CN107387026A - 一种水下井口下入工具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水下井口下入工具,属于海洋钻井作业工具技术领域，为解决现有技术中结构复杂、安装繁琐等问题而设计。本发明水下井口下入工具包括芯轴、驱动筒、弹性锁紧环和防转结构，驱动筒和弹性锁紧环套设于芯轴上，驱动筒与芯轴螺纹连接，防转结构用于防止驱动筒绕芯轴转动；旋转芯轴时，驱动筒能够作上下直线运动，驱动筒作直线运动时能够挤压或松开弹性锁紧环，弹性锁紧环受挤压时能够锁紧于水下井口内，弹性锁紧环被松开时，能够从水下井口内脱离。本发明水下井口下入工具结构简单紧凑、零部件少，易于安装、操作，将水下井口下入到位后驱动芯轴旋转即可使得水下井口下入工具与水下井口解脱，性能更可靠。

Description

一种水下井口下入工具

技术领域

本发明涉及海洋钻井的作业工具，尤其是一种水下井口下入工具。

背景技术

海洋油气资源已成为能源供应的重要来源。水下井口头内部安装套管悬挂器，上端用于连接防喷器组、隔水管。安全、顺利的安装水下井口是进行深水钻完井与勘探开发的基础。

但是，水下井口在钻井、完井、生产作业过程中受力环境苛刻，需要使用专用的下入工具送入海底进行安装。目前水下井口常用凸轮驱动形式推动锁块嵌入水下井口的连接槽内，工具采用凸轮触动式卡块连接，设计有固井作业套管头密封，但使用凸轮驱动形式的水下井口下入工具结构复杂，安装繁琐。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单，安装、施工工序方便的水下井口下入工具。

为达此目的，本发明采用如下技术方案：

一种水下井口下入工具，包括芯轴、驱动筒、弹性锁紧环和防转结构，所述驱动筒和所述弹性锁紧环均套设于所述芯轴上，所述驱动筒与所述芯轴螺纹连接，所述防转结构用于防止所述驱动筒绕所述芯轴转动；

旋转所述芯轴时，所述驱动筒能够作上下直线运动，所述驱动筒作直线运动时能够挤压或松开所述弹性锁紧环，所述弹性锁紧环受挤压时能够锁紧于水下井口内，所述弹性锁紧环被松开时，能够从水下井口内脱离。

进一步地，所述防转结构包括法兰部、定位销钉和防转销钉，所述法兰部所述法兰部套设于所述芯轴上，所述定位销钉用于沿轴向穿设于所述法兰部和水下井口上，所述防转销钉沿轴向穿设于所述法兰部和所述驱动筒上。

进一步地，所述驱动筒、所述弹性锁紧环和所述法兰部沿从下至上的方向依次设置，所述弹性锁紧环受挤压时，所述弹性锁紧环的上端能够抵接所述法兰部。

进一步地，所述芯轴上设置有用于限制所述法兰部轴向运动的轴向限位结构。

进一步地，所述轴向限位结构包括设置于所述芯轴上的轴肩和套设于所述芯轴上的卡环，所述芯轴上设置有用于容纳所述卡环的卡槽，所述轴肩用于抵接所述法兰部的下部，所述卡环用于抵接所述法兰部的上部。

进一步地，所述法兰部包括相互连接的下法兰和上法兰，所述下法兰与所述芯轴之间设置有密封圈。

进一步地，所述驱动筒上设置有引导锥面，所述弹性锁紧环套设在所述引导锥面上，所述引导锥面沿靠近所述弹性锁紧环的方向呈渐缩形，所述弹性锁紧环的内壁面为与所述引导锥面相匹配的斜面。

进一步地，所述弹性锁紧环的外壁上形成有锁紧凸起，所述锁紧凸起用于与水下井口上的锁紧槽配合；或，所述弹性锁紧环的外壁上形成有锁紧槽，所述锁紧槽用于与水下井口上的锁紧凸起配合。

