CN214091790U - 水下井口应急解脱封井设备及其连接头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水下井口应急解脱封井设备及其连接头，所述应急解脱封井设备包括相互配合的座体和连接头，所述座体上设置有连接管，所述连接头内开设有与所述连接管配合的管道，所述管道内设置有止回阀机构，所述连接管的上部插入在所述管道内。本实用新型的用于水下井口应急解脱封井设备中的连接头，结构设计合理，在连接头的管道内设置有止回阀机构，防止了在封井解脱时隔水管内的流体向外泄漏。

Description

水下井口应急解脱封井设备及其连接头

技术领域

本实用新型涉及水下阀门以及海上油气田相关水下井口设备技术领域，具体涉及一种用于水下井口应急解脱封井设备中的连接头以及包括了该连接头的水下井口应急解脱封井设备。

背景技术

水下井口是海上油气田开发常用的装备，采用水下井口模式开发的油气井在钻井、完井及修井过程中一般都需要采用隔水管建立浮式钻井作业船和水下井口的循环通道，由于浮式钻井作业船在紧急情况下存在定位失效的风险，如果定位失效，钻井作业船发生持续偏离水下井口的情况，可能会对水下井口产生较大的应力载荷，甚至损坏，因此需要在应急情况下实现隔水管与井口的应急解脱，以确保水下井口、隔水管等设备的安全。

现有技术中如专利申请号202010453627.8，名称为一种深水钻井的水下井口应急解脱封井装置及方法的中国发明专利申请中公开了一种通过拉断绳索完成应急解脱动作，但是其存在着封井时隔水管内的流体向外泄漏的问题。

发明内容

有鉴于此，为了克服上述现有技术的缺陷，本实用新型的目的是提供一种用于水下井口应急解脱封井设备中的连接头，其能够防止封井时隔水管内的流体向外泄漏。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种用于水下井口应急解脱封井设备中的连接头，所述应急解脱封井设备包括相互配合的座体和连接头，所述座体上设置有连接管，所述连接头内开设有与所述连接管配合的管道，所述管道内设置有止回阀机构，所述连接管的上部插入在所述管道内。

根据本实用新型的一些优选实施方面，所述止回阀机构包括阀瓣、转轴以及弹性件，所述转轴设置在所述管道内壁上，所述阀瓣和弹性件套设在所述转轴上，所述弹性件用于提供所述阀瓣向所述连接头下端部转动的趋势。

根据本实用新型的一些优选实施方面，所述弹性件为扭簧。

根据本实用新型的一些优选实施方面，所述阀瓣包括本体以及由所述本体向外延伸的台阶部，所述管道内壁上设置有凸台，所述台阶部上设置有与所述凸台相配合的凹槽。

根据本实用新型的一些优选实施方面，所述台阶部的尺寸大于所述管道的内壁，以使得通过台阶部抵在管道内壁上，实现关断的作用，防止隔水管内的流体流出。

根据本实用新型的一些优选实施方面，所述凸台的截面为直角梯形，所述直角梯形斜边朝向所述台阶部，所述凸台的作用为用于在阀瓣关断的时候实现定位、自动校正作用。

根据本实用新型的一些优选实施方面，所述台阶部以及本体与所述管道的贴合面上设置有密封环，用于实现阀瓣的密封，防止隔水管内外流体的泄漏。

根据本实用新型的一些优选实施方面，所述台阶部和本体上开设有梯形容纳槽，所述密封环容纳在所述梯形容纳槽内。

根据本实用新型的一些优选实施方面，所述梯形容纳槽短边的一侧靠近所述管道，且所述短边的长度小于所述密封环的直径，以将密封环容纳在容纳槽内，更好地实现密封。

根据本实用新型的一些优选实施方面，所述梯形容纳槽的高小于所述密封环的直径，在止回阀关闭的时候，密封环受挤压形成与梯形容纳槽相同的形状，以更好地实现密封。

本实用新型还提供了一张包括了如上所述的连接头的水下井口应急解脱封井设备。

由于采用了以上的技术方案，相较于现有技术，本实用新型的用于水下井口应急解脱封井设备中的连接头，结构设计合理，在连接头的管道内设置有止回阀机构，防止了在封井解脱时隔水管内的流体向外泄漏。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型优选实施例中水下井口应急解脱封井设备在剪切阀关闭时的截面示意图；

