CN208220699U - 水下井口装置的下入工具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水下井口装置的下入工具，其包括：中心轴、上壳体、活塞、锁环、驱动套筒、弹簧、下壳体，所述上壳体与所述驱动套筒之间形成有压力腔；所述中心轴上形成有与所述压力腔相连通的液压通路；所述下壳体上设置有泄压孔；所述弹簧设置在所述驱动套筒与所述下壳体之间，当向所述液压通路中注入压力液时，所述驱动套筒相对所述活塞向下移动，压缩所述弹簧并撑开所述锁环；当撤去压力液时，所述驱动套筒通过所述弹簧复位并带动所述锁环回收。本实用新型提供的水下井口装置的下入工具，结构简单，使用时可靠性高，操作方便，能省去二次确认工序。

Description

水下井口装置的下入工具

技术领域

本实用新型涉及油气资源钻探行业的作业工具，特别涉及一种水下井口装置的下入工具。

背景技术

在海上进行油气勘探开发作业时，通常将水下井口装置安装在海底海床上，以此来保障后续作业的顺利进行。将水下井口装置下入海底安装便成为重要的作业环节。水下井口装置下入工具大部分工序是在海底完成的，会受到海浪、海风、洋流等自然因素的影响。目前，采用锁柱伸缩来达到工具连接与释放的水下井口下入工具。它的不足之处在于下入工具回收时，中心轴右旋，留出锁块缩回的空间。此时锁块需要借助外力收回，这时如果遇到海浪，洋流等因素影响使得管柱倾斜，锁柱受力角度不正确，或者其他因素卡住锁柱就会使其不能收回，产生一定的作业风险。而旋转套筒插入式的开启方式虽然可以让锁环卡住的风险降低，但结构相对复杂，增加了相对成本和风险隐患。所以研发一种结构可靠，操作简单且可靠稳定的水下井口装置下入工具显得尤为重要。

中国专利(申请号为201520670864.4)公开了一种海底设备下放安装工具，其设置中心轴、上盖体、下壳体及驱动套筒等，使用时，利用中心轴、活塞、弹性锁环以及驱动套筒的相互配合，通过旋转钻柱带动中心轴，以驱动套筒沿轴向运动，从而推动活塞带动弹性锁环张开及收合，实现与水下井口装置的连接及释放。但是，由于下入工具连接的钻柱有几百甚至上千米长，而该海底设备下放安装工具的驱动方式通过钻柱旋转来控制锁环的开启和关闭，那么是否能旋转到位，准确的传递预定的动力就成为一个关键问题。在上述方案中实施时，需要借助示位杆，确定锁环的开启状态，更为保险地，可以通过水下机器人来确认锁环的开闭情况。

由于上述工具确定锁环开闭情况相对比较繁琐和复杂，因此，有必要提供一种新的技术，能够克服现有技术中的至少一个问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种水下井口装置的下入工具，能够克服现有技术的缺陷，结构简单，使用时可靠性高，操作方便，能省去二次确认工序。

本实用新型的上述目的可采用下列技术方案来实现：

一种水下井口装置的下入工具，其包括：

中心轴、上壳体、活塞、锁环、驱动套筒、弹簧、下壳体，

所述上壳体与所述驱动套筒之间形成有压力腔；

所述中心轴上形成有与所述压力腔相连通的液压通路；

所述下壳体上设置有泄压孔；

所述弹簧设置在所述驱动套筒与所述下壳体之间，当向所述液压通路中注入压力液时，所述驱动套筒相对所述活塞向下移动，压缩所述弹簧并撑开所述锁环；当撤去压力液时，所述驱动套筒通过所述弹簧复位并带动所述锁环回收。

在一个优选的实施方式中，所述活塞整体呈柱状，其具有靠近所述驱动套筒的内端面和背离所述驱动套筒的外端面，所述驱动套筒外壁设置有环形凹槽，所述环形凹槽与所述活塞的内端面相配合。

