專利名稱：用于水下臥式采油樹系統(tǒng)的電液復合貫穿裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于海洋石油天然氣鉆采裝備技術領域，涉及一種用于水下臥式采油樹系統(tǒng)的電液復合貫穿裝置。
背景技術：
水下采油樹系統(tǒng)是深海油氣勘探、開發(fā)的關鍵生產裝備之一，主要用于水下臥式采油樹系統(tǒng)中，目前主要分為臥式和立式兩種。水下油管懸掛器主要用來懸掛油管柱，提供油氣生產及環(huán)空的通道，為井底控制、通信和化學劑注入提供接口和通道，密封采油樹內部各環(huán)空通道。在實際操作過程中，采油樹安裝在井口頭上之后，再下入油管懸掛器系統(tǒng)。由于采油(氣)作業(yè)工藝的要求，需對井底設備進行控制和數(shù)據(jù)傳輸，因此，在油管懸掛器座放到 采油樹內部之后，需建立采油樹和油管懸掛器之間的通道，將液壓、電力和化學劑等傳輸?shù)骄?。一般可通過采用一種ROV操控的電/液貫穿裝置，當油管懸掛器下入時，連接電/液通路；當油管懸掛器回收時，可將電/液通路斷開，并保證這兩種狀態(tài)時的密封。目前，水下臥式采油樹油管懸掛器的電/液貫穿裝置有多種型式，但大多數(shù)都是電/液獨立貫穿，這種貫穿占用采油樹空間較大，對設備的配合精度要求高，貫穿數(shù)量的增加增大了設備的加工難度和失效風險，且安裝作業(yè)時間長，大幅增加了作業(yè)成本。
發(fā)明內容本實用新型的目的是提供一種用于水下臥式采油樹系統(tǒng)的電液復合貫穿裝置，解決了現(xiàn)有獨立式貫穿裝置結構復雜、貫穿數(shù)量多、占用空間大，對設備加工精度要求苛刻，操作繁瑣的問題。本實用新型所采用的技術方案是，一種用于水下臥式采油樹系統(tǒng)的電液復合貫穿裝置，包括貫穿裝置主體，貫穿裝置主體采用法蘭固定于水下臥式采油樹本體外徑上，貫穿裝置主體軸心開有殼體內腔，該殼體內腔與采油樹本體上的通孔直徑一致且相連通；殼體內腔朝向通孔的一端設置有支撐架，支撐架軸向固定安裝有電力公接頭和液壓公接頭，電力公接頭和液壓公接頭穿過該通孔；殼體內腔另一端設置有活塞桿，支撐架及中繼電接頭、中繼管接頭均固定于活塞桿同一端面上，中繼電接頭通過電纜II與電力公接頭相連，中繼管接頭通過液壓管與液壓公接頭相連；貫穿裝置主體的中段開有四個方孔，該四個方孔均露出活塞桿的一部分，沿其中的一個方孔外圓設置有防塵罩，防塵罩內表面與防轉鍵I固定連接，防轉鍵I與活塞桿通過鍵槽連接；另外兩個方孔的活塞桿露出部分設置有輸入管接頭，第四個方孔的活塞桿露出部分設置有電接頭，活塞桿內部設有多路通道，中繼電接頭通過一個通道中的電纜I與電接頭連接，電接頭將電器線路引出活塞桿之外；中繼管接頭通過活塞桿中的部分通道與輸入管接頭對應連通；活塞桿另一端頭伸出殼體內腔之外并與連接螺母螺紋連接，連接螺母與外螺紋驅動軸同軸連接，外螺紋驅動軸與內螺紋驅動軸螺紋連接，內螺紋驅動軸外圓周的臺肩兩側各設有一個推力軸承，兩個推力軸承軸向外邊分別設置有擋環(huán)和軸承擋圈，擋環(huán)軸向與內襯套內的臺肩面接觸，軸承擋圈與內襯套通過螺紋連接；內襯套上周向均布多個防轉鍵II，貫穿裝置主體內壁上對應有多個鍵槽；在軸承擋圈伸出內襯套端頭的外圓周上套裝有外擋環(huán)，外擋環(huán)的外圓周上套裝有鎖緊帽，鎖緊帽上周向均布多個限位螺釘，貫穿裝置主體外端部開有多個孔槽，限位螺釘?shù)撞坎迦氲皆摽撞壑校回灤┭b置主體外壁上均布有多個擋塊I，鎖緊帽內壁上對應均布有多個擋塊II，擋塊I和擋塊II在周向上成交錯式分布；在鎖緊帽端面上通過六角頭螺栓固定安裝有ROV超控接口。