阅读说明：本技术 一种旋转防喷器用安全锁紧装置以及锁紧方法 (Safety locking device and locking method for rotary blowout preventer ) 是由 彭元超 谢新刚 李欣 胡东峰 陈小荣 杨赟 仵磊 王玉 韩朝辉 周雄兵 李晓黎 于 2020-08-25 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种旋转防喷器用安全锁紧装置以及锁紧方法,包括安全销栓、销栓卡座和自锁装置(5),所述安全销栓包括大耳螺母(1)和销栓螺杆(3),销栓卡座包括第一销栓卡座(2)和第二销栓卡座(4),所述第一销栓卡座(2)固定于旋转防喷器壳体卡箍顶部开口一侧,第二销栓卡座(4)固定于旋转防喷器壳体卡箍开口顶部另一侧,所述销栓螺杆(3)一端可转动固定于第二销栓卡座(4)上,销栓螺杆(3)另一端连接大耳螺母(1),其中大耳螺母(1)可锁紧在第一销栓卡座(2)上,所述自锁装置(5)固定于旋转防喷器壳体卡箍顶部并且自锁装置与第一销栓卡座设置于旋转防喷器壳体卡箍同侧开口处,其中自锁装置可卡在大耳螺母内。(The invention discloses a safety locking device and a locking method for a rotary blowout preventer, which comprise a safety pin bolt, a pin bolt clamping seat and a self-locking device (5), wherein the safety pin bolt comprises a big lug nut (1) and a pin bolt screw (3), the pin bolt clamping seat comprises a first pin bolt clamping seat (2) and a second pin bolt clamping seat (4), the first pin bolt clamping seat (2) is fixed at one side of an opening at the top of a hoop of a rotary blowout preventer shell, the second pin bolt clamping seat (4) is fixed at the other side of the opening at the top of the hoop of the rotary blowout preventer shell, one end of the pin bolt screw (3) is rotatably fixed on the second pin bolt clamping seat (4), the other end of the pin bolt screw (3) is connected with the big lug nut (1), the big lug nut (1) can be locked on the first pin bolt clamping seat (2), the self-locking device (5) is fixed at the top of the hoop of the rotary blowout preventer shell, and the self-locking device, wherein the self-locking device can be clamped in the big lug nut.)

一种旋转防喷器用安全锁紧装置以及锁紧方法

技术领域

本发明属于旋转防喷器锁紧技术领域，尤其涉及一种旋转防喷器用安全锁紧装置以及锁紧方法。

背景技术

现有“三低”油藏，储层原始压力低，需要通过注水提高储层能力，达到高效开采的目的。长期注水开采，导致部分储层压力异常，钻完井过程中易发生溢流（水、油、伴生气）、溢漏同存等问题，井控风险及作业难度增加，目前高压注水区域运用控压钻井工艺技术采用旋转防喷器系统，有效地降低了钻井井控风险及作业难度，已经成为高压注水区域油田开发主要钻井技术，该项技术发明能够提高控压钻井设备的安全与效率。

旋转防喷器系统核心是旋转防喷器，旋转防喷器由旋转总成、壳体总成、液动节流阀等组成，旋转总成是带有密封胶芯，可被动密封钻具，旋转总成与壳体总成通过卡箍打开，经过方瓦孔被放入壳体总成，同时采用安全螺栓以防脱扣。旋转总成的密封胶芯由于在钻井作业中与钻具产生推拉与旋转往复运动磨损，胶芯寿命有限，导致胶芯撕裂漏浆后失效，需要即时更换旋转总成密封胶芯，因此需要拆装安全螺栓，打开/关闭卡箍。

