水下卧式采油树取送工具的制作方法

本发明涉及水下油气设备开发技术，特别是关于水下卧式采油树的吊运和安装的取送工具。

背景技术：

为实现水下油气开发，水下完井通常需要将水下采油树设备与水下井口对接安装，从而保证水下油气开采的顺利进行；然而采油树设备与水下井口对接的技术难度大，操作困难。具体表现为：首先，水下井口完井后，井口基座可能发生倾斜，使采油树与水下井口不易对接；其次，在采油树与水下井口对接过程中，需对采油树进行吊装，而采油树吊装过程中可能受钻井平台或风浪的影响，使得采油树在对接过程中发生摆动，影响对接；最后，采油树在无特定工具吊装的情况下，采油树与水下井口对接过程中，采油树与水下井口的密封部位可能发生磕伤或损坏，影响整个采油树系统的完井作业。

鉴于此，亟需一种水下卧式采油树取送工具，保证水下采油树与水下完井对接和水下采油树的维护取出。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的问题，本发明目的在于提供一种水下卧式采油树取送工具，以便在进行水下卧式采油树安装的过程中，能够实现取送工具本身与水下卧式采油树的锁紧/解锁功能。

本发明又一目的在于提供一种水下卧式采油树取送工具，在使用该取送工具对水下卧式采油树进行水下安装及取回作业时，具备与水下井口装置的对中及导向功能。

为了达到上述目的，本发明提供的主要技术方案包括：

一种水下卧式采油树取送工具，其具有：

取送工具本体，具有相对设置的第一端和第二端，取送工具本体的第二端供锁紧/松开被取送的水下卧式采油树；

套环，套设固定于取送工具本体的第二端外侧，与取送工具本体之间形成有容置空间，套环具有贯穿其侧壁的通道孔；

卡牙组件，具有若干卡牙，各卡牙具有内侧端、外侧端及处于二者之间并活动连接套环的侧壁的通道孔的连接部，具有张开状态和收拢状态，处于张开状态时，其具有较大的第一外径，使得取送工具本体的第二端通过卡牙的外侧端锁紧被取送的水下卧式采油树，处于收拢状态时，其具有较小的第二外径，取送工具本体的第二端松开被取送的水下卧式采油树；以及

驱动环，设于取送工具本体的第一端和卡牙组件之间，能够驱动卡牙组件的卡牙的内侧端使其由收拢状态向张开状态转换。

其中，套环的通道孔数量为与卡牙对应的若干个，均匀设置于套环的上端，即远离取送工具本体的第二端的一端。

其中，卡牙的外侧端的上表面具有斜面或过渡面，和/或卡牙的外侧端的下表面具有斜面或过渡面，当取送工具本体置入水下卧式采油树或自其中取出时，通过水下卧式采油树对下表面或上表面的斜面或过渡面的抵压使卡牙组件由张开状态向收拢状态转换。

其中，驱动环的驱动部和/或卡牙的被驱动部设有过渡驱动面，过渡驱动面包括台阶面、斜面、弧面及其结合。

其中，驱动环的内壁中部形成有凸沿，凸沿与取送工具本体之间设置密封。

其中，还具有限位环，固定于取送工具本体的第一端和驱动环之间。

其中，还具有测试孔，设于取送工具本体内部用于取送工具安装后对采油树进行内部压力测试和密封性能测试。

其中，还具有排泄孔，设于取送工具本体内部用于取送工具安装后对采油树进行内部压力测试和密封性能测试。

其中，还具有导向筒，与取送工具本体连接，在采油树取送工具安装对接过程中，导向筒具有导向定位功能，导向筒沿采油树基座立柱导向定位，使取送工具与采油树对接。

其中，为了同时能够实现水下井口连接装置的锁紧及解锁功能，还具有液压驱动装置，为井口连接器提供解锁和锁紧动力，液压驱动装置保证取送工具取出采油树前，对井口连接器解锁，和取送工具安装到位后，井口连接器锁紧；采油树取送工具最终保证采油树的顺利安装和取出。