在一个优选的实施方式中，所述活塞的个数为四根，四根所述活塞位于所述下壳体的沟槽内，沿着圆周方向均匀分布；所述活塞在靠近其外端面处装有所述锁环。

在一个优选的实施方式中，所述锁环为不锈钢有断面的环状结构，其外围设置齿状凸面，向心方向上的表面与所述驱动套筒的内表面相贴合。

在一个优选的实施方式中，所述驱动套筒在所述环形凹槽的上侧还设置有密封环。

在一个优选的实施方式中，所述环形凹槽具有与所述活塞的内端面相配合的第一过渡斜面，所述活塞的内端面为与所述第一过渡斜面相匹配的第二过渡斜面，所述第一过渡斜面与所述第二过渡斜面均为45度斜面。

在一个优选的实施方式中，所述中心轴为中空的圆柱体，所述中心轴中部下端设置有台阶用于座放所述下壳体。

在一个优选的实施方式中，所述下壳体下端处的内侧壁形成有一内环肩，所述内环肩在与所述中心轴相接触的内侧面设置有密封圈。

在一个优选的实施方式中，所述上壳体为中空的圆盘型法兰，中间形成的空腔为所述驱动套筒提供轴向移动通道，所述上壳体下端座放在所述下壳体上端，并通过紧固销钉与其相连接。

在一个优选的实施方式中，所述中心轴的上下两端设置有钻具螺纹，用于与钻杆连接。

本实用新型的特点和优点是：本申请实施方式中提供一种水下井口装置的下入工具，相对与现有的海底设备下放安装工具而言，主要是将活塞推动锁环扩张的动力方式进行了改进。经过本申请改进后，将原有的旋转驱动方式变为液压驱动。具体的，通过设置的液压通路，将液压作用于驱动套筒的压力腔内，直接推动驱动套筒下行，撑开活塞推出锁环向外扩张；解锁时只需将液压通路中的液压关闭，在下端弹簧的作用下，驱动套筒上行，使得锁环回缩。

本申请对现有的海底设备下放安装工具修改结构后，取消了钻杆外侧矩形螺纹与示位杆，在钻杆壁内、中心轴内增加了的液压通路与驱动套筒下端的弹簧。现有的驱动方式是通过钻柱旋转来控制锁环的开启与关闭，由于下入工具连接的钻柱有几百甚至上千米长，那么能否旋转到位，准确的传递预定的动力就成为一个关键问题，所以现有的方法就需要一个示位杆来在操作钻柱旋转动作后，通过水下机器人来确认锁环的开闭情况。而改进后的本申请技术方案是通过液压直接来控制锁环的开闭，可以通过地面上的压力变化来判断锁环的开闭情况，相比于之前的方式节省了二次确认的作业步骤，整体上，可靠性高，结构简单，操作方便。

参照后文的说明和附图，详细公开了本申请的特定实施方式，指明了本申请的原理可以被采用的方式。应该理解，本申请的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本申请的实施方式包括许多改变、修改和等同。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

图1是本申请实施方式中一种水下井口装置的下入工具的结构示意图；

图2是本申请实施方式中一种水下井口装置的下入工具的A-A剖视图。

附图标记说明：

液压通路-1；压力腔-2；驱动套筒-3；活塞-31；第一过渡斜面-310；锁环-32；第二过渡斜面-320；密封环-4；弹簧-5；泄压孔-6；中心轴-7；上壳体-8；下壳体-9。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式，对本实用新型的技术方案作详细说明，应理解这些实施方式仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围内。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本实用新型提供一种水下井口装置的下入工具，能够克服现有技术的缺陷，结构简单，使用时可靠性高，操作方便，能省去二次确认工序，具有较佳的实际应用前景。

请参阅图1至图2，本申请实施方式中提供的一种水下井口装置的下入工具，该水下井口装置的下入工具可以包括：中心轴7、上壳体8、活塞31、驱动套筒3、锁环32、弹簧5、下壳体9，所述上壳体8与所述驱动套筒3之间形成有压力腔2；所述中心轴7上形成有与所述压力腔2相连通的液压通路1；所述下壳体9上设置有泄压孔6；所述弹簧5设置在所述驱动套筒3与所述下壳体9之间，当向所述液压通路1中注入压力液时，所述驱动套筒3相对所述活塞31向下移动，压缩所述弹簧5并撑开所述锁环32；当撤去压力液时，所述驱动套筒3通过所述弹簧5复位并带动所述锁环32回收。

