一種臥式海底采油樹復合堵頭裝置的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種臥式海底采油樹復合堵頭裝置，包括壓力承載裝置、油管懸掛器、滑套、彈性鎖環、密封墊圈；壓力承載裝置為圓柱形結構，由主體、彈簧滑塊鎖緊裝置、限位本體、非金屬密封圈組成；彈簧滑塊鎖緊裝置由懸掛器鎖塊、彈簧、活動滑塊組成；限位本體安裝于主體上部的中空結構中，其下端為向下縮小的錐形柱狀結構，錐形段上方設有密封槽口；彈簧滑塊鎖緊裝置中，彈簧外側連接懸掛器鎖塊，內側連接活動滑塊；彈簧滑塊鎖緊裝置安裝于主體中部的橫向滑槽中；在安裝狀態下，活動滑塊與限位本體下端側面接觸；在油管懸掛器上設有多條功能性通道。本發明優化了設計，結構簡單、節約空間、拆裝方便，通過設置多個通道讓其使用更加便捷。
【專利說明】
一種臥式海底采油樹復合堵頭裝置
技術領域
[0001]本發明涉及海洋油氣開發領域，特別涉及一種臥式海底采油樹復合堵頭裝置。
【背景技術】
[0002]臥式采油樹是海洋油氣田開發過程中重要的技術設備，堵頭作為其重要的承壓部件之一，目前采用的是連帶鋼絲繩塞，并通過與采油樹帽在密封液腔體下方形成密閉空間，主要的作用是承受來自油管懸掛器下方的油管中流體的壓力，并使整個臥式采油樹的生產流道、環空流道和作業流道形成密閉空間，保證整個采油樹的運行的安全。
[0003]但目前的臥式采油樹在使用中，依然存在如下的問題:(I)鋼絲繩塞對于淺海來說實用的，但是對于深海因深水水流、管柱形變等原因會導致安裝和取出均不方便，同時存在一定的安全風險，對施工極為不利；(2)鋼絲繩塞的安裝配置為兩級，從施工過程中需要先將采油樹帽整體取出后，再對取出內部采油樹帽，然后再分別取出兩個鋼絲繩塞，現場的施工量較大；(3)鋼絲繩塞與其相關的配套裝置占用的設計尺寸空間大，對于整體設計不利；
[4]電纜、加藥、測試等未設計專用通道，布線需要額外在采油樹上打多個孔，增加加工難度，并降低采油樹強度。
[0004]如果上述問題得不到解決，那么在實際使用過程中，采油樹的安裝拆卸施工將始終面對安全風險，同時增加工作時間，尋找一種能解決上述問題的方案，是當前采油樹研發領域的一個重要議題。
【發明內容】
[0005]針對上述問題，本發明的目的是提供一種海底采油樹復合堵頭裝置，它根據臥式海底采油樹的實際操作特點，讓堵頭的安裝和拆卸更便捷，同時節約安裝設計空間，達到降低工具加工難度的目的。
[0006]本發明的技術方案如下:
[0007]—種海底采油樹復合堵頭裝置，包括壓力承載裝置、油管懸掛器、滑套、彈性鎖環、密封墊圈；
[0008]所述壓力承載裝置為圓柱形結構，由主體、彈簧滑塊鎖緊裝置、限位本體、非金屬密封圈組成;所述彈簧滑塊鎖緊裝置由懸掛器鎖塊、彈簧、活動滑塊組成；
[0009]所述主體上部為中空結構，中部設有橫向滑槽，下部為實心結構;所述限位本體安裝于主體上部的中空結構中，限位本體下端為向下縮小的錐形柱狀結構，錐形段上方設有密封槽口 ；所述彈簧滑塊鎖緊裝置中，彈簧位于中間，其外側連接懸掛器鎖塊，內側連接活動滑塊;所述活動滑塊為梯形結構;彈簧滑塊鎖緊裝置安裝于主體中部的橫向滑槽中；在安裝狀態下，活動滑塊與限位本體下端側面接觸;所述非金屬密封環安裝于密封槽口中，與主體和活動滑塊上表面接觸；
[0010]所述油管懸掛器內側設有下小上大的臺階，臺階上方設有卡槽，壓力承載裝置中部通過懸掛器鎖塊卡入卡槽中，下端緊貼在油管懸掛器內側臺階上，臺階拐角處設有密封墊圈；油管懸掛器中部一側開設有復合堵頭測試通道，另一側開設有作業通道;在油管懸掛器壁面未設置卡槽的地方縱向設有電纜通道，其對側設有加藥通道;油管懸掛器外側設有下大上小的臺階，滑套為直筒環狀結構，下端設有向內收縮的臺階，滑套內側緊貼油管懸掛器外側，下端抵緊在油管懸掛器外側臺階上，油管懸掛器外側臺階和滑套下端臺階之間安裝有彈性鎖環。