其中，还具有中心支架，取送工具本体、导向筒、液压驱动装置分别与中心支架连接。

上述水下卧式采油树取送工具，其中，卡牙的连接部与套环的侧壁的通道孔之间为滑动连接，使得驱动环能够推抵卡牙组件于所述套环的通道孔中向取送工具本体的外周移动。

本发明的有益效果是：

本发明的水下卧式采油树取送工具，其在进行水下卧式采油树安装的过程中，能够实现取送工具本身与水下卧式采油树的锁紧/解锁功能，在使用该取送工具对水下卧式采油树进行水下安装及取回作业时，具备与水下井口装置的对中及导向功能，其能够将水下卧式采油树正确安装于水下井口中，且其结构简单、稳定。

附图说明

图1为本发明一个实施例的水下卧式采油树取送工具的立体图；

图2为图1的剖视图；

图3为图2的局部放大图。

【附图标记说明】

取送工具本体1、限位环2、驱动环3、卡牙4、套环5、导向筒6、导向支架7、驱动装置8、中心支架9、吊环10。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图通过具体实施方式对本发明作详细描述。

参见图1、图2和图3，本发明一个实施例的水下卧式采油树取送工具，其具有：取送工具本体1及套设于其上的套环5、卡牙组件和驱动环3。

其中，取送工具本体1整体呈柱状体，该柱状体具有若干段不同外径的等径段，还可以具有外径变化的非等径段，柱状的该取送工具本体1具有相对设置的第一端和第二端。其第一端可以设置例如吊环10在内的供吊装设备吊装用的连接部件，用于采油树取送工具与采油树对接完成后，采油树的吊运和起吊；其第二端供锁紧/松开被取送的水下卧式采油树（本实施例中设置为可以进入到采油树本体的内部，从而实现采油树取送工具与采油树本体内部的锁紧。实际应用中，采油树本体内部可以为环状结构，并设置有限位槽，该限位槽供其卡固锁紧）。

其中，套环5套设于取送工具本体1的第二端。本实施例中，套环5整体呈筒状，其内壁面形成有一台阶面，内径较小的一端可拆卸地套设并固定连接于取送工具本体1的第二端，内径较大的一端在其内壁面与取送工具本体1之间设置有一间隙，形成一容置空间，且该内径较大的一端的侧壁设置有若干通道孔，优选为各通道孔对称分布设置。

其中，卡牙组件设于取送工具本体1的第一端和第二端之间，具有张开状态和收拢状态，处于张开状态时，其具有较大的第一外径，使得取送工具本体1的第二端锁紧被取送的水下卧式采油树，处于收拢状态时，其具有较小的第二外径，取送工具本体1的第二端松开被取送的水下卧式采油树。具体的，卡牙组件具有若干卡牙4，卡牙组件在收拢状态与张开状态间的转换是通过卡牙4的径向活动实现的。本实施例中，卡牙4活动设置于套环5的侧壁的通道孔（例如，卡牙4可以套环5为支点形成一类似杠杆的机构），卡牙组件呈收拢状态时，卡牙4不突出至套环5外，此时可以将套环5连同卡牙4等伸入采油树的内部，卡牙组件呈张开状态时，其卡牙4由套环5的通道孔突出至套环5外，突出至套环5外的卡牙4与水下卧式采油树的内部的限位槽相互卡合固定，即形成对采油树的锁紧（为了提高锁紧效果，采油树可以设置两个以上的限位槽，相应的，卡牙4的外侧则设置对应数量的与其相配合的凸起）。为了便于卡牙组件在两个状态间转换时的状态回复，卡牙组件还具有弹性件，其弹性力作用于卡牙4的径向活动，即通过弹性件的弹性力加强卡牙4的状态转换效率和稳定性，而且，还可以扩大其适应范围，例如，当利用自重使卡牙4回复原点位置时，若使用角度与重力间具有较大夹角时则效果较差，而设置弹性件则可以克服该不足。

