專利名稱：提拉式全水深外懸掛離合鎖解水下井口切割回收組合工具的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及海洋石油鉆探技術領域，特別涉及一種提拉式全水深外懸 掛離合鎖解水下井口切割回收組合工具。
背景技術：
根據(jù)國際慣例和我國政府規(guī)定，海洋石油鉆井完成后，未經(jīng)國家政府 部門批準，不得在泥線以上留下任何構筑物。為此，除了個別探井經(jīng)申請 保留井口外，絕大多數(shù)探井任務完成后都要把水下井口頭系統(tǒng)從泥線以下 切割回收到地面,消除泥線上遺留物，這就需要有水下專門切割回收工具 由專門作業(yè)人員去作業(yè)。
通常，當水深不超過300米，可以采用傳統(tǒng)座壓式旋轉切割井口頭的 辦法，這種辦法切割工具整個鉆柱是受壓的，旋轉切割時隔水導管已解脫， 鉆柱在沒有圓周限制的海水中即自轉又公轉，容易造成鉆柱壓彎甩動。如 果是在較淺的水中作業(yè)，由于鉆柱不長，甩動半經(jīng)不會太大，這種方法可 行。但近年來，隨著作業(yè)水深的加深，超過300米，甚至是一千米及以上， 如杲繼續(xù)采用座壓式切割井口頭則很容易發(fā)生甩動半徑過大造成割刀穩(wěn)定 性差，受力不均，不易切割，同時甩動半徑過大還容易發(fā)生折斷鉆柱的事 故，甚至會因為海流影響而無法作業(yè)。
上述現(xiàn)有技術切割由于切割工具和井口沒有相互自鎖或定位，切割時 容易移位割偏，造成切割時間加長，生產(chǎn)效率低
發(fā)明內(nèi)容
'
本發(fā)明的目的是，針對上述現(xiàn)有技術存在的缺陷提供了一種提拉式全水深外懸掛離合鎖解水下井口切割回收組合工具，鉆柱旋轉時，其公轉甩 動半徑小，作業(yè)平穩(wěn)，作業(yè)可靠性高。
本發(fā)明的技術方案如下
一種提拉式全水深外懸掛離合鎖解水下井口切割回收組合工具，包括 外懸掛定位機構和離合鎖解及旋轉機構，其中
所述外懸掛定位機構包括提升裝置、卡爪、主體定位座，其中所述 提升裝置裝設在所述主體定位座上，所述卡爪可轉動的連接在所述主體定 位座上，所述卡爪的一端和所述提升裝置通過第一彈簧連接；
所述離合鎖解及旋轉機構包括鎖卡殼體、滑動軸承、旋轉軸芯，所 述旋轉軸芯裝入所述滑動軸承中，所述滑動軸承裝入所述鎖卡殼體中，所 述旋轉軸芯上設置有凸出臺肩，所述臺肩的一側與所述鎖卡殼體設置有沿 所述旋轉軸芯中心線方向的第二彈簧， 一導向封頭與所述鎖卡殼體的 一端 口固定連接，所漆臺肩的另 一 側與所述導向封頭的內(nèi)面可離合的連接；
所述鎖卡殼體的外壁上設置有卡扣鍵，所述主體定位座內(nèi)壁設置有卡 扣槽，所述外懸掛定位機構與所述離合鎖解及旋轉機構通過所述卡扣槽卡 扣鍵且可鎖定的連接。
其中，所述主體定位座的內(nèi)壁上裝"i殳有護板。
其中，所述卡爪為7字形，所述卡爪的拐角處通過一銷軸可轉動的裝 設在所述主體定位座的槽內(nèi)，所述卡爪的頂面上設置有彈簧孔，所述提升 裝置上設置有彈簧槽，所述第一彈簧的一端裝入所述彈簧槽中，所述彈簧 的另 一端裝入所述彈簧孔中。
其中，所述主體定位座內(nèi)壁設置有卡扣槽，具體包括所述主體定位 座內(nèi)壁設置有豎向的卡扣豎槽和橫向的卡扣橫槽。
其中，所述提升裝置與所述主體定位座之間通過隔套連接。
其中，所述卡爪為三個。 '