本申请所提供的下入工具相对与现有的海底设备下放安装工具而言，主要是将活塞31推动锁环32扩张的动力方式进行了改进。原有方式是由钻柱旋转，通过矩形螺纹将旋转运动转化成为驱动套筒3的轴向运动，这样就使得驱动套筒3外侧的凹槽可以与活塞31末端相配合，从而再将驱动套筒3的轴向运动转化成为活塞31的径向位移，而活塞31的径向位移就可以控制下入工具外侧的锁环32的扩张与收缩，以此来完成锁环32与水下井口装置内壁上沟槽的配合连接。

经过本申请改进后，将上述旋转的驱动方式变为液压驱动。具体的，通过设置的液压通路1，将液压作用于驱动套筒3的压力腔2内，直接推动驱动套筒3下行，撑开活塞31推出锁环32向外扩张；解锁时只需将液压通路1中的液压关闭，在下端弹簧5的作用下，驱动套筒3上行，使得锁环32回缩。

本申请对现有的海底设备下放安装工具修改结构后，取消了钻杆外侧矩形螺纹与示位杆，在钻杆壁内、中心轴7内增加了液压通路1与驱动套筒3下端的弹簧5。现有的驱动方式是通过钻柱旋转来控制锁环的开启与关闭，由于下入工具连接的钻柱有几百甚至上千米长，那么能否旋转到位，准确的传递预定的动力就成为一个关键问题，所以现有的方法就需要一个示位杆来在操作钻柱旋转动作后，通过水下机器人来确认锁环的开闭情况。而改进后的本申请技术方案是通过液压直接来控制锁环32的开闭，可以通过地面上的压力变化来判断锁环的开闭情况，相比于之前的方式节省了二次确认的作业步骤。

下面结合具体的附图再详细介绍本申请实施方式中所提供的水下井口装置的下入工具。

在本实施方式中，中心轴7为中空带台阶的圆柱体，上下两端设置有钻具螺纹，用于与钻杆连接。中心轴7中部下端有台阶用于座放下壳体9。所述下壳体9下端处的内侧壁形成有一内环肩，所述内环肩在与所述中心轴7相接触的内侧面设置有密封圈，用于保证所述外壳体与所述中心轴7之间配合位置的密封性。该中心轴7的圆柱体外壁上套设有驱动套筒3。

所述驱动套筒3为一中空圆柱体。驱动套筒3外壁中端上设置有环形凹槽。具体的，所述环形凹槽具有与所述活塞31的内端面相配合的第一过渡斜面310，该过渡斜面可以为45度斜面，以有利于其相对所述活塞31轴向移动。

具体的，所述活塞31整体呈柱状，其具有靠近所述驱动套筒3的内端面和背离所述驱动套筒3的外端面，所述驱动套筒3外壁设置有环形凹槽，所述环形凹槽与所述活塞31的内端面相配合。

在一个实施方式中，所述活塞31的个数为四根，四根所述活塞31位于下壳体9的沟槽内，沿着圆周方向均匀分布。当然，该活塞31的个数并不限于上述举例，其还可以为更多或更少，例如为3根或者6根等，本申请在此并不作具体的限定。

所述活塞31在靠近其外端面处装有所述锁环32。所述锁环为不锈钢有断面的环状结构，其外围设置有齿状凸面，向心方向上的表面与所述驱动套筒3的内表面相贴合。

在一个具体的实施方式中，所述活塞31的内端面可以为与所述第一过渡斜面310相匹配的第二过渡斜面320，该第二过渡斜面320定也可以为45度斜面。所述驱动套筒3外壁的下端用于抵靠弹簧5。具体的，所述弹簧5可以设置在所述驱动套筒3、中心轴7、下壳体9之间的环形空间内，用于为所述驱动套筒3提供回复力。

进一步的，为了保证该驱动套管与其他部件之间配合的密封性，在所述驱动套筒3在所述环形凹槽的上侧还设置有密封环4。

该中心轴7中部上端设置有台阶,用于卡放上法兰。上法兰通过紧固销钉与下法兰和上壳体8相连接，其上有一通孔。下法兰内壁有密封，用于密封其与中心轴7的接触面，其外侧台阶也有密封，用与上壳体8上部台阶的接触面密封。

所述的上壳体8为中空的圆盘型法兰，中间形成的空腔为驱动套筒3提供轴向移动通道。外壁有45度斜面台阶，台阶上有弹性密封，配合座放在海床水下井口装置上的相应位置，并起到密封作用。上壳体8下端座放在下壳体9上端，并通过紧固销钉与其相连接。当上壳体8为法兰的结构，并且在上上壳体8上，中心轴7外设置法兰连接机构，可以保证连接位置的密封性和可靠性。

