專利名稱：水下油管懸掛器內(nèi)嵌式導(dǎo)向定位裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于海洋石油天然氣鉆采裝備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種水下油管懸掛器內(nèi)嵌式導(dǎo)向定位裝置。
背景技術(shù)：
水下采油樹是深海油氣勘探、開發(fā)的關(guān)鍵生產(chǎn)裝備之一，根據(jù)閥門排布形式不同， 水下采油樹分為臥式和立式兩種。水下油管懸掛器主要用來懸掛油管重量，提供油氣生產(chǎn)及環(huán)空的通道，為電控、液壓和化學(xué)劑注入提供接口和通道，密封采油樹內(nèi)部通徑，并承受井內(nèi)壓力和一定范圍的提升拉力。在水下設(shè)備安裝過程中，臥式采油樹一般先于油管及油管懸掛器被下入，油管下入時，必須穿過采油樹通徑，最終油管懸掛器座放在采油樹本體內(nèi)。采油樹本體內(nèi)包含一個側(cè)向生產(chǎn)流道、多個電控/液壓貫穿接口及泄壓通道接口等，當(dāng)油管懸掛器下入時，必須與懸掛器上的對應(yīng)接口相互對齊，這就需要一種導(dǎo)向定位裝置來調(diào)整懸掛器下入時的周向方位。目前，水下臥式采油樹油管懸掛器的導(dǎo)向定位裝置有多種型式，常用的是導(dǎo)向套筒座放在隔離套筒內(nèi)，導(dǎo)向銷與支撐短節(jié)連接的型式，但這種型式占用部分采油樹通徑空間，可能對鉆井采油設(shè)備的下入、回收造成阻礙或損壞，且作業(yè)時間長，采油成本較高，導(dǎo)致了現(xiàn)有油管懸掛器導(dǎo)向定位裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、占用空間大，作業(yè)期間易與其它設(shè)備發(fā)生碰撞或磨損，耗時、費力、作業(yè)成本高的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種水下油管懸掛器內(nèi)嵌式導(dǎo)向定位裝置，解決了現(xiàn)有油管懸掛器導(dǎo)向定位裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、占用空間大，作業(yè)期間易與其它設(shè)備發(fā)生碰撞或磨損，耗時、費力、作業(yè)成本高的問題。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種水下油管懸掛器內(nèi)嵌式導(dǎo)向定位裝置，在水下臥式采油樹本體內(nèi)部，在采油樹通徑靠底部一端的側(cè)壁上開有一圓腔，圓腔內(nèi)設(shè)置有導(dǎo)向銷、彈簧、擋環(huán)，導(dǎo)向銷的兩端分別是液壓端和導(dǎo)向端，液壓端朝向采油樹本體外圓周方向， 導(dǎo)向銷的液壓端端面中心開有凹槽，液壓端沿導(dǎo)向銷周向設(shè)有密封C，導(dǎo)向銷的導(dǎo)向端穿過擋環(huán)內(nèi)孔，擋環(huán)與導(dǎo)向銷液壓端之間套有彈簧；導(dǎo)向銷內(nèi)部設(shè)置有壓力平衡通道，壓力平衡通道連通井內(nèi)環(huán)空與彈簧所在的環(huán)腔空間，壓力平衡通道及彈簧所在的環(huán)腔空間內(nèi)注有油脂；導(dǎo)向銷的液壓端與圓腔底端構(gòu)成液壓腔，液壓腔通過液壓通道、密封接頭與液壓管線連通，液壓腔還通過泄壓通道與泄壓閥連通；采油樹本體內(nèi)部套裝有油管懸掛器本體，油管懸掛器本體底部固定有導(dǎo)向套筒， 套筒下端帶有螺旋型面和定位槽。