CN216429589U - 一种水下测试树 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于海洋深水测试相关石油装备技术领域，涉及一种水下测试树，包括闩锁部；本体部，其一端套装设置在闩锁部内；闩锁连接结构，套装设置在闩锁部和本体部之间，其一端与闩锁部连接，另一端与本体部卡装；控制结构，设置在闩锁部和本体部上，用于控制闩锁连接结构动作从而实现闩锁部和本体部的连接或者分离。本实用新型结构可靠，具有双重故障保护机制和可控断开和连接功能，第二球阀具有剪切连续油管或电缆功能、注入化学剂功能、机械脱闩功能和泵通功能，功能齐全，风险控制性能极强，实用性强，值得推广。

Description

一种水下测试树

技术领域

本实用新型属于海洋深水测试相关石油装备技术领域，具体涉及一种水下测试树。

背景技术

深水测试作业一般采用半潜式钻井平台或钻井船等浮式结构物，由于受风、浪、流的影响，平台会发生纵摇、横摇等浮体运动，而与之相连的深水测试管柱也将会受到严重影响，因此若在测试过程中遇特殊海况，如台风或潮汐等，要求必须立即断开测试管柱，将平台撤离井口位置。而对于中国南海深水油气勘探区域而言，其较世界其他深海油区域环境更为恶劣，测试难度更大，再加之浮动式平台空间狭小，设备和人员密集，测试过程中一旦发生井喷或引入平台的油气流发生泄漏，都可能导致爆炸、火灾、中毒和环境污染等重大事故。因此，深水油气测试对风险控制有极高要求，在紧急情况下必须采用安装于测试管柱上的关键性设备——水下测试树，水下测试树能使测试管柱紧急情况下能够迅速断开，并封堵井内高压油气，实现钻井平台的快速撤离，以保证深水测试过程中的人员、设备和环境安全。

水下测试树是深水油气测试系统中最典型、最关键的设备之一，主要应用于在深水浮式平台上进行的地层测试和试油作业过程中，也时常应用于井筒排液替喷、水下维修以及其他修井作业中。无论是应用于测试作业还是修井作业，水下测试树都起到安全保护的作用，因此也称为水下安全阀。

目前，深水测试作业中使用的水下测试树，结构复杂，且可靠性差，因此，有必要提供一种新型结构的水下测试树。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种水下测试树，以便解决上述提到的技术问题。

本实用新型的技术方案是：

一种水下测试树，包括：

闩锁部；

本体部，其一端套装设置在所述闩锁部内；

闩锁连接结构，套装设置在所述闩锁部和本体部之间，其一端与所述闩锁部连接，另一端与所述本体部卡装；

控制结构，设置在所述闩锁部和本体部上，用于控制闩锁连接结构动作从而实现所述闩锁部和本体部的连接或者分离。

进一步的，所述闩锁部包括依次同轴套装设置的打捞接头、闩锁环、闩锁外筒、闩锁扭矩外筒；所述闩锁外筒内套装有闩锁本体套，所述闩锁本体套与所述闩锁环背离打捞接头的一侧卡装，所述闩锁本体套和闩锁外筒之间套装设置有闩锁活塞，所述闩锁活塞内套装设置有闩锁辅助活塞，所述闩锁辅助活塞位于靠近闩锁本体套的一侧，所述闩锁本体套内套装固定连接有闩锁本体，所述闩锁本体和闩锁活塞之间套装设置有闩锁活塞挡圈，所述闩锁活塞挡圈与所述闩锁本体固定，所述闩锁本体内同轴套装提升阀套和提升阀套挡圈，所述提升阀套和提升阀套挡圈位于所述闩锁本体远离打捞接头的一侧，所述提升阀套挡圈与所述提升阀套背离远离打捞接头的一侧卡装，且所述提升阀套挡圈与所述闩锁本体固定。

进一步的，所述本体部包括依次同轴套装设置的提升阀帽、上外筒、下外筒和下接头，所述上外筒包括依次同轴套装固定的第一圆筒、第一圆锥筒和第二圆筒，所述第二圆筒的直径比第一圆筒的直径大，所述第一圆筒和第一圆锥筒之间设置有与闩锁连接结构匹配的卡装结构，所述第一圆筒远离第二圆筒的一端与所述提升阀帽固定，所述上外筒上套装提升阀套座，所述提升阀套座位于所述第一圆筒和提升阀套之间，所述第一圆锥筒、第二圆筒、下外筒和下接头围成的空间内串联设置有用于控制开关井的第一球阀和第二球阀，所述第一球阀靠近打捞接头的一侧设置。

进一步的，所述卡装结构包括两端分别与所述第一圆筒和第一圆锥筒固定的环状异形面卡圈，所述环状异形面卡圈的外轮廓线包括依次连接的第一斜线、第一直线段、第二斜线和第二直线段，所述第一斜线靠近打捞接头的一侧，所述第一斜线和第二斜线之间形成锐角，围绕所述第一直线段形成的环状圈的直径比围绕所述第二直线段形成的环状圈的直径大。