旋转防喷器壳体上卡箍液压缸长期带压作业易出现故障，导致机械臂松动打开，致使井口失控，因此需要设计加装销栓机械锁紧，然而原设计安全螺栓在实际使用中存在以下问题：

一是安装人员必须要携带大活动扳手、安全螺栓等工具，安装人员登高作业，站位空间受限，螺栓转动角度过小，安装拆卸程序复杂效率低；

二是安装人员安全风险高，安装人员需登高作业，且站位空间受限，只能单手操作，容易导致操作人员坠落摔伤；

三是安全螺栓、操作工具等存在落井风险，造成井下复杂事故；

四是泥浆容易堵塞、锈蚀安全螺栓螺孔造成装卸困难。

因此需要研发一种安全、简便、高效地机械锁紧装置以及锁紧方法。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种旋转防喷器用安全锁紧装置以及锁紧方法，克服了现有技术中1：安装人员必须要携带大活动扳手、安全螺栓等工具，安装人员登高作业，站位空间受限，螺栓转动角度过小，安装拆卸程序复杂效率低；2：安装人员安全风险高，安装人员需登高作业，且站位空间受限，只能单手操作，容易导致操作人员坠落摔伤；3：安全螺栓、操作工具等存在落井风险，造成井下复杂事故；4：泥浆容易堵塞、锈蚀安全螺栓螺孔造成装卸困难等问题。

为了解决技术问题，本发明的技术方案是：一种旋转防喷器用安全锁紧装置，包括安全销栓、销栓卡座和自锁装置，所述安全销栓包括大耳螺母和销栓螺杆，销栓卡座包括第一销栓卡座和第二销栓卡座，所述第一销栓卡座固定于旋转防喷器壳体卡箍顶部开口一侧，第二销栓卡座固定于旋转防喷器壳体卡箍开口顶部另一侧，所述销栓螺杆一端可转动固定于第二销栓卡座上，销栓螺杆另一端连接大耳螺母，其中大耳螺母可锁紧在第一销栓卡座上，所述自锁装置固定于旋转防喷器壳体卡箍顶部并且自锁装置与第一销栓卡座设置于旋转防喷器壳体卡箍同侧开口处，其中自锁装置可卡在大耳螺母内。

优选的，所述大耳螺母包括丝扣和耳型耳环，其中丝扣一端面两侧分别连接耳型耳环，所述丝扣内壁设置有螺纹，其中丝扣与销栓螺杆螺纹连接。

优选的，所述销栓螺杆一端可转动固定于第二销栓卡座上，其中销栓螺杆另一端表面设有螺纹，其中销栓螺杆表面螺纹与大耳螺母的丝扣内壁螺纹相适配。

优选的，所述第二销栓卡座由第一构件、第二构件和第三构件组成，其中第一构件和第二构件相对设置，其中第三构件两端分别与第一构件和第二构件同一侧端部焊接，所述第三构件焊接于旋转防喷器壳体卡箍顶部开口一侧，其中第一构件和第二构件中心位置设置有安装孔，销栓螺杆一端径向设有安装孔，所述销栓螺杆和第二销栓卡座通过螺栓穿过其安装孔连接。

优选的，所述第一销栓卡座由第四构件、第五构件和第六构件组成，其中第四构件和第五构件相对设置，其中第六构件两端分别与第四构件和第五构件同一侧端部焊接，所述第六构件焊接于旋转防喷器壳体卡箍顶部开口另一侧，其中第四构件和第五构件均为上大下小的倒梯型卡扣，所述第四构件和第五构件之间的距离大于销栓螺杆的直径，其中销栓螺杆可绕第二销栓卡座旋转并在第一销栓卡座处卡合或打开。

优选的，所述第四构件、第五构件在远离第二销栓卡座一侧的顶面和侧面之间设置有倒角，其中第四构件、第五构件远离第二销栓卡座一侧的侧面所在直线与竖直线之间的夹角为0~20°。