其中，驱动环3设于取送工具本体1的第一端和卡牙组件之间，能够驱动卡牙组件使其由收拢状态向张开状态转换（既可以利用驱动环3来驱动卡牙组件使其由张开状态向收拢状态转换，也可以通过其他动力如重力、弹性件的弹性力等来驱动卡牙组件使其由张开状态向收拢状态转换）。具体的，驱动环3能够沿取送工具本体1的第一端向第二端的延伸方向往返移动，并推抵驱动/牵拉驱动卡牙组件在收拢状态与张开状态之间转换。

为了保证驱动环3对卡牙4顺利流畅的驱动，尤其是采用推抵驱动时，驱动环3的驱动部和/或卡牙4的被驱动部设有过渡面，过渡面包括台阶面、斜面、弧面及其结合。本实施例中以台阶面为例，如图3所示，卡牙4靠近取送工具本体1的一侧（即内侧）设置的过渡面由两个台阶面及设于二者之间的一个斜面构成，而相应的，驱动环3的过渡面由两个台阶面及两个斜面构成。而为了便于驱动的顺畅进行，驱动环3的驱动部的顶端还设置有倒角。

其中，为了便于操作，避免驱动环3的脱出，还具有对驱动环3位移的位移极限进行限制的限位环2，限位环2设于取送工具本体1。本实施例中，限位环2相对靠近取送工具本体1的第一端设置，并通过螺纹固定于取送工具本体1。

其中，还具有中心支架9和导向筒，取送工具本体1和导向筒分别与中心支架9连接。本实施例中，中心支架9整体呈圆盘形，取送工具本体1穿设于圆盘的中心，并贯穿其两个底面，导向筒具有导向架7和两个导向筒6，导向架7沿圆盘形中心支架9的直径方向设置，两个导向筒6设于导向架7的两端，导向筒与取送工具本体1平行设置。为了便于接入，导向筒6的接入端设置倒角。导向筒具有安装定位和导向功能，导向筒配合采油树导向基座上的立柱（图中未示出），以便于取送工具在安装过程中定位。

取送工具本体1内部设有两个通道，一个作为测试孔，另一个作为排泄孔，可用于取送工具安装完成后的采油树内部压力和密封性能测试。

其中，还具有驱动装置8，驱动装置8可以作为井口连接器驱动装置，具体的，在完成与采油树对接后，井口连接器驱动装置通过液压驱动作用于井口连接器（井口连接器连接水下井口和采油树下部端口），使采油树本体与水下井口连接锁紧，可用于取送工具对接完成后的采油树内部的压力和密封性能测试。

本发明的采油树取送工具，可以按如下流程操作：

一、安装采油树本体：

采油树取送工具的内部取送装置（包括取送工具本体1、限位环2、驱动环3、套环5和卡牙4）进入采油树本体（采油树本体内部为环状结构，并设有限位槽）后，使驱动环3下行，驱动环3推挤卡牙4撑开至张开状态，采油树取送工具的内部取送装置与树本体内部的限位槽锁紧，利用采油树取送工具本体1上端固定安装的吊环10，吊装采油树本体至水下井口，利用导向架7实现导向对中，完成对位，然后驱动装置8通过液压驱动作用于井口连接器（连接水下井口和采油树下部端口），使井口连接器将采油树本体与水下井口连接锁紧，对接完成后，再利用取送工具测试对接完成后的采油树内部的压力和密封性能，之后使驱动环3上行，驱动环3松开卡牙4使其收拢至收拢状态，采油树取送工具的内部取送装置与树本体内部的限位槽解锁，利用吊环10将采油树吊起。