本實用新型的有益效果是，實現(xiàn)了水下臥式采油樹系統(tǒng)電/液復合貫穿，結構緊湊，電力和液壓連接一步到位，節(jié)約操作時間；R0V扭矩輸入，螺紋機械驅動，安全可靠；二次釋放結構設計為油管懸掛器的順利回收提供了雙重保障，滿足海洋石油的勘探開發(fā)要求。

圖I為本實用新型的電液復合貫穿裝置處于斷開狀態(tài)時的結構剖視圖；圖2為本實用新型的電液復合貫穿裝置處于接合狀態(tài)時的結構剖視圖；圖3為本實用新型的電液復合貫穿裝置外部結構的等軸測視圖(局部剖切)；圖4為本實用新型的電液復合貫穿裝置電/液接頭端部排布形式示意圖；圖5為本實用新型的電液復合貫穿裝置A-A方向剖視圖(剖切位置見圖I)。圖中，I.采油樹本體，2.隔離套筒I，3.油管懸掛器，4.液壓母接頭，5.電力母接頭，6.電纜走線孔，7.隔離套筒II，8.貫穿裝置主體，9.活塞桿，10.電接頭，11.內襯套，12.連接螺母，13.擋環(huán)，14.鎖緊帽，15.限位螺釘，16.軸承擋圈，17.外擋環(huán)，18.內螺紋驅動軸，19.六角頭螺栓，20. ROV超控接口，21.外螺紋驅動軸，22.聯(lián)軸銷，23.防轉鍵I，24.防塵罩，25.密封環(huán)，26.定位螺釘，27.組合密封I，28.液壓公接頭，29.電力公接頭，30.支撐架，31.液壓管，32.組合密封II，33.雙頭螺柱，34.螺母，35.殼體內腔，36.組合密封III，37.推力軸承，38.鍵槽，39.防轉鍵II，40.電纜I，41.中繼電接頭，42.中繼管接頭，43.電纜II，44.擋塊I，45.輸入管接頭，46.孔槽，47.擋塊II。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型進行詳細說明。參照圖I、圖2、圖3、圖5，本實用新型的用于水下臥式采油樹系統(tǒng)的電液復合貫穿裝置，主要部件包括貫穿裝置主體8、電接頭(包括電力公接頭29、電力母接頭5、中繼電接頭41和電接頭10)、液壓接頭(包括液壓公接頭28、液壓母接頭4、中繼管接頭42和輸入管接頭45)、活塞桿9、連接螺母12、聯(lián)軸銷22、螺紋驅動軸(內螺紋驅動軸18和外螺紋驅動軸21)、內襯套11、鎖緊帽14、防塵罩24以及推力軸承37、兩個防轉鍵(防轉鍵123和防轉鍵1139)、螺栓(包括雙頭螺柱33、六角頭螺栓19)和多種密封(包括密封環(huán)25、組合密封III 36)。