本發(fā)明的有益效果是，能夠應(yīng)用于海洋水下臥式采油樹油管懸掛器的下入操作，為采油樹本體與懸掛器本體之間的生產(chǎn)流道、電控/液壓貫穿接口、泄壓通道接口等的準(zhǔn)確對接提供快捷、可靠的導(dǎo)向、定位，保證水下采油作業(yè)的順利進行；結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠， 導(dǎo)向銷可回縮式設(shè)計能夠消除導(dǎo)向定位裝置對鉆井采油作業(yè)的影響，使設(shè)備簡化，節(jié)約成本。


圖1為本發(fā)明裝置工作狀態(tài)時的整體結(jié)構(gòu)剖視圖；圖2為本發(fā)明裝置工作狀態(tài)時(導(dǎo)向銷伸出)的局部結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明裝置非工作狀態(tài)時(導(dǎo)向銷縮回)的局部結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明裝置中的導(dǎo)向套筒的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1.采油樹本體，2.斜孔，3.液壓管線，4.密封接頭，5.液壓通道，6.泄壓閥， 7.泄壓通道，8.液壓腔，9.導(dǎo)向銷，10.彈簧，11.擋環(huán)，12.隔離套筒，13.油管短節(jié)，14.螺旋型面，15.貫穿管線，16.導(dǎo)向套筒，17.電控/液壓接頭，18.密封A，19.貫穿通道，20.懸掛器通徑，21.環(huán)空通道，22.座放套筒，23.密封B，24.懸掛器本體，25.凹槽，26.密封C， 27.密封D，28.密封E，29.壓力平衡通道，30.密封F，31.定位槽。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明進行詳細(xì)說明。如圖1、圖2及圖3所示，本發(fā)明的水下油管懸掛器內(nèi)嵌式導(dǎo)向定位裝置，位于水下臥式采油樹本體1內(nèi)部，在采油樹通徑靠底部一端的側(cè)壁上開有一圓腔，圓腔內(nèi)設(shè)置有導(dǎo)向銷9、彈簧10、擋環(huán)11及多組密封結(jié)構(gòu)；導(dǎo)向銷9包括液壓端和導(dǎo)向端，導(dǎo)向銷9徑向外側(cè)的液壓端端面中心開有凹槽25，液壓端沿導(dǎo)向銷9周向設(shè)有密封C26，導(dǎo)向端穿過擋環(huán)11 內(nèi)孔，擋環(huán)11內(nèi)徑與導(dǎo)向銷9外徑之間裝有雙重密封——密封D27、密封E28，擋環(huán)11外徑與圓腔內(nèi)壁之間設(shè)有密封F30，擋環(huán)11外徑一端帶有螺紋，螺紋端端面開有扳手安裝孔，擋環(huán)11與導(dǎo)向銷9液壓端之間套有彈簧10，彈簧10始終處于壓縮狀態(tài)，導(dǎo)向銷9可沿圓腔軸向在一定范圍內(nèi)伸縮，導(dǎo)向銷9內(nèi)部設(shè)置有壓力平衡通道四，連通井內(nèi)環(huán)空與彈簧10所在的環(huán)腔空間，壓力平衡通道四及彈簧10所在的環(huán)腔空間內(nèi)注有油脂，用于防止井液進入到包含彈簧10的環(huán)腔中；導(dǎo)向銷9徑向外側(cè)的液壓端與圓腔底端構(gòu)成液壓腔8，液壓腔8通過液壓通道5、密封接頭4與斜孔2中的液壓管線3連通，液壓腔8另外通過泄壓通道7與泄壓閥6連通，泄壓閥6的啟閉選用液壓、ROV或人工完成；油管懸掛器本體M底部固定有導(dǎo)向套筒16，導(dǎo)向套筒16下端帶有螺旋型面14和定位槽31 (參照圖4中的標(biāo)示)，導(dǎo)向時， 螺旋型面14與導(dǎo)向銷9的導(dǎo)向端接觸，并使懸掛器旋轉(zhuǎn)下放，直至到達(dá)目標(biāo)位置，實現(xiàn)生產(chǎn)流道及各種接口的準(zhǔn)確對齊。