优选的，所述自锁装置包括上盖、锁舌和座体，其中上盖、锁舌和座体中间位置均设有安装孔，其中上盖和座体的安装孔设有内螺纹，所述锁舌安装在座体内，上盖安装在锁舌上端面，其中上盖、锁舌和座体通过螺栓穿过安装孔进行固定，所述锁舌包括舌体和舌体环，其中舌体和舌体环设置于锁舌同一侧，所述舌体为柱状结构，舌体环为环状结构，所述座体在与舌体相对应的位置设置有弹簧槽，其中舌体和弹簧槽之间的空间安装有弹簧，舌体正常状态处于弹出状态并卡在大耳螺母内，当向外拉动舌体环时，锁舌可绕自锁装置轴向转动使舌体退出大耳螺母。

优选的，所述舌体靠近大耳螺母的一侧为斜面，其中斜面上端延伸尺寸小于斜面下端延伸尺寸，并且斜面与舌体上端面接触处设有倒角。

优选的，所述安全锁紧装置还包括辅助组件，其中辅助组件包括辅助杆和“S”型辅助钩，其中辅助杆端部连接“S”型辅助钩中间部位，所述“S”型辅助钩下凹部分可套入大耳螺母内上推打开安全销栓，其中“S”型辅助钩上凸部分可套入大耳螺母内下拉关闭安全销栓。

优选的，一种如上任一项所述的旋转防喷器用安全锁紧装置的锁紧方法，包括以下步骤：

步骤1）在井口安装旋转防喷器，并将旋转防喷器壳体卡箍工作压力设置为11Mpa，关闭卡箍，并在卡箍顶部开口两侧安装安全锁紧装置和，关闭安全销栓后手动调节大耳螺母的螺距，同时自锁装置卡在大耳螺母内，接着将卡箍工作压力调节为10MPa正常关闭工作压力，使安全销栓吃力销紧不脱扣；

步骤2）需要更换旋转防喷器的旋转总成密封胶芯时，调节卡箍关闭压力为11Mpa，将自锁装置退出大耳螺母，打开安全销栓，将卡箍工作压力调为1~2Mpa，打开卡箍，提出旋转总成，卸钻具扣，更接旋转总成密封胶芯，将新更换的旋转总成密封胶芯放入壳体，将卡箍工作压力调为11Mpa，关闭卡箍，关闭安全销栓，同时自锁装置卡在大耳螺母内，将卡箍工作压力调为10MPa，然后正常钻进。

相对于现有技术，本发明的优点在于：

（1）本发明安全锁紧装置包括安全销栓、销栓卡座、自锁装置和辅助组件，将销栓卡座固定在防喷器壳体卡箍顶部开口两侧，将安全销栓一端固定在一侧的销栓卡座上，将安全销栓另一端卡合在另一侧的销栓卡座上，其中安全销栓的打开和卡合通过辅助组件的配合使用，操作人员可以站在地面使用辅助组件完成打开/关闭工作，避免人员在高空、受限空间作业，提高作业安全性和工作效率，并且安全销栓的打开和卡合简便活灵，可使旋转防喷器部件的安装和拆卸方便，并且本发明安全锁紧装置各组件安装后是一个整体，不会存在落井风险，并且销栓卡座卡合空间大，不受泥浆堵塞的影响；

（2）本发明第一销栓卡座设计为上大下小带坡度的倒梯型，可防止安全销栓脱扣，在卡箍11Mpa工作压力关闭时，可采用辅助组件在地面将大耳螺母卡合在第一销栓卡座内，进行关闭安全销栓的操作，完成关闭操作后，可将卡箍工作压力调节为10MPa正常关闭工作压力，这时安全销栓吃力销紧不脱扣，增加安全可靠性；

（3）本发明安全销栓一端可旋转用于开关操作，另一端为螺纹设计可用大耳螺母手动拧紧防止松动，便于采用辅助组件进行开/关操作，同时可以避免安全螺栓在装拆过程中掉落，避免造成落井事故；

（4）本发明自锁装置可以防止安全销栓螺纹退扣，可以防止安全销栓跳脱，保证了震动、液压线路等意外情况发生时，安全销栓仍正常工作，提高了整体部件的安全性能，安全销栓关闭时，舌体自动销住大耳螺母，打开安全销栓时，需要向外拨动舌体环，同时向上打开安全销栓。

