一种海底自动锚定装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种海底自动锚定装置。该装置由外部扶正壳和内部锚定器组成，内部锚定器包括上、下两部分，上部分和下部分通过连接管连接，上部分包括锚定机构Ⅰ，下部分包括前进机构、锚定机构Ⅱ、钻进机构、连杆固定机构。锚定机构主要由锚定块等组成；前进机构主要由滑套等组成；钻进机构主要由钻头等组成；连杆固定机构主要由连杆驱动件等组成。本发明专利技术的有益效果是在海底需要钻进锚定时，在没有领眼的状况下内部锚定器可以开始直立钻进；通过液压驱动可以增大钻压，实现内部锚定器快速钻进；缆绳布放在锚定器内部，不会影响锚定器钻进的作用力；钻至指定深度后，控制电机反转使得连杆撑开起到锚定作用，配合锚定机构Ⅰ和锚定机构Ⅱ达到最终锚定。达到最终锚定。达到最终锚定。

【技术实现步骤摘要】
一种海底自动锚定装置


[0001]本专利技术涉及海洋设备领域，特别是海洋工业中用于飘浮设备的一种海底自动锚定装置。

技术介绍

[0002]在现代海洋开发活动中，海洋石油开采、天然气的开发、波浪能开发、海上风力发电的规模和产值越来越大，海上漂浮设备的应用越来越广泛，因此需要一种可靠的海底锚定装置来解决海上漂浮设备和平台的锚定问题。
[0003]在海底锚定作业过程中，锚定器在开始钻进时必须安置在其他设备已经钻好的井眼中才能开始工作，如果没有预先钻好的井眼，锚定器可能无法垂直于海底钻进，造成锚定不牢靠、易脱锚等问题。当前有可应用于漂浮设备的海底锚定装置，但其在功能、效率等方面尚存在诸多问题，主要包括如下几方面：
[0004](1)现有海底锚定装置在下放到海底时无法保证钻头与海底面垂直，且在使用锚定器前必须形成领眼，将锚定器垂直安装在领眼里再进行锚定钻进作业，工序复杂，成本高；
[0005](2)现有海底锚定装置均是依靠其自身重量作为钻压进行钻进，导致钻进效率低下，钻进速度缓慢，且遭遇井下复杂情况时，容易将钻头卡住而不能继续钻进，钻井深度有限，锚定不牢靠的问题；
[0006](3)现有海底锚定装置中缆绳布放方式会对锚定装置产生向上的拉力，影响锚定装置向下钻进作用力、吃刀量及最大钻进深度；
[0007](4)现有海底锚定装置在钻进到指定深度后，仅通过上、下两部分的锚定机构锚定，可能存在锚定力不足，锚定装置易从井眼内拔出，锚定易失效等问题。
[0008]为了有效解决现有海底锚定装置存在的不足，亟需专利技术一种海底自动锚定装置，以解决现有海底锚定装置在使用过程中不能垂直于海底钻进、钻进速度慢、锚定力不足等问题，从而实现在海底简单、高效、安全、稳定地进行锚定作业。