进一步地，所述水下入口工具还包括高度指示杆。

本发明的有益效果如下：

本发明提供的水下井口下入工具，利用芯轴、驱动筒和防转结构的配合，能够将芯轴的旋转运动转换成驱动筒沿轴向的直线运动，芯筒作直线运动时，能够张开或松开弹性锁紧环，实现水下井口下入工具与水下井口的连接和解脱。本发明结构简单紧凑、零部件少，易于安装、操作，将水下井口下入到位后驱动芯轴旋转即可使得水下井口下入工具与水下井口解脱，性能更可靠。

附图说明

图1是本发明实施例提供的水下井口下入工具的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的水下井口下入工具与水下井口处于锁紧状态的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的水下井口下入工具与水下井口处于脱离状态的结构示意图。

图中：1、芯轴；2、驱动筒；3、弹性锁紧环；4、法兰部；5、定位销钉；6、防转销钉；7、卡环；8、密封圈；9、高度指示杆；10、水下井口；41、下法兰；42、上法兰；

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

实施例：

需要说明地是，本文中为了便于说明本发明技术方案，其中指示“上”、“下”等方位的词是结合附图而言的。

如图1至图3所示，本实施例提供了一种水下井口下入工具，其包括芯轴1、驱动筒2、弹性锁紧环3和防转结构，驱动筒2和弹性锁紧环3均套设于芯轴1上，驱动筒2与芯轴1螺纹连接，防转结构用于防止驱动筒2绕芯轴1转动。旋转芯轴1时，驱动筒2能够作上下直线运动，驱动筒2作直线运动时能够挤压或松开弹性锁紧环3，弹性锁紧环3受挤压时能够锁紧于水下井口10内，弹性锁紧环3被松开时，能够从水下井口10内脱离。其中，芯轴1优选为空心轴，芯轴1的两端分别设置有螺纹，芯轴1的两端能够通过其上设置的螺纹与其他部件连接。其中，芯轴1与驱动筒2上螺纹的形式没有具体限制，可以将芯轴1的旋转运动转化成驱动筒2的直线运动即可，但作为一种具体的实施方式，本实施例中，芯轴1外壁上设有T形左旋螺纹，驱动筒2内侧形成有与T形左旋螺纹相匹配的T形左旋螺纹。弹性锁紧环3的材料包括但不局限于橡胶，具有一定的弹性，能够在被挤压或松开时，沿径向伸缩，以与井口锁紧或脱离即可。

本实施例提供的水下井口下入工具，利用芯轴1、驱动筒2和防转结构的配合，能够将芯轴1的旋转运动转换成驱动筒2沿轴向的直线运动，芯筒作直线运动时，能够张开或松开弹性锁紧环3，实现水下井口下入工具与水下井口10的连接和解脱。本实施例结构简单紧凑、零部件少，易于安装、操作，将水下井口10下入到位后驱动芯轴1旋转即可使得水下井口下入工具与水下井口10解脱，性能更可靠。

在上述结构的基础上，本实施例中，防转结构包括法兰部4、定位销钉5和防转销钉6，法兰部4套设于所述芯轴1上，法兰部4用于支撑于水下井口10上，驱动筒2和弹性锁紧环3用于置于水下井口10内侧，定位销钉5用于沿轴向穿设于法兰部4和水下井口10上，防转销钉6沿轴向穿设于法兰部4和驱动筒2上。定位销钉5和防转销钉6的数量及分布形式不作具体限制，可以根据具体需要进行设置，能够防止其连接的两个部件间产生相对转动即可。本实施例提供的防转结构将法兰部4套设于水下井口10上、再分别安装定位销钉5和防转销钉6即可，结构简单、安装方便，且水下井口10下入到位后，法兰部4易于与水下井口10脱离，性能更可靠。

