水下井口連接器的製作方法

2023-10-09 23:03:34 2

專利名稱：水下井口連接器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及到一種水下井口連接器，尤其是一種用於在水下進行井口連接作 業時，對井口具有導向及固定鎖緊作用的水下井口連接器。
背景技術：
海洋石油的開採需要大量的水下設施，包括水下採油樹，水下管匯，水下控制系 統，出油管線，跨接管等，其中水下採油樹是指放置在海床水下井口上的由閥門、管線，連接 器和配件組成的一個採油系統。水下連接最主要的就是將水下生產設施準確的連接到水下 井口，目前國內外現有的水下井口連接器多種多樣，如中國專利第200820221957. 9號就公 開了 「 一種海洋水下液壓連接器」，該液壓連接器具有與井口頭或心軸相連接實現水下井口 裝置的快速連接的鎖緊擋塊，鎖緊擋塊一側設有與其表面接觸並推動鎖緊擋塊徑向移動與 井口頭或心軸上牙槽嚙合的環形活塞。通過液壓油驅動活塞上下運動來實現液壓連接器與 井口頭或心軸的連接和脫開。該公知的海洋水下液壓連接器雖然是採用液壓進行驅動，但 是其在水下與井口進行對接作業時定位困難，要使井口準確的與該連接器對接安裝時定位 操作過於複雜。此外，當載荷過大時，會導致活塞的行程因超過其最大行程而被損壞。當今，深水油氣開發已成為世界石油工業的主要增長點和科技創新的前沿，而水 下連接器的設計與安裝，是深水油氣田開發過程中的重要的環節之一，合理、高效的安裝方 法對深水油田的開採有著重要的意義。有鑑於上述公知技術存在的缺陷，本設計人根據多年從事本領域和相關領域的生 產設計經驗，研製出本實用新型的水下井口連接器，以能夠實現在水下對井口進行快速、準 確、高效的連接。

實用新型內容本實用新型的目的在於提供一種水下連接器，尤其是一種用於在海底進行井口連 接作業時，對井口具有導向及固定鎖緊作用的水下井口連接器。為此，本實用新型提出一種水下井口連接器，其包括殼體，呈中空的柱狀體，其一 端形成內凹的容置腔，另一端內凹形成喇叭口導向部；連接件主體，呈中空的柱狀體，其一 端部設有連接法蘭，所述連接法蘭與所述殼體固定連接，所述連接件主體的柱狀體容置於 所述殼體的容置腔內；且所述連接件主體的外壁面與所述殼體的內壁之間形成液壓腔；鎖 緊環，能徑向移動地設置在所述連接件主體的柱狀體前端與所述容置腔之間；液壓推動器， 設置在所述液壓腔內，能沿軸向移動並驅動所述鎖緊環徑向移動鎖緊由所述喇叭口導向部 穿入的被連接件。如上所述的水下井口連接器，其中，所述殼體容置腔的內壁上凸設有一環止推塊， 所述止推塊內設有密封圈；在所述液壓推動器沿軸向移動時，所述止推塊能頂抵於所述液 壓推動器，構成對所述液壓推動器的軸向限位；所述止推塊的內徑與所述液壓推動器的外 壁相配合，通過所述止推塊內設置的密封圈與液壓推動器之間構成徑向密封連接。[0008]如上所述的水下井口連接器，其中，所述容置腔的頂部端面上設有至少一個定位 凹槽，所述液壓推動器的前端凸伸有與所述定位凹槽相配合的卡榫。如上所述的水下井口連接器，其中，所述定位凹槽為一環形凹槽，所述液壓推動器 的前端凸伸有與該環形凹槽相配合的環形卡榫。如上所述的水下井口連接器，其中，所述容置腔的外側端設有一密封環，所述密封 環的外周與所述殼體內壁密封連接，所述密封環的內周與所述連接件主體的柱狀體外壁面 密封連接。 