专利名称：海洋水下立式采油树用油管悬挂器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于石油天然气钻采装备技术领域，涉及一种海洋水下立式采油树用 油管悬挂器。
背景技术：
水下采油树是海洋油气田生产和井下作业时进行井口作业的装置，主要用于控制 油气井生产时井口的流量和压力，同时可以兼顾多种采油工艺措施的实施。水下采油树按 其生产主阀的安装位置可分为立式采油树(又称为“传统采油树”)和卧式采油树(又称为 “水平采油树”)两种，垂直通径上有生产主阀的是立式采油树，卧式采油树生产主阀则在水 平的生产流道上。油管悬挂器安装在水下立式采油树本体内，用于悬挂油管柱并支撑其重量，油管 柱顶部与油管悬挂器连接，油管柱底部则向下延伸到油井产层；油管悬挂器中间通径与接 在其下部的油管相通，形成采油树生产流道的一部分；作为水下采油树的一道压力控制和 密封保障，油管悬挂器还需要起到密封作用，将井液与外界环境隔开；油管悬挂器还设有一 个以上的液压/电力贯穿与外部控制建立联系，可满足井下测试、控制和化学药剂注入等 的需要。但是，现有海洋水下采油树的内部采油树帽由于结构设计不够合理，经常发生渗 漏，锁定装置可靠性不高，维修不方便，不适应上述的多种技术要求。
发明内容本实用新型的目的是提供一种海洋水下立式采油树用油管悬挂器，解决了现有技 术中存在结构设计不够合理，经常发生渗漏，锁定装置可靠性不高，维修不方便的问题。本实用新型所采用的技术方案是，一种海洋水下立式采油树用油管悬挂器，包括 悬挂器主体，悬挂器主体中的悬挂器通径与生产油管相通，悬挂器主体的上端设置有锁紧 装置，悬挂器主体的悬挂器通径上端安装有关闭装置A，悬挂器主体的下端连接有短节，在 短节外套接有隔离筒，隔离筒与短节之间设置有定向装置，隔离筒伸入生产套管悬挂器内。本实用新型的海洋水下立式采油树用油管悬挂器，其特征还在于所述的悬挂器 主体安装在采油树大四通中，采油树大四通通过连接器座在高压井口头上，生产套管悬挂 器与隔离筒之间设置有密封A，采油树大和高压井口头连接处设置有密封垫环，隔离筒的顶 端与采油树大四通的接触面上设置有密封B ；悬挂器主体与采油树大四通之间还设置有密 封C和密封D，密封D和密封C依次位于锁紧装置的下方，悬挂器主体沿轴线方向另开有贯 穿通道A，贯穿通道A向下与贯穿管线联通，采油树大四通还侧开有修井通道和环空通道A。所述的定向装置，包括短节外圆周上固定有定向销，隔离筒)内圆周上设置有定向 筒，定向销伸进定向筒的导向槽中，定向筒的导向槽两边导向斜面的开口形状上大下小。所述的锁紧装置的结构是，包括在悬挂器主体外表面平台上设置有锁环，在悬挂 器主体上段外表面套装有外筒，外筒位于锁环上方，外筒的上端内沿设置有锁紧槽，外筒的 下端为圆锥面，该圆锥面直径小于锁环的初始内径，悬挂器主体与外筒之间设置有支架，支架与悬挂器主体固定连接，支架与外筒的接触面上设置有向下的下压突块，在平台位置上 方的悬挂器主体圆周上设置有顶环和扣环，顶环镶嵌在悬挂器主体的开孔中，扣环)镶嵌在 外筒内表面的环形槽内。本实用新型的有益效果是，悬挂器主体与安装在其上的关闭装置一起形成水下采 油树所需的一道压力控制和密封保障，提供生产流道，悬挂器主体上设有一个以上的液压/ 电力贯穿，可满足井下测试、控制和化学药剂注入等的需要；悬挂器主体上内置定向机构， 保证油管悬挂器安装时准确定向定位；利用锁紧机构将悬挂器主体锁定在采油树本体上， 并设有将锁紧机构锁定的装置，避免因震动等原因导致锁紧机构解锁，造成安全事故；该油 管悬挂器功能齐全，完全满足海洋水下油气勘探开发的需要。
