海洋深水鑽井用套管掛和密封下放工具的製作方法

2023-10-09 17:37:24 2

專利名稱：海洋深水鑽井用套管掛和密封下放工具的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及海洋石油深水鑽採技術領域。具體就是一種適用於海洋深水鑽井使用的水下井口頭套管掛和密封下放工具，能夠進行套管掛和密封的下放，並完成密封總成在套管掛中的密封。
背景技術：
目前，世界各國對能源的需求日益增加，陸地油氣資源在大規模開發後日益枯竭遠不能滿足國家對能源的需求，石油勘探開發向海洋尤其是深海進軍。水下井口頭系統是深海鑽井作業的基礎，下放工具是海洋鑽井中不可或缺的關鍵鑽井設備，而水下井口頭系統下放工具作為核心設備，其技術資料基本上處於保密狀態，目前國內尚無自主研發的深水水下井口頭下放工具。
發明內容本實用新型的目的是提供一種適用於海洋深水鑽井用套管掛和密封下放工具，能夠在下入時完成密封總成在套管掛中的密封，實現下入過程安全、高效、低作業成本。本實用新型採用的技術方案是海洋深水鑽井用套管掛和密封下放工具主要由心軸、下部工具體和上部工具體組成。心軸上端通過螺紋連接上部工具體上體部件和下體部件，心軸下部的Z型槽與下部工具本體通過銷釘連接，銷釘沿Z型槽滑動可實現三種配合位置，通過配合位置的改變可使心軸上下移動,心軸下端通過螺紋與鑽杆相連,心軸內部有液體流通通道。下部工具體位於心軸末端，主要由下部工具本體、銷釘和鎖塊組成，通過鎖塊來鎖緊和釋放套管掛，鎖塊的鎖緊和釋放通過銷釘和Z型槽的配合來控制。上部工具體由上體部件、下體部件、變通道活塞、液壓輔助下放活塞、下壓套筒、懸掛套筒和外部套簡組成。上部工具體上端通過螺紋與鑽杆相連。下體部件和懸掛套筒通過長連接螺釘連接在一起，懸掛套筒中有鎖定銷用來攜帶密封總成。液壓輔助下放活塞和下壓套筒用短連接螺釘連接，下壓套筒隨液壓輔助活塞一起下行，下壓套筒底端與鎖緊套筒上端接觸。當液壓輔助下放活塞下行時，下壓套筒下壓密封總成的鎖緊套筒使密封總成的內鎖環鎖緊到套管掛中。本實用新型採用銷釘和Z型槽的配合來控制心軸的下放，更加簡易，實現高效控制，另外，水下井口頭和套管掛通常應用在高溫、高壓的環境中，現在多採用金屬密封，但要求完成金屬密封的力比較大，本實用新型用液壓輔助下放活塞來提供所需的坐封力，能更好的滿足要求。

