CN207245668U - 一种水下井口锁紧工具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水下井口锁紧工具，属于海洋钻井作业工具技术领域，为解决现有技术结构复杂，安装、施工工序不便等问题而设计。本实用新型水下井口锁紧工具包括芯轴、上接头和驱动筒，上接头套设于芯轴上，芯轴的下端用于与水下井口下入工具连接，上接头与驱动筒连接，上接头能够相对于芯轴在轴向运动，上接头转动时能够驱动芯轴转动；上接头相对于芯轴在轴向运动时上接头能够向驱动筒施加轴向力，驱动筒用于向水下井口的锁紧机构施加轴向力，上接头转动时能够通过芯轴向水下井口传递扭矩。本实用新型水下井口锁紧工具结构简单，安装、施工工序方便，能实现高压井口头与低压井口头的刚性连接，并向下入工具传递扭矩。

Description

一种水下井口锁紧工具

技术领域

本实用新型涉及海洋钻井作业工具技术领域，尤其涉及一种水下井口锁紧工具，所述水下井口锁紧工具与水下井口下入工具和高压井口头连接，能将水下井口送入海底安装在低压井口头上。

背景技术

海洋油气资源已成为能源供应的重要来源，深入开展油气井水下生产设备研发，为开发深水油气资源提供可靠支撑。水下井口是海洋油气田开发的重要设备之一，水下井口内部安装套管悬挂器，上端用于连接防喷器组、隔水管，是井筒套管与泥线以上设备连通的唯一途径。水下井口在钻井、完井、生产作业过程中受力环境苛刻，水下井口的安全稳定性保证水下井口服役安全的保障。水下井口包括高压井口头和低压井口头，高压井口头和低压井口头使用锁紧机构连接锁定，水下井口高压井口头和低压井口头的锁定需要依靠专用的锁紧工具施加推力，锁紧工具下压锁紧机构使锁圈撑开与水下井口连接槽啮合。

但是，目前的锁紧工具均存在结构复杂，安装、施工工序不便等问题。

实用新型内容

本实用新型的一个目的在于提出一种结构简单，安装、施工工序方便，能实现高压井口头与低压井口头的刚性连接，并向下入工具传递扭矩的水下井口锁紧工具。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种水下井口锁紧工具，包括芯轴、上接头和驱动筒，所述上接头套设于所述芯轴上，所述芯轴的下端用于与水下井口下入工具连接，所述上接头与所述驱动筒连接，所述上接头能够相对于所述芯轴在轴向运动，所述上接头转动时能够驱动所述芯轴转动；所述上接头相对于所述芯轴在轴向运动时所述上接头能够向所述驱动筒施加轴向力，所述驱动筒用于向水下井口的锁紧机构施加轴向力，所述上接头转动时能够通过所述芯轴向水下井口传递扭矩，水下井口下入工具转动时能够与水下井口锁紧或分离。

进一步地，所述芯轴的外壁上设置有滑动槽，所述滑动槽的至少部分沿轴向延伸，所述水下井口锁紧工具还包括周向限位件，所述周向限位件穿设于所述上接头和所述滑动槽中，所述上接头能够通过所述周向限位件和所述滑动槽相对于所述芯轴在轴向运动。

进一步地，所述滑动槽为沿轴向设置的长条形槽；或，所述滑动槽为反J形槽。

进一步地，所述周向限位件为螺钉，所述螺钉的头部置于所述上接头外侧，所述螺钉与所述上接头螺纹连接。

进一步地，所述上接头与所述驱动筒通过传动机构连接，所述上接头相对于所述芯轴在轴向运动时能够通过所述传动机构向所述驱动筒施加轴向力。

进一步地，所述传动机构为连杆机构，所述水下井口锁紧工具还包括套设于所述芯轴上的法兰部，所述连杆机构分别与上接头、法兰部和驱动筒铰接，所述连杆机构能够将所述上接头施加的轴向力转化为所述驱动筒的反向轴向推力。

