一种海洋水下液压连接器.pdf

本发明提供了一种海洋水下液压连接器。该液压连接器主要功能是实现水下自动快速连接和在紧急情况时快速脱开的一种重要设备，在海洋钻井方面应用非常广泛。它具有与井口头或心轴相连接实现水下井口装置的快速连接的锁紧挡块，锁紧挡块一侧设有与其表面接触并推动锁紧挡块径向移动与井口头或心轴上牙槽啮合的环形活塞。通过液压油驱动活塞上下运动来实现液压连接器与井口头或心轴的连接和脱开，本发明采用液压控制，其结构紧凑、简单、操作简便、可靠性高并具有辅助应急装置，完全适应海洋深水作业的工作需求。

1、  一种海洋水下液压连接器，其特征是：具有与井口头或心轴(15)相连接实现水下井口装置的快速连接的锁紧挡块(14)，锁紧块挡(14)一侧设有与其表面接触并推动锁紧块挡(14)径向移动与井口头或心轴(15)上牙槽啮合的环形活塞(5)。

2、  根据权利要求1所述的海洋水下液压连接器，其特征是环形活塞(5)为液压活塞且环形活塞(5)位于外筒体(3)、底座(11)、锁紧挡块(14)、法兰(1)围成的液压腔内，环形活塞(5)与锁紧挡块(14)接触面采用具有自锁性的圆锥面。

3、  根据权利要求1或2所述的海洋水下液压连接器，其特征是在环形活塞(5)下面还装有辅助活塞(9)，辅助活塞(9)为“L”形结构。

4、  根据权利要求3所述的海洋水下液压连接器，其特征是：环形活塞(5)采用环形整体式或多个独立的油缸。

5、  根据权利要求3所述的海洋水下液压连接器，其特征是：在环形活塞(5)装有为连接器的锁紧或者脱开提供了可视化的效果的标杆(2)。

6、  根据权利要求3所述的海洋水下液压连接器，其特征是：锁紧挡块(14)由多个环形分布的小块组成，块与块之间靠弹簧连接。

7、  根据权利要求1所述的海洋水下液压连接器，其特征是：锁紧挡块(14)与井口头或心轴(15)采用齿槽啮合结构，为矩形或三角形或其它方式。

8、  根据权利要求2所述的海洋水下液压连接器，其特征是法兰(1)外侧底部与外筒体(3)相连接，外筒体(3)底部与底座(11)相连接，底座(11)为圆台状结构且锁紧挡块(14)位于圆台顶端，井口头或心轴(15)穿套在底座(11)中心，法兰(1)内侧的凸台顶靠锁紧挡块(14)上端面，同时法兰(1)内侧面通过金属密封环(12)与井口头或心轴(15)上端面连接。