貫穿裝置主體8采用法蘭固定于水下臥式采油樹本體I的外徑(外圓表面)上，貫穿裝置主體8與采油樹本體I通過雙頭螺柱33固定連接，雙頭螺柱33的外端安裝有起保險作用的螺母34，貫穿裝置主體8軸心開有殼體內腔35，該殼體內腔35與采油樹本體I上的通孔直徑一致且相對正連通；殼體內腔35內朝向通孔(或油管懸掛器3)的一端設置有支撐架30，支撐架30軸向固定安裝有電力公接頭29和液壓公接頭28，其端部排布形式根據(jù)需要可以靈活設置，參照圖4所示，電力公接頭29和液壓公接頭28穿過該通孔，可與油管懸掛器3上的電力母接頭5和液壓母接頭4實現(xiàn)接合并密封；殼體內腔35內另一端設置有活塞桿9，支撐架30及中繼電接頭41、中繼管接頭42均固定于活塞桿9同一端面上，中繼電接頭41通過電纜1143與電力公接頭29相連，中繼管接頭42通過液壓管31與液壓公接頭28相連；貫穿裝置主體8的中段開有四個方孔，該四個方孔均露出活塞桿9的一部分，沿其中的一個方孔外圓設置有防塵罩24，防塵罩24內表面與防轉鍵I 23固定連接，防轉鍵I 23與活塞桿9上的鍵槽插接連接；另外的兩個沿直徑方向對稱的方孔露出的活塞桿9部分設置有輸入管接頭45，第四個方孔露出的活塞桿9部分設置有電接頭10，活塞桿9內部設有多路通道，中繼電接頭41通過一個通道中的電纜I 40與電接頭10連接，電接頭10將·電器線路引出活塞桿9之外；中繼管接頭42通過活塞桿9中的部分通道與輸入管接頭45一一對應連通，輸入管接頭45用于將各個液體管線引出活塞桿9之外；活塞桿9另一端頭(驅動端)伸出殼體內腔35之外并與連接螺母12螺紋連接，連接螺母12通過聯(lián)軸銷22與外螺紋驅動軸21同軸固定連接，外螺紋驅動軸21與內螺紋驅動軸18相互配合實現(xiàn)螺紋連接，內螺紋驅動軸18外圓周的臺肩兩側各設有一個推力軸承37，兩個推力軸承37軸向兩邊分別設置有擋環(huán)13和軸承擋圈16，擋環(huán)13軸向與內襯套11內的臺肩面接觸，擋環(huán)13和軸承擋圈16用以限制推力軸承37的軸向位移,軸承擋圈16與內襯套11通過螺紋連接，即活塞桿9、連接螺母12與外螺紋驅動軸21固定聯(lián)動，實現(xiàn)活塞桿9軸向移動；上述的軸承擋圈16、兩個推力軸承37、擋環(huán)13、連接螺母12均位于內襯套11之內；軸承擋圈16伸出內襯套11端頭的一段外圓周上套裝有外擋環(huán)17，外擋環(huán)17的外圓周上套裝有鎖緊帽14，鎖緊帽14上周向均布多個限位螺釘15，貫穿裝置主體8外端部開有多個成一定角度的孔槽46，限位螺釘15底部伸入到該孔槽46中，限位螺釘15的周向轉動受孔槽46尺寸限制進行限動。貫穿裝置主體8外壁上均布有多個擋塊I 44，鎖緊帽14內壁上對應均布有多個擋塊II 47，擋塊I 44和擋塊II 47在周向上呈交錯式分布(如圖5所示)，當擋塊I 44和擋塊II 47周向重疊時，可限制鎖緊帽14的軸向位移，當擋塊I 44和擋塊II 47周向錯開時，鎖緊帽14可以進行軸向位移。在鎖緊帽14端面上通過六角頭螺栓19固定安裝有ROV超控接口 20 ；活塞桿9與殼體內腔35軸肩之間設置有組合密封11136，貫穿裝置主體8與采油樹本體I之間設置有密封環(huán)25和定位螺釘26 ；內襯套11上周向均布多個防轉鍵II 39，貫穿裝置主體8內壁上對應有多個鍵槽38，每個防轉鍵1139安裝在一個鍵槽38中。圖I、圖2還分別顯示出了油管懸掛器3與采油樹本體I之間設置的隔離套筒I 2、隔離套筒II 7、組合密封I 27、組合密封II 32以及電纜走線孔6等，貫穿裝置內部包含多組動密封和靜密封。