專利名稱：海洋水下臥式采油樹用油管懸掛器的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于石油天然氣鉆采裝備技術領域，涉及一種海洋水下臥式采油樹用 油管懸掛器。
背景技術：
水下采油樹是海洋油氣田生產和井下作業(yè)時進行井口作業(yè)的裝置，主要用于控制 油氣井生產時井口的流量和壓力，同時可以兼顧多種采油工藝措施的實施。水下采油樹按 其生產主閥的安裝位置可分為立式采油樹(又稱為“傳統(tǒng)采油樹”)和臥式采油樹(又稱為 “水平采油樹”)兩種，垂直通徑上有生產主閥的是立式采油樹，臥式采油樹生產主閥則在水 平的生產流道上。油管懸掛器安裝在水下臥式采油樹本體內，用于懸掛油管柱并支撐其重量，油管 柱頂部與油管懸掛器連接，油管柱底部則向下延伸到油井產層；油管懸掛器中間通徑與接 在其下部的油管相通，通徑上還開有水平的側出口，從而組成采油樹生產流道的一部分；作 為水下采油樹的一道壓力控制和密封保障，油管懸掛器還起密封作用，將井液與外界環(huán)境 隔開；油管懸掛器還設有一個以上的液壓/電力貫穿與外部控制建立聯(lián)系，可滿足井下測 試、控制和化學藥劑注入等的需要。但是，現(xiàn)有海洋水下采油樹的內部采油樹帽由于結構設 計不夠合理，經(jīng)常發(fā)生滲漏，鎖定裝置可靠性不高，維修不方便。
發(fā)明內容本實用新型的目的是提供一種海洋水下臥式采油樹用油管懸掛器，解決了現(xiàn)有技 術中存在結構設計不夠合理，經(jīng)常發(fā)生滲漏，鎖定裝置可靠性不高，維修不方便的問題。本實用新型所采用的技術方案是，一種海洋水下臥式采油樹用油管懸掛器，包括 懸掛器主體，懸掛器主體座在采油樹本體內，懸掛器主體)的懸掛器通徑與采油樹本體底部 連接的生產油管相通，生產油管的外周套接有短節(jié)，在短節(jié)外套接有隔離筒，隔離筒與短節(jié) 之間設置有定向裝置，隔離筒底部伸入生產套管懸掛器，短節(jié)和生產油管向上與懸掛器主 體連接，懸掛器主體徑向開有生產流道B，生產流道B通過采油樹本體中的生產主閥與生產 流道A聯(lián)通；懸掛器主體沿軸向開有貫穿通道B，貫穿通道B —端與貫穿管線聯(lián)通，貫穿通 道B另一端與采油樹本體中的貫穿通道A聯(lián)通；懸掛器主體的懸掛器通徑上端設置有關閉 裝置B，懸掛器主體的上端沿圓周表面設置有鎖緊機構。本實用新型的海洋水下臥式采油樹用油管懸掛器，其特征還在于所述的生產套 管懸掛器與隔離筒之間設置有密封A，采油樹和高壓井口頭的連接處設置有密封墊環(huán)，隔離 筒的頂端與采油樹本體的接觸面上設置有密封B，懸掛器主體的外圓周與采油樹本體的內 表面之間分別設置有密封C、密封E、密封F，在貫穿通道A通過懸掛器主體與采油樹本體的 接縫處設置有密封D。所述的定向裝置包括定向筒和定向銷，定向筒安裝在采油樹本體上的隔離筒內， 定向銷固定在懸掛器主體上的短節(jié)外表面，定向銷伸進定向筒的導向槽中，定向筒的導向槽兩邊導向斜面的開口形狀上大下??；或者定向筒固定在懸掛器主體上，而定向銷固定在 采油樹本體上。所述的鎖緊機構的結構是，包括在懸掛器主體外表面平臺上設置有鎖環(huán)，在懸掛 器主體外表面套裝有外筒，外筒位于鎖環(huán)上方，外筒的上端內沿設置有鎖緊槽，外筒的下端 為圓錐面，該圓錐面直徑小于鎖環(huán)的初始內徑，懸掛器主體與外筒之間設置有支架，支架與 懸掛器主體固定連接，支架與外筒的接觸面上設置有向下的下壓突塊，在平臺位置上方的 懸掛器主體圓周上設置有頂環(huán)和扣環(huán)，頂環(huán)鑲嵌在懸掛器主體外表面的開孔中，扣環(huán)鑲嵌 在外筒的內表面，扣環(huán)和懸掛器主體相對的接觸面分別設置有齒面B和齒面A。