在上述结构的基础上，更具体地，驱动筒2、弹性锁紧环3和法兰部4沿从下至上的方向依次设置，弹性锁紧环3受挤压时，弹性锁紧环3的上端能够抵接法兰部4。

为了防止在芯轴1的转动过程中，法兰部4、驱动筒2等部件整体沿轴向移动，影响密封效果，本实施例中，法兰部4的下端抵接于芯轴1的轴肩上，芯轴1上设置有与法兰部4上端相抵接的轴向限位结构。优选地，轴向限位结构为套设于芯轴1上的卡环7。芯轴1的外壁上设置有用于容纳卡环7的凹槽。

在上述结构的基础上，法兰部4包括相互连接的下法兰41和上法兰42。上法兰42和下法兰41之间优选但不局限为通过螺钉连接。下法兰41与芯轴1之间设置有密封圈8。密封圈8优选为密封钢圈。在密封圈8的内周和/或外周的至少一处可以设置弹性密封圈。

在上述结构的基础上，为了提高驱动筒2和弹性锁紧环3配合的稳定性，驱动筒2上设置有引导锥面，弹性锁紧环3套设在引导锥面上，引导锥面沿靠近弹性锁紧环3的方向呈渐缩形，弹性锁紧环3的内壁面为与引导锥面相匹配的斜面。

为了进一步提高弹性锁紧环3在被挤压时与水下井口10配合的紧密程度，弹性锁紧环3的外壁上形成有锁紧凸起，锁紧凸起用于与水下井口10上的锁紧槽配合；或，弹性锁紧环3的外壁上形成有锁紧槽，锁紧槽用于与水下井口10上的锁紧凸起配合。

在上述结构的基础上，水下入口工具还包括高度指示杆9。高度指示杆9优选为穿设于法兰部4上。更具体地，高度指示杆9下端置于驱动筒2上端且其下端设有轴肩、轴肩上套入压紧弹簧，上端穿过并凸伸出于法兰部4，高度指示杆9不与驱动筒2连接。

本实施例中，在上述结构的基础上，还可以在驱动筒2的外周设置用于与水下井口10相配合的密封圈；和/或，在驱动筒2与芯轴1之间设置密封圈。

本实施例还提供了一种水下井口组件，包括水下井口10和上述水下井口下入工具。

本实施例提供的水下井口组件，由于采用了上述水下井口下入工具，结构简单紧凑、零部件少，易于安装、操作，将水下井口10下入到位后驱动芯轴1旋转即可使得水下井口下入工具与水下井口10解脱，性能更可靠。

以下以芯轴1与驱动筒2上分别设置T形左旋螺纹，防转结构包括法兰部4、定位销钉5、防转销钉6，法兰部4包括上法兰42和下法兰41为例简要介绍本实施例提供的水下井口下入工具的组装过程和工作方法。

组装过程：

将驱动筒2旋入芯轴1外侧螺纹上，弹性锁紧环3装入驱动筒2外侧锥面上；

将下法兰41套设在芯轴1上，并使下法兰41抵接在芯轴1的轴肩上，旋转下法兰41，将下法兰41的销孔与驱动筒2的销孔对正，装入防转销钉6；

将密封圈8从上方套入芯轴1外部；

将上法兰42从芯轴1上方套入，将密封圈8压入芯轴1和下法兰41之间的环形空间中，高度指示杆9穿过上法兰42的沉头孔，并装入下法兰41的指示孔；

将卡环7从芯轴1上方装入芯轴1外壁上的凹槽中，旋转上法兰42，将上法兰42的通孔与下法兰41的螺纹孔对正，旋入连接螺钉；

在下法兰41的定位孔中安装定位销钉5。

工作过程：

依照上述组装过程安装好水下井口下入工具，水下井口下入工具上端与钻杆连接；

将水下井口下入工具上提至水下井口10上方，缓慢放入水下井口10中，水下井口上入工具的定位销钉5卡入水下井口10上端面的沉头孔中；

左旋芯轴1，芯轴1驱动驱动筒2上行，驱动筒2的引导锥面挤压并撑开弹性锁紧环3，弹性锁紧环3沿径向张开，嵌入水下井口10与之配合的锁紧槽中，上提过程中法兰部4无轴向位移。