其中，所述臺肩的一側與所述鎖卡殼體之間裝設有推力軸承，所述推力軸承與所述臺肩的一側裝設有第二彈簧。 其中，鎖卡殼體上設置有注油孔。
其中，所述臺肩的另一側與所述導向封頭的內(nèi)面可離合的連接；具體 包括所述導向封頭內(nèi)面設置有離合短銷，所述臺肩的另一側設置離合齒， 所述離合短銷與所述離合齒可離合的連接。
其中，所述旋轉軸芯的上端面設置有公螺紋或母螺紋， 一定位芯軸下 端設置有母螺紋或公螺紋，所述定位芯軸通過所述螺紋連接裝入所述旋轉 軸芯的上端，且所述定位芯軸上設置有定位臺肩。
本發(fā)明的有益效果為本發(fā)明提供的一種提拉式全水深外懸掛離合鎖 解水下井口切割回收組合工具，離合鎖解及旋轉機構，外懸掛定位機構和
解鎖卡定位芯軸配合使用，外懸掛定位機構卡掛在水下井口頭上，鉆柱旋 轉時，其公轉甩動半徑小，作業(yè)平穩(wěn)，不會造成鉆桿折斷事故。外懸掛定 位機構的三個卡爪呈三角形分布符合穩(wěn)定性原理，同時切割作業(yè)時外懸掛 定位機構的三個卡爪緊緊抓住井口使外懸掛定位機構和井口結合成一體， 提供了自動定位和側向支座功能，這樣割刀就可自動對中井口平穩(wěn)進行切 割，切割作業(yè)時井口系統(tǒng)呈受拉狀態(tài)，切割斷時井口不易傾倒，從指重表 懸重的變化可直觀知道井口頭切斷與否，因此作業(yè)可靠性高，工作效率高， 節(jié)約成本，經(jīng)濟效益顯著。而且該組合工具適用于淺水和深水井口切割作 業(yè)。


圖1為本發(fā)明提供的一種外懸掛定位機構的分解示意圖； 圖2為本發(fā)明提供的一種離合鎖解及旋轉機構的組裝示意圖； 圖3為本發(fā)明提供的一種深水井口切割組合工具的組裝示意圖。
具體實施方式
本發(fā)明提供了 一種提拉式全水深外懸掛離合鎖解水下井口切割回收組 合工具，為使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚、明確，以下參照 附圖并舉實施例對本發(fā)明進一步詳細說明。
如圖1、圖2'、圖3所示，為了實現(xiàn)平穩(wěn)、高可靠性及高效率深水井口 切割作業(yè)，不會造成鉆桿折斷事故，本發(fā)明實施例提供的一種提拉式全水 深外懸掛離合鎖解水下井口切割回收組合工具，包括外懸掛定位機構、 離合鎖解及旋轉機構和解鎖卡定位芯軸，其中
所述外懸掛走位機構A包括提升裝置103、卡爪106、主體定位座 108，其中所述提升裝置103裝設在所述主體定位座108上，該提升裝置103 用于將該組合工具提起來，該提升裝置103在本實施例中是截面為帽狀、 其上面和下面為圓柱形的提升帽，該提升帽的上下面的中心設置有中心軸 孔，其上面設置有掛扣部件，以方便采油平臺上的裝置能夠?qū)⒔M合工具提 升起來。
該主體定位座108是圓柱形，其軸向中心設置有圓孔，所述主體定位 座108內(nèi)壁設置有卡扣槽，具體包括所述主體定位座108內(nèi)壁設置有豎 向的卡扣豎槽131和橫向的卡扣橫槽132。該豎向的卡扣豎槽131是用來穿 過離合鎖解及旋轉機構B的凸鍵，然后通過轉動將該凸鍵轉到卡扣橫槽132 中，使離合鎖解及旋轉機構B與外懸桂定位機構A鎖在一起。
