水下臥式採油樹取送工具的製作方法
2023-10-09 15:41:34
本發明涉及水下油氣設備開發技術，特別是關於水下臥式採油樹的吊運和安裝的取送工具。
背景技術：
為實現水下油氣開發，水下完井通常需要將水下採油樹設備與水下井口對接安裝，從而保證水下油氣開採的順利進行；然而採油樹設備與水下井口對接的技術難度大，操作困難。具體表現為：首先，水下井口完井後，井口基座可能發生傾斜，使採油樹與水下井口不易對接；其次，在採油樹與水下井口對接過程中，需對採油樹進行吊裝，而採油樹吊裝過程中可能受鑽井平臺或風浪的影響，使得採油樹在對接過程中發生擺動，影響對接；最後，採油樹在無特定工具吊裝的情況下，採油樹與水下井口對接過程中，採油樹與水下井口的密封部位可能發生磕傷或損壞，影響整個採油樹系統的完井作業。
鑑於此，亟需一種水下臥式採油樹取送工具，保證水下採油樹與水下完井對接和水下採油樹的維護取出。
技術實現要素：
為了解決現有技術中存在的問題，本發明目的在於提供一種水下臥式採油樹取送工具，以便在進行水下臥式採油樹安裝的過程中，能夠實現取送工具本身與水下臥式採油樹的鎖緊/解鎖功能。
本發明又一目的在於提供一種水下臥式採油樹取送工具，在使用該取送工具對水下臥式採油樹進行水下安裝及取回作業時，具備與水下井口裝置的對中及導向功能。
為了達到上述目的，本發明提供的主要技術方案包括：
一種水下臥式採油樹取送工具，其具有：
取送工具本體，具有相對設置的第一端和第二端，取送工具本體的第二端供鎖緊/鬆開被取送的水下臥式採油樹；
套環，套設固定於取送工具本體的第二端外側，與取送工具本體之間形成有容置空間，套環具有貫穿其側壁的通道孔；
卡牙組件，具有若干卡牙，各卡牙具有內側端、外側端及處於二者之間並活動連接套環的側壁的通道孔的連接部，具有張開狀態和收攏狀態，處於張開狀態時，其具有較大的第一外徑，使得取送工具本體的第二端通過卡牙的外側端鎖緊被取送的水下臥式採油樹，處於收攏狀態時，其具有較小的第二外徑，取送工具本體的第二端鬆開被取送的水下臥式採油樹；以及
驅動環，設於取送工具本體的第一端和卡牙組件之間，能夠驅動卡牙組件的卡牙的內側端使其由收攏狀態向張開狀態轉換。
其中，套環的通道孔數量為與卡牙對應的若干個，均勻設置於套環的上端，即遠離取送工具本體的第二端的一端。
其中，卡牙的外側端的上表面具有斜面或過渡面，和/或卡牙的外側端的下表面具有斜面或過渡面，當取送工具本體置入水下臥式採油樹或自其中取出時，通過水下臥式採油樹對下表面或上表面的斜面或過渡面的抵壓使卡牙組件由張開狀態向收攏狀態轉換。
其中，驅動環的驅動部和/或卡牙的被驅動部設有過渡驅動面，過渡驅動面包括臺階面、斜面、弧面及其結合。
其中，驅動環的內壁中部形成有凸沿，凸沿與取送工具本體之間設置密封。
其中，還具有限位環，固定於取送工具本體的第一端和驅動環之間。
其中，還具有測試孔，設於取送工具本體內部用於取送工具安裝後對採油樹進行內部壓力測試和密封性能測試。
其中，還具有排洩孔，設於取送工具本體內部用於取送工具安裝後對採油樹進行內部壓力測試和密封性能測試。
其中，還具有導向筒，與取送工具本體連接，在採油樹取送工具安裝對接過程中，導向筒具有導向定位功能，導向筒沿採油樹基座立柱導向定位，使取送工具與採油樹對接。
其中，為了同時能夠實現水下井口連接裝置的鎖緊及解鎖功能，還具有液壓驅動裝置，為井口連接器提供解鎖和鎖緊動力，液壓驅動裝置保證取送工具取出採油樹前，對井口連接器解鎖，和取送工具安裝到位後，井口連接器鎖緊；採油樹取送工具最終保證採油樹的順利安裝和取出。