进一步的，所述闩锁连接结构包括：

闩锁爪下座圈，套装在所述环状异形面卡圈上，与第一斜线段所在的环面套装固定；

闩锁爪环，套装在所述闩锁爪下座圈外，且与所述闩锁爪下座圈铰接；

多个闩锁爪，均布在所述闩锁爪环上，且与所述闩锁爪环固定，所述闩锁爪卡装在所述环状异形面卡圈内。

进一步的，所述第一球阀包括：

第一球座，套装固定在所述上外筒内；

第一球体活塞，套装在所述第一球座外侧；

下座圈，套装在所述第一球体活塞内，位于背离第一球座的一端，所述下座圈靠近第一球座的一端套装固定第一球体支架，所述第一球体支架与第一球座相对的面上分别开设有第一弧面，两个相对的第一弧面构成第一卡装槽结构，所述第一卡装槽结构内卡装有第一球体；所述第一球体支架上均布设置有两个第一支臂，所述第一支臂的末端为第二弧面，所述第二弧面与所述第一球体的转轴抵接实现对所述第一球体的圆心定位，所述第一球体靠近其转轴的面上开设有偏心设置的第一槽体，所述第一槽体内卡装有第一推杆，所述第一推杆与所述第一球体活塞固定；所述下座圈和第一球体活塞之间还套装有第一弹性件，所述下座圈与所述第一球体支架之间均布设置有多个第二弹性件；

第一通道，其一端与外设加压设备连通，另一端经由闩锁本体、上外筒与所述上外筒和第一球体活塞之间的第一环形加压腔连通，用于往第一环形加压腔加压，从而推动所述第一球体活塞移动，打开第一球阀；

第二通道，其一端与外设加压设备连通，另一端经由闩锁本体、上外筒与所述上外筒、下座圈和第一球体活塞之间的第二环形加压腔连通，用于往第二环形加压腔加压，从而推动所述第一球体活塞反向移动，关闭第一球阀。

进一步的，所述第二球阀包括：

第二球座，套装固定在所述下座圈内；

第二球体活塞，套装在所述第二球座外侧；

下弹簧托架，套装在所述第二球体活塞内，位于背离第二球座的一端，所述下弹簧托架靠近第二球座的一端套装固定第二球体支架，所述第二球体支架与第二球座相对的面上分别开设有第三弧面，两个相对的第三弧面构成第二卡装槽结构，所述第二卡装槽结构内卡装有第二球体；所述第二球体上开设有用于切断连续油管或电缆的刃口；所述第二球体支架上均布设置有两个第二支臂，所述第二支臂的末端为第四弧面，所述第四弧面与所述第二球体的转轴抵接实现对所述第二球体的圆心定位，所述第二球体靠近其转轴的面上开设有偏心设置的第二槽体，所述第二槽体内卡装有第二推杆，所述第二推杆与所述第二球体活塞固定；所述下弹簧托架和第二球体活塞之间还套装有第三弹性件，所述下弹簧托架与所述第二球体支架之间均布设置有多个第四弹性件。

第三通道，其一端与外设加压设备连通，另一端经由闩锁本体、上外筒、下外筒与所述下外筒和第二球体活塞之间的第三环形加压腔连通，用于往第三环形加压腔加压，从而推动所述第二球体活塞移动，打开第二球阀。

第四通道，其一端与外设加压设备连通，另一端经由闩锁本体、上外筒、下外筒与所述下外筒、下弹簧托架和第二球体活塞之间的第四环形加压腔连通，用于往第四环形加压腔加压，从而推动所述第二球体活塞反向移动，关闭第二球阀。

进一步的，所述控制结构包括：

第五通道，开设在所述闩锁本体上，其一端与外设加压设备连通，另一端与所述闩锁活塞和闩锁活塞挡圈之间的第五环形加压腔连通，用于往第五环形加压腔加压，从而推动所述闩锁活塞移动，打开闩锁连接结构，将所述闩锁部和所述本体部分离；

第六通道，其一端与外设加压设备连通，另一端经由闩锁本体与所述闩锁本体套、闩锁活塞和闩锁辅助活塞之间的第六环形加压腔连通，用于往第六环形加压腔加压，从而推动所述闩锁活塞移动，将所述闩锁部和所述本体部连接。

进一步的，还包括第一化学剂注入部，包括：

第七通道，为开设在所述闩锁本体靠近打捞接头的一侧的安装孔；

单向阀总成，设置在所述第七通道内，包括两个依次串联的单向阀，单向阀的输入端与外设的化学剂输出端连接，用于将化学剂注入所述闩锁本体与所述提升阀帽之间。

进一步的，还包括第二化学剂注入部，包括：

第八通道，其一端与外设的化学剂输出端连接，另一端经由闩锁本体、上外筒、下外筒与所述下接头与所述下接头的内腔连通。

与现有技术相比，本实用新型提供的一种水下测试树，结构可靠，具有双重故障保护机制和可控断开和连接功能，第二球阀具有剪切连续油管或电缆功能、注入化学剂功能、机械脱闩功能和泵通功能，功能齐全，风险控制性能极强，实用性强，值得推广。