本實用新型的有益效果是，有效形成水下采油樹所需的一道壓力控制和密封保 障，提供生產流道，懸掛器主體上設有一個以上的液壓/電力貫穿，可滿足井下測試、控制 和化學藥劑注入等的需要；懸掛器主體上內置定向機構，保證油管懸掛器安裝時準確定向 定位；利用鎖緊機構將懸掛器主體鎖定在采油樹本體上，并設有將鎖緊機構鎖定的裝置，避 免因震動等原因導致鎖緊機構解鎖，造成安全事故，保證了采油樹本體內腔的密封性及可 靠性，安裝及維修使用方便。

圖1為本實用新型裝置實施例安裝在水下采油樹上的局部剖視圖；圖2為本實用新型裝置中的鎖緊機構鎖緊前的剖面圖；圖3為本實用新型裝置中的鎖緊機構鎖緊后的剖面圖；圖4為實用新型裝置的鎖緊機構中的兩個鎖緊面的局部放大圖；圖5為本實用新型裝置中的定向機構示意圖；圖6為本實用新型裝置實施例1安裝在水下采油樹上的示意圖；圖7為本實用新型裝置實施例2安裝在水下采油樹上的示意圖。圖中，1.生產套管懸掛器，2.密封A，3.隔離筒，4.定向筒，5.定向銷，6.密封墊 環(huán)，7.短節(jié)，8.密封B，9.生產油管，10.生產主閥，11.生產流道A，12.生產流道B，13.懸 掛器通徑，14.密封C，15.鎖緊機構，16.內部采油樹帽，17.關閉裝置A，18.采油樹本體， 19.關閉裝置B，20.修井通道，21.密封D，22.修井閥，23.貫穿通道A，24.密封E，25.懸 掛器主體，26.環(huán)空主閥，27.環(huán)空通道，28.密封F，29.貫穿通道B，30.貫穿管線，31.連接 器，32.高壓井口頭，33.鎖環(huán)，34.齒面A，35.齒面B，36.頂環(huán)，37.支架，38.鎖緊槽，39.外 筒，40.外采油樹帽，41.下入工具，42.轉換流道，43.關閉裝置C，44. ROV采油樹帽，45.扣 環(huán)，46.導向斜槽，47.貫穿。
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。如圖1，本實用新型的海洋水下臥式采油樹用油管懸掛器的結構是，懸掛器主體 25座在采油樹本體18內，懸掛器主體25的懸掛器通徑13與采油樹本體18底部連接的生 產油管9相通，生產油管9向下延伸至油井產層，生產油管9的外周套接有短節(jié)7，在短節(jié)7 外套接有隔離筒3，隔離筒3與短節(jié)7之間通過定向筒4和定向銷5實現(xiàn)徑向的定向；生產 套管懸掛器1座在高壓井口頭32內，隔離筒3底部伸入生產套管懸掛器1內，生產套管懸掛器1與隔離筒3之間設置有密封A2，采油樹和高壓井口連接處設置有密封墊環(huán)6 ；隔離筒 3的頂端與采油樹本體18的接觸面上設置有密封B8，短節(jié)7和生產油管9頂部通過螺紋等 方式固定在懸掛器主體25上，懸掛器主體25徑向開有生產流道B12，生產流道B12與采油 樹本體18中的生產流道All對齊并聯(lián)通，兩者間設有生產主閥10 ；懸掛器主體25沿軸向 開有貫穿通道B29，貫穿通道B29 —端與貫穿管線30聯(lián)通，貫穿通道B29另一端與采油樹本 體18中的貫穿通道A23聯(lián)通；懸掛器主體25的懸掛器通徑13上端設置有關閉裝置B19， 懸掛器主體25上設置有鎖緊機構15 ；懸掛器主體25的外圓周與采油樹本體18的內表面 之間分別設置有密封C14、密封E24、密封F28，在貫穿通道A23通過懸掛器主體25與采油樹 本體18的接縫處設置有密封D21。