进一步地，所述芯轴上设置有用于限制所述法兰部轴向运动的轴向限位结构。

进一步地，所述轴向限位结构包括设置于所述芯轴上的轴肩，所述轴肩用于抵接所述法兰部的下部；和/或，所述轴向限位结构包括锁紧筒，所述锁紧筒包括筒主体和所述筒主体的下端沿径向向外延伸形成的环形压板，所述压板用于压设所述法兰部的上部。

进一步地，所述驱动筒上设置有观察窗。

进一步地，所述连杆机构包括至少三根连杆。

本实用新型的有益效果如下：

本实施例提供的水下井口锁紧工具，其上接头能够相对于芯轴在轴向运动，上接头转动时能够驱动芯轴转动，上接头相对于芯轴在轴向运动时上接头能够向驱动筒施加轴向力，进而通过驱动筒向水下井口的锁紧机构施加轴向力，上接头能够通过芯轴带动水下井口下入工具的至少部分结构转动，从而使得水下井口下入工具与高压井口锁紧或分离，本实用新型结构简单，安装、施工工序方便，能实现高压井口头与低压井口头的刚性连接，并向下入工具传递扭矩。

附图说明

图1是本实用新型优选实施例一提供的水下井口锁紧工具的结构示意图；

图2是本实用新型优选实施例一提供的水下井口锁紧工具、水下井口下入工具和水下井口配合且水下井口下入工具与水下井口处于锁紧状态的结构示意图；

图3是本实用新型优选实施例一提供的水下井口锁紧工具与水下井口下入工具配合且水下井口下入工具与水下井口处于分离状态的结构示意图；

图4是本实用新型提供的滑动槽的结构示意图。

图中：

1、芯轴；2、上接头；3、驱动筒；4、水下井口下入工具；5、滑动槽；6、周向限位件；7、连杆机构；8、法兰部；9、轴肩；10、锁紧筒；11、高压井口头。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

优选实施例一：

本优选实施例提供了一种水下井口锁紧工具，如图1至图3所示，其包括芯轴1、上接头2和驱动筒3，上接头2套设于芯轴1上，芯轴1的下端用于与水下井口下入工具4连接，上接头2与驱动筒3连接，上接头2能够相对于芯轴1在轴向运动，上接头2转动时能够驱动芯轴1转动；上接头2相对于芯轴1在轴向运动时上接头2能够向驱动筒3施加轴向力，驱动筒3用于向水下井口的锁紧机构施加轴向力，上接头2转动动时能够通过芯轴1向水下井口下入工具4传递扭矩。水下井口下入工具4转动时能够与水下井口锁紧或分离，具体地，水下井口下入工具4与水下井口的高压井口头11锁紧或分离。

本实施例提供的水下井口锁紧工具，上接头2能够相对于芯轴1在轴向运动，上接头2转动时能够驱动芯轴1转动，上接头2相对于芯轴1在轴向运动时上接头2能够向驱动筒3施加轴向力，进而通过驱动筒3向水下井口的锁紧机构施加轴向力，上接头2能够通过芯轴1带动水下井口下入工具4的至少部分结构转动，从而使得水下井口下入工具4与高压井口分离，本实施例结构简单，安装、施工工序方便，能实现高压井口头与低压井口头的刚性连接，并向下入工具传递扭矩。

本实施例中，在上述结构的基础上，上接头2与驱动筒3之间设置有传动机构，上接头2相对于芯轴1在轴向运动时能够通过传动机构向驱动筒3施加轴向力。具体地，传动机构为连杆机构7，水下井口锁紧工具还包括套设于芯轴1上的法兰部8，连杆机构7分别与上接头2、法兰部8和驱动筒3铰接，连杆机构7能够将上接头2施加的轴向力转化为驱动筒3的反向轴向推力(即上接头2向连杆机构7施加的轴向力的方向与驱动筒3受到的轴向推力的方向相反)。为了实现将上接头2施加的轴向力转化为驱动筒3的反向轴向推力，连杆机构7包括至少三根连杆。本实施例中，上接头2与驱动筒3之间通过连杆机构7连接传动、结构简单、性能稳定可靠。