附图说明

图1是本实用新型的主体结构的剖视图1；

图2是本实用新型的主体结构的剖视图2；

图3是本实用新型的主体结构的剖视图3；

图4是本实用新型的主体结构的剖视图4；

图5是本实用新型的主体结构的左视图；

图6是本实用新型的主体结构的剖视图5；

图7是本实用新型的主体结构的剖视图6；

图8是本实用新型的主体结构的剖视图7；

图9是本实用新型的局部结构的连接示意图1；

图10是本实用新型的局部结构的连接示意图2；

图11是本实用新型的局部结构图1；

图12是本实用新型的局部结构图2。

具体实施方式

本实用新型提供了一种水下测试树，下面结合图1到图12的结构示意图，对本实用新型进行说明。

实施例1

本实用新型提供的一种水下测试树，参照图1，包括闩锁部和本体部，本体部的一端套装在闩锁部内，闩锁部和本体部之间套装设置闩锁连接结构，闩锁连接结构的一端与闩锁部连接，另一端与本体部卡装；还包括设置在闩锁部和本体部上的控制结构，控制结构用于控制闩锁连接结构动作从而实现闩锁部和本体部的连接或者分离。

进一步的，闩锁部的结构具体的包括：

依次同轴套装设置的打捞接头1、闩锁环3、闩锁外筒6、闩锁扭矩外筒10，打捞接头1和闩锁环3通过螺纹连接。

闩锁外筒6内套装有闩锁本体套4，闩锁本体套4与闩锁环3背离打捞接头1的一侧卡装，闩锁本体套4和闩锁外筒6之间套装设置有闩锁活塞7，闩锁活塞7内套装设置有闩锁辅助活塞11，闩锁辅助活塞11位于靠近闩锁本体套4的一侧，闩锁本体套4内套装固定连接有闩锁本体2，闩锁本体2和闩锁活塞7之间套装设置有闩锁活塞挡圈13，闩锁活塞挡圈13与闩锁本体2固定，闩锁本体2内同轴套装提升阀套8和提升阀套挡圈14，提升阀套8和提升阀套挡圈14位于闩锁本体2远离打捞接头1的一侧，提升阀套挡圈14与提升阀套8背离远离打捞接头1的一侧卡装，且提升阀套挡圈14与闩锁本体2固定。

进一步的，本体部的结构具体包括：

依次同轴套装设置的提升阀帽5、上外筒12、下外筒27和下接头31，上外筒12包括依次同轴套装固定的第一圆筒、第一圆锥筒和第二圆筒，第二圆筒的直径比第一圆筒的直径大，第一圆筒和第一圆锥筒之间设置有与闩锁连接结构匹配的卡装结构，第一圆筒远离第二圆筒的一端与提升阀帽5固定，上外筒12上套装提升阀套座9，提升阀套座9位于第一圆筒和提升阀套8之间，第一圆锥筒、第二圆筒、下外筒27和下接头31围成的空间内串联设置有用于控制开关井的第一球阀和第二球阀，第一球阀靠近打捞接头1的一侧设置。

其中，装置下井过程中第一球阀和第二球阀为常闭态。

进一步的，上述的卡装结构包括两端分别与第一圆筒和第一圆锥筒固定的环状异形面卡圈，环状异形面卡圈的外轮廓线包括依次连接的第一斜线、第一直线段、第二斜线和第二直线段，第一斜线靠近打捞接头1的一侧，第一斜线和第二斜线之间形成锐角，围绕第一直线段形成的环状圈的直径比围绕第二直线段形成的环状圈的直径大。

进一步的，闩锁连接结构的结构具体包括：

套装在环状异形面卡圈上的闩锁爪下座圈15，闩锁爪下座圈15与第一斜线段所在的环面套装固定，在闩锁爪下座圈15外套装闩锁爪环16，闩锁爪环16与闩锁爪下座圈15铰接，在闩锁爪环16上均布多个闩锁爪17，多个闩锁爪17与闩锁爪环16固定，闩锁爪17卡装在环状异形面卡圈内。

进一步的，第一球阀的结构具体包括：

套装固定在上外筒12内的第一球座181，在第一球座181外侧套装第一球体活塞191，在第一球体活塞191内套装下座圈25，下座圈25位于背离第一球座181的一端，下座圈25靠近第一球座181的一端套装固定第一球体支架211，第一球体支架211与第一球座181相对的面上分别开设有第一弧面，两个相对的第一弧面构成第一卡装槽结构，第一卡装槽结构内卡装有第一球体20；第一球体支架211上均布设置有两个第一支臂，第一支臂的末端为第二弧面，第二弧面与第一球体20的转轴抵接实现对第一球体20的圆心定位，第一球体20靠近其转轴的面上开设有偏心设置的第一槽体，第一槽体内卡装有第一推杆，第一推杆与第一球体活塞191固定；下座圈25和第一球体活塞191之间还套装有第一弹性件241，下座圈25与第一球体支架211之间均布设置有多个第二弹性件221。

其中，第一弹性件241是盘簧。

第一通道，如图1所示，其一端与外设加压设备连通，另一端经由闩锁本体2、上外筒12与上外筒12和第一球体活塞191之间的第一环形加压腔连通，用于往第一环形加压腔加压，从而推动第一球体活塞191移动，打开第一球阀；具体的，经由外设加压设备从图1所示的第一通道加压，即图1中下侧的通道加压驱动第一球体活塞191向下移动，压缩第一弹性件241，并将第一球体20旋转到打开位置，打开第一球阀。

第二通道，如图2所示，其一端与外设加压设备连通，另一端经由闩锁本体2、上外筒12与上外筒12、下座圈25和第一球体活塞191之间的第二环形加压腔连通，用于往第二环形加压腔加压，从而推动第一球体活塞191反向移动，关闭第一球阀。