圖1中還給出了其他配套設備的部件連接，采油樹本體18通過連接器31固定在 高壓井口頭32上，采油樹本體18的內部采油樹帽16中的關閉裝置A17，修井通道20及修 井閥22，環(huán)空通道27及環(huán)空主閥26，與采油樹本體18連接的連接器31。生產前，需要在懸掛器主體25位于生產流道B12之上的通徑13內安裝一個或多 個關閉裝置19，這樣，關閉裝置19、懸掛器主體25及密封E24就一起形成水下采油樹所需 的一道壓力控制和密封保障。生產流道B12上、下分別有密封E24和密封F28形成密封保 障，密封C14用于防止貫穿密封D21泄漏時產生影響。隔離筒3固定在采油樹本體18上，其 一端由密封B8實現(xiàn)與采油樹本體18之間的密封，另一端通過密封A2實現(xiàn)與生產套管懸掛 器1之間的密封，這樣，隔離筒3和密封墊環(huán)6形成井內流體與外界之間的兩道密封保障。 懸掛器主體25由其鎖緊機構15鎖定在采油樹本體18上，避免懸掛器主體25因井下壓力 作用向上竄動，造成安全事故。定向銷5與定向筒4相互配合，構成定向機構，實現(xiàn)油管懸掛器的準確定向安裝。 隔離筒3固定在采油樹本體18上，其一端由密封B8實現(xiàn)與采油樹本體18之間的密封，另 一端通過密封A2實現(xiàn)與生產套管懸掛器1之間的密封，這樣，隔離筒3和密封墊環(huán)6形成 兩道密封保障；隔離筒3內裝有定向筒4，定向銷5固定在懸掛器主體25上。具體實施時， 根據(jù)需要還可將定向筒4和定向銷5互換位置，即定向筒4固定在懸掛器主體25上，定向 銷5固定在采油樹本體18上。隔離筒3和定向筒4為兩個獨立零件，或制作為一個整體。 關閉裝置(17、19、43)為鋼絲繩塞或閥門等控制裝置。參照圖2、圖3、圖4，本實用新型裝置中的鎖緊機構15的結構是，包括在懸掛器主 體25外表面平臺上設置有鎖環(huán)33，在懸掛器主體25外表面套裝有外筒39，外筒39位于鎖 環(huán)33上方，外筒39的上端內沿設置有鎖緊槽38，外筒39的下端為圓錐面，該圓錐面直徑小 于鎖環(huán)33的初始內徑，懸掛器主體25與外筒39之間設置有支架37，支架37與懸掛器主體 25固定，支架37與外筒39的接觸面上設置有向下的下壓突塊以限制外筒39的上行，在平 臺位置上方的懸掛器主體25圓周上設置有頂環(huán)36和扣環(huán)45，頂環(huán)36鑲嵌在懸掛器主體 25的開孔中，扣環(huán)45鑲嵌在外筒39內表面的環(huán)形槽中，并且兩者有一定徑向間隙，故扣環(huán) 45受力時可徑向擴張，扣環(huán)45和懸掛器主體25相對的接觸面分別設置有齒面B35和齒面 A34。頂環(huán)36為一個整體，或由多個相互獨立的零件在圓周上均布而成；并且其截面形 狀可根據(jù)需要改變。鎖環(huán)33為一個整體，或由多個相互獨立的鎖塊在圓周上均布而成；并 且其截面形狀可根據(jù)需要改變。支架37通過螺紋或鉚接等方式固定在懸掛器主體25上。[0025]鎖緊機構15的外筒39在外力作用下可相對懸掛器主體25上下運動，其上、下的 極端位置如圖2、3所示，鎖環(huán)33為只有一個開口的圓環(huán)結構件(C形環(huán))，受力時可徑向伸 縮；當外筒39受到外力從上往下運動時，其圓錐面將擠壓鎖環(huán)33的內表面，使得鎖環(huán)33發(fā) 生彈性變形而徑向擴張，外筒39往下運動到圖3位置時，鎖環(huán)33徑向擴張最大，進入采油 樹本體18內腔上的對應鎖緊槽，從而將懸掛器主體25鎖定在采油樹本體18中；當外筒39 