該提升裝置103固定裝設在所述主體定位座108上，在本實施例中所 述提升裝置103與所述主體定位座108之間通過隔套104連接。也可通過 其他的方式固定連接，該隔套104為六個，或者更多、更少個，隔套104 可以焊接在提升裝置103的下面和主體定位座108上面之間，所述提升裝 置103與所述主體定位座108之間具有隔套104長度的空隙，采油平臺上 的提升設備可以掛扣在該空隙中，將組合工具以及其他設備提上來。所述 提升裝置103與所述主體定位座108之間也可通過其他的方式固定連接， 提升裝置103上有提升用的掛扣部件即可。所述卡爪10^可轉動的連接在所述主體定位座108上，可優(yōu)選的，所 述卡爪106為三個，因為形成三角形的固定最為穩(wěn)定，在其他實施例中， 也可以為多于三個或者少于三個。所述卡爪106的一端和所述提升裝置103 通過第一彈簧105連接；在本實施例中，所述卡爪106為7字形，所述卡 爪106的拐角處通過一銷軸107可轉動的裝設在所述主體定位座108的槽 內(nèi)，所述卡爪106的頂面上設置有彈簧孔，所述提升裝置103上設置有彈 簧槽，所述第一彈簧105的一端裝入所述彈簧槽中，所述彈簧的另一端裝 入所述彈簧孔中。所述卡爪106通過彈簧的彈性使其張開，在有物體壓卡 爪106的上端內(nèi)面時又可以4吏卡爪106向中心4齊壓。該卡爪106的下端內(nèi) 面設置有用來卡住井口壁的牙槽。
所述離合鎖解及旋轉機構B包括鎖卡殼體lll、滑動軸承113、旋轉 軸芯125，所述旋轉軸芯125裝入所述滑動軸承113中，所述滑動軸承113 裝入所述鎖卡殼體111中，所述旋轉軸芯125上設置有凸出臺肩，所述臺 肩的一側與所述鎖卡殼體111設置有沿所述旋轉軸芯125中心線方向的第 二彈簧118, —導向封頭123與所述鎖卡殼體111的一端口固定連接，所述 臺肩的另一側與所述導向封頭123的內(nèi)面可離合的連接；在本實施例中， 所述臺肩的一側與所述鎖卡殼體111之間裝設有推力軸承115，所述推力軸 承115與所述臺肩的一側裝設有第二彈簧118。第二彈簧118的一端可以通 過一彈簧座119裝設在旋轉軸芯125的臺肩上。
所述鎖卡殼體111的外壁上設置有凸鍵，所述主體定位座108內(nèi)壁設 置有卡扣槽，所迷外懸掛定位機構A與所述離合鎖解及旋轉機構B通過所 述卡扣槽卡扣且可鎖定的連接。其中，在本實施例中，所述臺肩的另一側 與所述導向封頭123的內(nèi)面可離合的連接；具體包括所述導向封頭123 內(nèi)面設置有離合短銷，所述臺肩的另一側設置離合齒，所述離合短銷與所 述離合齒可離合的連接。 -
在進一步的實施例中，為了防止該主體定位座108在裝入井口的時候被井壁撞壞主體定位座108的內(nèi)壁，所述主體定位座108的內(nèi)壁上裝設有 護板，該護板貼在該主體定位座108的內(nèi)壁，通過螺絲裝設在該主體定位 座108的內(nèi)壁。該護板為軟質(zhì)材料，該防護板110可以為易損件，可以在 磨損后及時更換，對主體定位座108及井口起到保護的作用。
在進一步的實施例中，為了使該組合工具的轉動部件能否得到潤滑， 在鎖卡殼體111 ,上設置有注油孔，以用于注油，如果不使用時，則可以通 過堵塞堵上該注油孔。
另外，在進一步的實施例中，所述旋轉軸芯125的上端面設置有公螺 紋或母螺紋， 一定位芯軸C下端設置有母螺紋或公螺紋，所述定位芯軸C 通過所述螺紋連"l妻裝入所述旋轉軸芯125的上端，且所述定位芯軸C上設 置有定位臺肩。當外懸掛定位機構A與離合鎖解及旋轉機構B解鎖后，該 離合鎖解及旋轉機構B下降到該定位臺肩位置就不能再下降了 ，便于操作。
本發(fā)明實施例提供的這種非水深限制井口切割組合工具的具體裝配過 程為 .