一种海洋水下液压连接器
技术领域
本发明属于海洋石油钻井技术领域。具体的说是一种能够适应海洋深水环境使用的，可实现水下直接快速连接并能在紧急情况时快速脱开的主要设备。
背景技术
液压连接器装置是海洋钻井装备中重要设备之一，主要安装在水下防喷器组或者采油树下部，用来实现防喷器组(BOP)或者采油树与水下井口装置的快速连接；也可以安装在海洋钻井隔水管系统中下部隔水管总成(LMRP)的下部，用来实现LMRP与水下BOP组的快速连接。我国目前在这方面的设计、制造技术方面还一直处于空白状态。
液压连接器主要功能是实现水下自动快速连接和在紧急情况时快速脱开的一种重要设备，在海洋钻井方面应用非常广泛，可以应用在水下防喷器组上实现与水下井口的直接快速连接，也可用在水下采油树上实现与井口的快速连接，以及适用在下部隔水管总成(LMRP)上实现与水下防喷器组的直接快速连接，或适用在其它类似的设备上实现快速直接连接。并且要能保证在海上钻井作业过程中，一旦遇到紧急情况比如台风需要撤离的时候，能够具有迅速脱开与其下部连接设备的功能。
发明内容
本发明一种海洋水下液压连接器，针对海洋深水技术领域开发设计提供一种可靠性高，采用液压控制的并且能实现快速连接和快速脱离的设备，其结构紧凑，简单，操作简便并具有辅助应急装置。
具体地说，一种海洋水下液压连接器，其具有与井口头或心轴(相连接实现水下井口装置的快速连接的锁紧挡块，锁紧块挡一侧设有与其表面接触并推动锁紧块挡径向移动与井口头或心轴上牙槽啮合的环形活塞。
环形活塞为液压活塞且环形活塞位于外筒体、底座、锁紧挡块、法兰围成的液压腔内，环形活塞与锁紧挡块接触面采用具有自锁性的圆锥面。
法兰外侧底部与外筒体相连接，外筒体底部与底座相连接，底座为圆台状结构且锁紧挡块位于圆台顶端，井口头或心轴穿套在底座(中心，法兰内侧的凸台顶靠锁紧挡块上端面，同时法兰内侧面通过金属密封环与井口头或心轴上端面连接。
在环形活塞下面还装有辅助活塞，辅助活塞为“L”形结构。
环形活塞采用环形整体式或多个独立的油缸。
在环形活塞装有为连接器的锁紧或者脱开提供了可视化的效果的标杆。
锁紧挡块由多个环形分布地小块组成，块与块之间靠弹簧连接。锁紧挡块与井口头或心轴采用齿槽啮合结构，为矩形或三角形或其它方式。
本发明优点是提供的一种能够适应海洋深水钻完井作业要求的海洋水下液压连接器，用于在水下防喷器组上实现与水下井口的直接快速连接，也可用在水下采油树上实现与井口的快速连接，以及适用在下部隔水管总成(LMRP)上实现与水下防喷器组的直接快速连接，或适用在其它类似的设备上实现快速直接连接。
本发明具有以下几个特点：
1.环形活塞(5)采用环形整体式，并且与凸轮环做成一体，大大简化了结构，使结构更加紧凑，可有效避免螺纹的失效问题，提高了安装工作效率；
2.采用了辅助活塞应急装置，使结构更加安全可靠；
3.锁紧挡块(14)和环形活塞(5)接触面采用具有自锁性的锥面，保证了操作的可靠性；
4.主密封采用金属对金属密封，提高了密封性能；
5.标杆(2)的采用为连接器的锁紧或者脱开提供了可视化的效果，进一步保证了操作的安全性；
6.锁紧挡块(14)与井口头或心轴(15)采用了齿槽啮合方式，使该结构具有了较好的抗拉、抗弯曲承载能力；
附图说明
图1为本发明主要部件的的主剖视图。
附图序号说明：
法兰—1、标杆—2、外筒体—3、环形活塞—5、辅助活塞—9、底座—11、金属密封环—12、锁紧块—14、井口头或心轴—15、密封4、6、7、8、10、13。
具体实施方式
如附图所示，一种适应海洋深水作业液压驱动的连接器，它主要由法兰1、标杆2、外筒体3、环形活塞5、辅助活塞9、底座11、金属密封环12、锁紧挡块14以及密封(4、6、7、8、10、13)等零部件构成。环形活塞5为液压活塞且环形活塞5位于外筒体3、底座11、锁紧挡块14、法兰1围成的液压腔内，环形活塞5与锁紧挡块14接触面采用具有自锁性的圆锥面。法兰1外侧底部与外筒体3相连接，外筒体3底部与底座11相连接，底座11为圆台状结构且锁紧挡块14位于圆台顶端，井口头或心轴15穿套在底座11中心，法兰1内侧的凸台顶靠锁紧挡块14上端面，同时法兰1内侧面通过金属密封环12与井口头或心轴15上端面连接。在环形活塞5下面还装有辅助活塞9，辅助活塞9为“L”形结构。环形活塞5采用环形整体式或多个独立的油缸。在环形活塞5装有为连接器的锁紧或者脱开提供了可视化的效果的标杆2。锁紧挡块14由多个环形分布的小块组成，块与块之间靠弹簧连接。锁紧挡块14与井口头或心轴15采用齿槽啮合结构，为矩形或三角形或其它方式。
该液压连接器采用液压驱动，上部为法兰1连接，井口头或心轴15外圆周面上有四个牙槽是用来与连接器锁紧块的相应部分进行啮合的，外筒3与法兰1和底座11之间都采用螺栓连接，形成了连接器的外部结构，在它们内部装有环形活塞5，辅助活塞9和锁紧挡块14，本连接器有三个液压回路，分别为锁紧液路，脱开液路和辅助液路。(注：锁紧回路封闭油腔由外筒体3、环形活塞5和密封环4、7组成，脱开回路封闭油腔由外筒体3、环形活塞5、辅助活塞9和密封环8、7组成，辅助回路封闭油腔由外筒体3、辅助活塞9、底座11和密封环8、10组成)。在工作状态时，锁紧液路就被注入液压油，然后驱动环形活塞7向下运动，靠斜面的挤压来推动锁紧挡块14沿径向向内运动，与齿槽面啮合，则井口头或心轴与连接器就锁紧在一起，保证了正常的工作状态；如果在海上作业过程中一旦遇到紧急情况，比如在施工中遇到台风需要撤离的时候，就需要连接器能够及时脱开井口头或心轴，进行回收，脱开液路主要就是实现这个功能的，一旦脱开液路有液压油注入，环形活塞5就在液压油的推动下向上运动，停止了对锁紧挡块14的挤压作用，而锁紧挡块14不是一个整体，它由许多环形分布的小块组成，块与块之间靠弹簧连接，当环形活塞5停止了对锁紧挡块14的挤压作用，依靠弹簧的回复力，锁紧挡块14便脱开井口头或心轴15的齿槽；但是如果密封环7、8失效或者环形活塞5受到的液压力太小而没有上移到合适的位置，这时就要求立即向辅助液路供油，并且要求辅助液路的液压力要远远大于脱开液路的液压力，液压力通过辅助活塞9来再来推动环形活塞5向上运动，所以辅助液路平时并不工作，只是用在紧急情况中的。