圖I是密封前的結構示意圖，此時，銷釘相對於心軸的Z型槽處於Z型槽第一位置，鎖塊向外伸出將套管掛鎖在下部工具體上。圖2是初始密封時的結構示意圖，銷釘相對於心軸的Z型槽處於Z型槽第二位置，密封為初始密封狀態。圖3是密封后的結構示意圖，此時，銷釘相對於心軸的Z型槽處於Z型槽第三位置，密封總成的鎖緊套筒將密封總成的內鎖環鎖緊到套管掛中，完成坐封。圖4為Z型槽的結構示意圖。圖5為圖2中A部分的局部放大圖附圖序號說明1-鑽柱，2-下部工具本體，3-鎖塊，4-銷釘，5-Z型槽，6-凹槽，
7-套管掛，8-井口頭，9-心軸，10-液體流通通道，11-變通道活塞，12-懸掛套筒，13-液體向下流通通道，14-外部套筒，15-液壓輔助下放活塞，16-下壓套筒，17-鎖緊套筒，18-剪切銷釘，19-鎖定銷，20-內鎖環，21-金屬對金屬密封，22-上體部件，23-下體部件，24-Z型槽第一位置，25-Z型槽第二位置，26-Z型槽第三位置，27-密封總成，28-孔通道，29-長連接螺釘，30-短連接螺釘
具體實施方式
以下結合實施例以及附圖對本實用新型作進一步的描述。參閱圖I和圖4。下部工具體主要由下部工具本體2、銷釘4和鎖塊3組成。下部工具本體2的下部徑向向外伸出並攜帶多個鎖塊3，心軸9下端凸緣推著鎖塊3徑向伸出與套管掛7內部的凹槽6配合，鎖緊套管掛7。銷釘4與心軸9外徑上的Z型槽5配合，通過銷釘4與Z型槽5可以使心軸9相對於下部工具體到達三種不同的位置。圖I是心軸9相對於下部工具體處於最上端即銷釘4處於Z型槽第一位置24時的狀態。參閱圖2和圖4。上提心軸9沿槽5的方向旋轉使銷釘4處於Z型槽第二位置25，此時心軸9相對於下部工具體2到達第二相對位置，即密封總成的初始密封位置。參閱圖2。上部工具體由上體部件22、下體部件23、變通道活塞11、液壓輔助下放活塞15、下壓套筒16、懸掛套筒12和外部套筒14組成。上體部件22上端通過螺紋與鑽杆I相連。上體部件22和下體部件23通過螺紋與心軸9連接，下體部件23和懸掛套筒12通過長連接螺釘29連接，鎖定銷19與密封總成27配合，用來懸掛密封總成27，當心軸9下放時懸掛套筒12攜帶密封總成27隨心軸9 一起下行，到達初始密封位置，其中外部套筒14起到保護內部組件的作用。參閱圖3。變通道活塞11的上下運動可以控制液體流通通道10的打開和關閉。當密封總成27完成初始密封時，向變通道活塞11中擲入一阻塞鏢(圖中未畫出)阻塞液體向下流通通道13，此時變通道活塞11在液體壓力作用下向下運，液體流通通道10被打開，液壓推動液壓輔助下放活塞15下行。液壓輔助活塞15通過短連接螺釘30與下壓套筒16相連，套筒16下壓密封總成27的鎖緊套筒17，使鎖緊套筒17剪斷剪切銷釘18繼續下行將內鎖環20壓入套管掛7的槽中，從而使密封總成27鎖入套管掛7中，完成最終坐封。參閱圖3，圖5。鎖定銷19上開有孔通道28，當完成對套管掛7和密封總成27的下放後，打開防噴器閘板，液體通過孔通道28進入鎖定銷19內部，在液壓的作用下鎖定銷19縮回，下放工具被釋放。參閱圖I、圖2、圖3、圖4、圖5簡述下放過程。在密封前，銷釘4處Z型槽於第一位置24，此時心軸9下端凸緣推著鎖塊3徑向伸出與套管掛7內部的凹槽6配合，將套管掛7鎖緊，如圖I。當套管掛7到達下放位置時，上提並旋轉心軸9使銷釘4處於Z型槽第二位置25，在銷釘4到達Z型槽第二位置25的過程中，上部工具體隨著心軸9向下運動，下部工具體坐在套管掛7上，保持原位置。懸掛套筒12攜帶的密封總成27也向下運動到達初始密封位置，如圖2。之後投擲阻塞鏢阻塞液體向下流通通道13，液壓作用下使變通道活塞
11向下運動，打開液體流通通道10，推動液壓輔助下放活塞15下行，液壓輔助活塞15推動密封總成27的鎖緊套筒17將內鎖環20壓入套管掛7中，完成最終密封，如圖3。完成最終密封后，上提並旋轉心軸9，使銷釘4到達Z型槽第三位置26，即回收位置。此時打開防噴器閘板，液壓使鎖定銷19縮回，上提心軸9及可回收此海洋深水鑽井用套管掛和密封下放工具。
權利要求1.一種海洋深水鑽井用水下井口頭套管掛和密封下放工具主要由心軸(9)、下部工具 體和上部工具體組成；其中下部工具體主要由下部工具本體(2)、銷釘(4)和鎖塊(3)組成；上部工具體主要由上體部件(22)、下體部件(23)、變通道活塞(11)、液壓輔助下放活塞(15)、下壓套筒(16)、懸掛套筒(12)和外部套筒(14)組成。
2.根據權利要求I所述的海洋深水鑽井用的套管掛和密封下放工具，其特徵在於心軸(9)上端通過螺紋連接上體部件(22)和下體部件(23)，心軸下部的Z型槽(5)與下部工具本體通過銷釘(4)連接。
3.根據權利要求I所述的海洋深水鑽井用套管掛和密封下放工具，其特徵在於下部工具體通過鎖塊(3)來鎖緊和釋放套管掛(7)，鎖塊(3)的鎖緊和釋放通過銷釘(4)和Z型槽(5)的配合來控制。
4.根據權利要求I所述的海洋深水鑽井用套管掛和密封下放工具，其特徵在於下體部件(22)和懸掛套筒(12)通過長連接螺釘(29)連接在一起，懸掛套筒(12)中有鎖定銷(19)。
5.根據權利要求I所述的海洋深水鑽井用的套管掛和密封下放工具，其特徵在於液壓輔助下放活塞(15)和下壓套筒(16)用短連接螺釘(30)連接，下壓套筒(16)底端與鎖緊套筒(17)上端接觸。
專利摘要一種適用於海洋深水鑽井用的套管掛和密封下放工具，用於海洋深水鑽井時套管掛和密封的下放並完成對密封總成的安裝。主要包括心軸、下部工具體和上部工具體；下部工具體主要包括下部工具本體、銷釘和鎖塊；上部工具體主要包括上體部件、下體部件、變通道活塞、液壓輔助下放活塞、下壓套筒、懸掛套筒和外部套筒。其中，心軸下部的Z型槽與下部工具本體通過銷釘相配合，可實現三種配合位置，通過配合位置的改變使心軸上下移動，首先達到初始密封位置；下壓套筒和液壓輔助下放活塞連接，隨液壓輔助活塞一起下行，下行過程中下壓套筒下壓密封總成的鎖緊套筒使密封總成的內鎖環鎖緊到套管掛中，完成密封的安裝。
文檔編號E21B23/10GK202731823SQ20122050394
公開日2013年2月13日 申請日期2012年9月5日 優先權日2012年9月5日
發明者李旭冉, 肖文生, 楊祥祥 申請人:中國石油大學(華東)