深水钻井用套管头与环空密封装置下入工具及其使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术为一种深水钻井用套管头与环空密封装置下入工具及其使用方法，该工具包括芯轴，芯轴的外壁上部通过传扭结构密封连接悬挂结构，芯轴的一端滑动穿设通过一活塞，传扭结构的内壁与芯轴的外壁之间设置连通阀结构，悬挂结构包括悬挂筒，悬挂筒的外壁底部设置能旋转钩挂且能旋转解脱环空密封装置的弹性销钉，悬挂筒的内壁下部密封固定连接有旋转筒，旋转筒的内壁通过螺纹连接于活塞的外壁上，活塞的一端套设有开口锁环，开口锁环能径向张开地钩挂套管头且能径向收缩地解脱所述套管头。该深水钻井用套管头与环空密封装置下入工具及其使用方法，能实现在海底的水下井口处安装套管头与环空密封装置的要求，具有安装施工步骤少、成本较低的优点。

Casing head and annular sealing device for deep water drilling and its operation method

The invention relates to a running tool for casing head and annulus sealing device used in deepwater drilling and its use method. The tool comprises a mandrel, the upper part of the outer wall of the mandrel is sealed with a suspension structure by a torsion transmission structure, one end of the mandrel is sliding through a piston, and a connecting valve structure is arranged between the inner wall of the torsion transmission structure and the outer wall of the mandrel. The suspension structure includes a suspension cylinder, an elastic pin which can rotate hook and hang on the bottom of the outer wall of the suspension cylinder and can rotate and release the annulus sealing device, a rotating cylinder is fixed and connected with the inner wall of the suspension cylinder, and the inner wall of the rotating cylinder is connected to the outer wall of the piston by thread, and an opening lock ring is arranged at one end of the piston, and an opening lock is arranged. The ring can hook the casing head in a radial way and can release the casing head in radial contraction. The casing head and annulus sealing device for deepwater drilling and its running tools and their usage method can meet the requirements of installing the casing head and annulus sealing device at the underwater wellhead of the seabed, and have the advantages of less installation steps and lower cost.