[0011]進一步的，所述活動滑塊與限位本體下端錐形段高度一致，傾斜角度均為75度;活動滑塊為梯形面，限位本體下端錐形段為圓錐形面。
[0012]進一步的，所述油管懸掛器的復合堵頭測試通道為直通道，上端連接至密封墊片下方，下端連接至油管懸掛器外側;作業通道為90°彎折通道，上端連接至密封墊片下方，彎折后下端連接至油管懸掛器外側；電纜通道為直線通道，從上到下垂直貫穿油管懸掛器壁面;加藥通道為90°彎折結構，上端連接至油管懸掛器壁面頂部，下端連接至油管懸掛器中部。
[0013]進一步的，所述加藥通道中設有防止回流裝置，其由擋球和回流擋板組成，上端向加藥方向傾斜并通過鉸鏈連接在加藥通道管壁上，鉸鏈設有回彈彈簧，回流擋板上方的管壁設有凹坑，凹坑弧度與擋球相同，擋球焊接于回流擋板下端右側，回流擋板向上旋轉時擋球放入凹坑。加藥時，回流擋板受力向上移動，流道打開;停止加藥后回流擋板回彈封閉流道。
[0014]進一步的，所述彈簧滑塊鎖緊裝置為2?6組，沿主體軸向陣列。
[0015]進一步的，所述滑套上端設有由外向內的錐段。
[0016]進一步的，所述限位本體上端中部設有取出工具連接處。
[0017]本發明的優點是:
[0018]1、結構簡單，使下放安裝以及上修作業方便；
[0019]2、采用了機械自動鎖緊裝置，提高了操作性能，降低了因鋼絲繩強度帶來的安全作業隱患；
[0020]3、省去了內部采油樹帽，與油管懸掛器配合，形成了多級密封，同時優化了設計空間和尺寸；
[0021]4、將電纜通道、加藥通道、測試通道融合到該裝置，提高了設備的利用率。
【附圖說明】
[0022]圖1是本發明的結構不意圖俯視圖；
[0023]圖2是圖1沿A-A截面的剖面圖；
[0024]圖3是圖1沿B-B截面的剖面圖；
[0025]圖4是圖2中A區域放大視圖；
[0026]圖5是壓力承載裝置的詳細結構示意圖；
[0027]圖6是壓力承載裝置的安裝過程示意圖。
[0028]圖中:I，壓力承載裝置；101、限位本體；102、活動滑塊；103、彈簧；104、懸掛器鎖塊；105、非金屬密封環；106、取出工具連接處；107、主體;2，油管懸掛器;3，滑套;4，彈性鎖環;5、密封墊圈；6、作業通道;7、復合堵頭測試通道;8、電纜通道;9、擋球；10、回流擋板；11、加藥通道。
【具體實施方式】
[0029]為了對本發明的技術特征、目的和效果有清楚的理解，現對照【附圖說明】本發明的【具體實施方式】。
[0030]如圖1、圖5所示，一種海底采油樹復合堵頭裝置，包括壓力承載裝置1、油管懸掛器
2、滑套3、彈性鎖環4、密封墊圈5;所述壓力承載裝置I為圓柱形結構，由主體16、彈簧滑塊鎖緊裝置、限位本體U、非金屬密封圈15組成;所述彈簧滑塊鎖緊裝置由懸掛器鎖塊14、彈簧13、活動滑塊12組成;所述主體17上下兩邊緣均設有圓倒角，上部為中空結構，中部設有多個橫向滑槽，下部為實心結構;所述限位本體11安裝于主體17上部的中空結構中，限位本體11下端為向下縮小的錐形柱狀結構，錐形段上方設有密封槽口 ；所述彈簧滑塊鎖緊裝置中，彈簧13位于中間，其外側連接懸掛器鎖塊14，內側連接活動滑塊12;所述活動滑塊12為梯形結構;彈簧滑塊鎖緊裝置為4組，沿主體軸向陣列安裝于主體17中部的橫向滑槽中；在安裝狀態下，梯形面的活動滑塊12與圓錐形面的限位本體11下端側面接觸，接觸面相對于水平邊為75度;所述非金屬密封環15安裝于密封槽口中，與主體17和活動滑塊12上表面接觸，增加摩擦阻力，提高鎖緊的效果。其上設計有取出工具連接處7，方便配套工具的施工，同時其與壓力承載裝置I接觸面采用弧形設計，其弧度平緩，在安裝和拆卸過程中不影響限位本體11卡入主體17，但能保證在使用過程中不會受壓彈出，確保限位本體11在取出工具連接處16的外力作用下能容易嚙合，同時確保在安裝之后不會因彈簧滑塊鎖緊裝置的反作用力而使懸掛器鎖塊15鎖緊失效。