上述的ROV超控接口 20、鎖緊帽14、限位螺釘15、擋塊I 44、擋塊II 47、外擋環(huán)17、軸承擋圈16、內襯套11構成所謂的二次釋放結構。本實用新型的貫穿裝置可以設有二次釋放結構，也可以不設置該二次釋放結構。內螺紋驅動軸18的驅動方式為螺紋機械驅動、液壓驅動、電驅動、或液壓與機械雙重驅動。電/液接頭可以采用多種型式，包括不同結構、不同數(shù)量、不同排布方式等。活塞桿9與外螺紋驅動軸21的連接方式，采用連接螺母12和聯(lián)軸銷22的方式，還可以采用連接螺母12和防轉鍵配合的方式，或其它可行的連接方式。本實用新型的用于水下臥式采油樹系統(tǒng)的電液復合貫穿裝置采用螺栓-法蘭方式連接于采油樹本體I上，采用密封環(huán)25密封；或采用其它有效的連接及其密封方式。在電力貫穿部件中，電接頭10為干式接頭，通過電纜I 40連接到中繼電接頭41，中繼電接頭41通過電纜II 43與電力公接頭29相連。中繼電接頭41可自由拆卸，電力公接頭29為接性接頭。 本實用新型用于水下臥式采油樹系統(tǒng)的電液復合貫穿裝置的工作原理是在臥式采油樹下入前，就將本實用新型的電液復合貫穿裝置先固定在采油樹本體I外側壁上，待采油樹下入并固定于井口裝置之后，下入油管懸掛器3。油管懸掛器3通過定位導向裝置調整其周向位置，并旋轉座放于采油樹本體I通徑內，最終使電力公接頭29與電力母接頭5、液壓公接頭28與各自對應的液壓母接頭4 一一對正，狀態(tài)如圖I所示。此時，各種接頭均處于獨立密封狀態(tài)。將ROV驅動裝置與內螺紋驅動軸18外端的對應接口連接，輸入扭矩，內螺紋驅動軸18在兩組推力軸承37支撐下轉動，外螺紋驅動軸21受螺紋推動向脫出內螺紋驅動軸18的方向移出，推動活塞桿9及其支撐架30、中繼電接頭41、中繼管接頭42、電接頭10、防轉鍵I 23及防塵罩24等同時向采油樹通徑方向移動。防塵罩24無論在電/液接頭接合或斷開狀態(tài)下，均能將貫穿裝置主體8上方的方孔罩住，防止塵屑、泥沙等沉積到方孔內，影響防轉鍵I 23的往復移動。固定在支撐架30上的電力公接頭29和液壓公接頭28最終與油管懸掛器3內部對應的母接頭接合并密封，內螺紋驅動軸18和外螺紋驅動軸21上的驅動螺紋具有自鎖功能，可防止接頭意外脫開，此時狀態(tài)如圖2所示。結合牢靠后，來自采油樹分配單元的電力依次通過電接頭10、電纜I 40、中繼電接頭41、電纜II 43、電力公接頭29、電力母接頭5，并經電纜走線孔6傳入井下。井下傳感器等的電信號也通過此路徑向上回傳到控制臺。另外，來自采油樹分配單元的液壓及化學劑溶液依次通過輸入管接頭45、活塞桿9內孔、中繼管接頭42、液壓管31、液壓公接頭28、液壓母接頭4，并經油管懸掛器3本體上的管路傳輸?shù)骄?。根?jù)采油作業(yè)工藝的要求，當需要回收油管懸掛器3時，電力公接頭29與電力母接頭5、液壓公接頭28與液壓母接頭4需要相互脫開。此時，再次將ROV驅動接口 20與內螺紋驅動軸18外端的對應接口連接，輸入反向扭矩。內螺紋驅動軸18反轉，帶動外螺紋驅動軸21向螺孔內部移動，使得活塞桿9及固定在其本體上的支撐架30、中繼電接頭41、中繼管接頭42、電接頭10、防轉鍵I 23及防塵罩24等向背離采油樹通徑方向移動，電力和液壓的公、母接頭自然脫開。當活塞桿9上的臺肩與殼體內腔35內的限位臺肩(圖I中的左端)接觸時，活塞桿9停止(向外的)移動。