專利名稱：水下臥式采油樹用整體式油管懸掛器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于海洋石油、天然氣鉆采裝備技術領域，涉及一種水下臥式采油樹用整體式油管懸掛器。
背景技術：
水下采油樹主要應用于深海油氣的勘探、開發(fā)，屬于關鍵生產裝備。水下采油樹由許多閥門、彎管和接頭組成，用于防止油氣從油井中流入外部環(huán)境，它提供流體在油井中的導向和控制，還可以把氣體、水等灌注到產油量較低的井中。根據閥門的排布形式(水平或垂直)，水下采油樹分為臥式和立式兩種。水下采油樹用油管懸掛器主要用來懸掛油管重量，提供油氣生產及環(huán)空的通道， 為電控、液壓和化學劑注入提供接口及通道，密封采油樹內部通徑，并承受井內壓力和一定范圍的提升拉力。水下立式采油樹的油管懸掛器座放在井口頭內，水下臥式采油樹的油管懸掛器座放在采油樹本體通徑內。目前，水下臥式采油樹采用的油管懸掛器大多為帶內部采油樹帽的分離式結構， 該結構由于需要兩套鎖緊裝置，結構較為復雜，且懸掛器和內部樹帽需要分別下入和回收， 增加了作業(yè)時間和勞動強度，作業(yè)成本較高。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種水下臥式采油樹用整體式油管懸掛器，解決了現(xiàn)有分離式油管懸掛器結構復雜，下入和回收耗時、費力、作業(yè)成本高的問題。本發(fā)明所采用的技術方案是，一種水下臥式采油樹用整體式油管懸掛器，懸掛器本體座放在水下臥式采油樹通徑內，懸掛器本體內沿軸向開有油管懸掛器通徑，油管懸掛器通徑下段向下與油管短節(jié)相通，油管懸掛器通徑上段縱向設置有頂部堵塞器A和頂部堵塞器B ；油管懸掛器通徑通過生產流道B與采油樹本體內的生產流道A貫通，生產流道A 中設置有生產主閥；懸掛器本體內沿軸向設置有多條的貫穿通道A，每個貫穿通道A上端通過密封接頭B與采油樹本體中的貫穿通道B相連通，貫穿通道A下端通過電控/液壓接頭B與貫穿管線B相連通，貫穿管線B通過電控/液壓接頭A與貫穿管線A相連通；懸掛器本體內沿徑向開有泄壓通道A，泄壓通道A位于頂部堵塞器A和頂部堵塞器 B之間，泄壓通道A通過密封接頭A與采油樹本體中的泄壓通道B相連通； 懸掛器本體上部設有雙重鎖緊裝置；懸掛器本體底部設置有螺旋導向結構。本發(fā)明的有益效果是，能夠懸掛油管重量，提供油氣生產及環(huán)空的通道；多重密封結構對井內流體及壓力進行有效控制；電控/液壓貫穿可實現(xiàn)對井下設備的測試、控制及化學劑的注入；泄壓通道可解決因堵塞器單獨下入或回收引起的壓力失衡問題；雙重鎖緊裝置可將懸掛器鎖定在采油樹上，并具有自鎖功能，防止鎖緊失效；螺旋導向結構可實現(xiàn)懸掛器與采油樹本體之間各種接頭、通道等的準確對接和定位；懸掛器整體結構緊湊、性能可靠，方便下入和回收，有效減少了作業(yè)時間和勞動強度。


圖1為本發(fā)明裝置安裝在水下臥式采油樹上的整體剖視圖；圖2為本發(fā)明裝置中雙重鎖緊裝置在解鎖狀態(tài)的局部剖視圖；圖3為本發(fā)明裝置中雙重鎖緊裝置在鎖緊狀態(tài)的局部剖視圖。圖中，1.采油樹本體，2.采油樹通徑，3.油管懸掛器通徑，4.頂部堵塞器A，5.懸掛器本體，6.泄壓通道A，7.密封接頭A，8.泄壓通道B，9.密封A，10.頂部堵塞器B，11.密封B，12.生產主閥，13.生產流道A，14.生產流道B，15.隔離套筒，16.支撐短節(jié)，17.導向塊，18.油管短節(jié)，19.密封C，20.擋環(huán)，21.貫穿管線A，22.電控/液壓接頭A，23.端板， 24.貫穿管線B，25.導向套筒，26.電控/液壓接頭B，27.密封D，28.密封E，29.