[0031]所述油管懸掛器2內側設有下小上大的臺階，臺階轉角處為圓弧狀構，與主體17下端的弧形相同，臺階上方設有卡槽，壓力承載裝置I中部通過懸掛器鎖塊14卡入卡槽中，下端緊貼在油管懸掛器2內側臺階上，臺階拐角處設有密封墊圈5，同時確保壓力承載裝置I下端與油管懸掛器2的接觸面積和非金屬密封5之間留有一定的受力面積，以達到提高密封性能，增強裝置整體效果的目的；油管懸掛器2外側設有下大上小的臺階，滑套3為直筒環狀結構，上端設有由外向內的錐段，下端設有向內收縮的臺階，緊貼油管懸掛器2外側，下端貼合油管懸掛器2外側臺階上，油管懸掛器2外側臺階和滑套3下端臺階之間安裝有彈性鎖環4。滑套3的下端具有使彈性鎖環4移動的裝置，在彈性鎖環4的下端配套有油管懸掛器2的凸起，起到對彈性鎖環4和滑套3的限位作用，與外部連接的采油樹本體構成了整個臥式采油樹的復合堵頭裝置。
[0032]如圖2、圖3、圖4所示，在油管懸掛器2上設置4條通道:作業通道6、復合堵頭測試通道7、電纜通道8、加藥通道11，復合堵頭測試通道7方便地面對復合堵頭的密封性能進行測試和防止憋壓的作用，確保安全性能，降低重復施工的風險;作業通道6方便上修作業，大大簡化設計難度；電纜通道8用于安裝電纜，加藥通道11用于添加藥劑使采油樹實現防蠟、降凝等作用，其中加藥通道11安裝防止回流裝置，其包括擋球9和回流擋板10，兩者是通過焊接的方式而連接在一起，起到確保原油無法通過加藥通道11進入臍帶纜，其工作的原理是當加藥的壓力達到一定數值時，防止回流裝置打開，加藥流程連通，而當壓力過低時，原油的推動導致防止回流裝置自動關閉，起到防止原油回流的作用。
[0033]實施例:
[0034]如圖1?圖6所示，對壓力承載裝置I進行組裝的步驟如下:
[0035](I)在固井之前，通過復合堵頭測試通道5進行地面密封測試，確保設備的性能正常，降低故障率，測試完畢后，將油管懸掛器2用鉆井工具下到相應的施工位置；
[0036](2)將油管懸掛器2上的卡槽和主體17中部的橫向滑槽對齊，向限位本體11施加推力使其向下移動，并通過錐形面將向下的力傳遞給活動滑塊12，使其產生向外移動的作用力，進而通過彈簧13推動懸掛器鎖塊15向外側移動，并卡入油管懸掛器2的卡槽，壓力承載裝置I安裝完畢；
[0037](3)利用工具將滑套3下入，推動彈性鎖環4向外擴張，鎖緊與采油樹本體的接觸面，滑套3在安裝完成后上段連接其他裝置，不會發生軸向運動，確保彈性鎖環4穩定；
[0038](4)在以上步驟完成后，需要借助ROV對電纜通道8進行密封處理，防止通道進水，同時需要通過復合堵頭測試通道7進行水下測試，確保設備正常工作；
[0039](5)在過程中需要24小時對原油進行加藥處理，防止結蠟，保證原油的正常舉升；
[0040](4)當需要取出壓力承載裝置I的時候，在取出工具連接處7連接取出工具，將限位本體11快速取出，在彈簧13的作用下活動滑塊12回彈，進而通過慣性帶動懸掛器鎖塊15朝徑向內移動，與油管懸掛器2自動解鎖，利用配套工具將壓力承載裝置I整體取出，同時在相應的配套工具下將滑套3取出，彈性鎖環4實現自動解鎖，整個取出過程在水下機器人(ROV)的輔助下只需要一次就能完成操作，大大降低了工作量，提高了作業的效率。
[0041]因此，本發明能極大的方便堵頭安裝和拆卸過程，使堵頭安裝效率大大提高，并且不降低原來的密封效果，在滿足堵頭對采油樹流道的密封情況下，減少滿足密封效果所需的空間尺寸，降低水下機器人的操作難度、中央控制系統的調控指令，對于海底這種對尺寸要求極其苛刻的環境，本發明取得的技術成果有很重要的現實意義。