外懸掛定位機構A裝配過程首先將三個防護板110分別裝入主體定 位座108的三處對應位置，并用螺栓109將其和主體定位座108固定在一 起。然后將三個銷軸107分別放入卡爪106的銷孔中，然后在分別裝入到 主體定位座108的三個槽里。之后將彈簧105裝入卡爪106的彈簧孔中， 再將隔套104和提升帽103分別裝到主體定位座108上，并用螺栓101和 102將提升帽103和主體定位座108固定成一體，即完成了外懸掛定位機構 A的裝配。
離合式離合鎖解及41轉機構B裝配過程首先將滑動軸承113裝入鎖 卡殼體111并用螺釘114緊固，再將密封圈112裝入鎖卡殼體111，同時將 彈簧座119和第二彈簧118及平面推力軸承115依次從母扣端裝入旋轉芯軸 125,再將裝好的鎖卡殼體111從母扣端裝入旋轉芯軸125。另外將離合銷 121和密封圈120及密封圈124分別裝入導向封頭123,然后再將導向封頭123從公扣端裝入旋轉芯軸125并用螺栓122將其和鎖卡殼體111固定在一 起，最后將組合墊圈116和堵塞117裝入鎖卡殼體111完成裝配。
本發(fā)明實施例提供的這種提拉式全水深外懸掛離合鎖解水下井口切割 回收《且合工具的工作原理為
在井下進行切割作業(yè)時，該組合工具由外懸掛定位機構A和離合式離合 鎖解及旋轉機構B及解鎖卡定位芯軸C三部分配合使用，進行水下井口頭 切割作業(yè)時，將離合式離合鎖解及旋轉機構B由下至上穿過外懸掛定位機 構A中心孔和上部解鎖卡定位芯軸C連接，在離合式離合鎖解及旋轉機構 B下端裝設扶正器和切割刀具，解鎖卡定位芯軸C上部母扣接鉆桿并與平 臺驅(qū)動裝置連接，如圖3所示。作業(yè)時將工具下入海底，割刀及離合式離 合鎖解及旋轉機構B等進入井口 126內(nèi)，至到外懸掛定位機構A坐到井口 上為止，由于其卡爪106在自由狀態(tài)下受彈簧105的作用，是張開的，所 以很容易將外懸掛定位機構A坐到井口上，這時將鉆桿逆時針緩慢旋轉一 定角度使鎖卡殼體111的凸鍵對上外懸掛定位機構A的卡扣豎槽131，再將 鉆桿慢慢上提使凸鍵進入卡扣豎槽131里面，繼續(xù)提升鉆桿至鎖卡殼體111 上端面壓到卡爪106內(nèi)下面上，這時三個卡爪106受到作用力就會繞其銷 抽107順時針旋轉一個角度，使卡爪106將井口卡緊，這時將鉆桿順時針 旋轉一定角度使鎖卡殼體111的凸鍵旋入主體定位座108卡扣橫槽132中， 使離合鎖解及旋轉機構B與外懸掛定位機構A鎖在一起，鉆桿繼續(xù)向上一 個預拉力，克服離合式離合鎖解及旋轉機構B里面的離合器彈簧力，離合 器脫離，接下來就可以進行切割作業(yè)了。需要解卡時操作就比較簡單，只 用解除鉆桿的預拉力，逆時針旋轉一定角度，這時由于解除了預拉力，離 合式離合鎖解及旋轉機構B內(nèi)的第二彈簧118失去了外力影響，第二彈簧 118復位，離合器121結合，鎖卡殼體111就隨鉆桿也旋轉了一個角度。再 緩慢下移鉆桿使鎖卡殼體111的凸鍵從主體定位座108卡扣槽(卡扣豎槽 131、卡扣橫槽132)中脫出，然后順時針旋轉一個角度，再慢慢上提，這時鎖卡殼體111的凸鍵就頂?shù)搅酥黧w定位座108內(nèi)下端面上，同時由于外 懸掛定位機構A的三個卡爪106失去了外力，就自動張開和井口脫離，即 是不能自動張開，由于卡爪106這時處于自由狀態(tài)，沒有自鎖能力，繼續(xù) 提升鉆桿組合工具就可從井口中退出來了 。