往下運動到圖3位置時，其受到鎖環(huán)33的壓力也達到最大，而兩件作用面角度的合理選擇， 確保摩擦阻力大于向上的作用力，故外筒39的下壓力移除后，鎖環(huán)33的壓力不會導致外筒 39產生向上運動；為防止震動等原因造成外筒39向上移動導致解鎖，還采用扣環(huán)45等對 外筒39鎖定，頂環(huán)36和扣環(huán)45的結構類似鎖環(huán)33，受力時可徑向伸縮，如圖4所示，懸掛 器主體25上有齒面A34，扣環(huán)45上有齒面B35，兩齒面咬合就能起到固定作用。本實用新型裝置下入安裝時如圖2所示(因關閉裝置B19可與本實用新型同時安 裝，也可獨立安裝，本圖為簡化，未畫出關閉裝置B19，下入工具41未畫出或僅部分畫出)， 先將下入工具41接在鉆桿上，下入工具41上的鎖環(huán)卡入鎖緊槽38，將懸掛器主體25固定 在下入工具41上，此時，頂環(huán)36受到下入工具41作用而徑向擴張，作用在扣環(huán)45上，使扣 環(huán)45也徑向擴張，故齒面A34和齒面B35分開一定距離，接著在水面設備(如浮式鉆井平臺 等)上通過鉆桿進行下入安裝，當懸掛器主體25座在采油樹本體18上后，此時，密封E24和 密封F28受壓變形，壓緊采油樹本體18內腔形成密封保障，下入工具41再將外筒39下壓 至如圖3的位置(齒面A34和齒面B35分開一定距離，不會阻礙外筒39的運動)，此時鎖環(huán) 33徑向擴張，進入采油樹本體18內腔上的對應鎖緊槽，從而將懸掛器主體25鎖定在采油樹 本體18，最后將下入工具41回收，頂環(huán)36和扣環(huán)45徑向收縮到自由狀態(tài)，齒面A34和齒 面B35咬合固定，阻止外筒39向上移動，從而確保懸掛器主體25鎖緊的可靠性；回收懸掛 器主體25時，下入工具41上的鎖環(huán)卡入鎖緊槽38，將懸掛器主體25固定在下入工具上，同 時推動頂環(huán)36和扣環(huán)45徑向擴張，使齒面A34和齒面B35分離，然后將外筒39上提到如 圖2所示位置，鎖環(huán)33會自動徑向收縮，離開采油樹本體18內腔上的對應鎖緊槽，此時，懸 掛器主體25與采油樹本體18處于解鎖狀態(tài)，可以直接回收。上述所有密封分別或全部是金屬密封、非金屬密封或組合密封，或是重力自激式 或壓力激活式。由于懸掛器主體25和水下采油樹18之間有各種液路和電路的連接，所以懸掛器 主體25和水下采油樹18在安裝時必須定向對齊，以確保各種液路和電路接口對應接口對 齊；懸掛器主體25上有定向銷5，采油樹本體18中有定向筒4，在懸掛器主體25下放座在 采油樹本體18的過程中，定向銷5沿著定向筒4的導向斜槽46中移動到底，導向斜槽46的 開口上大下小，(如圖5所示)，即可實現(xiàn)懸掛器主體25和水下采油樹18之間的定向安裝。懸掛器主體25上設有一個以上的液壓/電力貫穿，可滿足井下測試、控制和化學 藥劑注入等的需要。該實用新型位上的液壓/電力貫穿，采取徑向貫穿(如圖1所示，在懸掛 器的圓周上，以徑向開出貫穿通道)，或采取軸向貫穿，即貫穿通道大致與懸掛器主體25的 通徑13平行，從懸掛器主體25的頂部開出。