[0042]以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，并非對本發明作任何形式上的限制，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本發明技術方案范圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發明技術方案的范圍內。
【主權項】
1.一種臥式海底采油樹復合堵頭裝置，其特征在于，包括壓力承載裝置、油管懸掛器、滑套、彈性鎖環、密封墊圈； 所述壓力承載裝置為圓柱形結構，由主體、彈簧滑塊鎖緊裝置、限位本體、非金屬密封圈組成;所述彈簧滑塊鎖緊裝置由懸掛器鎖塊、彈簧、活動滑塊組成； 所述主體上部為中空結構，中部設有橫向滑槽，下部為實心結構;所述限位本體安裝于主體上部的中空結構中，限位本體下端為向下縮小的錐形柱狀結構，錐形段上方設有密封槽口 ；所述彈簧滑塊鎖緊裝置中，彈簧位于中間，其外側連接懸掛器鎖塊，內側連接活動滑塊;所述活動滑塊為梯形結構;彈簧滑塊鎖緊裝置安裝于主體中部的橫向滑槽中；在安裝狀態下，活動滑塊與限位本體下端側面接觸;所述非金屬密封環安裝于密封槽口中，與主體和活動滑塊上表面接觸； 所述油管懸掛器內側設有下小上大的臺階，臺階上方設有卡槽，壓力承載裝置中部通過懸掛器鎖塊卡入卡槽中，下端緊貼在油管懸掛器內側臺階上，臺階拐角處設有密封墊圈；油管懸掛器中部一側開設有復合堵頭測試通道，另一側開設有作業通道;在油管懸掛器壁面未設置卡槽的地方縱向設有電纜通道，其對側設有加藥通道;油管懸掛器外側設有下大上小的臺階，滑套為直筒環狀結構，下端設有向內收縮的臺階，滑套內側緊貼油管懸掛器外偵U，下端抵緊在油管懸掛器外側臺階上，油管懸掛器外側臺階和滑套下端臺階之間安裝有彈性鎖環。2.根據權利要求1所述的一種臥式海底采油樹復合堵頭裝置，其特征在于，所述油管懸掛器的復合堵頭測試通道為直通道，上端連接至密封墊片下方，下端連接至油管懸掛器外偵h作業通道為90°彎折通道，上端連接至密封墊片下方，彎折后下端連接至油管懸掛器外側；電纜通道為直線通道，從上到下垂直貫穿油管懸掛器壁面;加藥通道為90°彎折結構，上端連接至油管懸掛器壁面頂部，下端連接至油管懸掛器中部。3.根據權利要求2所述的一種臥式海底采油樹復合堵頭裝置，其特征在于，所述加藥通道中設有防止回流裝置，其由擋球和回流擋板組成，上端向加藥方向傾斜并通過鉸鏈連接在加藥通道管壁上，鉸鏈設有回彈彈簧，回流擋板上方的管壁設有凹坑，凹坑弧度與擋球相同，擋球焊接于回流擋板下端右側，回流擋板向上旋轉時擋球放入凹坑。4.根據權利要求1所述的一種臥式海底采油樹復合堵頭裝置，其特征在于，所述活動滑塊與限位本體下端錐形段高度一致，傾斜角度均為75度;活動滑塊為梯形面，限位本體下端錐形段為圓錐形面。5.根據權利要求1所述的一種臥式海底采油樹復合堵頭裝置，其特征在于，所述彈簧滑塊鎖緊裝置為2?6組，沿主體軸向陣列。6.根據權利要求1所述的一種臥式海底采油樹復合堵頭裝置，其特征在于，所述滑套上端設有由外向內的錐段。7.根據權利要求1所述的一種臥式海底采油樹復合堵頭裝置，其特征在于，所述限位本體上端中部設有取出工具連接處。
【文檔編號】E21B33/03GK106014319SQ201610502924
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月30日
【發明人】何娟, 唐海, 唐瑞雪, 朱旭, 陳霽云, 尹昭云
【申請人】西南石油大學