技术实现思路

[0009]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种海底自动锚定装置，本专利技术设置有外部扶正壳，外部扶正壳内部设有六条供锚定块锚定对应的滑槽，当外部扶正壳和内部锚定器一起被下放到海底时，在重力和缆绳的拉力的作用下，能够该使锚定装置垂直于海底安放，进而便于开展后续的钻进工作，不需要将锚定器安装进预先钻好的井眼中再开始钻进，解决了传统锚定装置下放到海底时无法垂直于海底安放并需要在预先钻好的领眼的工况下才能进行钻进的问题；本专利技术设有钻进机构，钻进机构有电机驱动的带螺旋通道的钻头，在电机驱动下，同时由于液压泵给空腔Ⅱ注入高压油的作用带动锚定器的下部分移动施加给钻头的压力，钻头可以破碎岩屑向前钻进，进而带动整个内部锚定器和连接在内部锚定器上的缆绳下入到海底岩层中进行锚定，通过液压泵来增大钻压，不再只依靠锚定器自身的重
力钻进，解决了传统锚定装置钻进效率低下、钻进速度缓慢的问题；本专利技术在锚定器的内部布放缆绳，将指定长度的缆绳安放在内管内部，在锚定器钻进的前进过程中，缆绳由内管释放，解决了传统锚定装置中缆绳布放方式会产生向上的拉力，进而影响锚定器向下的钻进作用力、吃刀量和最大深度的问题；本专利技术设置有连杆固定机构，当锚定器钻进到指定深度时，锚定机构Ⅰ中的锚定块Ⅰ在液压泵的作用下可以滑出与井壁挤压产生作用力，使锚定器的上部分锚定住，同时锚定机构Ⅱ的锚定块Ⅱ在液压泵的作用下可以滑出与孔壁挤压产生作用力，使锚定器的下部分锚定住，然后控制电机反转使得连杆驱动件轴向向上移动，进而带动连杆运动，使得连杆撑开并与井壁挤压产生作用力，从而实现了锚定，解决了传统锚定装置因锚定机构的摩擦力太小而无法实现可靠锚定的问题。
[0010]本专利技术专利解决其技术问题所采用以下技术方案是：本专利技术涉及的一种海底自动锚定装置。该装置由外部扶正壳和内部锚定器组成，内部锚定器包括上、下两部分，上部分包括锚定机构Ⅰ，下部分包括前进机构、锚定机构Ⅱ、钻进机构、连杆固定机构；外部扶正壳套在内部锚定器的外部，在外部扶正壳的内部设有六个轴向滑槽用来周向定位内部锚定器，该锚定器的锚定机构Ⅰ包括锚定套、锚定块Ⅰ、密封圈Ⅰ、连接管，锚定套上周向均布六个锚定腔Ⅰ用于安装锚定块Ⅰ，连接管与锚定套通过螺纹连接并将锚定块Ⅰ密封在锚定套中，锚定套上设有油道Ⅰ、油道Ⅱ，油道Ⅰ、油道Ⅱ在出口处连接液压泵；前进机构包括连接管、上外管、滑套、下外管，滑套安装在上外管与下外管之间并可上下移动，上外管与下外管通过螺纹连接，滑套与连接管通过螺纹连接，连接管上设有油道Ⅲ、油道Ⅳ，滑套上设有油道
Ⅶ
、油道
Ⅷ
，油道Ⅲ与油道
Ⅶ
相通，油道Ⅳ与油道
Ⅷ
相通，油道Ⅲ、油道Ⅳ在出口处连接液压泵；锚定机构Ⅱ包括锚定腔Ⅱ、锚定块Ⅱ、密封圈Ⅱ、内管、下外管，下外管周向均布六个锚定腔Ⅱ用于安装锚定块Ⅱ，内管与下外管通过螺纹连接并将锚定块Ⅱ密封在锚定腔Ⅱ中，内管设有油道
Ⅴ
、油道
Ⅵ
，下外管设有油道
Ⅸ
，油道
Ⅵ
与油道
Ⅸ
相通，油道
Ⅴ
、油道
Ⅵ
在出口处连接液压泵；连杆固定机构包括连杆驱动件、连杆Ⅰ、连杆Ⅱ、螺栓，连杆驱动件内部设有双螺旋通道，电机轴上设有两个对称突起的销轴，连杆驱动件旋转安装在电机轴上并通过销轴实现定位，连杆Ⅰ与连杆Ⅱ通过螺栓连接，连杆Ⅰ通过螺栓安装在连杆腔中；钻进机构包括电机总成、电机轴、连接键、钻头、推力轴承，电机轴安装在电机总成上，推力轴承安装在钻头上方，电机轴下端通过连接键连接钻头；电池控制总成安装在内管内部，固定块通过螺纹连接安装在内管内部并将电池控制总成和电机总成固定。
[0011]所述的外部扶正壳下部设有面积较大的基盘以保证该装置能垂直于海底面，内部设有六个滑槽，锚定块伸出与滑槽形成作用力用于固定。
[0012]所述的锚定套设有锚定腔Ⅰ，锚定腔Ⅰ设有油道Ⅰ和油道Ⅱ，油道Ⅰ和油道Ⅱ在出口处用管线连接液压泵。
[0013]所述的连接管中间设有二部分等间距分布的岩屑通道、与锚定套连接的外螺纹、与滑套连接的外螺纹、油道Ⅲ、油道Ⅳ。
[0014]所述的滑套设有油道
Ⅶ
、油道
Ⅷ
，油道
Ⅶ
与连接管中的油道Ⅲ相通、油道
Ⅷ
与连接管中的油道Ⅳ相通，滑套安装在上外管与下外管连接形成的空腔中并可以在空腔中上下滑动。
[0015]所述的下外管设有定位台阶，用于定位安装推力轴承，设有6个等间距分布的锚定腔Ⅱ用于安装锚定块Ⅱ，设有内螺纹用于与内管连接，设有油道