本發(fā)明實施例提供的外懸掛定位機構與離合鎖解及旋轉機構及解鎖卡 定位芯軸組成的提拉式全水深外懸掛離合鎖解水下井口切割回收組合工具 具有以下特點
1、 該組合工具使用于淺水和深水井口切割作業(yè)。
2、 該組合工具采用外掛井口，在切割作業(yè)過程中鉆桿始終承受^f立力，
當鉆柱旋轉時，其公轉甩動半徑小得多，作業(yè)平穩(wěn)的多，從而保證了深水 井口切割作業(yè)的可靠性。
3、 由于采用外掛，工作可靠，不會像傳統(tǒng)內(nèi)撈矛那樣經(jīng)常出現(xiàn)抓不緊、 退不出，甚至損壞井口頭的現(xiàn)象。
4、 作業(yè)過程中可以防止井口頭隨著割刀旋轉。
5、 由于切割時井口也是受拉狀態(tài)，不會出現(xiàn)像傳統(tǒng)受壓切割作業(yè)那樣 經(jīng)常導致井口傾斜而影響切割作業(yè)。
6、 外懸掛定位^M勾A的三個卡爪呈三角形分布符合穩(wěn)定性原理，同時 切割作業(yè)時外懸掛器的三個卡爪緊緊抓住井口使外懸掛定位機構A和井口 結合成一體，提供了自動定位和側向支座功能，這樣割刀就可自動對中井 口平穩(wěn)進行切割，.而傳統(tǒng)切割由于切割工具和井口沒有相互自鎖或定位， 切割時容易移位割偏，造成切割時間加長。
7、 切割作業(yè)時井a(chǎn)系統(tǒng)呈受拉狀態(tài)，當切割斷不會像受壓時井口易傾
倒，且從指重表懸重的變化可直觀知道切斷與否。
8、 由于該組合工具設計和使用優(yōu)勢，工作效率和可靠性都遠高于傳統(tǒng) 切割作業(yè)。 '
9、 該組合工具可以作為井口下入工具使用。10、 該組合工具可以一次完成注水泥、切割、打撈三合一作業(yè)〗壬務，
這將大大提高工作效率，節(jié)約大量成本，經(jīng)濟效益顯著。
11、 超深水作業(yè)(比如超過1000米深水)時，組合工具上部可直接連
接泥漿馬達，作業(yè)過程中馬達輸出軸帶動下部切割工具轉動，而鉆桿不會 轉動，更提高了作業(yè)的可靠性。
應說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制，盡 管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當 理解，可以對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明 技術方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。
權利要求
1、一種提拉式全水深外懸掛離合鎖解水下井口切割回收組合工具，其特征在于，包括外懸掛定位機構和離合鎖解及旋轉機構，其中所述外懸掛定位機構包括提升裝置、卡爪、主體定位座，其中所述提升裝置裝設在所述主體定位座上，所述卡爪可轉動的連接在所述主體定位座上，所述卡爪的一端和所述提升裝置通過第一彈簧連接；所述離合鎖解及旋轉機構包括鎖卡殼體、滑動軸承、旋轉軸芯，所述旋轉軸芯裝入所述滑動軸承中，所述滑動軸承裝入所述鎖卡殼體中，所述旋轉軸芯上設置有凸出臺肩，所述臺肩的一側與所述鎖卡殼體設置有沿所述旋轉軸芯中心線方向的第二彈簧，一導向封頭與所述鎖卡殼體的一端口固定連接，所述臺肩的另一側與所述導向封頭的內(nèi)面可離合的連接；所述鎖卡殼體的外壁上設置有卡扣鍵，所述主體定位座內(nèi)壁設置有卡扣槽，所述外懸掛定位機構與所述離合鎖解及旋轉機構通過所述卡扣槽卡扣鍵且可鎖定的連接。