图1为本实用新型装置的结构示意图；图2为本实用新型装置锁紧机构锁紧前的剖面图；图3为本实用新型装置锁紧机构锁紧后的剖面图；图4为本实用新型装置中的齿面A和齿面B的局部放大图；图5为本实用新型装置中的定向机构示意图；图6为本实用新型装置安装在水下采油树大四通中的局部剖视图；图7为本实用新型装置安装在水下采油树大四通中的结构示意图；图8为本实用新型装置安装在水下高压井口头中的结构示意图。图中，1.生产套管悬挂器，2.密封A，3.隔离筒，4.定向筒，5.定向销，6.密封垫 环，7.短节，8.密封B，9.生产油管，10.悬挂器通径，11.密封C，12.悬挂器主体，13.密封 D，14.锁紧机构，15.采油树大四通，16.关闭装置A，17.修井通道，18.贯穿通道A，19.环 空通道A，20.连接器，21.高压井口头，22.贯穿管线，23.密封E，24.贯穿通道B，25.锁环， 26.齿面A，27.顶环，28.扣环，29.齿面B，30.支架，31.锁紧槽，32.外筒，33.下入工具， 34.导向斜面，35.短节A，36.生产主阀，37.采油树，38.生产抽汲阀，39.采油树帽，40.生 产翼阀，41.转换流道，42.转换阀，43.修井阀，44.环空翼阀，45.环空主阀46.环空通道 B，47.关闭装置B，48.短节B，49.短节C。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型进行详细说明。如图1，本实用新型的海洋水下立式采油树用油管悬挂器的结构是，采油树大四通 15通过连接器20座在高压井口头21上，采油树大四通15内安装有悬挂器主体12，悬挂器 主体12的悬挂器通径10与生产油管9相通，生产油管9向下延伸至油井产层，悬挂器主体 12的上端设置有锁紧装置14，悬挂器主体12的悬挂器通径10上端安装有关闭装置A16，悬 挂器主体12的下端连接有短节7，在短节7外套接有隔离筒3，隔离筒3与短节7之间通过 定向筒4和定向销5实现径向的定向，隔离筒3底部伸入生产套管悬挂器1内，生产套管悬 挂器1座在高压井口头21内，生产套管悬挂器1与隔离筒3之间设置有密封A2，采油树和 高压井口头21连接处设置有密封垫环6，隔离筒3的顶端与采油树大四通15的接触面上设 置有密封B8 ；悬挂器主体12沿轴线方向开有贯穿通道A18，贯穿通道A18向下与贯穿管线22连通；悬挂器主体12与采油树大四通15之间还设置有密封Cll和密封D13，密封D13和 密封Cll依次位于锁紧装置14的下方，采油树大四通15还侧开有修井通道17和环空通道 A19。悬挂器主体12通过锁紧机构14锁定在采油树大四通15中，避免悬挂器主体12 因井下压力作用向上窜动，造成安全事故。由于油管悬挂器和水下采油树之间设置有各种液路和电路的连接，所以油管悬挂 器和采油树在安装时必须定向对齐，以确保各种液路和电路接口对应接口对齐。定向装置 包括在短节7外圆周上固定有定向销5，在隔离筒3内圆周上设置有定向筒4，定向销5伸 进定向筒4的导向槽中，定向筒4的导向槽两边导向斜面34的开口形状由大到小。定向销 5沿着定向筒4的导向斜面34移动到小口底端，如图5所示，即实现油管悬挂器与水下采油 树的定向安装。悬挂器主体12上设有一个以上的液压/电力贯穿，可满足井下测试、控制和化学 药剂注入等的需要。