此時，各種接頭又恢復到獨立密封狀態(tài)，油管懸掛器3能夠順利提升取出。當發(fā)生意外情況時，如驅動螺紋故障、推力軸承37損壞卡死等，會導致接合狀態(tài)下的電力和液壓公、母接頭無法脫開，油管懸掛器3無法回收。為預防和解決這一問題，本實用新型的貫穿裝置設計了一套二次釋放結構。如圖2、圖3及圖5所示，當意外情況發(fā)生時，將ROV上的專用工具與ROV超控接口 20相連，并施加沿貫穿周向的力，ROV超控接口 20帶動鎖緊帽14周向轉動一定角度(角度大小由孔槽46尺寸和限位螺釘15的周向移動距離控制)，使鎖緊帽14內圓周表面設置的擋塊II 47與貫穿裝置主體8圓周表面設置的擋塊I 44相互錯開，鎖緊帽14釋放。此時，通過ROV拉動ROV超控接口 20向貫穿徑向外側移動，帶動內襯套11及其內部所有零部件、活塞桿9及固定于其上的部件一同向背離采油樹通徑方向移動，最終使得電力公接頭29、液壓公接頭28與各自對應的母接頭脫開，完成二次釋放。二次釋放結構的移動距離受防轉鍵II 39和鍵槽38的軸向尺寸限制。本實用新型裝置的技術效果是在油管懸掛器系統(tǒng)的下入操作中，用于將采油樹上的液壓和電力管線與油管懸掛器上的對應接口相連通，最終將液壓、電力和化學劑等傳輸?shù)骄?；在油管懸掛器系統(tǒng)回收操作中，用于將采油樹與油管懸掛器上的液壓、電力接口斷開，保證油管懸掛器順利回收。在與油管懸掛器連通或斷開的各個環(huán)節(jié)，該復合貫穿裝置始終保持密封狀態(tài)，避免泄露造成海洋環(huán)境污染。
能夠有效保證當驅動螺紋等發(fā)生故障時，貫穿裝置與油管懸掛器系統(tǒng)緊急脫開，使油管懸掛器系統(tǒng)的下入和回收操作順利進行。
權利要求1.一種用于水下臥式采油樹系統(tǒng)的電液復合貫穿裝置，包括貫穿裝置主體(8)，貫穿裝置主體(8)采用法蘭固定于水下臥式采油樹本體(I)外徑上，其特征在于貫穿裝置主體(8)軸心開有殼體內腔(35)，該殼體內腔(35)與采油樹本體(I)上的通孔直徑一致且相連通；殼體內腔(35)朝向通孔的一端設置有支撐架(30)，支撐架(30)軸向固定安裝有電カ公接頭(29)和液壓公接頭(28)，電カ公接頭(29)和液壓公接頭(28)穿過該通孔；殼體內腔(35)另一端設置有活塞桿(9)，支撐架(30)及中繼電接頭(41)、中繼管接頭(42)均固定于活塞桿(9)同一端面上，中繼電接頭(41)通過電纜II (43)與電カ公接頭(29)相連，中繼管接頭(42)通過液壓管(31)與液壓公接頭(28)相連；貫穿裝置主體(8)的中段開有四個方孔，該四個方孔均露出活塞桿(9)的一部分，沿其中的一個方孔外圓設置有防塵罩(24)，防塵罩(24)內表面與防轉鍵I (23)固定連接，防轉鍵1(23)與活塞桿(9)通過鍵槽連接；另外兩個方孔的活塞桿(9)露出部分設置有輸入管接頭(45)，第四個方孔的活塞桿(9)露出部分設置有電接頭(10)，活塞桿(9)內部設有多路通道，中繼電接頭(41)通過ー個通道中的電纜1(40)與電接頭(10)連接，電接頭(10)將電器線路引出活塞桿(9)之外；中繼管接頭(42)通過活塞桿(9)中的部分通道與輸入管接頭(45) —一對應連通；活塞桿(9)另一端頭伸出殼體內腔