如圖1所示(受圖幅所限，本圖僅畫出一個貫 穿)，該貫穿包括貫穿通道A23、密封D21、貫穿通道B29和貫穿管線30，貫穿通道A23、貫穿 通道B29和貫穿管線30相通，其中貫穿通道A23僅部分畫出，當懸掛器主體25座在采油樹 本體18上，重力自激式密封D21實現(xiàn)懸掛器主體25和水下采油樹18之間的密封；如果是液壓貫穿，則貫穿通道A23是液壓通道，其上會有閥門，外接液壓源，貫穿管線30向下延伸， 與井下安全閥(SCSSV)或封隔器等裝置連接，以實現(xiàn)對井下生產裝置的控制，或者進行化學 藥劑注入；如果是電力貫穿，密封D21處設有濕式電接頭(wet-mate connector)，當懸掛器 主體25座在采油樹本體18上后，需潛水員或水下機器人(ROV)到現(xiàn)場操作實現(xiàn)濕式電接 頭的對接，而貫穿通道A23、貫穿通道B29和貫穿管線30中布設有線纜或光纖，向上與水下 采油樹控制系統(tǒng)連接，向下與井下的傳感器、電潛泵或電控閥門等設備連接，以實現(xiàn)井下測 試和控制。圖6為本實用新型裝置安裝在水下采油樹上的一種實施例結構示意圖，懸掛器主 體25上安裝有一個關閉裝置B19。懸掛器主體25上下空腔通過修井閥22、環(huán)空主閥26與 修井通道連通，懸掛器主體25內部的生產油管9通過生產主閥10與生產通道連通。圖7為本實用新型裝置安裝在水下采油樹上的另一種實施例結構示意圖，懸掛器 主體25上安裝有關閉裝置B19和關閉裝置C43。懸掛器主體25上下空腔通過修井閥22、 環(huán)空主閥26與修井通道連通，懸掛器主體25內部的生產油管9通過生產主閥10與生產通 道連通。此時，懸掛器主體25上位于關閉裝置B19和關閉裝置C43之間有一液壓貫穿47， 該貫穿47外接閥門或其他控制裝置，可用于防止兩個關閉裝置依次安裝或回收時出現(xiàn)液 壓鎖閉，同時也可用于關閉裝置的壓力測試。例如，貫穿47外接的閥門可在水下采油樹外 操作，當安裝好關閉裝置C43后，需要安裝關閉裝置B19，由于兩個關閉裝置均有密封實現(xiàn) 與懸掛器主體25通徑13之間的密封，而兩個關閉裝置充滿液體，當關閉裝置B19快安裝到 位時就已實現(xiàn)與通徑13之間的密封，故兩個關閉裝置充滿液體無處可排，產生液壓鎖閉， 導致關閉裝置B19無法下壓到位實現(xiàn)安裝，此時，只要ROV在水下將貫穿47外接的閥門打 開，兩個關閉裝置充滿液體就能夠從貫穿47的通道排走，關閉裝置B19就能夠下壓到位實 現(xiàn)安裝。本實用新型的海洋水下臥式采油樹用油管懸掛器，懸掛器主體用于懸掛油管柱， 與安裝在其上的關閉裝置一起形成水下采油樹所需的一道壓力控制和密封保障，提供生產 流道，懸掛器主體25上設有一個以上的液壓/電力貫穿與外部控制建立聯(lián)系，可滿足井下 測試、控制和化學藥劑注入等的需要；懸掛器主體25上內置定向機構，保證懸掛器主體25 安裝時準確定向定位；利用鎖緊機構將懸掛器主體25鎖定在采油樹本體上，并設有將鎖緊 機構鎖定的裝置，避免因震動等原因導致鎖緊機構解鎖，造成安全事故；該油管懸掛器功能 齊全，完全滿足海洋水下油氣勘探開發(fā)的需要。
權利要求1.一種海洋水下臥式采油樹用油管懸掛器，其特征在于包括懸掛器主體(25)，懸掛 器主體(25)座在采油樹本體(18)內，懸掛器主體(25)的懸掛器通徑(13)與采油樹本體 (18)底部連接的生產油管(9)相通，生產油管(9)的外周套接有短節(jié)(7)，在短節(jié)(7)外套 接有隔離筒(3)，隔離筒(3)與短節(jié)(7)之間設置有定向裝置，隔離筒(3)底部伸入生產套 管懸掛器(1)，短節(jié)(7)和生產油管(9)向上與懸掛器主體(25)連接，懸掛器主體(25)徑向 開有生產流道B (12)，生產流道B (12)通過采油樹本體(18)中的生產主閥(10)與生產流 道A (11)聯(lián)通；懸掛器主體(25)沿軸向開有貫穿通道B (29)，貫穿通道B (29) —端與貫 穿管線(30)聯(lián)通，貫穿通道B (29)另一端與采油樹本體(18)中的貫穿通道A (23)聯(lián)通； 懸掛器主體(25)的懸掛器通徑(13)上端設置有關閉裝置B (19)，懸掛器主體(25)的上端 沿圓周表面設置有鎖緊機構(15)。