附图说明

图1、本发明一种旋转防喷器用安全锁紧装置的结构示意图；

图2、本发明一种旋转防喷器用安全锁紧装置的安全销栓和销栓卡座打开结构示意图；

图3、本发明一种旋转防喷器用安全锁紧装置的安全销栓和销栓卡座卡合结构示意图；

图4、本发明一种旋转防喷器用安全锁紧装置的自锁装置结构示意图；

图5、本发明一种旋转防喷器用安全锁紧装置的自锁装置上盖结构示意图；

图6、本发明一种旋转防喷器用安全锁紧装置的自锁装置锁舌结构示意图；

图7、本发明一种旋转防喷器用安全锁紧装置的自锁装置座体结构示意图；

图8、本发明一种旋转防喷器用安全锁紧装置的大耳螺母和自锁装置卡合结构示意图；

图9、本发明一种旋转防喷器用安全锁紧装置的辅助组件结构示意图。

附图标记说明

1、大耳螺母，2、第一销栓卡座，3、销栓螺杆，4、第二销栓卡座，5、自锁装置，6、辅助组件；

2-1、第四构件，2-2、第五构件，2-3、第六构件；

4-1、第一构件，4-2、第二构件，4-3、第三构件；

5-1、上盖，5-2、锁舌，5-3、座体；

5-2-1、舌体，5-2-2、舌体环；

5-3-1、弹簧槽；

6-1、辅助杆，6-2、“S”型辅助钩。

具体实施方式

下面结合实施例描述本发明具体实施方式：

需要说明的是，本说明书所示意的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

实施例1

如图1所示，本发明公开了一种旋转防喷器用安全锁紧装置，包括安全销栓、销栓卡座和自锁装置5，所述安全销栓包括大耳螺母1和销栓螺杆3，销栓卡座包括第一销栓卡座2和第二销栓卡座4，所述第一销栓卡座2固定于旋转防喷器壳体卡箍顶部开口一侧，第二销栓卡座4固定于旋转防喷器壳体卡箍开口顶部另一侧，所述销栓螺杆3一端可转动固定于第二销栓卡座4上，销栓螺杆3另一端连接大耳螺母1，其中大耳螺母1可锁紧在第一销栓卡座2上，所述自锁装置5固定于旋转防喷器壳体卡箍顶部并且自锁装置5与第一销栓卡座2设置于旋转防喷器壳体卡箍同侧开口处，其中自锁装置5可卡在大耳螺母1内。

实施例2

优选的，如图1~3所示，所述大耳螺母1包括丝扣和耳型耳环，其中丝扣一端面两侧分别连接耳型耳环，所述丝扣内壁设置有螺纹，其中丝扣与销栓螺杆3螺纹连接。

所述丝扣可与销栓螺杆3螺纹连接，通过旋转丝扣调整号螺距。

优选的，所述销栓螺杆3一端可转动固定于第二销栓卡座4上，其中销栓螺杆3另一端表面设有螺纹，其中销栓螺杆3表面螺纹与大耳螺母1的丝扣内壁螺纹相适配。

所述大耳螺母1的耳型耳环在销栓螺杆3的轴向方向尺寸大于销栓螺杆3的螺纹尺寸，其中耳型耳环在销栓螺杆3的轴向方向尺寸为销栓螺杆3的螺纹尺寸的1.5倍~2倍。

实施例3

优选的，如图2~3所示，所述第二销栓卡座4由第一构件4-1、第二构件4-2和第三构件4-3组成，其中第一构件4-1和第二构件4-2相对设置，其中第三构件4-3两端分别与第一构件4-1和第二构件4-2同一侧端部焊接，所述第三构件4-3焊接于旋转防喷器壳体卡箍顶部开口一侧，其中第一构件4-1和第二构件4-2中心位置设置有安装孔，销栓螺杆3一端径向设有安装孔，所述销栓螺杆3和第二销栓卡座4通过螺栓穿过其安装孔连接。