如上所述的水下井口連接器，其中，所述鎖緊環為側壁開口的C形環，其內壁設有 與所述被連接件的外壁相配合的卡槽和/或凸緣。如上所述的水下井口連接器，其中，所述鎖緊環由彈簧鋼製成。如上所述的水下井口連接器，其中，所述連接件主體的柱狀體端部與所述被連接 件之間設有密封圈組件。如上所述的水下井口連接器，其中，所述殼體上設有液壓油通道和油口，其中，與 第一所述液壓油通道相連通的第一油口設置在所述液壓腔內靠近所述密封環的殼體內側 壁上，與第二所述液壓油通道相連通的第二油口設置在靠近所述止推塊的殼體內側壁上。本實用新型提出的水下井口連接器，通過在殼體上設置喇叭口導向部，不僅能夠 使連接器定位簡單、平穩可靠，而且可以快速、準確的與被連接件相導接，提高了水下工作 的可靠性和可操作性；設置止推塊對液壓推動器進行限位，可以有效防止液壓推動器過載， 避免造成對水下井口連接器的損壞，提高了使用壽命；採用液壓系統進行控制，無機械傳 動，縮短了連接器與被連接件之間鎖緊和解脫的時間，並提高了水下連接的可靠性。此外， 本實用新型使用機械式鎖緊，操作方便，結構形式簡單。本實用新型的水下井口連接器，其結構簡單、組裝方便快捷，且導向裝置和連接器 構成一個有機的整體，大大提高了水下作業的可靠性，提高了海上施工作業的效率。此外， 本實用新型使用壽命長，能重複使用，能節約大量成本。

圖1為本實用新型的水下井口連接器的剖視結構示意圖，其中，左側顯示的是鎖 緊環處於鬆開狀態，右側顯示的是鎖緊環處於鎖緊狀態；圖2為本實用新型的水下井口連接器的殼體剖視示意圖；圖3為本實用新型的水下井口連接器的連接件主體的俯視示意圖；圖4為本實用新型的水下井口連接器的鎖緊環的立體結構示意圖；圖4A為本實用新型的水下井口連接器的鎖緊環的主視示意圖；圖4B為本實用新型的水下井口連接器的鎖緊環的俯視示意圖；圖4C為本實用新型的水下井口連接器的鎖緊環的剖面示意圖；圖5為本實用新型的水下井口連接器的液壓推動器的立體結構示意圖；圖6為本實用新型的水下井口連接器的止推塊剖視示意圖；圖7為本實用新型的水下井口連接器的密封圈組件剖視示意圖。附圖標號說明10連接器 1 殼體11容置腔[0029] 12導向部13 定位凹槽14 擴徑部[0030] 15、16 液壓油通道17 第一油口18 第二油口[0031] 2連接件主體2l 柱狀體22 連接法蘭[0032] 3鎖緊環3l 凸緣32 卡槽[0033] 33傾斜面4液壓腔5 液壓推動器[0034] 5l牴觸面52 卡榫6 止推塊[0035] 6l密封圈7密封環8 密封圈組件[0036] 9被連接件具體實施方式
[0037] 圖l為本實用新型的水下井口連接器的剖視結構示意圖，其中，左側顯示的是鎖緊環處於鬆開狀態，右側顯示的是鎖緊環處於鎖緊狀態；圖2為本實用新型的水下井口連接器的殼體剖視示意圖；圖3為本實用新型的水下井口連接器的連接件主體的俯視示意圖；圖4為本實用新型的水下井口連接器的鎖緊環的立體結構示意圖；圖4A為本實用新型的水下井口連接器的鎖緊環的主視示意圖；圖4B為本實用新型的水下井口連接器的鎖緊環的俯視示意圖；圖4C為本實用新型的水下井口連接器的鎖緊環的剖面示意圖；圖5為本實用新型的水下井口連接器的液壓推動器的立體結構示意圖；圖6為本實用新型的水下井口連接器的止推塊剖視示意圖；圖7為本實用新型的水下井口連接器的密封圈組件剖視示意圖。