導(dǎo)向套筒16底部螺旋型面14軌跡為一對關(guān)于軸截面對稱的螺旋線形狀，兩螺旋線的頂部交匯處開有定位槽31。圖1中可見，采油樹本體1中設(shè)置有環(huán)空通道21，懸掛器本體M與采油樹通徑之間設(shè)置有密封B23、座放套筒22 ；隔離套筒12通過螺栓連接到采油樹本體1底部，兩者的頂部接觸面上設(shè)有密封A18 ；油管懸掛器本體M內(nèi)設(shè)置有懸掛器通徑20，懸掛器通徑20底部與油管短節(jié)13螺紋連接；懸掛器本體M內(nèi)還設(shè)置多條貫穿通道19(圖1中僅繪出一條)，貫穿通道19通過電控/液壓接頭17與底部的貫穿管線15連接，貫穿管線15隨生產(chǎn)油管一直延伸至井底。導(dǎo)向銷9液壓端上用以形成初始液壓推力的凹槽25，是圓柱形凹槽，或是其它任何能夠?qū)崿F(xiàn)其功能的空腔形狀，該凹槽也可開在采油樹本體1上。泄壓閥6和泄壓通道7在導(dǎo)向定位裝置正常工作時處于常閉狀態(tài)，僅當(dāng)液壓通道 5、密封接頭4或液壓管線3，或液壓通路其它設(shè)備發(fā)生故障，液壓腔8內(nèi)的液壓油無法泄壓時，遠(yuǎn)程操控ROV將泄壓閥6旋轉(zhuǎn)打開，使液壓油通過泄壓通道7流入海水中或收集裝置中 (圖中未表)，保證導(dǎo)向銷9能夠及時回縮。泄壓閥6的啟閉可由液壓、ROV或人工完成。本發(fā)明裝置的工作原理是在采油樹本體1通過鉆桿下入并鎖定在高壓井口頭上之前，本發(fā)明的導(dǎo)向定位裝置就已安裝到采油樹本體1上。此時，液壓腔8內(nèi)未充入液壓油， 受壓縮彈簧10的彈力作用，導(dǎo)向銷9液壓端端面與圓腔底部接觸，導(dǎo)向端縮入擋環(huán)11內(nèi)孔中，導(dǎo)向定位裝置對采油樹通徑無任何阻礙，如圖3所示的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，液壓通道5、液壓管線 3內(nèi)無液壓壓力，彈簧10所在環(huán)腔及壓力平衡通道四內(nèi)充滿油脂，泄壓閥6處于關(guān)閉狀態(tài)；油管先于油管懸掛器被下入，并穿過采油樹通徑，油管底部可能帶有電潛泵、井下安全閥等設(shè)備(圖中未表)，且電潛泵的尺寸外徑通常比油管大，與油管一同下入的還有多條貫穿管線15，為防止導(dǎo)向銷9與下入設(shè)備或貫穿管線15等發(fā)生碰撞或磨損，導(dǎo)向定位裝置必須保持如圖3所示的導(dǎo)向銷9縮回狀態(tài)；油管及井下設(shè)備下入后，在懸掛器本體M即將進入采油樹通徑之前，液壓油通過液壓管線3、密封接頭4、液壓通道5進入到導(dǎo)向銷9液壓端的凹槽25內(nèi)，液壓油充滿凹槽 25后，形成推動導(dǎo)向銷9向采油樹通徑方向移動的初始液壓動力，隨著液壓油的繼續(xù)注入， 液壓端克服彈簧10彈力，推動導(dǎo)向銷9向采油樹通徑方向移動，彈簧10被進一步壓縮，其所在的環(huán)腔空間逐漸變小，由于該環(huán)腔及壓力平衡通道四內(nèi)充滿油脂，環(huán)腔空間減小時， 