所述第一构件4-1、第二构件4-2均为矩形结构，矩形结构中间位置设有安装孔，利用螺栓穿过安装孔将第二销栓卡座4和销栓螺杆3连接。

实施例4

优选的，如图2~3所示，所述第一销栓卡座2由第四构件2-1、第五构件2-2和第六构件2-3组成，其中第四构件2-1和第五构件2-2相对设置，其中第六构件2-3两端分别与第四构件2-1和第五构件2-2同一侧端部焊接，所述第六构件2-3焊接于旋转防喷器壳体卡箍顶部开口另一侧，其中第四构件2-1和第五构件2-2均为上大下小的倒梯型卡扣，所述第四构件2-1和第五构件2-2之间的距离大于销栓螺杆3的直径，其中销栓螺杆3可绕第二销栓卡座4旋转并在第一销栓卡座2处卡合或打开。

优选的，如图2~3所示，所述第四构件2-1、第五构件2-2在远离第二销栓卡座4一侧的顶面和侧面之间设置有倒角，其中第四构件2-1、第五构件2-2远离第二销栓卡座4一侧的侧面所在直线与竖直线之间的夹角为0~20°。

实施例5

优选的，如图4~8所示，所述自锁装置5包括上盖5-1、锁舌5-2和座体5-3，其中上盖5-1、锁舌5-2和座体5-3中间位置均设有安装孔，其中上盖5-1和座体5-3的安装孔设有内螺纹，所述锁舌5-2安装在座体5-3内，上盖5-1安装在锁舌5-2上端面，其中上盖5-1、锁舌5-2和座体5-3通过螺栓穿过安装孔进行固定，所述锁舌5-2包括舌体5-2-1和舌体环5-2-2，其中舌体5-2-1和舌体环5-2-2设置于锁舌5-2同一侧，所述舌体5-2-1为柱状结构，舌体环5-2-2为环状结构，所述座体5-3在与舌体5-2-1相对应的位置设置有弹簧槽5-3-1，其中舌体5-2-1和弹簧槽5-3-1之间的空间安装有弹簧，舌体5-2-1正常状态处于弹出状态并卡在大耳螺母1内，当向外拉动舌体环5-2-2时，锁舌5-2可绕自锁装置5轴向转动使舌体5-2-1退出大耳螺母1。

优选的，所述舌体5-2-1靠近大耳螺母1的一侧为斜面，其中斜面上端延伸尺寸小于斜面下端延伸尺寸，并且斜面与舌体5-2-1上端面接触处设有倒角。

实施例6

优选的，如图9所示，所述安全锁紧装置还包括辅助组件6，其中辅助组件6包括辅助杆6-1和“S”型辅助钩6-2，其中辅助杆6-1端部连接“S”型辅助钩6-2中间部位，所述“S”型辅助钩6-2下凹部分可套入大耳螺母1内上推打开安全销栓，其中“S”型辅助钩6-2上凸部分可套入大耳螺母1内下拉关闭安全销栓。

实施例7

优选的，一种如上任一项所述的旋转防喷器用安全锁紧装置的锁紧方法，包括以下步骤：

步骤1）在井口安装旋转防喷器，并将旋转防喷器壳体卡箍工作压力设置为11Mpa，关闭卡箍，并在卡箍顶部开口两侧安装安全锁紧装置和，关闭安全销栓后手动调节大耳螺母1的螺距，同时自锁装置5卡在大耳螺母1内，接着将卡箍工作压力调节为10MPa正常关闭工作压力，使安全销栓吃力销紧不脱扣；

步骤2）需要更换旋转防喷器的旋转总成密封胶芯时，调节卡箍关闭压力为11Mpa，将自锁装置5退出大耳螺母1，打开安全销栓，将卡箍工作压力调为1~2Mpa，打开卡箍，提出旋转总成，卸钻具扣，更接旋转总成密封胶芯，将新更换的旋转总成密封胶芯放入壳体，将卡箍工作压力调为11Mpa，关闭卡箍，关闭安全销栓，同时自锁装置5卡在大耳螺母1内，将卡箍工作压力调为10MPa，然后正常钻进。