Ⅸ
，油道
Ⅸ
与油道
Ⅵ
相通，
设有六个等间距分布的连杆腔，连杆腔内部用于安装最终锚定的连杆机构。
[0016]所述的钻头中间设有供岩屑上升的螺旋通道，上方安装有推力轴承，通过连接键连接电机总成。
[0017]所述的连杆Ⅰ和连杆Ⅱ通过螺栓连接并用螺栓安装在连杆腔中。
[0018]本专利技术具有的有益效果是
[0019]1.将锚定装置下放至海底时，锚定装置能够在外部扶正壳的作用下垂直于海底面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.本发明涉及一种海底自动锚定装置，该装置由外部扶正壳和内部锚定器组成，内部锚定器包括上部分和下部分，上部分和下部分通过连接管连接，上部分包括锚定机构Ⅰ，下部分包括前进机构、锚定机构Ⅱ、钻进机构、连杆固定机构；外部扶正壳(3)套在内部锚定器的外部，内部锚定器的锚定机构Ⅰ包括锚定套(1)、锚定块Ⅰ(2)、密封圈Ⅰ(2
‑
1)、连接管(21)，其中锚定块Ⅰ(2)安装在锚定套(1)的锚定腔Ⅰ(101)中，密封圈Ⅰ(2
‑
1)安装在锚定块Ⅰ(2)上，连接管(21)与锚定套(1)通过螺纹连接并将锚定块Ⅰ(2)密封在锚定腔Ⅰ(101)内；前进机构包括连接管(21)、上外管(4)、滑套(5)、下外管(6)，其中上外管(4)与下外管(6)通过螺纹连接，滑套(5)安装在上外管(4)与下外管(6)之间，滑套(5)与连接管(21)通过螺纹连接；锚定机构Ⅱ包括下外管(6)、锚定块Ⅱ(7)、密封圈Ⅱ(7
‑
1)、内管(16)，其中锚定块Ⅱ(7)安装在下外管(6)的锚定腔Ⅱ(601)中，密封圈Ⅱ(7
‑
1)安装在锚定块Ⅱ(7)上，内管(16)与下外管(6)通过螺纹连接并将锚定块Ⅱ(7)密封在锚定腔Ⅱ(601)中；连杆固定机构包括连杆驱动件(13)、连杆Ⅰ(8)、连杆Ⅱ(9)，其中连杆驱动件(13)内部设有双螺旋通道(1303)，电机轴(17)上设有两个对称突起的销轴(1701)，连杆驱动件(13)安装在电机轴(17)上并通过销轴(1701)实现定位，连杆Ⅰ(8)与连杆Ⅱ(9)通过螺栓Ⅰ(14)连接，连杆(8)通过螺栓Ⅱ(15)安装在连杆腔(605)中；钻进机构包括电机轴(17)、电机总成(18)、连接键(12)、钻头(11)、推力轴承(10)，其中电机总成(18)安装在内管(16)内部，电池控制总成(19)安装在内管(16)内部，固定块(20)通过螺纹连接安装在内管(16)内部并将电机总成(18)和电池控制总成(19)固定在内管(16)内部，缆绳(20
‑
2)的一端连接在固定块(20)的挂钩(2101)上，并将指定长度的缆绳(20
‑
2)安装在内管(16)内部，电机轴(17)下端通过连接键(12)连接钻头(11)，推力轴承(10)安装在钻头(11)上方。2.根据权利要求1所述的一种海底自动锚定装置，其特征在于：所述锚定套(1)设有油道Ⅰ(103)、油道Ⅱ(102)、周向均布的六个锚定腔Ⅰ(101)、用于与连接管(21)连接的内螺纹Ⅰ(104)、用于液压油流动的内部油道(105)、用于与外部扶正壳(3)配合的定位台阶(106)，油道Ⅰ(103)和油道Ⅱ(102)在出口处连接液压泵。3.根据权利要求1所述的一种海底自动锚定装置，其特征在于：所述外部扶正壳(3)的内部设有用于周向定位内部锚定器的滑槽(301)、用于轴向定位内部锚定器的限位轴肩(302)、用于堆积开始钻进时钻头(11)边缘处岩屑的空腔(303)。4.根据权利要求1所述的一种海底自动锚定装置，其特征在于：所述滑套(5)设有油道
Ⅶ
(502)、油道
Ⅷ
(503)、与连接管(21)连接的内螺纹Ⅲ(501)、限制滑套(5)移动范围的限位台阶Ⅰ(504)和限位台阶Ⅱ(505)，油道
Ⅶ
(502)与油道Ⅲ(2102)相通，油道
Ⅷ
(503)与油道Ⅳ(2104)相通。5.根据权利要求1所述的一种海底自动锚定装置，其特征在于：所述下外管(6)设有与上外管(4)连接的外螺纹Ⅰ(601)，用于安装滑套(5)的空腔Ⅱ(602)，用...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐洋，肖枭，师婷，张雨翔，张金梁，康传哲，粟籽华，赵吉锐，唐鑫，王国荣，何玉发，王金忠，赵金海，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：