具体的，经由外设加压设备从图2所示的第二通道加压，即图2中下侧的通道加压驱动，加压驱动第一球体活塞191向上移动，释放第一弹性件241，并将第一球体20旋转到关闭位置。

其中，如图12所示，第一球体20上有条形槽及中心轴体，第一旋转销32一端在条形槽中，用于拨动第一球体20旋转打开和关闭。

具体的，详见如图6所示为第一球体20、第一球体活塞191、第一旋转销32、第一旋转销锁紧帽33连接剖视图，其中，第一旋转销锁紧帽33的下端面限位于第一球体活塞191沉孔底面。第一旋转销32与第一旋转销锁紧帽33通过螺纹连接，第一旋转销锁紧帽33下端面限位于第一球体活塞191沉孔底面，第一旋转销32的一端外圆位于第一球体活塞191中，另一端限位于第一球体20的条形槽中，第一球体活塞191上下运动，同步的带动第一旋转销32随之运动，拨动第一球体20旋转打开关闭。

为了增加密封效果，在第一旋转销32上套装设置了密封结构。

其中，密封结构包括依次同轴套装在第一旋转销32上的支撑密封84和密封圈83，密封圈83优选为O型圈。

其中，第一球座181与上外筒12通过螺纹连接。

其中，第一弹性件241优选为弹簧，第一弹性件241被固定在第一球体活塞191与下座圈25之间。

其中，第一球体活塞191向下运动受下座圈25限位，向上运动受上外筒12限位。下座圈25的左端台阶外圆端面限位于上外筒12内孔端面，右端限位于下外筒27左端面。

其中，下外筒27和上外筒12之间设置有第一开口环26，第一开口环26套在下外筒27的外圆上，位于上外筒12的内孔槽中。

其中，如图3所示，下外筒27与上外筒12通过螺纹连接，并设有第一球头销421，第一球头销421用于防止下外筒27与上外筒12之间的相对转动。

其中，下外筒27内孔槽中套装有第二开口环30，第二开口环30套在下接头31的内凸台外圆面上。

其中，如图3所示，下外筒27与下接头31通过螺纹连接，并在下外筒27的圆周上设有第二球头销42，第二球头销42穿过下接头31后用其下端面抵在下外筒27上用于防止下外筒27与下接头31之间的相对转动。

进一步的，第二球阀的结构具体包括：

套装固定在下座圈25内的第二球座18，在第二球座18外侧套装第二球体活塞19，第二球体活塞19内套装下弹簧托架29，下弹簧托架29位于背离第二球座18的一端，下弹簧托架29靠近第二球座18的一端套装固定第二球体支架21，第二球体支架21与第二球座18相对的面上分别开设有第三弧面，两个相对的第三弧面构成第二卡装槽结构，第二卡装槽结构内卡装有第二球体28；第二球体28上开设有用于切断连续油管或电缆的刃口；第二球体支架21上均布设置有两个第二支臂，第二支臂的末端为第四弧面，第四弧面与第二球体28的转轴抵接实现对第二球体28的圆心定位，第二球体28靠近其转轴的面上开设有偏心设置的第二槽体，第二槽体内卡装有第二推杆，第二推杆与第二球体活塞19固定；下弹簧托架29和第二球体活塞19之间还套装有第三弹性件24，下弹簧托架29与第二球体支架21之间均布设置有多个第四弹性件22。

其中，第三弹性件24是盘簧。

第三通道，如图1所示，其一端与外设加压设备连通，另一端经由闩锁本体2、上外筒12、下外筒27与下外筒27和第二球体活塞19之间的第三环形加压腔连通，用于往第三环形加压腔加压，从而推动第二球体活塞19移动，打开第二球阀；

具体的，经由外设加压设备从图1所示的第三通道加压，即图1中上侧的通道加压驱动第二球体活塞19向下移动，压缩第三弹性件24，并将第二球体28旋转到打开位置，打开第二球阀。

第四通道，如图2所示，其一端与外设加压设备连通，另一端经由闩锁本体2、上外筒12、下外筒27与下外筒27、下弹簧托架29和第二球体活塞19之间的第四环形加压腔连通，用于往第四环形加压腔加压，从而推动第二球体活塞19反向移动，关闭第二球阀。

具体的，经由外设加压设备从图2所示的第四通道加压，即图2中上侧的通道加压驱动第二球体活塞19向上移动，释放第三弹性件24，并将第二球体28旋转到关闭位置。

如图11所示的第二球体28的结构示意图，第二球体28上有条形槽，第二旋转销的一端位于条形槽中，用于拨动第二球体28旋转打开或者关闭。第二球体28上还设置有豁口结构，豁口结构用于让位，第二球体28的另一侧开设有切割刃口，其是用于切断连续油管或电缆的刃口。

其中，第二球座18与下座圈25通过螺纹连接，第二旋转销与第二旋转销锁紧帽通过螺纹连接，第二旋转销锁紧帽的下端面限位于第二球体活塞19的沉孔底面。第二旋转销的一端外圆位于第二球体活塞19的孔中，另一端限位于第二球体28的条形槽中，第二球体活塞19上下运动，第二旋转销随之运动，拨动第二球体28旋转打开关闭。