【技术实现步骤摘要】
深水钻井用套管头与环空密封装置下入工具及其使用方法
本专利技术涉及海洋深水钻井
，尤其涉及一种深水钻井用套管头与环空密封装置下入工具及其使用方法。
技术介绍
海洋油气资源已成为能源供应的重要来源，高产量、高投入、高风险是海洋深水油气勘探开发作业的特征。水下井口系统是深水钻井、完井、采油等作业的基础组成，水下井口内部安装多层套管头和环空密封装置，套管头用于悬挂套管，将套管柱重量施加在水下井口上，密封装置用于密封套管头和水下井口之间的环形空间，隔绝套管头上方与下方的套管外部环形空间。套管头、环空密封装置及其下入工具是一同下入水下井口处，如何安装套管头和密封装置是下套管、继续钻井的关键，合理的下入工具设计能减少施工步骤和安装难度，提高安装作业的可靠性。现有技术中，有一种海洋深水钻井用套管挂和密封下入工具，该工具在液压辅助下放活塞、安装套管环空密封装置时需要投掷阻塞镖等工具，并且需要在平台安装相应设备，增加了井口操作步骤。由此，本专利技术人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种深水钻井用套管头与环空密封装置下入工具及其使用方法，以克服现有技术的缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种深水钻井用套管头与环空密封装置下入工具及其使用方法，克服现有技术中存在的安装复杂、匹配设备多成本高等问题，该深水钻井用套管头与环空密封装置下入工具及其使用方法，能实现在海底的水下井口处安装套管头与环空密封装置的要求，具有安装施工步骤少、成本较低的优点。本专利技术的目的是这样实现的，一种深水钻井用套管头与环空密封装置下入工具，包括中空的芯轴，所述芯轴的外壁上部通过中空的传扭结构密封连接中空的悬挂结构，所述芯轴远离所述传扭结构的一端滑动穿设通过一活塞，所述活塞的外壁与所述悬挂结构的内壁下部密封连接，所述悬挂结构的内腔与所述传扭结构的内腔连通构成活塞腔，所述活塞远离所述传扭结构的一端位于所述活塞腔的外部，所述活塞腔和所述活塞构成液压活塞结构；所述传扭结构的内壁与所述芯轴的外壁之间设置连通阀结构，所述连通阀结构能连通所述活塞腔和所述芯轴的内腔；所述悬挂结构包括能随所述芯轴绕中心轴转动的悬挂筒，所述悬挂筒的外壁底部设置能旋转钩挂且能旋转解脱环空密封装置的弹性销钉，所述弹性销钉能沿径向伸缩；所述悬挂筒的内壁下部密封固定连接有旋转筒，所述旋转筒能随所述悬挂筒旋转，所述旋转筒的内壁通过螺纹连接于所述活塞的外壁上，所述活塞和所述旋转筒构成丝杠螺母结构；所述活塞远离所述传扭结构的一端套设有开口锁环，所述开口锁环能径向张开地钩挂套管头且能径向收缩地解脱所述套管头。在本专利技术的一较佳实施方式中，所述芯轴的底部套设有中空的下接头，所述下接头的外壁顶部能与所述活塞的内壁密封抵靠。在本专利技术的一较佳实施方式中，所述活塞内设有允许所述芯轴密封滑动穿过的芯轴过孔，所述芯轴过孔的下方设置有内径呈增大设置的第一扩径孔，所述活塞远离所述传扭结构的一端向内设置第二扩径孔，所述第一扩径孔通过内径自上而下呈渐扩设置的第一锥面与所述第二扩径孔连通，所述下接头的外壁顶部能与所述第一扩径孔的内壁密封滑动抵靠，所述下接头的外壁上设置有第一凸台部，所述第一凸台部的外壁能与所述第二扩径孔的内壁密封滑动抵靠，所述第一凸台部的顶部设置能与所述第一锥面顶抵密封的第二锥面。在本专利技术的一较佳实施方式中，所述传扭结构包括密封套设于所述芯轴上的中空的连接盘体，所述连接盘体的内壁上部与所述芯轴的外壁之间设置所述连通阀结构，所述传扭结构还包括能沿所述芯轴轴向移动的中空的驱动筒，所述驱动筒的顶部能密封滑动穿设于所述连接盘体的内腔中，所述连通阀结构与所述活塞腔连通设置，所述悬挂筒的一端穿设于所述驱动筒的内腔中，所述连接盘体与所述悬挂筒通过传扭杆固定连接；所述连接盘体和所述驱动筒的外部套设有扶正结构。在本专利技术的一较佳实施方式中，所述扶正结构包括与所述驱动筒同轴设置的外筒，所述外筒的顶部与所述连接盘体固定连接，所述外筒的侧壁下部通过剪切销钉与所述驱动筒的侧壁下部连接。