一种冠状塞回收工具的制作方法

本发明属于油气钻采设备安装工具领域，具体涉及一种冠状塞回收工具。

背景技术：

水下采油树为海洋石油开采中一个极为重要的系统，其结构十分复杂。

现有的水下采油树一般来说分为立式采油树和卧式采油树，其中，卧式采油树的主要关键部件包括油管悬挂器、冠状塞、内采油树帽、连接器、scm等。在卧式采油树中在竖向上设置有两个冠状塞，其中，下部冠状塞安装在油管悬挂器内，上部冠状塞安装在油管悬挂器内或内采油树帽内。冠状塞用于阻挡原油向上流动或溢出，使原油从油管悬挂器侧面的生产流道孔流出，通过阀组到达生产管汇。由上可见，冠状塞是卧式采油树中生产通道垂直方向的压力屏障，为油管悬挂器的正常工作提供保障，其重要性不言而喻。

伴随着海洋油气开采向更深海域发展，水下采油树及其相关组件的下放安装难度日益突出。受限于国外技术封锁等原因，国内鲜有机构对冠状塞安装机具进行研究，也缺乏能够对深水采油树冠状塞安装机具进行生产制造的厂商。各大油气田对冠状塞系统的使用均是通过购买或者租赁国外生产厂商的产品进行相关作业。

综上，如何设计一种结构简单合理，操控可靠简便的冠状塞回收工具，是本领域技术人员亟需考虑解决的技术问题。

技术实现要素：

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种结构简单合理，操控可靠简便的冠状塞回收工具。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种冠状塞回收工具，其特征在于：包括芯轴、顶部接头、上部套筒、锁爪、锁爪座和锁定用压簧；

所述芯轴整体呈竖向的圆柱状结构，所述芯轴的上端固定安装有所述顶部接头，所述芯轴的下端外侧面沿径向外凸形成有台肩，所述凸肩整体能够从冠状塞的驱动筒的顶部开口进入驱动筒内；所述芯轴的下段上靠近所述台肩的一小段为用于使得锁爪下端沿芯轴径向向外胀开的锁爪胀开段，所述锁爪胀开段的外侧面的直径由上往下逐渐增大，且所述锁爪胀开段下端的外直径小于所述凸肩的外直径；

所述上部套筒套接固定在芯轴的上段且位于顶部接头下方的位置；

所述锁爪座整体为套筒形结构，且所述锁爪座滑动套接在锁爪胀开段与上部套筒之间的芯轴上，且所述锁爪座的上端面与所述上部套筒的下端面之间抵设有所述锁定用压簧；

所述锁爪整体长条形块状结构，所述锁爪的上端与所述锁爪座的下部之间为铰接式连接，所述锁爪的下端在芯轴径向的外侧端外凸形成有锁齿，该锁齿在径向外侧的顶角和底角均为导角；所述锁爪为在锁爪座的圆周方向上均匀间隔设置的至少两个；

所述锁爪的下端面在锁定用压簧作用下与台肩上端面相抵接，此时，所述锁爪的下端在锁爪胀开段的作用下胀开，并使得锁齿在竖向上的投影落在所述台肩的外部并用于锁紧冠状塞的驱动筒；当所述锁爪的下端离开锁爪胀开段后锁齿在竖向上的投影落在所述台肩上。

本发明的冠状塞回收工具在使用时：

首先，采用吊具来下放冠状塞回收工具至水下卧式采油树的冠状塞处，使得芯轴下端的凸肩进入冠状塞的驱动筒内。

随后，继续下放冠状塞回收工具，锁爪向上推顶锁定用压簧并上移，当锁爪的下端离开锁爪胀开段，锁爪的下端进入冠状塞的驱动筒内重新在锁定用压簧作用下与锁爪胀开段相接触并胀开，从而锁紧冠状塞的驱动筒。

最后，上拉冠状塞回收工具，使得驱动筒上的限位销剪断后驱动筒上移并使得冠状塞的锁紧块缩回后即能够回收。待冠状塞回收至平台后，通过控制锁爪的下端离开在锁爪胀开段来使得锁爪退出冠状塞的驱动筒。冠状塞的回收完毕。