部分油脂通過壓力平衡通道四被擠出到井內(nèi)環(huán)空中，保證彈簧10所在環(huán)腔內(nèi)的壓力始終平衡，導(dǎo)向銷9可順利移動，并伸出到采油樹通徑內(nèi)；油管懸掛器本體M繼續(xù)下入，其底部的導(dǎo)向套筒16的螺旋型面14在任意位置與導(dǎo)向銷9導(dǎo)向端發(fā)生接觸，在油管及懸掛器本體M的重力作用下，螺旋型面14與導(dǎo)向銷9 導(dǎo)向端產(chǎn)生相對運動，懸掛器本體M隨導(dǎo)向套筒16旋轉(zhuǎn)下降，最終導(dǎo)向銷9導(dǎo)向端滑入導(dǎo)向套筒16的定位槽31內(nèi)(如圖4所示)，此位置狀態(tài)時，采油樹本體1與懸掛器本體M之間的生產(chǎn)流道及其它各種接口均已周向?qū)R，懸掛器本體M不再發(fā)生旋轉(zhuǎn)。懸掛器繼續(xù)下放，直至完全座放在采油樹通徑內(nèi)的座放臺肩上，采油樹本體1與懸掛器本體對之間的生產(chǎn)流道及其它各種接口完全對齊且密封，實現(xiàn)導(dǎo)向定位。當(dāng)需要對井下設(shè)備(如電潛泵等)進行回收或在其它鉆井作業(yè)中需要下入某些設(shè)備(如防磨套等)時，為防止處于伸出狀態(tài)的導(dǎo)向銷9對上述作業(yè)造成阻礙，需要將導(dǎo)向銷 9縮回到圓腔內(nèi)。在執(zhí)行導(dǎo)向銷9回縮操作時，液壓管線3首先泄壓，液壓腔8內(nèi)的壓力降低，在壓縮彈簧10的彈力作用下，彈簧10伸長，推動導(dǎo)向銷9向徑向外側(cè)的圓腔底部移動， 液壓腔8空間逐漸變小，液壓油持續(xù)流出，此時，彈簧10所在的環(huán)腔空間增大，壓力變小，壓力平衡通道四內(nèi)的油脂在環(huán)空井壓的作用下，會向彈簧10所在環(huán)腔填充，部分井液會進入到壓力平衡通道四內(nèi)，最后，導(dǎo)向銷9液壓端端面接觸到圓腔底部，導(dǎo)向銷9停止移動，壓力平衡通道四內(nèi)的油脂裕量能夠保證填滿彈簧10所在環(huán)腔空間，且不會使井液進入到環(huán)腔中去。凹槽25、泄壓通道7、液壓通道5及液壓管線3中會殘留部分液壓油，導(dǎo)向銷9導(dǎo)向端完全縮回至擋環(huán)11內(nèi)孔中，此時如圖3所示，導(dǎo)向定位裝置對采油樹通徑空間已無任何阻礙。 本發(fā)明的裝置，導(dǎo)向銷9位于采油樹本體1內(nèi)，且可伸縮，不會對鉆井采油作業(yè)或其它設(shè)備的下入、回收造成影響；導(dǎo)向套筒16與懸掛器本體M固定在一起，并一同下入，減少作業(yè)時間和采油成本，在鉆通系統(tǒng)中，可避免與鉆桿等發(fā)生碰撞或磨損，或給其它設(shè)備造成損壞，如井下電纜等；采油樹本體1上不需連接導(dǎo)向套筒16，可以獲得更大的采油樹通徑空間，滿足海洋石油的勘探開發(fā)要求。
權(quán)利要求
1.一種水下油管懸掛器內(nèi)嵌式導(dǎo)向定位裝置，其特征在于在水下臥式采油樹本體 (1)內(nèi)部，在采油樹通徑靠底部一端的側(cè)壁上開有一圓腔，圓腔內(nèi)設(shè)置有導(dǎo)向銷(9)、彈簧 (10)、擋環(huán)(11)，導(dǎo)向銷(9)的兩端分別是液壓端和導(dǎo)向端，液壓端朝向采油樹本體⑴外圓周方向，導(dǎo)向銷(9)的液壓端端面中心開有凹槽(25)，液壓端沿導(dǎo)向銷(9)周向設(shè)有密封 