图2为图1中I部的放大图；

图3为本实用新型优选实施例中水下井口应急解脱封井设备在剪切阀开启时的截面示意图；

图4为图3中II部的放大图；

图5为本实用新型优选实施例中止回阀机构的截面示意图；

图6为图5中III部的放大图；

图7为本实用新型优选实施例中止回阀机构的俯视示意图；

附图中：座体-1，连接管-2，连接头-3，管道-31，第一蓄能器-41，第二蓄能器-42，第一主动杆-51，第二主动杆-52，第一转动杆-61，第二转动杆-62，第一从动杆-71，第二从动杆-72，第一蓄能管线-91，第二蓄能管线-92，第一存储管线-101，第二存储管线-102，第一过渡口-111，第二过渡口-112，第三过渡口-113，第四过渡口-114，第一连接管线-121，第二连接管线-122，第一连接口 -131，第二连接口-132，第三连接口-133，第四连接口-134，腔体-14，限位部 -17，恢复件-18，连通管-19，剪切阀-20，闸板-21，止回阀机构-22，阀瓣-23，转轴-24，弹性件-25，本体-261，台阶部-262，凸台-27，密封环-28，梯形容纳槽-29，第一控制机构-301，第二控制机构-302。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术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，都应当属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-7，本实施例的水下井口应急解脱封井设备，包括封井器和解脱装置。封井器包括剪切阀20，剪切阀20具有流道和闸板21，当闸板21位于流道中时，剪切阀20为关闭状态，当应急脱离时，剪切阀20的闸板21从流道中撤出，剪切阀20为开启状态。解脱装置用于控制剪切阀20开启或关闭。

解脱装置包括相互配合的下部解脱机构和上部解脱机构，下部解脱机构包括座体1、蓄能器组、液压管线、连接管2，用于控制液压管线为通路或断路的控制机构，控制机构设置在座体1上；上部解脱机构包括连接头3，连接头3 的上部与隔水管连通，连接头3内开设有与连接管2配合的管道31，管道31 内设置有止回阀机构22，连接管2的上部插入在管道31内，连接管2与管道 31的内壁之间设置有多个密封圈。连接头3与座体1相配合，连接头3的下端部侧面具有导向斜面和位于导向斜面下的定位面，定位面竖直设置，导向斜面和定位面用于在插入过程进行导向和定位。

座体1内开设有连通管19，连接管2的下端与连通管19连通；剪切阀20 内流道的下端与通过常规连接器与标准的水下井口连通，剪切阀20内流道的上端与连通管19连通。当连接头3插入在座体1内时，剪切阀20开启，闸板21 打开，流道流通，隔水管、连接头3的管道31、连接管2、连通管19、剪切阀 20流道以及水下井口贯通。

蓄能器组包括第一(充压)蓄能器和第一液压管线以及第二(存储)蓄能器和第二液压管线，第一液压管线连接在第一蓄能器和剪切阀之间，第二液压管线连接在第二蓄能器和剪切阀之间。

连接头3插入在座体1内时，第一液压管线为通路，第二液压管线为断路，第一蓄能器41控制剪切阀20开启。连接头3脱离座体1时，第一液压管线为断路，第二液压管线为通路，剪切阀20关闭。

控制机构包括转动设置在座体1上的转动杆以及连接在转动杆上的主动杆和从动杆，座体1上开设有与液压管线连通的过渡口，从动杆上开设有连接管2 线以及用于与过渡口连通的连接口，连接管2线与连接口贯通；当连接口与过渡口连通时，对应的液压管线为通路；当连接口与过渡口错开时，对应的液压管线为断路。主动杆用于通过转动杆和从动杆控制过渡口和连接口的连通或关断。主动杆和从动杆为竖直设置，主动杆和从动杆的下端部与转动杆的两端转动连接，转动杆的中间位置转动连接在座体1上。通过杠杆原理，通过连接头3 与主动杆的接触或脱离，带动主动杆运动，进而通过转动杆带动从动杆运动，实现连接口与过渡口的连通或关断，实现液压管线的通路或断路，控制蓄能器和剪切阀20之间的连接，实现剪切阀20的开启或关闭。

本实施例中的控制机构包括用于分别控制第一液压管线和第二液压管线为通路或断路的第一控制机构301和第二控制机构302；第一控制机构301包括第一主动杆51、第一转动杆61、第一从动杆71，第二控制机构302包括第二主动杆52、第二转动杆62、第二从动杆72；第一从动杆71和第二从动杆72上开设的连接口位于不同的水平位置上。

具体的，如图1-4所示，第一液压管线包括第一蓄能管线91和第二蓄能管线92，第二液压管线包括第一存储管线101和第二存储管线102，过渡口包括分别对应第一蓄能管线91和第二蓄能管线92的第一过渡口111和第二过渡口 112以及分别对应第一存储管线101和第二存储管线102的第三过渡口113和第四过渡口114，第一过渡口和第三过渡口位于同一水平高度上，第二过渡口和第四过渡口位于同一水平高度上。第一从动杆71上开设有第一连接管线121以及第一连接口131和第二连接口132，第二从动杆72上开设有第二连接管线122 以及第三连接口133和第四连接口134。