其中，還具有中心支架，取送工具本體、導向筒、液壓驅動裝置分別與中心支架連接。
上述水下臥式採油樹取送工具，其中，卡牙的連接部與套環的側壁的通道孔之間為滑動連接，使得驅動環能夠推抵卡牙組件於所述套環的通道孔中向取送工具本體的外周移動。
本發明的有益效果是：
本發明的水下臥式採油樹取送工具，其在進行水下臥式採油樹安裝的過程中，能夠實現取送工具本身與水下臥式採油樹的鎖緊/解鎖功能，在使用該取送工具對水下臥式採油樹進行水下安裝及取回作業時，具備與水下井口裝置的對中及導向功能，其能夠將水下臥式採油樹正確安裝於水下井口中，且其結構簡單、穩定。
附圖說明
圖1為本發明一個實施例的水下臥式採油樹取送工具的立體圖；
圖2為圖1的剖視圖；
圖3為圖2的局部放大圖。
【附圖標記說明】
取送工具本體1、限位環2、驅動環3、卡牙4、套環5、導向筒6、導向支架7、驅動裝置8、中心支架9、吊環10。
具體實施方式
為了更好的解釋本發明，以便於理解，下面結合附圖通過具體實施方式對本發明作詳細描述。
參見圖1、圖2和圖3，本發明一個實施例的水下臥式採油樹取送工具，其具有：取送工具本體1及套設於其上的套環5、卡牙組件和驅動環3。
其中，取送工具本體1整體呈柱狀體，該柱狀體具有若干段不同外徑的等徑段，還可以具有外徑變化的非等徑段，柱狀的該取送工具本體1具有相對設置的第一端和第二端。其第一端可以設置例如吊環10在內的供吊裝設備吊裝用的連接部件，用於採油樹取送工具與採油樹對接完成後，採油樹的吊運和起吊；其第二端供鎖緊/鬆開被取送的水下臥式採油樹（本實施例中設置為可以進入到採油樹本體的內部，從而實現採油樹取送工具與採油樹本體內部的鎖緊。實際應用中，採油樹本體內部可以為環狀結構，並設置有限位槽，該限位槽供其卡固鎖緊）。
其中，套環5套設於取送工具本體1的第二端。本實施例中，套環5整體呈筒狀，其內壁面形成有一臺階面，內徑較小的一端可拆卸地套設並固定連接於取送工具本體1的第二端，內徑較大的一端在其內壁面與取送工具本體1之間設置有一間隙，形成一容置空間，且該內徑較大的一端的側壁設置有若干通道孔，優選為各通道孔對稱分布設置。
其中，卡牙組件設於取送工具本體1的第一端和第二端之間，具有張開狀態和收攏狀態，處於張開狀態時，其具有較大的第一外徑，使得取送工具本體1的第二端鎖緊被取送的水下臥式採油樹，處於收攏狀態時，其具有較小的第二外徑，取送工具本體1的第二端鬆開被取送的水下臥式採油樹。具體的，卡牙組件具有若干卡牙4，卡牙組件在收攏狀態與張開狀態間的轉換是通過卡牙4的徑向活動實現的。本實施例中，卡牙4活動設置於套環5的側壁的通道孔（例如，卡牙4可以套環5為支點形成一類似槓桿的機構），卡牙組件呈收攏狀態時，卡牙4不突出至套環5外，此時可以將套環5連同卡牙4等伸入採油樹的內部，卡牙組件呈張開狀態時，其卡牙4由套環5的通道孔突出至套環5外，突出至套環5外的卡牙4與水下臥式採油樹的內部的限位槽相互卡合固定，即形成對採油樹的鎖緊（為了提高鎖緊效果，採油樹可以設置兩個以上的限位槽，相應的，卡牙4的外側則設置對應數量的與其相配合的凸起）。為了便於卡牙組件在兩個狀態間轉換時的狀態回復，卡牙組件還具有彈性件，其彈性力作用於卡牙4的徑向活動，即通過彈性件的彈性力加強卡牙4的狀態轉換效率和穩定性，而且，還可以擴大其適應範圍，例如，當利用自重使卡牙4回復原點位置時，若使用角度與重力間具有較大夾角時則效果較差，而設置彈性件則可以克服該不足。