2.根據(jù)權利要求1所述的海洋水下臥式采油樹用油管懸掛器，其特征在于所述的生 產套管懸掛器(1)與隔離筒(3)之間設置有密封A (2)，采油樹和高壓井口頭(32)的連接處 設置有密封墊環(huán)(6)，隔離筒(3)的頂端與采油樹本體(18)的接觸面上設置有密封B (8)， 懸掛器主體(25)的外圓周與采油樹本體(18)的內表面之間分別設置有密封C (14)、密封 E (24)、密封F (28)，在貫穿通道A (23)通過懸掛器主體(25)與采油樹本體(18)的接縫 處設置有密封D (21)。
3.根據(jù)權利要求1所述的海洋水下臥式采油樹用油管懸掛器，其特征在于所述的定 向裝置包括定向筒(4)和定向銷(5)，定向筒(4)安裝在采油樹本體(18)上的隔離筒(3)內， 定向銷(5)固定在懸掛器主體(25)上的短節(jié)(7)外表面，定向銷(5)伸進定向筒(4)的導 向槽中，定向筒(4)的導向槽兩邊導向斜面(46)的開口形狀上大下??；或者定向筒(4)固定在懸掛器主體(25)上，而定向銷(5)固定在采油樹本體(18)上。
4.根據(jù)權利要求1所述的海洋水下臥式采油樹用油管懸掛器，其特征在于所述的鎖 緊機構(15)的結構是，包括在懸掛器主體(25)外表面平臺上設置有鎖環(huán)(33)，在懸掛器主 體(25)外表面套裝有外筒(39)，外筒(39)位于鎖環(huán)(33)上方，外筒(39)的上端內沿設置有 鎖緊槽(38)，外筒(39)的下端為圓錐面，該圓錐面直徑小于鎖環(huán)(33)的初始內徑，懸掛器 主體(25)與外筒(39)之間設置有支架(37)，支架(37)與懸掛器主體(25)固定連接，支架 (37)與外筒(39)的接觸面上設置有向下的下壓突塊，在平臺位置上方的懸掛器主體(25) 圓周上設置有頂環(huán)(36)和扣環(huán)(45)，頂環(huán)(36)鑲嵌在懸掛器主體(25)外表面的開孔中，扣 環(huán)(45)鑲嵌在外筒(39)的內表面，扣環(huán)(45)和懸掛器主體(25)相對的接觸面分別設置有 齒面B (35)和齒面A (34)。
5.根據(jù)權利要求1所述的海洋水下臥式采油樹用油管懸掛器，其特征在于所述的懸 掛器通徑(13)內設有關閉裝置B (19)和關閉裝置C (43)，位于關閉裝置B (19)和關閉裝 置C (43)之間的懸掛器主體(25)上開有貫穿(47)。
專利摘要本實用新型公開了一種海洋水下臥式采油樹用油管懸掛器，油管懸掛器的通徑與生產油管相通，懸掛器通徑上端設置有關閉裝置B，油管懸掛器的上端沿圓周表面設置有鎖緊機構；生產油管的外周套接有短節(jié)，在短節(jié)外套接有隔離筒，隔離筒與短節(jié)之間通過定向裝置連接，隔離筒外套接有生產套管懸掛器，油管懸掛器徑向開有生產流道B，生產流道B與采油樹本體中的生產流道A對齊并聯(lián)通；油管懸掛器沿軸向開有貫穿通道B，貫穿通道B與采油樹本體中的貫穿通道A聯(lián)通。本實用新型的裝置，結構設計合理，密封性好，鎖定裝置可靠性高，維修方便。
文檔編號E21B33/035GK201778731SQ201020530880
公開日2011年3月30日 申請日期2010年9月16日 優(yōu)先權日2010年9月16日
發(fā)明者劉文霄, 王定亞, 王進全, 鄧平 申請人:寶雞石油機械有限責任公司