(35)之外并與連接螺母(12)螺紋連接，連接螺母(12)與外螺紋驅動軸(21)同軸連接，外螺紋驅動軸(21)與內螺紋驅動軸(18)螺紋連接，內螺紋驅動軸(18)外圓周的臺肩兩側各設有ー個推力軸承(37)，兩個推力軸承(37)軸向外邊分別設置有擋環(huán)(13)和軸承擋圈(16)，擋環(huán)(13)軸向與內襯套(11)內的臺肩面接觸，軸承擋圈(16)與內襯套(11)通過螺紋連接；內襯套(11)上周向均布多個防轉鍵II(39)，貫穿裝置主體(8)內壁上對應有多個鍵槽(38)；在軸承擋圈(16)伸出內襯套(11)端頭的外圓周上套裝有外擋環(huán)(17)，外擋環(huán)(17)的外圓周上套裝有鎖緊帽(14)，鎖緊帽(14)上周向均布多個限位螺釘(15)，貫穿裝置主體(8)外端部開有多個孔槽(46)，限位螺釘(15)底部插入到該孔槽(46)中；貫穿裝置主體(8)外壁上均布有多個擋塊I (44)，鎖緊帽(14)內壁上對應均布有多個擋塊II (47)，擋塊K44)和擋塊11(47)在周向上成交錯式分布；在鎖緊帽(14)端面上通過六角頭螺栓(19)固定安裝有ROV超控接ロ(20)。
2.根據(jù)權利要求I所述的用于水下臥式采油樹系統(tǒng)的電液復合貫穿裝置，其特征在于所述的活塞桿(9)與外螺紋驅動軸(21)的連接方式，采用連接螺母(12)和聯(lián)軸銷(22)的方式，或采用連接螺母(12)和防轉鍵配合的方式。
3.根據(jù)權利要求I所述的用于水下臥式采油樹系統(tǒng)的電液復合貫穿裝置，其特征在于所述的活塞桿(9)與殼體內腔(35)軸肩之間設置有組合密封III (36)，貫穿裝置主體(8)與采油樹本體(I)之間設置有密封環(huán)(25)和定位螺釘(26)。
4.根據(jù)權利要求I所述的用于水下臥式采油樹系統(tǒng)的電液復合貫穿裝置，其特征在于所述的貫穿裝置主體(8)與采油樹本體(I)通過雙頭螺柱(33)固定連接，雙頭螺柱(33)的外端安裝有螺母(34)。
5.根據(jù)權利要求I所述的用于水下臥式采油樹系統(tǒng)的電液復合貫穿裝置，其特征在于所述的電接頭(10)為干式接頭，所述的中繼電接頭(41)為可自由拆卸接頭，所述的電力公接頭(29)為撓性接頭。
專利摘要本實用新型公開了一種用于水下臥式采油樹系統(tǒng)的電液復合貫穿裝置，包括貫穿裝置主體的殼體內腔與采油樹本體上的通孔直徑一致且相連通；殼體內腔內的支撐架安裝有電力公接頭和液壓公接頭；殼體內腔另一端設置有活塞桿；貫穿裝置主體的中段外圓設置有防塵罩、輸入管接頭、電接頭，活塞桿內部設有多路通道；活塞桿另一端頭與內螺紋驅動軸螺紋連接，內螺紋驅動軸外圓周設有推力軸承，推力軸承分別設置有擋環(huán)和軸承擋圈，軸承擋圈與內襯套通過螺紋連接；內襯套上周向均布多個防轉鍵II，在內襯套外端還設置有二次釋放結構。本實用新型裝置性能可靠，能夠有效保證油管懸掛器系統(tǒng)的下入和回收操作順利進行。
文檔編號E21B33/043GK202611652SQ201220186420
公開日2012年12月19日 申請日期2012年4月27日 優(yōu)先權日2012年4月27日
發(fā)明者孫傳軒, 鄧平, 劉文霄, 劉啟蒙, 張元洪 申請人:寶雞石油機械有限責任公司