如图1所示(受图幅所限，本图仅画出一个轴向贯穿通道18)，贯穿通道 18贯穿悬挂器主体12上下两个端面，再通过接头实现液路或电路的连接(也可采用如图6 所示的径向贯穿，该贯穿包括贯穿管线22、贯穿通道A18、密封E23、贯穿通道B24，当悬挂器 主体12座在采油树本体15上，重力自激式密封E23实现油管悬挂器与采油树本体之间的 密封)；如果是液压贯穿，则贯穿通道18是液压通道，液压通道设有阀门，外接液压源，贯穿 管线22向下延伸，与井下安全阀(SCSSV)或封隔器等装置连接，以实现对井下生产装置的 控制，或者进行化学药剂注入；如果是电力贯穿，贯穿通道18和贯穿管线22里设有线缆或 光纤，向上与水下采油树控制系统连接，向下与井下的传感器、电潜泵或电控阀门等设备连 接，以实现井下测试和控制。如图2、图3、图4，本实用新型装置中的锁紧装置14的结构是，包括在悬挂器主体 12外表面中段凸台上设置有锁环25，在悬挂器主体12上段外表面套装有外筒32，外筒32 位于锁环25上方，外筒32的上端内沿设置有锁紧槽31，外筒32的下端为圆锥面，该圆锥 面直径小于锁环25的初始内径，悬挂器主体12与外筒32之间设置有支架30，支架30与 悬挂器主体12固定连接，支架30与外筒32的接触面上设置有向下的下压突块以限制外筒 32的上行，在平台位置上方的悬挂器主体12圆周上设置有顶环27和扣环28，顶环27镶嵌 在悬挂器主体12的开孔中，扣环28镶嵌在外筒32内表面的环形槽中，并且两者有一定径 向间隙，故扣环28受力时可径向扩张，扣环28和悬挂器主体12相对的接触面分别设置有 齿面B29和齿面A26。锁紧机构14的外筒32在外力作用下可相对悬挂器主体12上下运动，其上、下的 极端位置如图2、3所示，锁环25为只有一个开口的圆环结构件(C形环)，受力时可径向伸 缩；当外筒32受到外力从上往下运动时，其圆锥面将挤压锁环25的内表面，使得锁环25发 生弹性变形而径向扩张，外筒32往下运动到图3位置时，锁环25径向扩张最大，进入采油 树大四通15内腔的对应锁紧槽，从而将悬挂器主体12锁定在采油树大四通15中；当外筒 32往下运动到图3位置时，其受到锁环25的压力也达到最大，而两个部件之间锥面角度的 合理选择，能够确保摩擦阻力大于向上的作用力，故外筒32的下压力移除后，锁环25的压 力不会导致外筒32产生向上运动；为防止震动等原因造成外筒32向上移动导致解锁，还采 用扣环28对外筒32锁定，顶环27和扣环28的结构类似锁环25，受力时可径向伸缩，如图4所示，扣环28上有齿面B29，悬挂器主体12上有齿面A26，两齿面咬合就能实现相对固定。悬挂器主体12下入安装时如图2、图3所示(因关闭装置A16可与本实用新型同 时安装，也可独立安装，本图为简化，未画出关闭装置A16，所用的下入工具33未画出或仅 部分画出)，先将下入工具33接在钻杆上，下入工具33上的锁环卡入悬挂器主体12外筒32 的锁紧槽31上，此时，顶环27受到下入工具33作用而径向扩张，作用在扣环28上，使扣环 28也径向扩张，故两齿面分开一定距离，接着由水面设备(如浮式钻井平台等)上通过钻杆 进行下入安装，当悬挂器主体12座在采油树大四通15上后，此时密封Cll和密封D13受压 变形，压紧采油树大四通15内腔形成密封保障，下入工具33继续将外筒32下压至如图3的 位置(齿面A26和齿面B29分开一定距离，不会阻碍外筒32的向下运动)，此时锁环25径向 