其中，驅動環3設於取送工具本體1的第一端和卡牙組件之間，能夠驅動卡牙組件使其由收攏狀態向張開狀態轉換（既可以利用驅動環3來驅動卡牙組件使其由張開狀態向收攏狀態轉換，也可以通過其他動力如重力、彈性件的彈性力等來驅動卡牙組件使其由張開狀態向收攏狀態轉換）。具體的，驅動環3能夠沿取送工具本體1的第一端向第二端的延伸方向往返移動，並推抵驅動/牽拉驅動卡牙組件在收攏狀態與張開狀態之間轉換。
為了保證驅動環3對卡牙4順利流暢的驅動，尤其是採用推抵驅動時，驅動環3的驅動部和/或卡牙4的被驅動部設有過渡面，過渡面包括臺階面、斜面、弧面及其結合。本實施例中以臺階面為例，如圖3所示，卡牙4靠近取送工具本體1的一側（即內側）設置的過渡面由兩個臺階面及設於二者之間的一個斜面構成，而相應的，驅動環3的過渡面由兩個臺階面及兩個斜面構成。而為了便於驅動的順暢進行，驅動環3的驅動部的頂端還設置有倒角。
其中，為了便於操作，避免驅動環3的脫出，還具有對驅動環3位移的位移極限進行限制的限位環2，限位環2設於取送工具本體1。本實施例中，限位環2相對靠近取送工具本體1的第一端設置，並通過螺紋固定於取送工具本體1。
其中，還具有中心支架9和導向筒，取送工具本體1和導向筒分別與中心支架9連接。本實施例中，中心支架9整體呈圓盤形，取送工具本體1穿設於圓盤的中心，並貫穿其兩個底面，導向筒具有導向架7和兩個導向筒6，導向架7沿圓盤形中心支架9的直徑方向設置，兩個導向筒6設於導向架7的兩端，導向筒與取送工具本體1平行設置。為了便於接入，導向筒6的接入端設置倒角。導向筒具有安裝定位和導向功能，導向筒配合採油樹導向基座上的立柱（圖中未示出），以便於取送工具在安裝過程中定位。
取送工具本體1內部設有兩個通道，一個作為測試孔，另一個作為排洩孔，可用於取送工具安裝完成後的採油樹內部壓力和密封性能測試。
其中，還具有驅動裝置8，驅動裝置8可以作為井口連接器驅動裝置，具體的，在完成與採油樹對接後，井口連接器驅動裝置通過液壓驅動作用於井口連接器（井口連接器連接水下井口和採油樹下部埠），使採油樹本體與水下井口連接鎖緊，可用於取送工具對接完成後的採油樹內部的壓力和密封性能測試。
本發明的採油樹取送工具，可以按如下流程操作：
一、安裝採油樹本體：
採油樹取送工具的內部取送裝置（包括取送工具本體1、限位環2、驅動環3、套環5和卡牙4）進入採油樹本體（採油樹本體內部為環狀結構，並設有限位槽）後，使驅動環3下行，驅動環3推擠卡牙4撐開至張開狀態，採油樹取送工具的內部取送裝置與樹本體內部的限位槽鎖緊，利用採油樹取送工具本體1上端固定安裝的吊環10，吊裝採油樹本體至水下井口，利用導向架7實現導向對中，完成對位，然後驅動裝置8通過液壓驅動作用於井口連接器（連接水下井口和採油樹下部埠），使井口連接器將採油樹本體與水下井口連接鎖緊，對接完成後，再利用取送工具測試對接完成後的採油樹內部的壓力和密封性能，之後使驅動環3上行，驅動環3鬆開卡牙4使其收攏至收攏狀態，採油樹取送工具的內部取送裝置與樹本體內部的限位槽解鎖，利用吊環10將採油樹吊起。
二、取出採油樹本體：