CQ6)，導(dǎo)向銷(9)的導(dǎo)向端穿過擋環(huán)(11)內(nèi)孔，擋環(huán)(11)與導(dǎo)向銷(9)液壓端之間套有彈簧(10)；導(dǎo)向銷(9)內(nèi)部設(shè)置有壓力平衡通道(四)，壓力平衡通道09)連通井內(nèi)環(huán)空與彈簧 (10)所在的環(huán)腔空間，壓力平衡通道09)及彈簧(10)所在的環(huán)腔空間內(nèi)注有油脂；導(dǎo)向銷(9)的液壓端與圓腔底端構(gòu)成液壓腔(8)，液壓腔(8)通過液壓通道(5)、密封接頭(4)與液壓管線( 連通，液壓腔(8)還通過泄壓通道(7)與泄壓閥(6)連通；采油樹本體(1)內(nèi)部套裝有油管懸掛器本體04)，油管懸掛器本體04)底部固定有導(dǎo)向套筒(16)，套筒下端帶有螺旋型面(14)和定位槽(31)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下油管懸掛器內(nèi)嵌式導(dǎo)向定位裝置，其特征在于所述的液壓端沿導(dǎo)向銷(9)周向設(shè)有密封CQ6)，擋環(huán)(11)內(nèi)徑與導(dǎo)向銷(9)外徑之間裝有密封 D(27)、密封E( )，擋環(huán)(11)外徑與圓腔內(nèi)壁之間設(shè)有密封F(30)，擋環(huán)(11)的固定方式采用螺紋、獨立螺釘或彈性擋圈。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水下油管懸掛器內(nèi)嵌式導(dǎo)向定位裝置，其特征在于所述的密封C( )、密封D (27)、密封以28)和密封F(30)分別或全部是金屬密封、非金屬密封或組合密封。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下油管懸掛器內(nèi)嵌式導(dǎo)向定位裝置，其特征在于所述的泄壓閥(6)的啟閉采用液壓、ROV或人工操作結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下油管懸掛器內(nèi)嵌式導(dǎo)向定位裝置，其特征在于導(dǎo)向套筒(16)底部螺旋型面(14)軌跡為一對關(guān)于軸截面對稱的螺旋線形狀，兩螺旋線的頂部交匯處開有定位槽(31)。
全文摘要
本發(fā)明的水下油管懸掛器內(nèi)嵌式導(dǎo)向定位裝置，在水下臥式采油樹本體內(nèi)部，在采油樹通徑靠底部一端的側(cè)壁上開有一圓腔，圓腔內(nèi)設(shè)置有導(dǎo)向銷、彈簧、擋環(huán)，導(dǎo)向銷的液壓端端面中心開有凹槽，導(dǎo)向銷的導(dǎo)向端穿過擋環(huán)內(nèi)孔，擋環(huán)與導(dǎo)向銷液壓端之間套有彈簧；導(dǎo)向銷內(nèi)部設(shè)置有壓力平衡通道，壓力平衡通道連通井內(nèi)環(huán)空與彈簧所在的環(huán)腔空間，壓力平衡通道及彈簧所在的環(huán)腔空間內(nèi)注有油脂；導(dǎo)向銷的液壓端與圓腔底端構(gòu)成液壓腔，液壓腔與液壓管線及泄壓通道連通；油管懸掛器本體底部固定有導(dǎo)向套筒，套筒下端帶有螺旋型面和定位槽。本發(fā)明裝置，導(dǎo)向、定位可靠；結(jié)構(gòu)及操作簡單。
文檔編號E21B33/035GK102364038SQ20111031753
公開日2012年2月29日 申請日期2011年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月19日
發(fā)明者孫傳軒, 楊虎, 牛敏, 鄧平 申請人:寶雞石油機械有限責(zé)任公司