本实施例中，上接头2与芯轴1间的配合方式没有具体限制，能够使得上接头2可以相对于芯轴1在轴向运动、且上接头2转动时能够驱动芯轴1转动即可，例如，在芯轴1的外壁上设置有滑动槽5，滑动槽5的至少部分沿轴向延伸，水下井口锁紧工具还包括周向限位件6，周向限位件6穿设于上接头2上的通孔和芯轴1上的滑动槽5中，上接头2能够通过周向限位件6和滑动槽5相对于芯轴1在轴向运动。周向限位件6可以限制上接头2与芯轴1之间的周向运动，而周向限位件6沿滑动槽5作轴向运动时可以同时使得上接头2沿芯轴1作轴向运动。

本实施例中，作为优选方案，周向限位件6为螺钉，螺钉的头部置于上接头2外侧，螺钉与上接头2上的通孔螺纹连接。本实施例中，周向限位件6的结构简单、成本低、安装方便。

本实施例中，如图4所示，滑动槽5优选但不局限为反J形槽。反J形槽是指如图4中所示，滑动槽5包括两个沿轴向平行设置且长度不同的轴向槽，两个轴向槽的底部通过横向槽连通。本实施例提供的滑动槽5为反J形槽，通过上提上接头2施加锁紧力，在下送水下井口锁紧工具准备进入锁紧模式时，不施加轴向压力，避免了钻柱受过大轴向力而发生失稳破坏。本实施例中的滑动槽5还可以为沿轴向设置的长条形槽。

本实施例中，在上述结构的基础上，芯轴1上设置有用于限制法兰部8轴向运动的轴向限位结构。具体地，轴向限位结构包括设置于芯轴1上的轴肩9，轴肩9用于抵接法兰部8的下部；和/或，轴向限位结构包括锁紧筒10，锁紧筒10包括筒主体和筒主体的下端沿径向向外延伸形成的环形压板，压板用于压设法兰部8的上部。

本实施例中，在上述结构的基础上，驱动筒3上设置有观察窗，观察窗用于从驱动筒3外部观察水下井口锁紧工具下方的设备。

本实施例还提供了一种水下井口组件，包括水下井口下入工具4、水下井口的高压井口头11和上述水下井口锁紧工具，水下井口锁紧工具的芯轴1与水下井口下入工具4连接，上接头2转动时能够通过芯轴1向水下井口下入工具4传递扭矩，水下井口下入工具4转动时能够与高压井口头11锁紧或分离。具体地，水下井口锁紧工具的芯轴1与水下井口下入工具4的芯轴1连接，水下井口锁紧工具的芯轴1转动时，能够驱动水下井口下入工具4的芯轴1转动，从而打开或锁紧高压井口头。

本实施例提供的水下井口组件，由于采用了上述水下井口锁紧工具，结构简单，安装、施工工序方便，能实现高压井口头与低压井口头的刚性连接，并向下入工具传递扭矩。

以下以芯轴1上设置有反J形槽为例简要介绍本实施例提供的水下井口锁紧工具的工作方法：

1、将高压井口头11与套管连接好放置在钻台上，将水下井口下入工具4与高压井口头11锁定，将水下井口锁紧工具与水下井口下入工具4连接，连接过程中应避免水下井口下入工具4与高压井口头11脱离。

2、使用钻杆连接水下井口锁紧工具，将水下井口锁紧工具、水下井口下入工具4、高压井口头11、套管下入至海底已钻成的井眼中，高压井口头11放置在已安装好的低压井口头上。

3、释放部分钻机大钩悬重，调整管柱中性点于水下井口处，将钻杆向下方移动一定长度等于反J形槽短槽有效长度，如图4所示，此时上接头2带动周向限位件6由反J形槽短槽A点移动至B点；在钻台上标记垂向位移和旋转基准面。

4、右旋钻柱预设角度例如45°进入锁定模式，此时周向限位件6移动至图4中的C点，上提钻杆带动上接头2和周向限位件6钉沿反J形槽长槽上行至D点，连杆机构7沿轴向向下推动驱动筒3，将向下的轴向力施加至锁紧机构上，锁紧高压井口头11与低压井口头，大钩载荷增量不超过下端套管重量。