由上可见，本发明的冠状塞回收工具可便捷地进入冠状塞的驱动筒并自动实现对冠状塞的驱动筒的锁紧，故使用起来十分便捷可靠。

本发明的冠状塞回收工具中的芯轴不仅能够对锁爪下端进行限位，还能够在回收冠状塞的过程中来承接冠状塞的重量，从而确保冠状塞回收的可靠性。

总之，本发明的冠状塞回收工具具有结构简单紧凑合理、使用十分方便可靠的优点。

作为优选，所述锁爪的上端与所述锁爪座的下部的铰接式连接包括外部套筒，所述外部套筒整体围在锁爪的上段、锁定用压簧和锁爪座的外部，所述外部套筒的上端与所述上部套筒的外侧面之间套接固定相连，所述外部套筒的下端内侧面向内凸起形成有一圈支承用限位凸缘，所述支承用限位凸缘与相邻的芯轴之间具有供锁爪穿过且能够整体在芯轴径向上摆动的间隙；

所述锁爪的上段在芯轴径向的外侧面凸起形成有限位凸起，所述限位凸起的下端落放于所述支承用限位凸缘的上端面。

采用上述外部套筒来构成“锁爪的上端与所述锁爪座的下部的铰接式连接”的结构，不仅具有结构简单，生产加工与装配方便的优点；还能够通过支承用限位凸缘来对锁爪进行支承，从而分担冠状塞的重量，更进一步地确保回收的可靠性。

作为优选，所述锁爪座的下端面内侧向下凸起形成有连接筒，所述连接筒在径向上贯穿设置有锁爪装配孔，所述锁爪的上段在芯轴径向的内侧面凸起形成有装配用凸起，所述装配用凸起可滑动地插在所述锁爪装配孔内。

采用上述结构后，可在完成锁爪座的套装在芯轴上后，方便快捷地将多块锁爪逐一插装在锁爪座的连接筒的锁爪装配孔内实现初定位，帮助大幅提升锁爪的装配效率。与此同时，锁爪上的装配用凸起与锁爪座的锁爪装配孔相配合的结构能够提升锁爪与锁爪座移动同步性和一致性，确保两者之间的可靠连接和快速移动。

此外，锁爪座的连接筒的下端的结构能够方便地与外部套筒的下端的支承用限位凸缘相配合来形成更为合适的间隙来使得：锁爪上相应部分恰好能够穿过且能够整体在芯轴径向上进行小幅的摆动，防止锁爪摆幅过大，提升锁爪胀开与回缩的可靠性。

作为优选，所述芯轴和上部套筒之间沿径向贯穿设置有连接孔，所述连接孔内插接设置有剪切销来使得芯轴和上部套筒固定相连。

采用上述连接孔和剪切销来构成“芯轴和上部套筒固定相连”的结构，不仅结构更为简单；最为显著的是：还能够在通过冠状塞回收工具将水下的冠状塞吊回至水上平台后，可通过撞击芯轴剪断剪切销或直接将剪切销取出来使得上部套筒与芯轴之间能够相对移动，并使得锁爪能够便捷地离开芯轴的锁爪胀开段，提高锁爪解除与冠状塞之间连接的操作效率。

作为优选，所述上部套筒的下段为外侧面带有螺纹的螺纹连接段，所述外部套筒的上段内侧面与上部套筒的螺纹连接段之间通过螺纹相连；

所述上部套筒的螺纹连接段与芯轴之间沿径向贯通设置有连接孔，所述连接孔内插接设置有剪切销来使得芯轴和上部套筒固定相连。

这样，即通过上述结构来使得上部套筒与外部套筒之间形成可拆式固定连接结构，该可拆式固定连接结构便于将外部套筒从上部套筒上快速拆卸下，从而向位于螺纹连接段上的连接孔内插装或更换剪切销，提升使用效率。

此外，在将外部套筒套装在上部套筒后，还能够利用外部套筒对剪切销进行限位，确保上部套筒与芯轴之间固定相连的可靠性。

作为优选，所述连接孔为同时贯穿芯轴和上部套筒设置的一个，且该连接孔内插接设置有一根剪切销。

这样一来，可使得上部套筒与芯轴之间固定相连的结构最简，不仅利于生产加工和装配。还便于及时通过拆卸或剪断该一根剪切销来快速接触锁爪与冠状塞之间连接，提高操作效率。

作为优选，所述外部套筒的下段侧面贯穿设置的锁爪座位置观测孔。

上述锁爪座位置观测孔的设置不仅便于对位于外部套筒内的锁爪座的位置进行观察，从而获知锁爪下端是胀开还是回缩。还便于通过向上述锁爪座位置观测孔插入转杆来转动外部套筒，从而使得外部套筒与上部套筒之间螺纹连接的装配或拆除更为便捷。