第一过渡口111、第二过渡口112、第三过渡口113、第四过渡口114分别对应于第一连接口131、第二连接口132、第三连接口133和第四连接口134。第一过渡口111和第二过渡口112、第一连接口131和第二连接口132位于第一蓄能管线91和第二蓄能管线92之间，第一过渡口与第一蓄能管线贯通，第二过渡口与第二蓄能管线贯通。第三过渡口113和第四过渡口114、第三连接口 133和第四连接口134位于第一存储管线101和第二存储管线102之间，第三过渡口与第一存储管线贯通，第四过渡口与第二存储管线贯通。第一连接口131、第二连接口132开设在第一从动杆71上的位置与第三连接口133、第四连接口 134开设在第二从动杆72上的位置位于不同的水平面。

第一连接口131和第二连接口132之间的距离、第三连接口133和第四连接口134之间的距离、第一过渡口111和第二过渡口112之间的距离、以及第三过渡口113和第四过渡口114之间的距离相同。以保证在两个从动杆移动相同的距离时，第一控制机构301或第二控制机构302中的其中一组的过渡口和连接口贯通，以使得第一液压管线或第二液压管线中的一个为通路。

由于连接头3与第一主动杆51和第二主动杆52同时接触，所以第一主动杆51和第二主动杆52的运动是同步的，第一转动杆61和第二转动杆62以及第一从动杆71和第二从动杆72的运动也是同步的，本实施例保持两个控制机构中过渡口的位置相同，但是第一从动杆71和第二从动杆72上连接口的位置不相同，以实现虽然两个从动杆的位置相同，但是其中一组的连接口与过渡口连通，另一组错开、不连通，实现第一液压管线和第二液压管线中只有一个为通路，另一个为断路。

连接头3插入在座体1内时，第一过渡口111和第一连接口131、第二过渡口112和第二连接口132连通，第一液压管线为通路，剪切阀20开启。同时，第三过渡口和第三连接口、第四过渡口和第四连接口错开，第二液压管线为断路。连接头3脱离座体1时，第一过渡口111与第一连接口131、第二过渡口 112和第二连接口132错开，第一液压管线为断路，剪切阀20关闭。同时，第三过渡口和第三连接口、第四过渡口和第四连接口连通，第二液压管线为通路。

座体1内设置有用于容纳连接头3下端部的腔体14，腔体14内设置有用于容纳主动杆的容纳槽，容纳槽内设置有阻挡部，主动杆的顶部设置有限位部17，主动杆上设置有恢复件18，恢复件18用于驱动主动杆向上移动；恢复件18的一端作用在限位部17上，恢复件18的另一端作用在阻挡部上。本实施例中的恢复件18为弹簧，其套设在主动杆的外部。座体上对应从动杆也设置有另一容纳槽，以容纳从动杆并对从动杆的运动进行限位。

如图5-7所示，止回阀机构22包括阀瓣23、转轴24以及弹性件25，转轴 24设置在管道31内壁上，阀瓣23和弹性件25套设在转轴24上，弹性件25 用于提供阀瓣23向连接头3下端部转动的趋势。弹性件25为扭簧。止回阀机构22用于防止解脱时隔水管内的流体向外泄漏。当连接头3向下运动插入至座体1的腔体14内时，连接管2相对向上运动，通过止回阀机构22时，打开阀瓣23，连接管2的存在可以保持承流止回阀的阀瓣23一直为开启状态，从而连通井筒到上一部的隔水管，形成循环通道。

阀瓣23包括本体261以及由本体261向外延伸的台阶部262，管道31内壁上设置有凸台27，台阶部262上设置有与凸台27相配合的凹槽。台阶部262 的尺寸大于管道31的内壁，以使得通过台阶部262抵在管道31内壁上，实现关断的作用，防止隔水管内的流体流出。凸台27的截面为直角梯形，直角梯形斜边朝向台阶部262，凸台27的作用为用于在阀瓣23关断的时候实现定位、自动校正作用。

台阶部262以及本体261与管道31的贴合面上设置有密封环28，用于实现阀瓣23的密封，防止隔水管内外流体的泄漏。台阶部262和本体261上开设有梯形容纳槽29，密封环28容纳在梯形容纳槽29内。梯形容纳槽29短边的一侧靠近管道31，且短边的长度小于密封环28的直径，以将密封环28容纳在容纳槽内，更好地实现密封。梯形容纳槽29的高小于密封环28的直径，在止回阀关闭的时候，密封环28受挤压形成与梯形容纳槽29相同的形状，以更好地实现密封。