二、取出采油树本体：

吊送采油树取送工具至水下井口处的采油树本体，利用导向筒实现导向对中，完成对位，采油树取送工具的内部取送装置（包括取送工具本体1、限位环2、驱动环3、套环5和卡牙4）进入采油树本体（采油树本体内部为环状结构，并设有限位槽）后，使驱动环3下行，驱动环3推挤卡牙4撑开至张开状态，采油树取送工具的内部取送装置与树本体内部的限位槽锁紧，然后驱动装置8通过液压驱动作用于井口连接器（连接水下井口和采油树下部端口），使井口连接器将采油树本体与水下井口解锁，利用吊环10将采油树取送工具及采油树一同吊起，吊出至预定位置后，使驱动环3上行，驱动环3松开卡牙4使其收拢至收拢状态，采油树取送工具的内部取送装置与树本体内部的限位槽解锁。

本发明的另一个实施例中，其与前述实施例不同之处在于，驱动环被替换为设于取送工具本体的第二端和卡牙组件之间。

本发明的另一个实施例中，其与前述实施例不同之处在于，驱动环与卡牙的内侧为可枢转的活动连接。

本发明的一个优选实施例中，为了使其结构更简单、更稳定，且使用寿命更长，尤其是为了使卡牙与套环间的结构更稳固、运行更稳定，其相对于前述实施例优选之处在于，卡牙的连接部与套环的通道孔之间并非枢转连接，而是滑动连接，即卡牙的连接部可滑动的设于套环的通道孔的底部，使得当驱动环驱动卡牙内侧端时，卡牙沿套环的通道孔的底部向套环外滑动，当卡牙的外侧端被抵压时，卡牙沿套环的通道孔的底部向套环内滑动收缩。该种结构设置相较枢转结构而言，既不需要设置易损的枢轴，使其结构更稳定、更耐用，又因为卡牙无需枢转，而不需要套环的通道孔具有能容纳卡牙长度方向的尺寸，只需要其能够容纳卡牙高度的尺寸，如此即可有效降低套环的高度，进而使整体结构更精简。当然，本领域技术人员可以理解的是，此处的滑动既包括平面型滑轨，也包括滚珠式滑轨。

综上所述可知，本发明的采油树取送工具包括导向筒，井口连接器驱动装置和内部取送装置，其中采油树取送工具的内部取送装置包括取送工具本体、限位环、驱动环、套环和卡牙，取送工具本体下端外侧与套环通过螺纹连接固定，套环上端形成台阶沿，并在其侧壁上形成若干对称的通道孔，各通道孔内安设卡牙，套环台阶沿上部的取送工具本体外侧安设驱动环，采油树取送工具与采油树对接过程中，可通过导向架定位，当采油树取送工具的内部取送装置进入采油树本体（采油树本体内部为环状结构，并设有限位槽）后，通过外部机械作用于驱动环，使驱动环下行，驱动环推挤卡牙组使其径向撑开，采油树取送工具的内部取送装置与采油树本体内部的限位槽锁紧，驱动装置在完成与采油树对接后，井口连接器驱动装置通过液压驱动作用于井口连接器（连接水下井口和采油树下部端口），使采油树本体与水下井口连接锁紧，并在对接完成后可以用取送工具测试采油树内部的压力和密封性能。

换句话说，本发明的取送工具具有与水下卧式采油树锁紧及解锁功能、对中及导向功能、水下井口连接装置锁紧/解锁功能。当使用该取送工具对水下卧式采油树进行水下安装及取回作业时，可通过该取送工具将水下卧式采油树与该取送工具本身锁紧而不松脱，在水下卧式采油树完全安装于水下井口后，可通过该取送工具将水下卧式采油树与该取送工具本身解锁并可单独将该取送工具取出至水面。当使用该取送工具对水下水下卧式采油树进行水下安装及取回作业时，可通过该取送工具的对中及导向功能使水下卧式采油树与水下井口能够定向进行匹配安装。当使用该取送工具对水下水下卧式采油树进行水下安装及取回作业时，可通过该取送工具以液压驱动的方式将水下井口连接装置与水下井口锁紧从而使水下采油树与水下井口锁紧，同理可通过该工具以液压驱动的方式将水下井口连接器与水下井口解锁从而使水下采油树与水下井口解锁。