作为优选，所述上部套筒下段内侧具有一圈围绕芯轴的环形空腔；还包括下部套筒和解锁用压簧，所述下部套筒整体套接在位于所述外部套筒内的芯轴上，且该下部套筒的上端沿径向外凸形成有挡环，所述解锁用压簧整体设置在所述环形空腔内且套在所述芯轴上，该解锁用压簧抵接在所述环形空腔的顶壁与所述挡环的上表面之间；所述锁定用压簧套在所述下部套筒外部，且该锁定用压簧的上端与挡环的下表面相抵接。

上述环形空腔、下部套筒和解锁用压簧不仅能够充分地对外部套筒内部的空间进行利用，确保本发明的冠状塞回收工具具备结构紧凑，体积小巧的优点。与此同时，还通过上述“环形空腔、下部套筒和解锁用压簧”来形成“双极弹力结构”，这样会显著增大抵压锁爪座的压力，从而能够加快锁爪与冠状塞的连接速度，以及提升锁爪与冠状塞的连接的可靠性。

此外，上述“双极弹力结构”还能够在上部套筒与芯轴之间断开连接（剪断或取出剪切销）后，形成使得上部套筒向芯轴下端台肩远离的作用力，加快接触锁爪与冠状塞的驱动筒之间的连接。

作为优选，所述顶部接头整体为圆筒状结构，且所述顶部接头的上端为封闭端，下端为开口端，内侧面设有螺纹；所述芯轴的上端与所述顶部接头之间为螺纹旋接；所述顶部接头上端的上表面上凸固定设置有连接柱。

上述顶部接头的结构简单，且顶部接头与芯轴上端之间的装配连接也十分便捷。

本发明的冠状塞回收工具有以下有益技术效果：

1、该冠状塞取出工具与冠状塞连接可靠、操作简单方便。

2、采用该冠状塞取出工具进行冠状塞回收操作过程简单、可靠。

3、整体结构紧凑、小巧，整体体积小，方便运输和水下作业。

附图说明

图1为本发明冠状塞回收工具的立体结构示意图。

图2为图1中的锁爪座和锁爪的立体结构示意图。

图3为图2中的锁爪座的立体结构示意图。

图4为本发明冠状塞回收工具的剖视图。

图5为冠状塞的剖视图。

图1至图4中标记为：

冠状塞回收工具：1—顶部接头，2—上部套筒，3—芯轴，4—下部套筒，5—外部套筒，6—锁爪座，7—锁爪，8—剪切销，9—解锁用压簧，10—锁定用压簧，11—堵塞螺栓。

图5中标记为：

冠状塞：13—驱动筒，14—主体套筒，15—锁紧块，16—限位销。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。其中，针对描述采用诸如上、下、左、右等说明性术语，目的在于帮助读者理解，而不旨在进行限制。

实施例一，如图1至图4所示：

一种冠状塞回收工具，包括芯轴3、顶部接头1、上部套筒2、锁爪7、锁爪座6和锁定用压簧10；

所述芯轴3整体呈竖向的圆柱状结构，所述芯轴3的上端固定安装有所述顶部接头1，所述芯轴3的下端外侧面沿径向外凸形成有台肩，所述凸肩整体能够从冠状塞的驱动筒13的顶部开口进入驱动筒13内；所述芯轴3的下段上靠近所述台肩的一小段为用于使得锁爪下端沿芯轴径向向外胀开的锁爪胀开段，所述锁爪胀开段的外侧面的直径由上往下逐渐增大，且所述锁爪胀开段下端的外直径小于所述凸肩的外直径；

所述上部套筒2套接固定在芯轴3的上段且位于顶部接头1下方的位置；

所述锁爪座6整体为套筒形结构，且所述锁爪座6滑动套接在锁爪胀开段与上部套筒之间的芯轴上，且所述锁爪座的上端面与所述上部套筒的下端面之间抵设有所述锁定用压簧10；

所述锁爪7整体长条形块状结构，所述锁爪7的上端与所述锁爪座6的下部之间为铰接式连接，所述锁爪7的下端在芯轴3径向的外侧端外凸形成有锁齿，该锁齿在径向外侧的顶角和底角均为导角；所述锁爪为在锁爪座的圆周方向上均匀间隔设置的至少两个；

所述锁爪7的下端面在锁定用压簧10作用下与台肩上端面相抵接，此时，所述锁爪的下端在锁爪胀开段的作用下胀开，并使得锁齿在竖向上的投影落在所述台肩的外部并用于锁紧冠状塞的驱动筒；当所述锁爪的下端离开锁爪胀开段后锁齿在竖向上的投影落在所述台肩上。