本文引用的任何数字值都包括从下限值到上限值之间以一个单位递增的下值和上值的所有值，在任何下值和任何更高值之间存在至少两个单位的间隔即可。举例来说，如果阐述了一个部件的数量或过程变量(例如温度、压力、时间等)的值是从1到90，优选从20到80，更优选从30到70，则目的是为了说明该说明书中也明确地列举了诸如15到85、22到68、43到51、30到32等值。对于小于1的值，适当地认为一个单位是0.0001、0.001、0.01、0.1。这些仅仅是想要明确表达的示例，可以认为在最低值和最高值之间列举的数值的所有可能组合都是以类似方式在该说明书明确地阐述了的。

除非另有说明，所有范围都包括端点以及端点之间的所有数字。与范围一起使用的“大约”或“近似”适合于该范围的两个端点。因而，“大约20到30”旨在覆盖“大约20到大约30”，至少包括指明的端点。

披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。

多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。

本说明书中的上述各个实施方式均采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同相似部分相互参照即可，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式不同之处。

以上所述仅为本实用新型的几个实施方式，虽然本实用新型所揭露的实施方式如上，但所述内容只是为了便于理解本实用新型而采用的实施方式，并非用于限定本实用新型。任何本实用新型所属技术领域的技术人员，在不脱离本实用新型所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施方式的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本实用新型的专利保护范围，仍须以所附权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种水下井口装置的下入工具，其特征在于，包括：中心轴、上壳体、活塞、锁环、驱动套筒、弹簧、下壳体，

所述上壳体与所述驱动套筒之间形成有压力腔；

所述中心轴上形成有与所述压力腔相连通的液压通路；

所述下壳体上设置有泄压孔；

所述弹簧设置在所述驱动套筒与所述下壳体之间，当向所述液压通路中注入压力液时，所述驱动套筒相对所述活塞向下移动，压缩所述弹簧并撑开所述锁环；当撤去压力液时，所述驱动套筒通过所述弹簧复位并带动所述锁环回收。

2.如权利要求1所述的水下井口装置的下入工具，其特征在于，所述活塞整体呈柱状，其具有靠近所述驱动套筒的内端面和背离所述驱动套筒的外端面，所述驱动套筒外壁设置有环形凹槽，所述环形凹槽与所述活塞的内端面相配合。

3.如权利要求2所述的水下井口装置的下入工具，其特征在于，所述活塞的个数为四根，四根所述活塞位于所述下壳体的沟槽内，并沿着圆周方向均匀分布；所述活塞在靠近其外端面处装有所述锁环。

4.如权利要求3所述的水下井口装置的下入工具，其特征在于，所述锁环为不锈钢有断面的环状结构，其外围设置齿状凸面，所述锁环向心方向上的表面与所述驱动套筒的内端面相贴合。

5.如权利要求2所述的水下井口装置的下入工具，其特征在于，所述驱动套筒在所述环形凹槽的上侧还设置有密封环。

6.如权利要求4所述的水下井口装置的下入工具，其特征在于，所述环形凹槽具有与所述活塞的内端面相配合的第一过渡斜面，所述活塞的内端面为与所述第一过渡斜面相匹配的第二过渡斜面，所述第一过渡斜面与所述第二过渡斜面均为45度斜面。

7.如权利要求1或2所述的水下井口装置的下入工具，其特征在于，所述中心轴为中空的圆柱体，所述中心轴中部下端设置有台阶用于座放所述下壳体。

8.如权利要求7所述的水下井口装置的下入工具，其特征在于，所述下壳体下端处的内侧壁形成有一内环肩，所述内环肩在与所述中心轴相接触的内侧面设置有密封圈。

9.如权利要求1所述的水下井口装置的下入工具，其特征在于，所述上壳体为中空的圆盘型法兰，中间形成的空腔为所述驱动套筒提供轴向移动通道，所述上壳体下端座放在所述下壳体上端，并通过紧固销钉与其相连接。

10.如权利要求9所述的水下井口装置的下入工具，其特征在于，所述中心轴的上下两端设置有钻具螺纹，用于与钻杆连接。