连接管2和连接头3之间的结构设计以及止回阀机构22的设计保证在完成井口的封井装置的关闭之前，连接管2和连接头3之间保持接触和密封，保证整个过程中井筒流体以及隔水管内的流体不会泄漏到海里。

以下简述本实施例中的水下井口应急解脱封井设备的工作过程：

如图1-2所示，脱离时，存储蓄能器组液路连通，剪切阀20驱动器油缸的液压流体在驱动器弹簧的作用下流入存储蓄能器组，剪切阀20关闭。具体的，解脱时，连接头3从座体1的腔体14内脱离，主动杆在恢复件18的作用下向上运动，转动杆与主动杆连接的一端向上移动，转动杆与从动杆连接的一端向下移动，第一过渡口111与第一连接口131、第二过渡口112和第二连接口132 之间错开，第一蓄能管线91和第二蓄能管线92无法连通，第一液压管线被切断，第一蓄能器41与剪切阀20之间的连接被切断。同时，第三过渡口113与第三连接口133贯通、第四过渡口114和第四连接口134贯通，第一存储管线 101与第二存储管线102连通，第二液压管线导通，第二蓄能器42与剪切阀20 之间连通，剪切阀20内的高压液压流体在剪切阀20驱动器弹簧的作用下通过第二液压管线流至第二蓄能器42内，剪切阀20逐渐关闭。

同时，由于连接头3向上移动，座体1上的连接管2相对向下移动，连接管2与连接头3之间相互脱离，但是连接管2与连接头3之间的密封仍然存在，使得隔水管内的流体不会泄漏到海里。当连接管2移动至止回阀机构22的下方时，止回阀机构22的阀瓣23在扭簧的作用下向下转动并实现密闭，防止隔水管内的流体向外泄漏。

如图3-4所示，修井连接时，第一充压蓄能器液路连通，液压流体在充压蓄能器压力的作用下流入驱动器油缸，剪切阀20打开。具体的，将连接头3插入至座体1的腔体14内，连接头3的底部接触主动杆限位部17上部并将主动杆下压。主动杆和转动杆连接的一端向下移动，转动杆和从动杆连接的一端向上移动。当连接头3完全插入座体1的腔体14内时，转动杆处于水平状态。此时，第一过渡口111和第一连接口131、第二过渡口112和第二连接口132之间贯通，第一蓄能管线91和第二蓄能管线92连通，第一液压管线导通，第一蓄能器41与剪切阀20之间连通，第一蓄能器41内的高压液压流体通过第一液压管线流至剪切阀20的驱动器内，将剪切阀20的闸板21打开，流道贯通，剪切阀20 开启。同时，第三过渡口113和第三连接口133、第四过渡口114和第四连接口 134之间错开，第一存储管线101和第二存储管线102之间无法连通，第二液压管线为断开状态，剪切阀20内的高压液压流体不会流入至第二驱动器内，剪切阀20的闸板21从流动中撤出，剪切阀20保持开启状态。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于水下井口应急解脱封井设备中的连接头，其特征在于，所述应急解脱封井设备包括相互配合的座体和连接头，所述座体上设置有连接管，所述连接头内开设有与所述连接管配合的管道，所述管道内设置有止回阀机构，所述连接管的上部插入在所述管道内。

2.根据权利要求1所述的连接头，其特征在于，所述止回阀机构包括阀瓣、转轴以及弹性件，所述转轴设置在所述管道内壁上，所述阀瓣和弹性件套设在所述转轴上，所述弹性件用于提供所述阀瓣向所述连接头下端部转动的趋势。

3.根据权利要求2所述的连接头，其特征在于，所述阀瓣包括本体以及由所述本体向外延伸的台阶部，所述管道内壁上设置有凸台，所述台阶部上设置有与所述凸台相配合的凹槽。

4.根据权利要求3所述的连接头，其特征在于，所述台阶部的尺寸大于所述管道的内壁。

5.根据权利要求3所述的连接头，其特征在于，所述凸台的截面为直角梯形，所述直角梯形斜边朝向所述台阶部。

6.根据权利要求3所述的连接头，其特征在于，所述台阶部以及本体与所述管道的贴合面上设置有密封环。

7.根据权利要求6所述的连接头，其特征在于，所述台阶部和本体上开设有梯形容纳槽，所述密封环容纳在所述梯形容纳槽内。

8.根据权利要求7所述的连接头，其特征在于，所述梯形容纳槽短边的一侧靠近所述管道，且所述短边的长度小于所述密封环的直径。

9.根据权利要求7所述的连接头，其特征在于，所述梯形容纳槽的高小于所述密封环的直径。

10.一种水下井口应急解脱封井设备，其特征在于，包括了如权利要求1-9任意一项所述的连接头。

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