其中，第三弹性件24被限位在下弹簧托架29和第二球体活塞19之间。第二球体活塞19向下运动受下弹簧托架29限位，向上运动受下座圈25限位。下座圈25左端台阶外圆端面限位于上外筒12内孔端面，右端限位于下外筒27左端面。

进一步的，控制结构的结构具体包括：

如图4所示，开设在闩锁本体2上，用于断开闩锁通道的第五通道，第五通道的一端与外设加压设备连通，另一端与闩锁活塞7和闩锁活塞挡圈13之间的第五环形加压腔连通，用于往第五环形加压腔加压，从而推动闩锁活塞7移动，打开闩锁连接结构，将闩锁部和本体部分离。

经由外设加压设备从图4所示的第五通道加压，即图4中下侧的通道加压，推动闩锁辅助活塞11及闩锁活塞7向上运动，释放闩锁爪17。闩锁爪17张开，脱开上外筒12，此时可将打捞接头1、闩锁本体2、闩锁环3、闩锁本体套4、闩锁外筒6、闩锁活塞7、提升阀套8、闩锁扭矩外筒10、闩锁辅助活塞11、闩锁活塞挡圈13、提升阀套挡圈14、闩锁爪15下座圈、闩锁爪环16、闩锁爪17上提出井，实现上部闩锁机构与以下机构的脱闩。

如图3所示，第六通道为图3所示的下侧的通道，第六通道的一端与外设加压设备连通，另一端经由闩锁本体2与闩锁本体套4、闩锁活塞7和闩锁辅助活塞11之间的第六环形加压腔连通，用于往第六环形加压腔加压，从而推动闩锁活塞7移动，将闩锁部和本体部连接。

使用时，经由外设加压设备从图3所示的第六通道加压，推动闩锁辅助活塞11及闩锁活塞7向下运动，覆盖闩锁爪17。闩锁爪17收缩抱紧上外筒12，实现上部闩锁机构与以下机构的连接。

从进一步的，还包括第一化学剂注入部，其结构具体包括：

第七通道，如图3所示，开设在闩锁本体2靠近打捞接头1的一侧，第七通道内设置单向阀总成43，单向阀总成43包括两个依次串联的单向阀，单向阀的输入端与外设的化学剂输出端连接，用于将化学剂注入闩锁本体2与提升阀帽5之间。

其中，第七通道为图3所示的上侧的通道，第七通道连接到第一球阀上端处，可将化学剂注入到第一球阀以上位置。此注入口处设计了两个单向阀构成的单向阀总成43，用于防止化学剂回流和井筒内油气从此处泄漏。

其中，第一化学剂注入部包括单向阀总成43和堵塞38，堵塞38通过螺纹与闩锁本体2连接、将单向阀总成43圈闭在闩锁本体第七通道中。

单向阀总成43包含串联设置在第七通道中的两组相同的单向阀。单向阀由阀座85、阀芯86、弹簧87、隔环88、挡圈89组成。

其中，挡圈89为90O型圈。

如图10所示，阀芯86安装于阀座85内孔中，在弹簧87弹力作用下阀芯86左端锥面紧贴于阀座85内孔锥面，阀芯86锥面车有密封槽，90O型圈安装于阀芯86的密封槽中，实现密封，弹簧87上端位于阀芯86内孔中，下端位于隔环88内孔中，隔环88在弹簧87的弹力作用下下端面紧贴于挡圈89，挡圈89安装于阀座85内孔环形槽中。

进一步的，还包括第二化学剂注入部，其结构具体包括：

如图4所示，第八通道即图4中的上部通道，其一端与外设的化学剂输出端连接，另一端经由闩锁本体2、上外筒12、下外筒27与下接头31与下接头31的内腔连通，由此通道向第二球体以下注入化学剂，预防形成水合物。

如图5所示，展示了装置的8个通道的相对位置，其中：

6代表第一通道，即第一球体打开通道，如图1所示；

1代表第三通道，即第二球体打开通道，如图1所示；

7代表第二通道，即第一球体关闭通道，如图2所示；

2代表第四通道，即第二球体关闭通道，如图2所示；

8代表第七通道，即上部化学剂注入通道，如图3所示；

4代表第六通道，即闩锁连接通道，如图3所示；

5代表第五通道，即断开闩锁通道，如图4所示；

3代表第八通道，即井下化学剂注入通道，如图4所示。

正常非使用状态，各通道的入口可以使用丝堵34来封堵，以实现对通道的保护。

其中，在打捞接头1和闩锁环3的螺纹连接处设置有紧定螺钉35，设置紧定螺钉35的原因在于：

机械脱闩时，需右旋闩锁本体2，实现闩锁外筒6与闩锁扭矩外筒10间左旋螺纹的脱扣，通过右旋闩锁本体2传递扭矩，此处不能松开，所以在螺纹连接处设置紧定螺钉35用于防止脱闩时闩锁本体2上的右旋螺纹从此处脱扣。