貫穿通道 A，30.環(huán)空通道，31.環(huán)空主閥，32.修井閥，33.修井通道，34.貫穿通道B，35.密封接頭B， 36.密封F，37.卡環(huán)，38.鎖緊套筒，39.防松裝置，40.支撐內筒，41.鎖緊型面A，42.鎖緊型面B，43.卡塊，44.彈簧座，45.彈簧，46.鎖緊型面C。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明進行詳細說明。如圖1，本發(fā)明水下臥式采油樹用整體式油管懸掛器的結構是，懸掛器本體5座放在水下臥式采油樹通徑2內，采油樹通過液壓(或機械)井口連接器安裝在水下井口頭上 (圖中未標示)，懸掛器本體5內沿軸向開有油管懸掛器通徑3，油管懸掛器通徑3向下(底部)與油管短節(jié)18相通，油管懸掛器通徑3向上(頂部)包含兩個縱向設置的頂部堵塞器 A4和頂部堵塞器B10，兩個堵塞器均可以單獨下入和回收，便于修井等作業(yè)；油管懸掛器通徑3內的生產流道B14與采油樹本體1內的生產流道A13貫通，生產流道A13中設置有生產主閥12，流體通斷由生產主閥12控制，生產流道B14上、下兩側各有一組沿懸掛器本體5 周向的雙組合密封裝置——密封B 11和密封E 28 ；懸掛器本體5內包含多條沿軸向的貫穿通道A29，貫穿通道似9上端通過密封接頭B 35與采油樹本體1中的貫穿通道B 34相連通，貫穿通道A四另一端通過電控/液壓接頭B沈與貫穿管線B M相連通，貫穿管線 B M通過固定在端板23上的電控/液壓接頭A 22與貫穿管線A 21相連通，貫穿管線A21 隨生產油管延伸至井底；懸掛器本體5內開有泄壓通道A6，泄壓通道A 6位于頂部堵塞器 A 4和頂部堵塞器B 10之間，泄壓通道A 6通過密封接頭A 7與采油樹本體1中的泄壓通道B 8相連通，密封接頭A 7和密封接頭B 35上、下兩側各有一組沿懸掛器本體5周向的組合密封裝置——密封F36和密封A 9 ；懸掛器本體5上部外套連接有支撐內筒40，在支撐內筒40外部套裝有鎖緊套筒38，位于鎖緊套筒38底部端口外圓周套裝有卡環(huán)37，卡環(huán)37 座放在懸掛器本體5的平臺上，當鎖緊套筒38下壓時，卡環(huán)37周向擴張，卡入采油樹本體 1環(huán)槽中，實現(xiàn)鎖緊功能，鎖緊套筒38沿周向設置有多個防松裝置39 ；懸掛器本體5底部外圓周套接有支撐短節(jié)16，支撐短節(jié)16的下端外圓周設置有導向塊17，采油樹本體1底部連接有隔離套筒15，隔離套筒15內腔的臺肩上固定有導向套筒25，實現(xiàn)導向定位功能，隔離套筒15與采油樹本體1之間設有密封D 27，隔離套筒15底部周向設有密封C 19，隔離套筒15底部端口外沿設置有擋環(huán)20 ； 采油樹本體1中設置有環(huán)空通道30和修井通道33，環(huán)空通道30中設置有環(huán)空主閥31，修井通道33中設置有修井閥32 ；環(huán)空通道30 —端通向支撐短節(jié)16上端圓周外表面，修井通道33 —端通向鎖緊套筒38上端圓周外表面，環(huán)空通道30和修井通道33的另一端同時通向采油樹本體1之外。 本發(fā)明裝置的幾處密封結構中，頂部堵塞器A4和頂部堵塞器B 10用以控制來自生產油管的流體或壓力；密封B 11和密封E觀既保證生產流道B 14內流體及壓力的密封，也成為井內環(huán)空壓力的前兩道屏障；密封A 9和密封F 36可防止密封接頭A7、密封接頭B 35發(fā)生泄漏，同時對井內環(huán)空壓力也形成密封；密封C 19和密封D 27將井內環(huán)空壓力或流體與外部空間隔離開。頂部堵塞器A4和頂部堵塞器BlO分別或全部是鋼絲繩塞或控制閥等密封控壓裝置。