2、 如權利要求1所述組合工具，其特征在于，所述主體定位座的內(nèi)壁 上裝設有護板。
3、 如權利要求1所述組合工具，其特征在于，所述卡爪為7字形，所 述卡爪的拐角處通過一銷軸可轉動的裝設在所述主體定位座的槽內(nèi)，所述 卡爪的頂面上設置有彈簧孔，所述提升裝置上設置有彈簧槽，所述第一彈 簧的一端裝入所述彈簧槽中，所述彈簧的另 一端裝入所述彈簧孔中。
4、 如權利要求1所述組合工具，其特征在于，所述主體定位座內(nèi)壁設 置有卡扣槽，具體包括所述主體定位座內(nèi)壁設置有豎向的卡扣豎槽和橫向的卡扣纟黃槽。
5、 如權利要.求1所述組合工具，其特征在于，所述提升裝置與所述主 體定位座之間通過隔套連接。
6、 如權利要求1所述組合工具，其特征在于，所述卡爪為三個，也可 以多于或少于三個。
7、 如權利要'求1所述組合工具，其特征在于，所述臺肩的一側與所述 鎖卡殼體之間裝設有推力軸承，所述推力軸承與所述臺肩的一側裝設有第 二彈簧。
8、 如權利要求1所述組合工具，其特征在于，鎖卡殼體上設置有注油孔。
9、 如權利要求1所述組合工具，其特征在于，所述臺肩的另一側與所 述導向封頭的內(nèi)面可離合的連接；具體包括所述導向封頭內(nèi)面設置有離 合短銷，所述臺肩的另一側設置離合齒，所述離合短銷與所述離合齒可離 合的連接。
10、 如權利要求1所述組合工具，其特征在于，還包括解鎖卡定位 芯軸，所述旋轉軸芯的上端面設置有^^螺紋或母螺紋，所述定位芯軸下端 設置有母螺紋或公螺紋，所述定位芯軸通過所述螺紋連接裝入所述旋轉軸 芯的上端，且所述定位芯軸上設置有定位臺肩。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種提拉式全水深外懸掛離合鎖解水下井口切割回收組合工具，包括外懸掛定位機構和離合鎖解及旋轉機構和解鎖卡定位機構，外懸掛定位機構包括提升帽、隔套、彈簧、卡爪、主體定位座和防護板，離合鎖解及旋轉機構包括鎖卡殼體、滑動軸承、推力軸承、離合短銷、導向封頭、旋轉芯軸及密封圈，解鎖卡定位機構包括解鎖卡定位芯軸。本發(fā)明提供的非水深限制井口切割組合工具，鉆柱旋轉時，其公轉甩動半徑小，作業(yè)平穩(wěn)，不會造成鉆桿折斷事故。作業(yè)可靠性高，工作效率高，節(jié)約成本，經(jīng)濟效益顯著。而且該組合工具適用于淺水和深水井口切割作業(yè)，在超深水作業(yè)時，如超過1000米水深，該組合工具與泥漿馬達配合使用將更加安全可靠。
文檔編號E21B29/00GK101550811SQ20091010705
公開日2009年10月7日 申請日期2009年5月8日 優(yōu)先權日2009年5月8日
發(fā)明者張武輦, 賈銀鴿, 郭德林 申請人:深圳遠東石油工具有限公司