其中，紧定螺钉35优选为无头螺钉，无头螺钉的端面上有平口插槽，便于操作。

其中，闩锁环3和闩锁外筒6、闩锁本体套4和闩锁本体2均通过螺纹连接。

其中，如图7所示，图7为闩锁环3、闩锁本体套4、闩锁外筒6、闩锁本体2间连接，闩锁扭矩外筒10与闩锁外筒6间连接剖视图。闩锁环3、闩锁本体套4、闩锁外筒6、闩锁本体2之间穿设有扭矩传递销36。扭矩传递销36分别穿过闩锁外筒6左端台阶外圆条形孔、闩锁本体套4上的安装孔后，其下端面与闩锁本体2上的外圆条形槽面接触限位，将闩锁环3、闩锁本体套4、闩锁外筒6固定，闩锁本体2上的右旋螺纹脱扣进行脱闩操作时，防止闩锁本体套4转动，闩锁本体套4的左端面限位于闩锁环3。

其中，闩锁活塞7安装在闩锁外筒6的内孔中，向下被闩锁活塞挡圈13的左端面限位，向上运动至闩锁本体套4右端台阶外圆左端面限位，闩锁辅助活塞11安装于闩锁活塞7的左端内孔中，向下限位于闩锁活塞7的左端台阶孔右端面，向上限位于闩锁本体套4，闩锁活塞7的初始安装位置即图A-A剖视图位置。

为了提高密封性，在提升阀帽5与闩锁本体2之间、闩锁辅助活塞11与闩锁活塞7之间，闩锁辅助活塞11与闩锁本体2之间，均设置有O型圈，由于装置在下井过程中受力平衡，闩锁活塞7向上运动需克服O型圈摩擦力，所以不会存在向上运动。

其中，如图7所示，闩锁扭矩外筒10与闩锁外筒6通过左旋螺纹连接，闩锁扭矩外筒10与闩锁外筒6连接处设置有闩锁剪销37，闩锁扭矩外筒10上为螺纹通孔，闩锁外筒6上为条形槽，将闩锁剪销37拧在闩锁扭矩外筒10上，并穿过螺纹孔进入闩锁外筒6条形槽。闩锁剪销37用于为右旋管柱脱闩提供保护作用，防止意外脱扣。

如图8所示，图8为闩锁扭矩外筒10与闩锁外筒6间连接剖视图。闩锁扭矩外筒10与闩锁外筒6的连接处设置有用于连接的内六角螺钉39，闩锁扭矩外筒10上存在螺纹孔，内六角螺钉39通过螺纹与闩锁扭矩外筒10连接，内六角螺钉39下端进入闩锁外筒6外圆槽中，保证闩锁外筒6松开上移一段距离，其上的外圆槽被内六角螺钉39限位，无法继续上移完全脱开，脱闩后可与其上部分一同提出井外。

其中，闩锁活塞挡圈13上设有内螺纹，闩锁本体2上开设外螺纹，闩锁活塞挡圈13与闩锁本体2通过螺纹连接固定。

其中，提升阀套挡圈14与闩锁本体2通过螺纹连接，并将提升阀套8固定在闩锁本体2中。

如图9所示，图9为闩锁爪15下座圈、闩锁爪环16、闩锁爪17、上外筒12连接示意图。闩锁爪15的下座圈下端锥面与上外筒12的锥面贴合限位，闩锁爪环16为开口式结构，穿过闩锁爪环16圆弧槽，并将闩锁爪17固定连接，闩锁爪17抱紧上外筒12，从而实现闩锁部与本体部分的连接。

其中，提升阀帽5与上外筒12通过螺纹连接，提升阀套座9套设在上外筒12外圆上，被提升阀套8固定，上外筒12与下外筒27通过螺纹连接，下外筒27与下接头31通过螺纹连接。

本实用新型具有球阀功能，为双重故障保护机制，装置下井过程中第一球阀、第二球阀均为常闭态，第一球体20在第一弹性件241的弹力的作用下，推动第一球体活塞191向上运动，其上的第一旋转销32随向上运动，拨动第一球体20处于关闭状态，从而起失效保护作用；第二球体28在第三弹性件24的弹力的作用下，推动第二球体活塞19向上运动，其上的第二旋转销随向上运动，拨动第二球体28处于关闭状态，从而起失效保护作用。此外，第一球阀、第二球阀是保护阀，可分别独立闭合/开启，具有双重可控保护特性。

本实用新型的有益效果有：

本实用新型具有可控断开和连接功能，其采用液压控制方式，控制水下测试树上端闩锁连接机构使测试管柱的快速断开和连接，在测试过程中遇特殊海况，如台风或潮汐等，要求必须立即断开测试管柱，将平台撤离井口位置。闩锁连接机构断开时，需要从上端第五通道加压，推动闩锁活塞向上运动，闩锁爪张开，上提装置，由此脱开与下部连接，将打捞接头1、闩锁本体2、闩锁环3、闩锁本体套4、闩锁外筒6、闩锁活塞7、提升阀套8、闩锁扭矩外筒10、闩锁辅助活塞11、闩锁活塞挡圈13、提升阀套挡圈14、闩锁爪15下座圈、闩锁爪环16、闩锁爪17提出，其余部分装置留在井底。从上端第六通道加压，推动闩锁活塞向下运动，限制闩锁爪张开，上提装置，将水下测试树及以下其他装置提升至地面。

此外，第二球阀具有剪切功能，由于第二球体28上具有剪切刃口，在其关闭过程中可由平台控制系统通过液压管线控其动作，可剪断连续油管。从第四通道加压关闭第二球阀，并剪断连续油管。

