[发明专利]一种深水旋转控制短节内筒液压锁紧装置

说明书

本发明涉及超深水控压钻井装备领域，特别涉及一种用于超深水控压钻井的旋转控制短节内筒液压锁紧方法及装置。所述旋转控制短节内筒液压锁紧装置包括旋转控制短节内筒、旋转控制短节外筒、锁紧机构、钻杆和下放回收钻杆；所述旋转控制短节内筒液压锁紧的实施方法是通过液压系统，利用液压活塞杆推动圆柱推体竖直向下运动，圆柱推体的运动对摆动挡块产生横向力，摆动挡块以铰接螺栓为轴摆动，并且带动卡紧锁块进入锁紧槽，实现锁紧。本发明解决浮式钻井平台配置控压钻井装备后内筒锁紧困难问题，实现旋转控制短节内筒与外筒的快速锁紧，降低非钻井时间，减少钻井成本，实现安全高效超深水钻井作业。

技术领域

本发明涉及超深水控压钻井装备，特别涉及一种旋转控制短节内筒的液压锁紧方法及其装置。

背景技术

超深水(水深大于1500m)油气资源储量大，具有较高的技术经济潜力，但是超深水钻井中压力窗口窄的问题突出，技术要求复杂，为钻井工艺和钻井装备提出了更高的要求，其中通过控制压力钻井技术，可以有效解决深水钻井中压力窗口窄的问题。但是浮式钻井平台配备控压钻井装备后，需要对连接在隔水管系统上的旋转控制短节内筒进行下放与锁紧。面对旋转控制短节内筒锁紧困难，结合现有浮式钻井平台隔水管系统配置，提出旋转控制短节内筒的液压锁紧方法。本发明中，旋转控制短节内筒设有锁紧槽，通过锁紧机构中的卡紧锁块卡紧锁紧槽，完成内筒的与外筒的锁紧。通过液压系统实现快速锁紧，解决旋转控制短节内筒锁紧难题，提高钻井工艺过程的安全性，减少非钻井时间，提高钻井效率。

发明内容

本发明的目的就是针对现有浮式平台配备控压钻井装备后旋转控制短节内筒锁紧问题，提供一种安全高效，锁紧可靠的液压锁紧方法及装置，提高钻井工艺过程安全性，减少非钻井时间，降低钻井成本。

其特征是：一种液压锁紧方法及装置，包括旋转控制短节内筒、旋转控制短节外筒、锁紧机构、钻杆和下放回收钻杆。所述旋转控制短节内筒包括胶芯、锁紧槽、定位台阶和圆柱轴承；所述旋转控制短节外筒包括预定位凸台、分流返回管线、连接法兰、锁紧端盖和隔水管；所述锁紧机构包括摆动挡块、圆柱推体、液压活塞杆和铰接螺栓，所述摆动挡块包括铰接螺栓孔、弹簧阻尼器、卡紧锁块和圆弧接触面，所述圆柱推体包括上部圆柱体和下部斜体；所述卡紧锁块装有压力传感器；所述钻杆与井架相连，带动内筒的下放回收；所述下放回收钻杆与内筒连接，带动旋转控制短节内筒进入外筒，当内筒与外筒锁紧后，下放回收钻杆离开内筒，钻杆进入内筒开始钻井工作。

所述胶芯通过圆柱轴承固定在内筒上，当通入钻杆工作时，胶芯通过圆柱轴承随钻杆转动；所述锁紧槽是整个锁紧过程的关键部件，启动液压锁紧后，锁紧结构中的卡紧锁块在液压力的作用下进入锁紧槽，完成锁紧；所述定位台阶与外筒中的预定位凸台配合，实现内筒在外筒的基本定位，内筒与外筒实现基本定位后，进行锁紧过程。

所述预定位凸台与内筒的定位台阶配合，当内筒进行下放时，通过预定位凸台可以基本定位内筒的位置，并且限制内筒上下运动；所述连接法兰是将外筒与隔水管系统相连；所述分流返回管线，实现钻井泥浆液的循环；所述锁紧端盖位于外筒的上端，整个锁紧机构位于锁紧端盖中，摆动挡块通过铰接螺栓与锁紧端盖相连，液压活塞杆连同圆柱推体位于锁紧端盖上。

所述液压活塞杆是液压力的传递部件，在开启液压系统后，通过液压活塞杆的运动带动整个锁紧过程的实施；所述圆柱推体与液压活塞杆连接，分为上部圆柱体和下部斜体，在锁紧原始状态下，摆动挡板与下部斜体接触，当锁紧完成后，摆动挡板与上部圆柱体接触，并且起到卡紧的作用；所述铰接螺栓为摆动挡块的转动提供转轴；所述摆动挡块通过铰接螺栓连接在锁紧端盖上，在进行锁紧过程中，摆动挡块在液压力的作用下压缩弹簧阻尼器，并且以铰接螺栓为轴摆动；所述弹簧阻尼器为摆动挡块提供弹簧力，在锁紧初始状态，弹簧处于完全伸长的状态，摆动挡板在弹簧力的作用下处于倾斜状态，液压锁紧后，弹簧阻尼器完全在液压力的间接作用下，处于压缩状态，此时完成锁紧；所述卡紧锁块在锁紧后完全卡进锁紧槽，并且在卡紧锁块上装有压力传感器，利用压力传感器来判断锁紧情况，保证钻进过程操作的安全性。