[0038] 作用為一個具體的實施例，如圖卜5所示，本實用新型提出的一種水下井口連接器lo包括殼體l、連接件主體2、鎖緊環3及液壓推動器5呈中空的柱狀體的殼體l，該殼體l的一端形成內凹的容置腔11，另一端內凹形成喇叭口導向部12；連接件主體2，呈中空的柱狀體2l，其一端部設有連接法蘭22，所述連接法蘭22與所述殼體l固定連接，所述連接件主體2的柱狀體2l容置於所述殼體l的容置腔11內，一個具體的實施例是，該連接法蘭22可採用AP工標準法蘭，其嵌合於形成在所述容置11端部的擴徑部14內，並通過螺紋連接與所述殼體l相固定。鎖緊環3，能沿徑向移動地設置在所述連接件主體2的柱狀體2l前端與所述容置腔11之間。所述連接件主體2的外壁面與所述殼體l的內壁之間形成液壓腔4，液壓推動器5設置在所述液壓腔4內，能沿軸向移動並驅動所述鎖緊環3徑向移動鎖緊由所述喇叭口導向部12穿入的被連接件9。[0039] 進一步地，所述鎖緊環3為側壁開口的C形環，其內壁設有與所述被連接件9的外壁相配合的卡槽和／或凸緣。即，當被連接件9的外壁設有凸緣時，則鎖緊環3的內壁則設有與該凸緣相匹配的卡槽。反之，當被連接件9的外壁形成卡槽時，則鎖緊環3的內壁則設有能卡入該卡槽內的凸緣，其具體結構不做限定，只要能使鎖緊環3卡固鎖緊該被連接件9就可以。如圖l、4所示，在本實施例中，所述被連接件9的外壁同時設有凹槽和凸緣，鎖緊環3則在相對應的位置分別設置有相匹配的凸緣3l及卡槽32，有效提高了本實用新型與被連接件之間的卡接固定效果，防止被連接件出現鬆脫等情況。另外，將鎖緊環3設置成C形環，通過液壓推動器5在沿軸向的向前移動過程中，對其施加徑向的推力，使C形的鎖緊環3內縮，其凸緣3l和卡槽32嵌卡鎖緊於所述被連接件9的對應凹槽和凸緣內，使連接器lo與被連接件9固定連接；而當液壓推動器5反向移動，解除對鎖緊環3的徑向推力後，該C形的鎖緊環3能在自身彈力的作用下向外彈開而解除對被連接件9的鎖固，使被連接件9 能快速的與連接器10脫離。其中，所述鎖緊環3由彈性材料製成，例如可以由彈簧鋼製成。在一個具體實施例中，如圖1、圖4C所示，所述鎖緊環3朝向所述連接件主體2的 柱狀體21的抵接端的外部形成為傾斜面33，所述液壓推動器5具有與該傾斜面33相配合 的傾斜的牴觸面51，通過該傾斜面33和牴觸面51的配合，有利於液壓推動器5推動所述鎖 緊環3向內收縮卡固於被連接件9。所述被連接件9不限於水下井口，可以是水下需要連接 的其他軸杆類部件。請配合參見圖1、圖6，在一個具體的實施例中，所述殼體1容置腔11的內壁上凸 設有一環止推塊6，所述止推塊6內設有密封圈61，該止推塊6固定在容置腔11的下部，可 以通過焊接、一體成形等公知的方式與殼體1構成一體。通過設置在止推塊6內的密封圈 61使液壓推動器5與止推塊6之間相密封。在所述液壓推動器5沿軸向移動時，所述止推 塊6能頂抵於所述液壓推動器5，構成對所述液壓推動器5的軸向限位，以避免液壓推動器 5過度向下移動，保證了液壓推動器5的行程。其中，所述容置腔11的頂部端面上設有一個或一個以上的定位凹槽13，所述液壓 推動器5的前端凸伸有與所述定位凹槽13相配合的卡榫52。一個可選擇的方案是，所述定 位凹槽13可以設置為一環形凹槽，所述液壓推動器5的前端凸伸有與該環形凹槽相配合的 環形卡榫52。