密封A9、密封B11、密封C19、密封D27、密封E^和密封F36分別或全部是金屬密封、非金屬密封或組合密封。本發(fā)明裝置內部設置有多個電控/液壓貫穿接頭及通道，圖1所示，圖1僅繪出一個液壓貫穿，貫穿包括貫穿通道B 34、密封接頭B 35、貫穿通道A29、電控/液壓接頭B 26、 貫穿管線B 24、電控/液壓接頭A22和貫穿管線A21。密封接頭B 35在懸掛器座放到采油樹通徑2內之前，具有自密封功能，密封貫穿通道A29，懸掛器座放到采油樹通徑2之后，在油管及懸掛器重力作用下，自密封閥塊打開，貫穿通道B 34與貫穿通道A四連通，密封接頭B 35實現(xiàn)兩貫穿通道接觸面的周向密封。若為液壓貫穿，貫穿通道內的介質為液壓油或化學劑，電控/液壓接頭均為液壓連接件，貫穿管線A 21隨油管延伸至井底，與井下安全閥或封隔器等裝置連接；若為電控貫穿，貫穿通道內布設有電纜或光纖，密封接頭B 35及電控/液壓接頭均為電氣連接件，電纜或光纖與井下電潛泵或各種傳感器、電控裝置連接。泄壓通道A 6 一端與頂部堵塞器A 4、頂部堵塞器B 10之間的懸掛器通徑空間相連通，另一端通過密封接頭A 7與泄壓通道B 8相連通，泄壓通道內流體(或壓力)的通斷由采油樹上的閥門(圖中未標示)控制。參照圖2、圖3，雙重鎖緊裝置主要由卡環(huán)37、鎖緊套筒38、防松裝置39、支撐內筒 40構成。該雙重鎖緊裝置座放在懸掛器本體5上，并位于采油樹通徑2之中?？ōh(huán)37為 “C”型開口卡環(huán)，置于懸掛器本體5的平臺上，采油樹通徑2內設有與卡環(huán)37配合的鎖緊型面A41 ；鎖緊套筒38位于卡環(huán)37上方，并受卡環(huán)37支撐，鎖緊套筒38中部沿周向設有多個防松裝置39 ；支撐內筒40包含在鎖緊套筒38內，通過螺紋(或螺栓)連接到懸掛器本體5上，防松裝置39由卡塊43、彈簧座44、彈簧45等組成，支撐內筒40外壁對應防松裝置39設有多個鎖緊型面B 42，鎖緊套筒38頂部端口內沿表面設有鎖緊型面C 46，用于與下入或回收工具(圖中未表)連接。雙重鎖緊裝置中，支撐內筒40與懸掛器本體5間的連接方式是螺紋扣連接或是螺栓固接。由于采油樹本體1和油管懸掛器并非同時下入，而兩者之間又包含多種通道和接口，因此，當懸掛器下入到采油樹通徑2時，需要一套導向定位裝置，使懸掛器旋轉至指定位置，保證各種通道和接口的有效對接。本發(fā)明的導向定位裝置主要包括支撐短節(jié)16通過螺栓連接到懸掛器本體5底部，支撐短節(jié)16下端帶有導向塊17，隔離套筒15連接到采油樹本體1底部，套筒內腔帶有臺肩，導向套筒％座放在臺肩上，導向套筒％上部導向型面為對稱的螺旋線型式，型面底部開有豎直的導向槽，隔離套筒15內腔與導向套筒25外壁通過鍵或螺紋連接。螺旋導向結構中，隔離套筒15與導向套筒25的連接是鍵連接、或是螺紋緊固件連接、或者兩者是一整體。螺旋導向結構中，導向塊17與支撐短節(jié)16是一整體，或是獨立的導向塊，通過螺栓連接到支撐短節(jié)16上。螺旋導向結構還可設置為導向套筒25與懸掛器本體5連接，導向塊17放置在采油樹本體1內。參照圖2、圖3，本發(fā)明裝置的工作原理是在油管懸掛器下入之前，采油樹本體1 已下入海底，并通過液壓(或機械)連接器連接到高壓井口頭上(圖中未標示)，生產油管及貫穿管線已下入水中，且其頂端已連接到懸掛器本體5上。油管懸掛器下入工具(圖中未標示)連接鉆桿，下入工具上的卡塊卡入鎖緊型面C 46內，并保持鎖定，利用鉆桿將懸掛器整體下放到采油樹通徑2內。在懸掛器本體5座放到采油樹本體1上并鎖定之前，支撐短節(jié)16上的導向塊17最先與導向套筒25上的螺線型導向型面接觸，受油管及懸掛器重量作用，導向塊17沿導向型面旋轉下滑，并最終滑落到底部的豎直導向槽內，實現(xiàn)懸掛器本體5 與采油樹本體1之間各種通道及接口的對齊和連接。