关闭装置的压力测试。例如,贯穿47外接的阀门可在水下采油树外操作,当安装好关闭装置C43后,需要安装关闭装置B19,由于两个关闭装置均有密封实现与悬挂器主体25通径13之间的密封,而两个关闭装置充满液体,当关闭装置B19快安装到位时就已实现与通径13之间的密封,故两个关闭装置充满液体无处可排,产生液压锁闭,导致关闭装置B19无法下压到位实现安装,此时,只要ROV在水下将贯穿47外接的阀门打开,两个关闭装置充满液体就能够从贯穿47的通道排走,关闭装置B19就能够下压到位实现安装。
本实用新型的海洋水下卧式采油树用油管悬挂器,悬挂器主体用于悬挂油管柱,与安装在其上的关闭装置一起形成水下采油树所需的一道压力控制和密封保障,提供生产流道,悬挂器主体25上设有一个以上的液压/电力贯穿与外部控制建立联系,可满足井下测试、控制和化学药剂注入等的需要;悬挂器主体25上内置定向机构,保证悬挂器主体25安装时准确定向定位;利用锁紧机构将悬挂器主体25锁定在采油树本体上,并设有将锁紧机构锁定的装置,避免因震动等原因导致锁紧机构解锁,造成安全事故;该油管悬挂器功能齐全,完全满足海洋水下油气勘探开发的需要。

Claims (5)

1. 一种海洋水下卧式采油树用油管悬挂器,其特征在于:包括悬挂器主体(25),悬挂器主体(25)座在采油树本体(18)内,悬挂器主体(25)的悬挂器通径(13)与采油树本体(18)底部连接的生产油管(9)相通,生产油管(9)的外周套接有短节(7),在短节(7)外套接有隔离筒(3),隔离筒(3)与短节(7)之间设置有定向装置,隔离筒(3)底部伸入生产套管悬挂器(1),短节(7)和生产油管(9)向上与悬挂器主体(25)连接,悬挂器主体(25)径向开有生产流道B(12),生产流道B(12)通过采油树本体(18)中的生产主阀(10)与生产流道A(11)联通;悬挂器主体(25)沿轴向开有贯穿通道B(29),贯穿通道B(29)一端与贯穿管线(30)联通,贯穿通道B(29)另一端与采油树本体(18)中的贯穿通道A(23)联通;悬挂器主体(25)的悬挂器通径(13)上端设置有关闭装置B(19),悬挂器主体(25)的上端沿圆周表面设置有锁紧机构(15)。
2. 根据权利要求1所述的海洋水下卧式采油树用油管悬挂器,其特征在于:所述的生产套管悬挂器(1)与隔离筒(3)之间设置有密封A(2),采油树和高压井口头(32)的连接处设置有密封垫环(6),隔离筒(3)的顶端与采油树本体(18)的接触面上设置有密封B(8),悬挂器主体(25)的外圆周与采油树本体(18)的内表面之间分别设置有密封C(14)、密封E(24)、密封F(28),在贯穿通道A(23)通过悬挂器主体(25)与采油树本体(18)的接缝处设置有密封D(21)。
3. 根据权利要求1所述的海洋水下卧式采油树用油管悬挂器,其特征在于:所述的定向装置包括定向筒(4)和定向销(5),定向筒(4)安装在采油树本体(18)上的隔离筒(3)内,定向销(5)固定在悬挂器主体(25)上的短节(7)外表面,定向销(5)伸进定向筒(4)的导向槽中,定向筒(4)的导向槽两边导向斜面(46)的开口形状上大下小;
或者定向筒(4)固定在悬挂器主体(25)上,而定向销(5)固定在采油树本体(18)上。
4. 根据权利要求1所述的海洋水下卧式采油树用油管悬挂器,其特征在于:所述的锁紧机构(15)的结构是,包括在悬挂器主体(25)外表面平台上设置有锁环(33),在悬挂器主体(25)外表面套装有外筒(39),外筒(39)位于锁环(33)上方,外筒(39)的上端内沿设置有锁紧槽(38),外筒(39)的下端为圆锥面,该圆锥面直径小于锁环(33)的初始内径,悬挂器主体(25)与外筒(39)之间设置有支架(37),支架(37)与悬挂器主体(25)固定连接,支架(37)与外筒(39)的接触面上设置有向下的下压突块,在平台位置上方的悬挂器主体(25)圆周上设置有顶环(36)和扣环(45),顶环(36)镶嵌在悬挂器主体(25)外表面的开孔中,扣环(45)镶嵌在外筒(39)的内表面,扣环(45)和悬挂器主体(25)相对的接触面分别设置有齿面B(35)和齿面A(34)。
5. 根据权利要求1所述的海洋水下卧式采油树用油管悬挂器,其特征在于:所述的悬挂器通径(13)内设有关闭装置B(19)和关闭装置C(43),位于关闭装置B(19)和关闭装置C(43)之间的悬挂器主体(25)上开有贯穿(47)。
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