需要指出的是，定位凹槽13和卡榫52的設置形式不以上述為限，其形狀也不 限於本實施例圖中所示的環凹槽和環形卡榫，只要能使定位凹槽13和卡榫52相互配合的 形狀及設置形式，均屬於本實用新型的保護範圍。為了提高殼體1與連接件主體2之間的密封性能，可以在所述容置腔11的外側端 設置一密封環7，所述密封環7的外周與所述殼體1內壁密封連接，所述密封環7的內周與 所述連接件主體2的柱狀體外壁面密封連接。此外，所述殼體1上設有液壓油通道15、16 和油口 17、18，其中，與第一所述液壓油通道15相連通的第一油口 17設置在所述液壓腔內 靠近所述密封環7的殼體內側壁上，與第二所述液壓油通道16相連通的第二油口 18設置 在靠近所述止推塊6的殼體內側壁上。此外，所述連接件主體2的柱狀體21端部與所述被連接件9之間進一步設有密封 圈組件8，提高了兩者之間的密封效果。如圖1、7所示，在優選的實施方式中，柱狀體21的 端部設置有與被連接件9形狀相匹配的環凹槽，密封圈組件8固定在柱狀體21的端部，且 其外形與柱狀體21、被連接件9之間的缺口形狀相配合，使連接件主體2與被連接件9之間 具有更好的連接及密封性能。此結構為公知技術，在此不再贅述。請一併參見圖1，本實用新型提出的水下井口連接器，其工作原理在於當所述連 接器10與被連接件9處於脫離狀態時，鎖緊環3在自身彈的作用下處於彈開狀態(如圖1 中左側部分所示)，液壓推動器5處於靠近密封環7的位置，液壓推動器5的前端的牴觸面 51抵接於所述鎖緊環3的所述傾斜面33，第二油口 18處於進油狀態，而第一油口 17處於 回油狀態。當連接作業時，被連接件9由殼體1的喇叭口導向部12進入連接器10，並抵接於 連接件主體2的柱狀體21的端部。由於導向部12呈喇叭口狀，由外至內形成錐面進行導 向，並且其直徑逐漸減小直到與被連接件9的外徑相配合，起到了扶正的作用，從而使被連 接件9能方便地對準連接器10，定位操作簡單，實現了快速、準確、高效的水下定位、對接。在被連接件9安裝到位與連接件主體2的柱狀體21抵接後，啟動液壓系統，通過液壓油通 道15及第一油口 17向液壓腔4中注入液壓油，在油液壓力的作用下，推動液壓推動器5沿 軸向移動，並通過其牴觸面51和內壁向側壁開口呈C形的鎖緊環3施加徑向壓力，進而推 動鎖緊環3沿徑向向內收縮，使鎖緊環3的凸緣31、卡槽32對應卡掣於被連接件9外壁的凹 槽和凸緣內，達到鎖緊被連接件9的目的，鎖緊後，由於重力的作用起到機械固定的作用。當液壓推動器5與止推塊6相抵接，且卡榫52嵌入定位凹槽13中時，則停止供油， 此時，鎖緊環3整體置於液壓推動器5內，保證鎖緊環3與被連接件9完全鎖緊(參見圖1 中的右側部分)，防止鎖緊環3彈性回復而導致被連接件9鬆脫。通過設置止推塊6，可以 避免因液壓推動器5過度下移，而導致過載損壞水下井口連接器，從而提高了水下井口連 接器的使用壽命。當需要與被連接件9解除連接時，液壓系統經由液壓油通道15將第一油口 17注 入的液壓油抽出，反向供給液壓油，即，通過液壓油通道16及第二油口 18向液壓腔4中注 入液壓油，在液壓油的作用下，推動液壓推動器5向離開所述止推塊6的方向反向移動，解 除對鎖緊環3的徑向施壓，鎖緊環3則在其自身彈性力的作用下向外彈開，從而解除對被連 接件9的鎖固。以上所述僅為本實用新型示意性的具體實施方式