雙重鎖緊裝置狀態(tài)如圖2所示，鎖緊套筒38由于受到下入工具向上的拉力，未使卡環(huán)37受到擠壓，發(fā)生形變，卡環(huán)37處于自然狀態(tài)。鎖緊套筒38中部的防松裝置39此時處于受壓狀態(tài)，裝置中的卡塊43受到支撐內筒 40外壁的擠壓，被限制在鎖緊套筒38的筒壁內，卡塊43內的彈簧45被壓縮；在懸掛器本體5座放到采油樹本體1上之后，密封A 9、密封B 11、密封E觀和密封F 36受到擠壓，形成采油樹通徑2與懸掛器本體5之間的多道密封屏障；密封接頭A7和密封接頭B 35與采油樹通徑2上的臺階發(fā)生接觸，內部的自密封閥塊打開，泄壓通道A 6 與泄壓通道B 8連通，貫穿通道B 34與貫穿通道A四連通，密封接頭A 7和密封接頭B 35 分別實現(xiàn)兩泄壓通道接觸面和兩貫穿通道接觸面的周向密封；生產流道B 14與生產流道A 13對齊并貫通，建立了油氣輸出的通道；雙重鎖緊裝置狀態(tài)如圖3所示，隨著下入工具的繼續(xù)下放，油管及懸掛器重量轉移至采油樹本體1上，鎖緊套筒38在下入工具向下的推力作用下，向下移動，且底部插入到卡環(huán)37與懸掛器本體5之間的空隙內，使卡環(huán)37受到擠壓， 發(fā)生徑向形變，并最終卡入到鎖緊型面A 41中，懸掛器被鎖定在采油樹本體1上。此時，防松裝置39隨鎖緊套筒38下移，并與支撐內筒40外壁上的鎖緊型面B 42對齊，裝置中的卡塊43受到彈簧45的彈力向外彈出，卡入到鎖緊型面B 42內，防止鎖緊套筒38因外力或震動等原因發(fā)生解鎖，保證了鎖緊裝置的可靠性。最后，將下入工具回收，完成油管懸掛器的下入操作。當完成采油或進行井下其它作業(yè)時，需要回收油管懸掛器。回收時，下入工具上的卡塊再次卡入鎖緊型面C 46內，并保持鎖定，將下入工具上提，鎖緊套筒38隨之向上移動， 防松裝置39內的卡塊43受到支撐內筒40外壁的擠壓，彈簧45被壓縮，卡塊43重新被限制在鎖緊套筒38的筒壁內，防松裝置39被打開，繼續(xù)上提下入工具，鎖緊套筒38被提至圖 2所示位置，卡環(huán)37在自身彈性作用下，徑向收縮至鎖緊前狀態(tài)，懸掛器本體5與采油樹本體1解鎖，上提下入工具，將油管懸掛器回收至平臺表面。頂部堵塞器A 4和頂部堵塞器B 10的下入和回收可以與懸掛器本體5同時進行或者單獨完成。當頂部堵塞器B 10安裝完成后，下入頂部堵塞器A4，在下放至目標位置之前，頂部堵塞器A4上的密封結構就會發(fā)生作用，隨著堵塞器的繼續(xù)下放，兩堵塞器之間的懸掛器通徑空間內液體被擠壓，壓力增大，會阻止頂部堵塞器A 4的下行，導致其無法到達目標位置并鎖緊，此時，通過液壓控制或ROV操作將泄壓通道上的閥門打開，將受擠壓的流體由泄壓通道釋放掉，頂部堵塞器A 4就可順利安裝到位。在頂部堵塞器A 4的回收過程中，泄壓通道可以同樣發(fā)揮作用。 本發(fā)明可應用于深海水下采油作業(yè)，該油管懸掛器主要由懸掛器本體、多重密封、 電控/液壓貫穿接頭及通道、泄壓通道及接頭、雙重鎖緊裝置、導向定位結構等部件組成。 與分離式結構的油管懸掛器相比，本發(fā)明懸掛器結構緊湊、性能可靠，整體式設計方便下入和回收，有效減少了作業(yè)時間和勞動強度，節(jié)約成本，滿足海洋石油的勘探開發(fā)要求。
權利要求