井口安装旋转防喷器

1、按照控压钻井技术规范安装旋转防喷器壳体，连接好管线，准备旋转总成等设备；

2、旋转防喷器壳体卡箍工作压力设置为11Mpa，关闭卡箍，在卡箍顶部开口处安装安全锁紧装置，关闭安全销栓后手动调节大耳螺母螺距，同时自锁装置的舌体卡在大耳螺母内；

3、卡箍工作压力调节为10MPa正常关闭工作压力，安全销栓吃力销紧不脱扣，增加安全可靠性，完成安装。

更换旋转总成密封胶芯过程

1、密封胶芯与钻具之间的过盈来封闭钻具与套管之间的环空，当钻具在其中旋转、往复运动时，磨损失效、漏浆，此时，需要更换旋转总成密封胶芯，作好准备工作；

2、调节卡箍关闭压力调为11Mpa；

3、在井地面采用辅助组件将自锁装置5退出大耳螺母1，同时打开安全销栓；

4、将卡箍工作压力调为1~2Mpa，打开卡箍；

5、提出旋转总成，卸钻具扣，更接旋转总成密封胶芯；

6、将新更换的旋转总成密封胶芯放入壳体；

7、将卡箍工作压力调为11Mpa，关闭卡箍；

8、在井地面采用辅助组件，关闭安全销栓，同时自锁装置的舌体卡在大耳螺母内；

9、将卡箍工作压力调为10MPa，正常钻进。

本发明的工作原理如下：

本发明安全锁紧装置包括安全销栓、销栓卡座、自锁装置和辅助组件，将销栓卡座固定在防喷器壳体卡箍顶部开口两侧，将安全销栓一端固定在一侧的销栓卡座上，将安全销栓另一端卡合在另一侧的销栓卡座上，其中安全销栓的打开和卡合通过辅助组件的配合使用，安全销栓卡合后自锁装置的舌体将卡在大耳螺母的耳环内，避免安全销栓的大耳螺母的螺纹退扣，也可以防止安全销栓跳脱，需要更换旋转防喷器的部件时，向外拨动舌体环，同时向上转动大耳螺母，这时安全销栓被打开，然后卡箍工作压力调为1~2Mpa，打开卡箍，然后进行旋转防喷器的部件的更换。

操作人员可以站在地面使用辅助组件完成打开/关闭工作，避免人员在高空、受限空间作业，提高作业安全性和工作效率，并且安全销栓的打开和卡合简便活灵，可使旋转防喷器部件的安装和拆卸方便，并且本发明安全锁紧装置各组件安装后是一个整体，不会存在落井风险，并且销栓卡座卡合空间大，不受泥浆堵塞的影响。

本发明第一销栓卡座设计为上大下小带坡度的倒梯型，可防止安全销栓脱扣，在卡箍11Mpa工作压力关闭时，可采用辅助组件在地面扣住大耳螺母耳环进行关闭安全销栓的操作，完成关闭操作后，可将卡箍工作压力调节为10MPa正常关闭工作压力，这时安全销栓吃力销紧不脱扣，增加安全可靠性。

本发明安全销栓一端可旋转用于开关操作，另一端为螺纹设计可用大耳螺母手动拧紧防止松动，便于采用辅助组件进行开/关操作，同时可以避免安全螺栓在装拆过程中掉落，避免造成落井事故。

本发明自锁装置可以防止安全销栓螺纹退扣，可以防止安全销栓跳脱，保证了震动、液压线路等意外情况发生时，安全销栓仍正常工作，提高了整体部件的安全性能，安全销栓关闭时，舌体自动销住大耳螺母，打开安全销栓时，需要向外拨动舌体环，同时向上打开安全销栓。

上面对本发明优选实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。