，並非用以限定本實用新型的範 圍。任何本領域的技術人員，在不脫離本實用新型的構思和原則的前提下所作的等同變化 與修改，均應屬於本實用新型保護的範圍。
權利要求1.一種水下井口連接器，其特徵在於，所述水下井口連接器包括殼體，呈中空的柱狀體，其一端形成內凹的容置腔，另一端內凹形成喇叭口導向部；連接件主體，呈中空的柱狀體，其一端部設有連接法蘭，所述連接法蘭與所述殼體固定 連接，所述連接件主體的柱狀體容置於所述殼體的容置腔內；且所述連接件主體的外壁面 與所述殼體的內壁之間形成液壓腔；鎖緊環，能徑向移動地設置在所述連接件主體的柱狀體前端與所述容置腔之間；液壓推動器，設置在所述液壓腔內，能沿軸向移動並驅動所述鎖緊環徑向移動鎖緊由 所述喇叭口導向部穿入的被連接件。
2.如權利要求1所述的水下井口連接器，其特徵在於，所述殼體容置腔的內壁上凸設 有一環止推塊，所述止推塊內設有密封圈；在所述液壓推動器沿軸向移動時，所述止推塊能 頂抵於所述液壓推動器，構成對所述液壓推動器的軸向限位；所述止推塊的內徑與所述液 壓推動器的外壁相配合，通過所述止推塊內設置的密封圈與液壓推動器之間構成徑向密封 連接。
3.如權利要求1所述的水下井口連接器，其特徵在於，所述容置腔的頂部端面上設有 至少一個定位凹槽，所述液壓推動器的前端凸伸有與所述定位凹槽相配合的卡榫。
4.如權利要求3所述的水下井口連接器，其特徵在於，所述定位凹槽為一環形凹槽，所 述液壓推動器的前端凸伸有與該環形凹槽相配合的環形卡榫。
5.如權利要求1所述的水下井口連接器，其特徵在於，所述容置腔的外側端設有一密 封環，所述密封環的外周與所述殼體內壁密封連接，所述密封環的內周與所述連接件主體 的柱狀體外壁面密封連接。
6.如權利要求1至5任一項所述的水下井口連接器，其特徵在於，所述鎖緊環為側壁開 口的C形環，其內壁設有與所述被連接件的外壁相配合的卡槽和/或凸緣。
7.如權利要求6所述的水下井口連接器，其特徵在於，所述鎖緊環由彈簧鋼製成。
8.如權利要求6所述的水下井口連接器，其特徵在於，所述連接件主體的柱狀體端部 與所述被連接件之間設有密封圈組件。
9.如權利要求5所述的水下井口連接器，其特徵在於，所述殼體上設有液壓油通道和 油口，其中，與第一所述液壓油通道相連通的第一油口設置在所述液壓腔內靠近所述密封 環的殼體內側壁上，與第二所述液壓油通道相連通的第二油口設置在靠近所述止推塊的殼 體內側壁上。
專利摘要本實用新型提出一種水下井口連接器，其包括殼體，呈中空的柱狀體，其一端形成內凹的容置腔，另一端內凹形成喇叭口導向部；連接件主體，呈中空的柱狀體，其一端部設有連接法蘭，所述連接法蘭與所述殼體固定連接，所述連接件主體的柱狀體容置於所述殼體的容置腔內，且所述連接件主體的外壁面與所述殼體的內壁之間形成液壓腔；鎖緊環，能徑向移動地設置在所述連接件主體的柱狀體前端與所述容置腔之間；液壓推動器，設置在所述液壓腔內，能沿軸向移動並驅動所述鎖緊環徑向移動鎖緊由所述喇叭口導向部穿入的被連接件。本實用新型同時具有導向和連接功能，可用於在海底進行井口連接作業，能對井口進行導向及固定鎖緊。
文檔編號E21B33/038GK201883987SQ20102065466
公開日2011年6月29日 申請日期2010年12月10日 優先權日2010年12月10日
發明者康永田, 李美求, 段夢蘭, 王懿, 羅曉蘭, 趙天奉, 趙宏林 申請人:中國石油大學(北京)