此外，本实用新型具有注入化学剂功能，水下测试树上端有两个化学剂注入口第七通道和第八通道。第七通道连接到第一球阀上端处，可将化学剂注入到第一球阀以上位置，并在水下测试树壳体注入口处设计了两个单向阀总成，防止化学剂回流和井筒内油气从此处泄漏；第八通道向第二球体以下注入化学剂，预防形成水合物，通道第八通道连接到第二球阀以下，可注入到测试管柱以下。由于在水下气井中，深水温度低，容易形成水合物，为预防形成水合物，通常需要注入甲醇等化学剂。

此外，本实用新型具有机械脱闩功能，水下测试树在操作控制过程中，可以直接通过液压管线控制其断开和封堵油气。当液压管线失效时，还可采用向右旋转管柱剪断闩锁剪销37的方法进行解锁断开，并通过环空高压来驱动水下测试树，强行封堵管柱内高压油气。

本实用新型具有泵通功能，水下测试树在关闭状态下，失去液压驱动或者客观因素而无法开启时，可在一定正压力作用下实现泵通，且正压值可调，该功能可运用在降低井筒内液压和排放高压油气过程中。

本实用新型的水下测试树、承流阀等外观轮廓和安装位置与水下防喷器组中的环形和半封闸板防喷器进行有效配合，可防止防喷器关闭过程中损坏测试设备，并实现对环空内高压油气的紧密封堵。

以上公开的仅为本实用新型的较佳具体实施例，但是，本实用新型实施例并非局限于此，任何本领域技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种水下测试树，其特征在于，包括：

闩锁部；

本体部，其一端套装设置在所述闩锁部内；

闩锁连接结构，套装设置在所述闩锁部和本体部之间，其一端与所述闩锁部连接，另一端与所述本体部卡装；

控制结构，设置在所述闩锁部和本体部上，用于控制闩锁连接结构动作从而实现所述闩锁部和本体部的连接或者分离。

2.根据权利要求1所述的一种水下测试树，其特征在于，所述闩锁部包括依次同轴套装设置的打捞接头(1)、闩锁环(3)、闩锁外筒(6)、闩锁扭矩外筒(10)；所述闩锁外筒(6)内套装有闩锁本体套(4)，所述闩锁本体套(4)与所述闩锁环(3)背离打捞接头(1)的一侧卡装，所述闩锁本体套(4)和闩锁外筒(6)之间套装设置有闩锁活塞(7)，所述闩锁活塞(7)内套装设置有闩锁辅助活塞(11)，所述闩锁辅助活塞(11)位于靠近闩锁本体套(4)的一侧，所述闩锁本体套(4)内套装固定连接有闩锁本体(2)，所述闩锁本体(2)和闩锁活塞(7)之间套装设置有闩锁活塞挡圈(13)，所述闩锁活塞挡圈(13)与所述闩锁本体(2)固定，所述闩锁本体(2)内同轴套装提升阀套(8)和提升阀套挡圈(14)，所述提升阀套(8)和提升阀套挡圈(14)位于所述闩锁本体(2)远离打捞接头(1)的一侧，所述提升阀套挡圈(14)与所述提升阀套(8)背离远离打捞接头(1)的一侧卡装，且所述提升阀套挡圈(14)与所述闩锁本体(2)固定。

3.根据权利要求2所述的一种水下测试树，其特征在于，所述本体部包括依次同轴套装设置的提升阀帽(5)、上外筒(12)、下外筒(27)和下接头(31)，所述上外筒(12)包括依次同轴套装固定的第一圆筒、第一圆锥筒和第二圆筒，所述第二圆筒的直径比第一圆筒的直径大，所述第一圆筒和第一圆锥筒之间设置有与闩锁连接结构匹配的卡装结构，所述第一圆筒远离第二圆筒的一端与所述提升阀帽(5)固定，所述上外筒(12)上套装提升阀套座(9)，所述提升阀套座(9)位于所述第一圆筒和提升阀套(8)之间，所述第一圆锥筒、第二圆筒、下外筒(27)和下接头(31)围成的空间内串联设置有用于控制开关井的第一球阀和第二球阀，所述第一球阀靠近打捞接头(1)的一侧设置。

4.根据权利要求3所述的一种水下测试树，其特征在于，所述卡装结构包括两端分别与所述第一圆筒和第一圆锥筒固定的环状异形面卡圈，所述环状异形面卡圈的外轮廓线包括依次连接的第一斜线、第一直线段、第二斜线和第二直线段，所述第一斜线靠近打捞接头(1)的一侧，所述第一斜线和第二斜线之间形成锐角，围绕所述第一直线段形成的环状圈的直径比围绕所述第二直线段形成的环状圈的直径大。