在本专利技术的一较佳实施方式中，所述连接盘体和所述芯轴通过多个第一连接销钉连接，所述连接盘体的侧壁上部设置多个第一透孔，所述芯轴的侧壁上与各所述第一透孔对应的位置设置第一连接孔，各所述第一连接销钉穿设通过所述第一透孔后连接于所述第一连接孔内。在本专利技术的一较佳实施方式中，所述连接盘体的外壁上套设有第一卡环，所述第一卡环的底面顶抵于所述传扭杆的顶面上。在本专利技术的一较佳实施方式中，所述连通阀结构包括抵靠套设于所述芯轴的外壁和所述连接盘体的内壁之间的阀体，所述芯轴的外壁上设置第一台阶部，所述连接盘体的内壁上设置直径呈减小设置的第二台阶部，所述阀体的一端面顶抵于所述第一台阶部上，所述阀体的另一端面顶抵于所述第二台阶部上，所述阀体内设置上下贯通的阀芯孔，所述阀芯孔内滑动设置有阀芯，所述阀芯的一端套设阀芯弹簧，所述阀芯弹簧的一端顶抵于所述第一台阶部上，所述阀芯穿出所述阀体的另一端位于所述驱动筒的内腔中；所述阀芯孔内设置有直径自上而下渐缩的阀芯孔锥面，所述阀芯的外壁上设置有能与所述阀芯孔锥面匹配密封抵靠卡止的阀芯锥面，所述芯轴的侧壁上设置有第一连通透孔，所述阀芯孔的侧壁上设有与所述第一连通透孔连通设置的阀体连通孔，所述阀芯的一端向内设置有能连通所述阀芯孔与所述阀体连通孔的第一通道孔，所述阀芯的另一端向内设置有能连通所述活塞腔与所述阀体连通孔的第二通道孔，所述第一通道孔的底部开口位于所述阀芯锥面的上方，所述第二通道孔的顶部开口位于所述阀芯锥面的下方。在本专利技术的一较佳实施方式中，所述旋转筒的侧壁上沿周向间隔穿设有多个能径向伸缩的弹性锁块，所述悬挂筒的内壁上设置有多个键槽，各所述弹性锁块能径向伸出且各所述弹性锁块的径向外侧能分别卡设于对应的键槽内，所述活塞的外壁上位于所述键槽上方的位置设置有活塞凹槽，各所述弹性锁块能径向收缩且各所述弹性锁块的径向内侧能滑设于所述活塞凹槽内。在本专利技术的一较佳实施方式中，所述旋转筒位于所述悬挂筒外部的一端能转动套设于一锥套的外壁顶部，所述锥套的外径自上而下呈渐缩设置，所述旋转筒能推动所述锥套下移将所述开口锁环顶抵张开。在本专利技术的一较佳实施方式中，所述锥套上沿轴向设置有至少一个底部开口的锥套豁口透槽，所述活塞的外壁上固定设置有与所述锥套豁口透槽对应的防扭键，所述锥套豁口透槽滑动套设于所述防扭键的周向两侧。本专利技术的目的还可以这样实现，如前述的深水钻井用套管头与环空密封装置下入工具的使用方法，包括以下步骤，步骤a、深水钻井用套管头与环空密封装置下入工具和环空密封装置、套管头连接后，提起钻杆，移除井口卡瓦装置，下放钻杆，将深水钻井用套管头与环空密封装置下入工具、环空密封装置、套管头、套管送入水下井口处；步骤b、向钻杆内泵入水泥，开始水泥固井；步骤c、下放钻杆，套管头卡放在水下井口的台阶面上，在平台上标记钻杆的周向位置和竖直位置；步骤d、顺时针旋转钻杆，钻杆带动芯轴、阀体、连接盘体、传扭杆、驱动筒、悬挂筒及旋转筒旋转，旋转筒带动锥套向上移动，锥套的底部端面与开口锁环的顶部端面平行时，开口锁环径向收缩，深水钻井用套管头与环空密封装置下入工具和套管头解脱；步骤e、继续顺时针旋转钻杆预定圈数，旋转筒旋转上升至各弹性锁块离开键槽，旋转筒上升至各弹性锁块到本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种深水钻井用套管头与环空密封装置下入工具，包括中空的芯轴，其特征在于，所述芯轴的外壁上部通过中空的传扭结构密封连接中空的悬挂结构，所述芯轴远离所述传扭结构的一端滑动穿设通过一活塞，所述活塞的外壁与所述悬挂结构的内壁下部密封连接，所述悬挂结构的内腔与所述传扭结构的内腔连通构成活塞腔，所述活塞远离所述传扭结构的一端位于所述活塞腔的外部，所述活塞腔和所述活塞构成液压活塞结构；所述传扭结构的内壁与所述芯轴的外壁之间设置连通阀结构，所述连通阀结构能连通所述活塞腔和所述芯轴的内腔；所述悬挂结构包括能随所述芯轴绕中心轴转动的悬挂筒，所述悬挂筒的外壁底部设置能旋转钩挂且能旋转解脱环空密封装置的弹性销钉，所述弹性销钉能沿径向伸缩；所述悬挂筒的内壁下部密封固定连接有旋转筒，所述旋转筒能随所述悬挂筒旋转，所述旋转筒的内壁通过螺纹连接于所述活塞的外壁上，所述活塞和所述旋转筒构成丝杠螺母结构；所述活塞远离所述传扭结构的一端套设有开口锁环，所述开口锁环能径向张开地钩挂套管头且能径向收缩地解脱所述套管头。