扩张，进入采油树大四通15内腔上的对应锁紧槽，从而将悬挂器主体12锁定在采油树大四 通15中，最后将下入工具33回收，顶环27和扣环28径向收缩到自由状态(如图4所示)， 齿面A26和齿面B29互相咬合固定，阻止外筒32向上移动，从而确保悬挂器主体12锁紧的 可靠性；回收悬挂器主体12时，下入工具33上的锁环卡入锁紧槽31，将悬挂器主体12固 定在下入工具33上，同时推动顶环27和扣环28径向扩张，使齿面A26和齿面B29分离，然 后将外筒32上提到如图2所示位置，锁环25会自动径向收缩，离开采油树大四通15内腔 上的对应锁紧槽，此时，悬挂器主体12处于解锁状态，可以提升回收。本实用新型装置安装时，参照图6、图7，水下采油树大四通15通过连接器20固定 在高压井口头21上，悬挂器主体12座在采油树大四通15内，利用锁紧机构14锁定，其通 径10与底部连接的生产油管9相通，生产油管9向下延伸至油井产层，其中隔离筒3固定 在采油树大四通15上，其一端由密封B8实现与采油树大四通15之间的密封，另一端通过 密封A2实现与生产套管悬挂器1之间的密封，这样，隔离筒3和密封垫环6形成井内流体 与外界之间的两道密封保障；安装关闭装置A16 (也可先将关闭装置A16安装在悬挂器主 体12之上，再安装悬挂器主体12)，此时关闭装置A16、油管悬挂125及密封Cll就一起形 成油井与外界海水之间所需的一道压力控制和密封保障；收回防喷器，安装采油树37，回 收关闭装置A16，再安装采油树帽39，打开或关闭相应阀门即可进行生产。上述所有密封分别或全部是金属密封、非金属密封或组合密封，可以是重力自激 式或压力激活式。参照图7，本实用新型装置安装在水下采油树大四通15中，大四通15上开有环空 通道19和修井通道17，实现悬挂器主体12上下空间的连通。环空通道19与外接的环空 主阀45和环空翼阀44依次联通，修井通道17与外接的修井阀43联通，关闭装置A16通过 短节A35与采油树37中的生产主阀36联通，生产主阀36分别与生产抽汲阀38、生产翼阀 40、转换阀42联通，采油树37上端设置有采油树帽39。参照图8，本实用新型装置安装在水下高压井口头21中，此时，悬挂器主体12中沿 轴向设有环空通道B46，实现悬挂器主体12上下空间的连通，环空通道B46中安装有关闭 装置B47，以实现对环空通道B46的控制；关闭装置B47与短节B48、环空主阀45依次联通； 生产油管9通过关闭装置A16、短节C49、生产主阀36、生产翼阀40依次联通，此时，定向筒 4置于防喷器内，或在防喷器外接一个定向筒4用于油管悬挂器的定向，安装时防喷器先与 水下井口装置定向对齐，悬挂器主体12再通过防喷器内(或防喷器外接)的定向筒4来定向 对齐。[0031] 本实用新型的装置，悬挂器主体与安装在其上的关闭装置一起形成水下采油树所 需的一道压力控制和密封保障，提供生产流道，悬挂器主体上设有一个以上的液压/电力 贯穿，可满足井下测试、控制和化学药剂注入等的需要；悬挂器主体上内置定向机构，保证 油管悬挂器安装时准确定向定位；利用锁紧机构将悬挂器主体锁定在采油树本体上，并设 有将锁紧机构锁定的装置，避免因震动等原因导致锁紧机构解锁，造成安全事故；该油管悬 挂器功能齐全，完全满足海洋水下油气勘探开发的需要。