5.根据权利要求4所述的一种水下测试树，其特征在于，所述闩锁连接结构包括：

闩锁爪下座圈(15)，套装在所述环状异形面卡圈上，与第一斜线段所在的环面套装固定；

闩锁爪环(16)，套装在所述闩锁爪下座圈(15)外，且与所述闩锁爪下座圈(15)铰接；

多个闩锁爪(17)，均布在所述闩锁爪环(16)上，且与所述闩锁爪环(16)固定，所述闩锁爪(17)卡装在所述环状异形面卡圈内。

6.根据权利要求3所述的一种水下测试树，其特征在于，所述第一球阀包括：

第一球座(181)，套装固定在所述上外筒(12)内；

第一球体活塞(191)，套装在所述第一球座(181)外侧；

下座圈(25)，套装在所述第一球体活塞(191)内，位于背离第一球座(181)的一端，所述下座圈(25)靠近第一球座(181)的一端套装固定第一球体支架(211)，所述第一球体支架(211)与第一球座(181)相对的面上分别开设有第一弧面，两个相对的第一弧面构成第一卡装槽结构，所述第一卡装槽结构内卡装有第一球体(20)；所述第一球体支架(211)上均布设置有两个第一支臂，所述第一支臂的末端为第二弧面，所述第二弧面与所述第一球体(20)的转轴抵接实现对所述第一球体(20)的圆心定位，所述第一球体(20)靠近其转轴的面上开设有偏心设置的第一槽体，所述第一槽体内卡装有第一推杆，所述第一推杆与所述第一球体活塞(191)固定；所述下座圈(25)和第一球体活塞(191)之间还套装有第一弹性件(241)，所述下座圈(25)与所述第一球体支架(211)之间均布设置有多个第二弹性件(221)；

第一通道，其一端与外设加压设备连通，另一端经由闩锁本体(2)、上外筒(12)与所述上外筒(12)和第一球体活塞(191)之间的第一环形加压腔连通，用于往第一环形加压腔加压，从而推动所述第一球体活塞(191)移动，打开第一球阀；

第二通道，其一端与外设加压设备连通，另一端经由闩锁本体(2)、上外筒(12)与所述上外筒(12)、下座圈(25)和第一球体活塞(191)之间的第二环形加压腔连通，用于往第二环形加压腔加压，从而推动所述第一球体活塞(191)反向移动，关闭第一球阀。

7.根据权利要求5所述的一种水下测试树，其特征在于，所述第二球阀包括：

第二球座(18)，套装固定在所述下座圈(25)内；

第二球体活塞(19)，套装在所述第二球座(18)外侧；

下弹簧托架(29)，套装在所述第二球体活塞(19)内，位于背离第二球座(18)的一端，所述下弹簧托架(29)靠近第二球座(18)的一端套装固定第二球体支架(21)，所述第二球体支架(21)与第二球座(18)相对的面上分别开设有第三弧面，两个相对的第三弧面构成第二卡装槽结构，所述第二卡装槽结构内卡装有第二球体(28)；所述第二球体(28)上开设有用于切断连续油管或电缆的刃口；所述第二球体支架(21)上均布设置有两个第二支臂，所述第二支臂的末端为第四弧面，所述第四弧面与所述第二球体(28)的转轴抵接实现对所述第二球体(28)的圆心定位，所述第二球体(28)靠近其转轴的面上开设有偏心设置的第二槽体，所述第二槽体内卡装有第二推杆，所述第二推杆与所述第二球体活塞(19)固定；所述下弹簧托架(29)和第二球体活塞(19)之间还套装有第三弹性件(24)，所述下弹簧托架(29)与所述第二球体支架(21)之间均布设置有多个第四弹性件(22)；

第三通道，其一端与外设加压设备连通，另一端经由闩锁本体(2)、上外筒(12)、下外筒(27)与所述下外筒(27)和第二球体活塞(19)之间的第三环形加压腔连通，用于往第三环形加压腔加压，从而推动所述第二球体活塞(19)移动，打开第二球阀；

第四通道，其一端与外设加压设备连通，另一端经由闩锁本体(2)、上外筒(12)、下外筒(27)与所述下外筒(27)、下弹簧托架(29)和第二球体活塞(19)之间的第四环形加压腔连通，用于往第四环形加压腔加压，从而推动所述第二球体活塞(19)反向移动，关闭第二球阀。

8.根据权利要求2所述的一种水下测试树，其特征在于，所述控制结构包括：

第五通道，开设在所述闩锁本体(2)上，其一端与外设加压设备连通，另一端与所述闩锁活塞(7)和闩锁活塞挡圈(13)之间的第五环形加压腔连通，用于往第五环形加压腔加压，从而推动所述闩锁活塞(7)移动，打开闩锁连接结构，将所述闩锁部和所述本体部分离；

第六通道，其一端与外设加压设备连通，另一端经由闩锁本体(2)与所述闩锁本体套(4)、闩锁活塞(7)和闩锁辅助活塞(11)之间的第六环形加压腔连通，用于往第六环形加压腔加压，从而推动所述闩锁活塞(7)移动，将所述闩锁部和所述本体部连接。

9.根据权利要求3所述的一种水下测试树，其特征在于，还包括第一化学剂注入部，包括：

第七通道，为开设在所述闩锁本体(2)靠近打捞接头(1)的一侧的安装孔；

单向阀总成(43)，设置在所述第七通道内，包括两个依次串联的单向阀，单向阀的输入端与外设的化学剂输出端连接，用于将化学剂注入所述闩锁本体(2)与所述提升阀帽(5)之间。

10.根据权利要求3所述的一种水下测试树，其特征在于，还包括第二化学剂注入部，包括：

第八通道，其一端与外设的化学剂输出端连接，另一端经由闩锁本体(2)、上外筒(12)、下外筒(27)与所述下接头(31)与所述下接头(31)的内腔连通。

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