[发明专利]液压自旋进水下带压双钻开孔装置

摘要

本发明提供了一种液压自旋进水下带压双钻开孔装置，应用于海底管道不停输开孔作业。该水下带压双钻开孔装置与海底管道接入装置有机结合，液压进给系统依据液压多动力进给机构提供轴向推进动力并依靠导向机构实现双钻刀具的液压自旋进，开孔总成提供开孔动力并通过旋转的空心钻杆将动力传递至双钻刀具，自对中器依据自动对中机构保证空心钻杆旋进中的自动对中，双钻刀具采用内外双层同轴心布置的钻头，对海管实施先内钻定位和后外钻开孔的带压双钻开孔作业，双向限位器依据上下双向锁紧机构实现钻头开孔中的自动双向限位，密封总成依据填料和迷宫多重密封技术保证空心钻杆旋进中的密封，而开孔控制系统远程自动调控作业中密封总成的超压工况。

主权项

一种液压自旋进水下带压双钻开孔装置，它与海底管道接入装置有机结合，同时依据内外双层钻头、自动对中机构、上下双向锁紧机构、液压多动力进给机构以及填料和迷宫多重密封技术实现水下海底管道的带压开孔，其特征在于：一开孔总成；所述开孔总成的水下电机采用充水式高压潜水异步电动机，联轴套采用凸缘式分片构造，而支撑筒则采用厚壁筒体；空心钻杆采用空心管体，其上轴头采用通孔管体，而下轴头则采用盲孔管体，且下轴头的下部加工有分层布置的方孔，上下轴颈的外壁均铣有沿圆周方向均匀排列的花键槽，各花键槽内配置导向花键，轴身上连上轴颈而下接下轴颈；一双钻刀具；所述双钻刀具采用内外双层同轴心布置的钻头，对海底管道实施先内钻定位和后外钻开孔的带压双钻开孔作业，内钻头采用长杆体，其上端的内钻接头由方径接头和拱形接头组成，钻盘上连内钻接头而下接钻头杆，钻头杆的杆壁上加工有钻槽，钻槽采用双头结构，其槽线为沿内钻头外环面展开的螺旋线，钻头杆垂直于钻槽槽线的法面端面呈拱形，钻头杆底端钻槽的两槽壁上均加工有切削刃，沿切削方向的切削刃依次由主切削刃、切削面和副切削刃组成，主切削刃和副切削刃在切削面上的刃线交错处加工有横刃；外钻头采用扁平状筒体，外钻头筒体的下端加工有沿圆周方向均匀布置的切削齿，切削齿的轮廓线采用组合曲线，同时外钻头筒体的外壁上加工有螺旋沟槽，各螺旋沟槽与切削齿交错排列，螺旋沟槽外宽内窄，且螺旋沟槽内钻有分层布置的圆孔；一密封总成；所述密封总成依据填料和迷宫多重密封技术实现空心钻杆的密封，并将密封盒的环腔分隔成上下两个密封腔，下支座均匀分布于迷宫密封器中密封盘的外环面，密封盒采用长筒体，迷宫密封器采用上下双层盘式迷宫密封，其密封盘的环腔内壁加工有等间距分层排列的环形凹槽，同时密封环的外壁相同位置处设置同样规格的环形凹槽，密封盘和密封环的各环形凹槽对称布置并构成分层的环形油腔，填料密封器采用圆盘式构造；一自对中器；所述自对中器依据上下同轴心布置的双排列圆锥滚子轴承组成自动对中机构而实现空心钻杆旋进过程中的自动对中，自对中器含有上下布置的两个结构和规格尺寸完全相同的单体，每列圆锥滚子轴承配置一个轴承端盖，轴承端盖的侧端设有圆环形凸台；对中本体采用圆盘式构造，其中央钻有轴承孔，该轴承孔呈圆柱形且内嵌与之过盈配合的双排列圆锥滚子轴承，对中本体中部的盘壁上车制有带螺纹的注油孔并内嵌入注油管，注油管采用环形管体并与注油塞进行联接；衬套的中部设置有台肩，其环腔内壁上钻有等间距分层布置的盲孔并铣有沿圆周方向均匀布置的导向沟槽，上支座均匀分布于对中本体的外环面；一双向限位器；所述双向限位器依据上下双向锁紧机构实现钻头开孔过程中的自动双向限位，限位本体采用圆柱形厚壁筒体，其筒壁上钻有分层排列的柱形盲孔，每个柱形盲孔的底部加工有定位轴；锁紧体配置于限位本体的各柱形盲孔内，其限位销采用阶梯轴结构，限位销的滑移销靠近基筒的端部设置锲形坡口，滑移销的外侧端面采用拱形柱面，而其内侧端面与定位销的截面变化处形成轴肩，共同定位贯穿其外的弹簧；基筒和滑移筒均采用长筒体构造，滑移筒下部的筒壁上钻有分层排列的圆形孔眼，基筒中上限位孔的孔壁上切有与上层限位销相配合的锲形坡口，同时其下限位孔的孔壁上切有与下层限位销相配合的锲形坡口，且基筒内壁沿各上限位孔和下限位孔间的位置铣有滑移沟槽，各滑移沟槽的截面呈拱形；一液压进给系统；所述液压进给系统依据液压多动力进给机构和导向机构完成双钻刀具的液压自旋进功能，它采用沿轴向均匀布置的四个独立液压缸，供油泵采用变排量柱塞泵，供油泵排出的液压油流量可以从零无级调整至最大量，液压油罐采用方形储罐；一开孔控制系统；所述开孔控制系统设置压力安全阀用于密封总成超压工况时的压力及时释放，并通过紧急关断阀远程自动关闭并停止原有海底管道内油气的泄入。