权利要求1.一种海洋水下立式采油树用油管悬挂器，其特征在于包括悬挂器主体(12)，悬挂 器主体(12)中的悬挂器通径(10)与生产油管(9)相通，悬挂器主体(12)的上端设置有锁 紧装置(14)，悬挂器主体(12)的悬挂器通径(10)上端安装有关闭装置A (16)，悬挂器主体 (12)的下端连接有短节(7)，在短节(7)外套接有隔离筒(3)，隔离筒(3)与短节(7)之间设 置有定向装置，隔离筒(3)伸入生产套管悬挂器(1)内。
2.根据权利要求1所述的海洋水下立式采油树用油管悬挂器，其特征在于所述的悬 挂器主体(12)安装在采油树大四通(15)中，采油树大四通(15)通过连接器(20)座在高压 井口头(21)上，生产套管悬挂器(1)与隔离筒(3)之间设置有密封A (2)，采油树大和高压 井口头(21)连接处设置有密封垫环(6)，隔离筒(3)的顶端与采油树大四通(15)的接触面 上设置有密封B (8);悬挂器主体(12)与采油树大四通(15)之间还设置有密封C (11)和 密封D (13)，密封D (13)和密封C (11)依次位于锁紧装置(14)的下方，悬挂器主体(12) 沿轴线方向另开有贯穿通道A (18)，贯穿通道A (18)向下与贯穿管线(22)联通，采油树大 四通(15)还侧开有修井通道(17)和环空通道A (19)。
3.根据权利要求1所述的海洋水下立式采油树用油管悬挂器，其特征在于所述的定 向装置，包括短节(7)外圆周上固定有定向销(5)，隔离筒(3)内圆周上设置有定向筒(4)， 定向销(5)伸进定向筒(4)的导向槽中，定向筒(4)的导向槽两边导向斜面(34)的开口形 状上大下小。
4.根据权利要求1所述的海洋水下立式采油树用油管悬挂器，其特征在于所述的锁 紧装置(14)的结构是，包括在悬挂器主体(12)外表面平台上设置有锁环(25)，在悬挂器主 体(12)上段外表面套装有外筒(32)，外筒(32)位于锁环(25)上方，外筒(32)的上端内沿 设置有锁紧槽(31)，外筒(32)的下端为圆锥面，该圆锥面直径小于锁环(25)的初始内径， 悬挂器主体(12)与外筒(32)之间设置有支架(30)，支架(30)与悬挂器主体(12)固定连 接，支架(30)与外筒(32)的接触面上设置有向下的下压突块，在平台位置上方的悬挂器主 体(12)圆周上设置有顶环(27)和扣环(28)，顶环(27)镶嵌在悬挂器主体(12)的开孔中， 扣环(28)镶嵌在外筒(32)内表面的环形槽内。
5.根据权利要求4所述的海洋水下立式采油树用油管悬挂器，其特征在于所述的扣 环(28)和悬挂器主体(12)相对的接触面分别设置有齿面B (29)和齿面A (26)。
专利摘要本实用新型公开了一种海洋水下立式采油树用油管悬挂器，包括悬挂器主体，悬挂器主体中的悬挂器通径与生产油管相通，悬挂器主体的上端设置有锁紧装置，悬挂器主体的悬挂器通径上端安装有关闭装置A，悬挂器主体的下端连接有短节，在短节外套接有隔离筒，隔离筒与短节之间设置有定向装置，隔离筒伸入生产套管悬挂器内。本实用新型的装置，通过内置定向机构、锁紧机构，悬挂器主体与安装在其上的关闭装置一起形成水下采油树所需的一道压力控制和密封保障，提供生产流道和贯穿与外部控制建立联系，能满足井下测试、控制和化学药剂注入等的需要；功能齐全，完全满足海洋水下油气勘探开发的需要。
文档编号E21B33/035GK201778732SQ20102053099
公开日2011年3月30日 申请日期2010年9月16日 优先权日2010年9月16日
发明者刘文霄, 邓平, 金弢 申请人:宝鸡石油机械有限责任公司