其中，所述锁爪7的上端与所述锁爪座6的下部的铰接式连接包括外部套筒5，所述外部套筒5整体围在锁爪7的上段、锁定用压簧10和锁爪座6的外部，所述外部套筒5的上端与所述上部套筒2的外侧面之间套接固定相连，所述外部套筒5的下端内侧面向内凸起形成有一圈支承用限位凸缘，所述支承用限位凸缘与相邻的芯轴之间具有供锁爪穿过且能够整体在芯轴径向上摆动的间隙；

所述锁爪7的上段在芯轴3径向的外侧面凸起形成有限位凸起，所述限位凸起的下端落放于所述支承用限位凸缘的上端面。

其中，所述锁爪座6的下端面内侧向下凸起形成有连接筒，所述连接筒在径向上贯穿设置有锁爪装配孔，所述锁爪的上段在芯轴径向的内侧面凸起形成有装配用凸起，所述装配用凸起可滑动地插在所述锁爪装配孔内。

其中，所述上部套筒2的下段为外侧面带有螺纹的螺纹连接段，所述外部套筒5的上段内侧面与上部套筒的螺纹连接段之间通过螺纹相连；

所述上部套筒2的螺纹连接段与芯轴3之间沿径向贯通设置有连接孔，所述连接孔内插接设置有剪切销8来使得芯轴和上部套筒固定相连。

其中，所述连接孔为同时贯穿芯轴和上部套筒设置的一个，且该连接孔内插接设置有一根剪切销8。

其中，所述外部套筒5的下段侧面贯穿设置的锁爪座位置观测孔。

其中，所述上部套筒2下段内侧具有一圈围绕芯轴3的环形空腔；还包括下部套筒4和解锁用压簧9，所述下部套筒4整体套接在位于所述外部套筒5内的芯轴3上，且该下部套筒4的上端沿径向外凸形成有挡环，所述解锁用压簧9整体设置在所述环形空腔内且套在所述芯轴上，该解锁用压簧9抵接在所述环形空腔的顶壁与所述挡环的上表面之间；所述锁定用压簧10套在所述下部套筒外部，且该锁定用压簧10的上端与挡环的下表面相抵接。

其中，所述顶部接头1整体为圆筒状结构，且所述顶部接头的上端为封闭端，下端为开口端，内侧面设有螺纹；所述芯轴的上端与所述顶部接头之间为螺纹旋接；所述顶部接头上端的上表面上凸固定设置有连接柱。实施时，所述顶部接头圆筒形结构内部空腔的顶部的侧壁处贯穿设置有连接观察孔，所述连接观察孔旋接设置有一个堵塞螺栓11。

实施例二，图中为示出：

本实施例与实施例一之间的不同之处在于：锁爪的上端通过轴向与芯轴的圆周方向相切的铰轴来与锁爪座的下端相铰接。

上述两种实施例的冠状塞回收工具的使用过程如下：

首先，将钢丝绳作业工具连接在冠状塞回收工具的顶部接头1上，一起下入坐放在冠状塞上，坐放载荷使冠状塞回收工具的锁爪7被向上推离芯轴3的台肩并同时在径向缩回，进入冠状塞的驱动筒13（如图5所示）内，后锁爪7由在锁定用压簧10的作用下被推回芯轴3台肩，锁爪7在径向张开且锁爪7的锁齿锁紧在冠状塞的驱动筒13（驱动筒13的内侧顶部具有一圈锁定用的凸缘），实现冠状塞回收工具与冠状塞连接。

随后，向上震击以剪断冠状塞的限位销16，冠状塞的锁紧块15缩回，冠状塞与油管悬挂器（或内采油树帽）解锁。

最后，冠状塞解锁收回后，通过向下震击冠状塞回收工具以剪断工具中的剪切销8（或旋开外部套筒5退出剪切销8），在解锁用压簧9和锁定用压簧10作用下，上部套筒2和外部套筒5一起相对芯轴3向上运动，使得锁爪7离开芯轴3的台肩，向上提拉冠状塞回收工具，冠状塞回收工具锁爪7缩回（锁爪7与冠状塞的驱动筒13之间解锁），冠状塞回收工具退出冠状塞驱动筒，实现冠状塞回收工具与冠状塞分离。

以上仅是本发明优选的实施方式，需指出是，对于本领域技术人员在不脱离本技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，上述变形和改进的技术方案应同样视为落入本权利要求书要求保护的范围。