吊送採油樹取送工具至水下井口處的採油樹本體，利用導向筒實現導向對中，完成對位，採油樹取送工具的內部取送裝置（包括取送工具本體1、限位環2、驅動環3、套環5和卡牙4）進入採油樹本體（採油樹本體內部為環狀結構，並設有限位槽）後，使驅動環3下行，驅動環3推擠卡牙4撐開至張開狀態，採油樹取送工具的內部取送裝置與樹本體內部的限位槽鎖緊，然後驅動裝置8通過液壓驅動作用於井口連接器（連接水下井口和採油樹下部埠），使井口連接器將採油樹本體與水下井口解鎖，利用吊環10將採油樹取送工具及採油樹一同吊起，吊出至預定位置後，使驅動環3上行，驅動環3鬆開卡牙4使其收攏至收攏狀態，採油樹取送工具的內部取送裝置與樹本體內部的限位槽解鎖。
本發明的另一個實施例中，其與前述實施例不同之處在於，驅動環被替換為設於取送工具本體的第二端和卡牙組件之間。
本發明的另一個實施例中，其與前述實施例不同之處在於，驅動環與卡牙的內側為可樞轉的活動連接。
本發明的一個優選實施例中，為了使其結構更簡單、更穩定，且使用壽命更長，尤其是為了使卡牙與套環間的結構更穩固、運行更穩定，其相對於前述實施例優選之處在於，卡牙的連接部與套環的通道孔之間並非樞轉連接，而是滑動連接，即卡牙的連接部可滑動的設於套環的通道孔的底部，使得當驅動環驅動卡牙內側端時，卡牙沿套環的通道孔的底部向套環外滑動，當卡牙的外側端被抵壓時，卡牙沿套環的通道孔的底部向套環內滑動收縮。該種結構設置相較樞轉結構而言，既不需要設置易損的樞軸，使其結構更穩定、更耐用，又因為卡牙無需樞轉，而不需要套環的通道孔具有能容納卡牙長度方向的尺寸，只需要其能夠容納卡牙高度的尺寸，如此即可有效降低套環的高度，進而使整體結構更精簡。當然，本領域技術人員可以理解的是，此處的滑動既包括平面型滑軌，也包括滾珠式滑軌。
綜上所述可知，本發明的採油樹取送工具包括導向筒，井口連接器驅動裝置和內部取送裝置，其中採油樹取送工具的內部取送裝置包括取送工具本體、限位環、驅動環、套環和卡牙，取送工具本體下端外側與套環通過螺紋連接固定，套環上端形成臺階沿，並在其側壁上形成若干對稱的通道孔，各通道孔內安設卡牙，套環臺階沿上部的取送工具本體外側安設驅動環，採油樹取送工具與採油樹對接過程中，可通過導向架定位，當採油樹取送工具的內部取送裝置進入採油樹本體（採油樹本體內部為環狀結構，並設有限位槽）後，通過外部機械作用於驅動環，使驅動環下行，驅動環推擠卡牙組使其徑向撐開，採油樹取送工具的內部取送裝置與採油樹本體內部的限位槽鎖緊，驅動裝置在完成與採油樹對接後，井口連接器驅動裝置通過液壓驅動作用於井口連接器（連接水下井口和採油樹下部埠），使採油樹本體與水下井口連接鎖緊，並在對接完成後可以用取送工具測試採油樹內部的壓力和密封性能。
換句話說，本發明的取送工具具有與水下臥式採油樹鎖緊及解鎖功能、對中及導向功能、水下井口連接裝置鎖緊/解鎖功能。當使用該取送工具對水下臥式採油樹進行水下安裝及取回作業時，可通過該取送工具將水下臥式採油樹與該取送工具本身鎖緊而不鬆脫，在水下臥式採油樹完全安裝於水下井口後，可通過該取送工具將水下臥式採油樹與該取送工具本身解鎖並可單獨將該取送工具取出至水面。當使用該取送工具對水下水下臥式採油樹進行水下安裝及取回作業時，可通過該取送工具的對中及導向功能使水下臥式採油樹與水下井口能夠定向進行匹配安裝。當使用該取送工具對水下水下臥式採油樹進行水下安裝及取回作業時，可通過該取送工具以液壓驅動的方式將水下井口連接裝置與水下井口鎖緊從而使水下採油樹與水下井口鎖緊，同理可通過該工具以液壓驅動的方式將水下井口連接器與水下井口解鎖從而使水下採油樹與水下井口解鎖。