上提芯轴1，确认弹性锁紧环3与水下井口10的锁紧状态直至确定弹性锁紧环3与水下井口10已锁紧；

通过钻柱将水下井口下入工具和水下井口10下入至海底泥线处，注水泥固井；

释放钻机大钩载荷，钻柱中性点位于水下井口下入工具的位置，右旋钻柱，钻柱带动芯轴1右转，推动驱动筒2下行，驱动筒2锥面脱离弹性锁紧环3，弹性锁紧环3在自身弹性作用下缩回，脱离水下井口10的锁紧槽；

上提钻柱，钻柱带动水下井口下入工具脱离水下井口10，完成水下井口10安装作业。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种水下井口下入工具，其特征在于，包括芯轴(1)、驱动筒(2)、弹性锁紧环(3)和防转结构，所述驱动筒(2)和所述弹性锁紧环(3)均套设于所述芯轴(1)上，所述驱动筒(2)与所述芯轴(1)螺纹连接，所述防转结构用于防止所述驱动筒(2)绕所述芯轴(1)转动；

旋转所述芯轴(1)时，所述驱动筒(2)能够作上下直线运动，所述驱动筒(2)作直线运动时能够挤压或松开所述弹性锁紧环(3)，所述弹性锁紧环(3)受挤压时能够锁紧于水下井口(10)内，所述弹性锁紧环(3)被松开时，能够从水下井口(10)内脱离。

2.根据权利要求1所述的水下井口下入工具，其特征在于，所述防转结构包括法兰部(4)、定位销钉(5)和防转销钉(6)，所述法兰部(4)套设于所述芯轴(1)上，所述定位销钉(5)用于沿轴向穿设于所述法兰部(4)和水下井口(10)上，所述防转销钉(6)沿轴向穿设于所述法兰部(4)和所述驱动筒(2)上。

3.根据权利要求2所述的水下井口下入工具，其特征在于，所述驱动筒(2)、所述弹性锁紧环(3)和所述法兰部(4)沿从下至上的方向依次设置，所述弹性锁紧环(3)受挤压时，所述弹性锁紧环(3)的上端能够抵接所述法兰部(4)。

4.根据权利要求2所述的水下井口下入工具，其特征在于，所述芯轴(1)上设置有用于限制所述法兰部(4)轴向运动的轴向限位结构。

5.根据权利要求4所述的水下井口下入工具，其特征在于，所述轴向限位结构包括设置于所述芯轴(1)上的轴肩和套设于所述芯轴(1)上的卡环(7)，所述芯轴(1)上设置有用于容纳所述卡环(7)的卡槽，所述轴肩用于抵接所述法兰部(4)的下部，所述卡环(7)用于抵接所述法兰部(4)的上部。

6.根据权利要求2所述的水下井口下入工具，其特征在于，所述法兰部(4)包括相互连接的下法兰(41)和上法兰(42)，所述下法兰(41)与所述芯轴(1)之间设置有密封圈(8)。

7.根据权利要求1至6任一项所述的水下井口下入工具，其特征在于，所述驱动筒(2)上设置有引导锥面，所述弹性锁紧环(3)套设在所述引导锥面上，所述引导锥面沿靠近所述弹性锁紧环(3)的方向呈渐缩形，所述弹性锁紧环(3)的内壁面为与所述引导锥面相匹配的斜面。

8.根据权利要求1至6任一项所述的水下井口下入工具，其特征在于，所述弹性锁紧环(3)的外壁上形成有锁紧凸起，所述锁紧凸起用于与水下井口(10)上的锁紧槽配合；或，所述弹性锁紧环(3)的外壁上形成有锁紧槽，所述锁紧槽用于与水下井口(10)上的锁紧凸起配合。

9.根据权利要求1至6任一项所述的水下井口下入工具，其特征在于，所述水下入口工具还包括高度指示杆(9)。