5、注水泥固井，封固下方套管柱，在钻台上标记垂向位移和旋转基准面。

6、释放大钩悬重，旋转上接头2，上接头2通过周向限位件6驱动芯轴1旋转、芯轴1向水下井口下入工具4传递解脱扭矩，水下井口下入工具4收回锁定机构，与高压井口头11解脱，通过驱动筒3的观察窗确定水下井口下入工具4已与高压井口头11解脱。

7、上提钻柱，起出水下井口锁紧工具和水下井口下入工具4，完成水下井口安装。

以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种水下井口锁紧工具，其特征在于，包括芯轴(1)、上接头(2)和驱动筒(3)，所述上接头(2)套设于所述芯轴(1)上，所述芯轴(1)的下端用于与水下井口下入工具(4)连接，所述上接头(2)与所述驱动筒(3)连接，所述上接头(2)能够相对于所述芯轴(1)在轴向运动，所述上接头(2)转动时能够驱动所述芯轴(1)转动；所述上接头(2)相对于所述芯轴(1)在轴向运动时所述上接头(2)能够向所述驱动筒(3)施加轴向力，所述驱动筒(3)用于向水下井口的锁紧机构施加轴向力，所述上接头(2)转动时能够通过所述芯轴(1)向水下井口下入工具(4)传递扭矩，水下井口下入工具(4)转动时能够与水下井口锁紧或分离。

2.根据权利要求1所述的水下井口锁紧工具，其特征在于，所述芯轴(1)的外壁上设置有滑动槽(5)，所述滑动槽(5)的至少部分沿轴向延伸，所述水下井口锁紧工具还包括周向限位件(6)，所述周向限位件(6)穿设于所述上接头(2)和所述滑动槽(5)中，所述上接头(2)能够通过所述周向限位件(6)和所述滑动槽(5)相对于所述芯轴(1)在轴向运动。

3.根据权利要求2所述的水下井口锁紧工具，其特征在于，所述滑动槽(5)为沿轴向设置的长条形槽；或，所述滑动槽(5)为反J形槽。

4.根据权利要求2所述的水下井口锁紧工具，其特征在于，所述周向限位件(6)为螺钉，所述螺钉的头部置于所述上接头(2)外侧，所述螺钉与所述上接头(2)螺纹连接。

5.根据权利要求1至4任一项所述的水下井口锁紧工具，其特征在于，所述上接头(2)与所述驱动筒(3)通过传动机构连接，所述上接头(2)相对于所述芯轴(1)在轴向运动时能够通过所述传动机构向所述驱动筒(3)施加轴向力。

6.根据权利要求5所述的水下井口锁紧工具，其特征在于，所述传动机构为连杆机构(7)，所述水下井口锁紧工具还包括套设于所述芯轴(1)上的法兰部(8)，所述连杆机构(7)分别与上接头(2)、法兰部(8)和驱动筒(3)铰接，所述连杆机构(7)能够将所述上接头(2)施加的轴向力转化为所述驱动筒(3)的反向轴向推力。

7.根据权利要求6所述的水下井口锁紧工具，其特征在于，所述连杆机构(7)包括至少三根连杆；和/或，所述芯轴(1)上设置有用于限制所述法兰部(8)轴向运动的轴向限位结构。

8.根据权利要求7所述的水下井口锁紧工具，其特征在于，当所述芯轴(1)上设置有用于限制所述法兰部(8)轴向运动的轴向限位结构时，所述轴向限位结构包括设置于所述芯轴(1)上的轴肩(9)，所述轴肩(9)用于抵接所述法兰部(8)的下部；和/或，所述轴向限位结构包括锁紧筒(10)，所述锁紧筒(10)包括筒主体和所述筒主体的下端沿径向向外延伸形成的环形压板，所述压板用于压设所述法兰部(8)的上部。

9.根据权利要求1至4任一项所述的水下井口锁紧工具，其特征在于，所述驱动筒(3)上设置有观察窗。