【技术特征摘要】
1.一种深水钻井用套管头与环空密封装置下入工具，包括中空的芯轴，其特征在于，所述芯轴的外壁上部通过中空的传扭结构密封连接中空的悬挂结构，所述芯轴远离所述传扭结构的一端滑动穿设通过一活塞，所述活塞的外壁与所述悬挂结构的内壁下部密封连接，所述悬挂结构的内腔与所述传扭结构的内腔连通构成活塞腔，所述活塞远离所述传扭结构的一端位于所述活塞腔的外部，所述活塞腔和所述活塞构成液压活塞结构；所述传扭结构的内壁与所述芯轴的外壁之间设置连通阀结构，所述连通阀结构能连通所述活塞腔和所述芯轴的内腔；所述悬挂结构包括能随所述芯轴绕中心轴转动的悬挂筒，所述悬挂筒的外壁底部设置能旋转钩挂且能旋转解脱环空密封装置的弹性销钉，所述弹性销钉能沿径向伸缩；所述悬挂筒的内壁下部密封固定连接有旋转筒，所述旋转筒能随所述悬挂筒旋转，所述旋转筒的内壁通过螺纹连接于所述活塞的外壁上，所述活塞和所述旋转筒构成丝杠螺母结构；所述活塞远离所述传扭结构的一端套设有开口锁环，所述开口锁环能径向张开地钩挂套管头且能径向收缩地解脱所述套管头。2.如权利要求1所述的深水钻井用套管头与环空密封装置下入工具，其特征在于，所述芯轴的底部套设有中空的下接头，所述下接头的外壁顶部能与所述活塞的内壁密封抵靠。3.如权利要求2所述的深水钻井用套管头与环空密封装置下入工具，其特征在于，所述活塞内设有允许所述芯轴密封滑动穿过的芯轴过孔，所述芯轴过孔的下方设置有内径呈增大设置的第一扩径孔，所述活塞远离所述传扭结构的一端向内设置第二扩径孔，所述第一扩径孔通过内径自上而下呈渐扩设置的第一锥面与所述第二扩径孔连通，所述下接头的外壁顶部能与所述第一扩径孔的内壁密封滑动抵靠，所述下接头的外壁上设置有第一凸台部，所述第一凸台部的外壁能与所述第二扩径孔的内壁密封滑动抵靠，所述第一凸台部的顶部设置能与所述第一锥面顶抵密封的第二锥面。4.如权利要求1所述的深水钻井用套管头与环空密封装置下入工具，其特征在于，所述传扭结构包括密封套设于所述芯轴上的中空的连接盘体，所述连接盘体的内壁上部与所述芯轴的外壁之间设置所述连通阀结构，所述传扭结构还包括能沿所述芯轴轴向移动的中空的驱动筒，所述驱动筒的顶部能密封滑动穿设于所述连接盘体的内腔中，所述连通阀结构与所述活塞腔连通设置，所述悬挂筒的一端穿设于所述驱动筒的内腔中，所述连接盘体与所述悬挂筒通过传扭杆固定连接；所述连接盘体和所述驱动筒的外部套设有扶正结构。5.如权利要求4所述的深水钻井用套管头与环空密封装置下入工具，其特征在于，所述扶正结构包括与所述驱动筒同轴设置的外筒，所述外筒的顶部与所述连接盘体固定连接，所述外筒的侧壁下部通过剪切销钉与所述驱动筒的侧壁下部连接。6.如权利要求4所述的深水钻井用套管头与环空密封装置下入工具，其特征在于，所述连接盘体和所述芯轴通过多个第一连接销钉连接，所述连接盘体的侧壁上部设置多个第一透孔，所述芯轴的侧壁上与各所述第一透孔对应的位置设置第一连接孔，各所述第一连接销钉穿设通过所述第一透孔后连接于所述第一连接孔内。7.如权利要求4所述的深水钻井用套管头与环空密封装置下入工具，其特征在于，所述连接盘体的外壁上套设有第一卡环，所述第一卡环的底面顶抵于所述传扭杆的顶面上。8.如权利要求4所述的深水钻井用套管头与环空密封装置下入工具，其特征在于，所述连通阀结构包括抵靠套设于所述芯轴的外壁和所述连接盘体的内壁之间的阀体，所述芯轴的外壁上设置第一台阶部，所述连接盘体的内壁上设置直径呈减小设置的第二台阶部，所述阀体的一端面顶抵于所述第一台阶部上，所述阀体的另一端面顶抵于所述第二台阶部上，所述阀体内设置上下贯通的阀芯孔，所述阀芯孔内滑动设置有阀芯，所述阀芯的一端套设阀芯弹簧，所述阀芯弹簧的一端顶抵于所述第一台阶部上，所述阀芯穿出所述阀体的另一端位于所述驱动筒的内腔中；所述阀芯孔内设置有直径自上而下渐缩的阀芯孔锥面，所述阀芯的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宴滨，高德利，房军，曾静，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11