1.一種水下臥式采油樹用整體式油管懸掛器，其特征在于懸掛器本體( 座放在水下臥式采油樹通徑O)內，懸掛器本體(5)內沿軸向開有油管懸掛器通徑(3)，油管懸掛器通徑C3)下段向下與油管短節(jié)(18)相通，油管懸掛器通徑 (3)上段縱向設置有頂部堵塞器A(4)和頂部堵塞器B(IO)；油管懸掛器通徑⑶通過生產流道B(14)與采油樹本體⑴內的生產流道A(13)貫通， 生產流道A(13)中設置有生產主閥(12)；懸掛器本體(5)內沿軸向設置有多條的貫穿通道AQ9)，每個貫穿通道AQ9)上端通過密封接頭B(35)與采油樹本體(1)中的貫穿通道B(34)相連通，貫穿通道AQ9)下端通過電控/液壓接頭^26)與貫穿管線W24)相連通，貫穿管線W24)通過電控/液壓接頭 A (22)與貫穿管線A 相連通；懸掛器本體(5)內沿徑向開有泄壓通道A (6)，泄壓通道A (6)位于頂部堵塞器A (4)和頂部堵塞器B(IO)之間，泄壓通道A(6)通過密封接頭A(7)與采油樹本體(1)中的泄壓通道B (8)相連通；懸掛器本體( 上部設有雙重鎖緊裝置；懸掛器本體(5)底部設置有螺旋導向結構。
2.根據權利要求1所述的水下臥式采油樹用整體式油管懸掛器，其特征在于還包括在采油樹本體(1)中設置有環(huán)空通道(30)和修井通道(33)，環(huán)空通道(30)中設置有環(huán)空主閥(31)，修井通道(3 中設置有修井閥(3 ；環(huán)空通道(30) —端通向支撐短節(jié)(16)上端圓周外表面，修井通道(3 —端通向鎖緊套筒(38)上端圓周外表面，環(huán)空通道(30)和修井通道(33)的另一端同時通向采油樹本體(1)之外。
3.根據權利要求1所述的水下臥式采油樹用整體式油管懸掛器，其特征在于所述的生產流道B(14)上、下兩側各有一組沿懸掛器本體( 周向的密封B(Il)和密封以28)；密封接頭A(7)和密封接頭上、下兩側各有一組沿懸掛器本體( 周向的密封 F (36)和密封 A (9)。
4.根據權利要求1所述的水下臥式采油樹用整體式油管懸掛器，其特征在于所述的雙重鎖緊裝置結構是，懸掛器本體( 上部外套連接有支撐內筒(40)，在支撐內筒00)外部套裝有鎖緊套筒(38)，位于鎖緊套筒(38)底部端口外圓周套裝有卡環(huán)(37)，卡環(huán)(37) 座放在懸掛器本體(5)的平臺上，鎖緊套筒(38)沿周向設置有多個防松裝置(39)，支撐內筒GO)外壁對應防松裝置(39)設有多個鎖緊型面B(42)，鎖緊套筒(38)頂部端口內沿表面設有鎖緊型面以46)。
5.根據權利要求1所述的水下臥式采油樹用整體式油管懸掛器，其特征在于所述的螺旋導向結構是，懸掛器本體( 底部外圓周套接有支撐短節(jié)(16)，支撐短節(jié)(16)的下端外圓周設置有導向塊(17)，采油樹本體⑴底部連接有隔離套筒(15)，隔離套筒(15)內腔的臺肩上固定有導向套筒(25)，隔離套筒(15)與采油樹本體⑴之間設有密封D(27)，隔離套筒(1 底部周向設有密封C(19)，隔離套筒(15底部端口外沿設置有擋環(huán)00)。
全文摘要
本發(fā)明的水下臥式采油樹用整體式油管懸掛器，懸掛器本體座放在水下臥式采油樹通徑內，油管懸掛器通徑下段與油管短節(jié)相通，油管懸掛器通徑上段縱向設置有兩個頂部堵塞器；懸掛器通徑內設置有生產流道B、多條貫穿通道A及泄壓通道A；懸掛器本體上部設有雙重鎖緊裝置；懸掛器本體底部設置有螺旋導向結構。本發(fā)明的裝置，通過設置的油氣生產及環(huán)空的通道、多重密封結構、電控/液壓貫穿、泄壓通道、雙重鎖緊裝置及螺旋導向結構，實現(xiàn)了下入和回收的方便操作；整體結構緊湊、性能可靠，有效減少了作業(yè)時間和勞動強度。
文檔編號E21B33/043GK102409992SQ20111031687
公開日2012年4月11日 申請日期2011年10月19日 優(yōu)先權日2011年10月19日
發(fā)明者劉文霄, 孫傳軒, 張豐功, 金連登 申請人:寶雞石油機械有限責任公司