CN102747975A

CN102747975A - 一种深水涡轮弃井切割装置

Info

Publication number: CN102747975A
Application number: CN2012102517210A
Authority: CN
Inventors: 冯定; 王鹏; 张红; 汪嘉伟
Original assignee: Yangtze University
Current assignee: Yangtze University
Priority date: 2012-07-20
Filing date: 2012-07-20
Publication date: 2012-10-24
Anticipated expiration: 2032-07-20
Also published as: CN102747975B

Abstract

本发明涉及一种深水涡轮弃井切割装置，属石油钻井弃井切割工具技术领域。它由壳体、上接头、下接头、花键轴、涡轮轴、刀具座、割刀构成，上接头内设置有花键轴，花键轴下方的壳体内设置有涡轮轴，涡轮轴上设置有多个涡轮，涡轮轴下方的下接头内设置有刀具座，刀具座与涡轮轴螺纹连接。本发明通过高速高压的钻井液冲击涡轮带动涡轮轴旋转，并将涡转速和扭矩传递给切割刀具，从而切割套管。解决了现有螺杆钻具带来的震动容易使切割刀具断裂，影响弃井作业顺利进行的问题。该深水涡轮弃井切割装置可以大大提高切割质量和效率，能极大加快深水弃井套管切割作业进度，降低作业成本。特别适用于深水切割作业使用。

Description

一种深水涡轮弃井切割装置

技术领域

本发明涉及一种深水涡轮弃井切割装置，属石油钻井弃井切割工具技术领域。

背景技术

目前海上石油开发逐步向深水方向发展，为了保护海洋生态环境以及恢复海洋本来面貌，按照国家相关法律法规，海上油田停止开发后，水下油气井必须有效的封固和弃置，需要将井口从泥面一下5m处割断并提升回收，因此需要用到弃井切割工具。

我国的深水切割工具还处于刚刚起步阶段，此项技术被国外几所大型油服公司垄断，其租赁价格十分昂贵。为打破国外的技术封锁，张武辇、唐海雄、韦红术等人申请了一种“可打水泥塞的深水弃井切割装置及其打水泥塞作业方法”的发明专利，该申请可使切割、打捞和注水泥由同一装置完成，大大提高深水钻探作业效率，降低深水钻探成本。但该装置切割套管的动力是由螺杆马达提供：即螺杆将高压液体转换为旋转的机械动力，驱动刀片旋转，从而切割套管。由于螺杆钻具存在震动大的缺点，尤其是在进行深水弃井作业时，螺杆钻具带来的震动容易使切割刀具断裂，从而影响弃井作业的顺利进行。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种耐腐蚀、震动小，可有效提高切割速度和质量，降低作业成本，更加适用于深水切割作业，以解决现有切割装置由于震动大易使切割刀具断裂，影响弃井作业顺利进行问题的深水涡轮弃井切割装置。

本发明的技术方案是：

一种深水涡轮弃井切割装置，它由壳体、上接头、下接头、花键轴、涡轮轴、刀具座、割刀构成，其特征在于：壳体的上下两端分别螺纹安装有上接头和下接头，上接头内设置有花键轴，花键轴下方的壳体内通过调节套A、调节套B、调节套C和调节套D设置有涡轮轴，花键轴与涡轮轴螺纹连接，调节套A和调节套B与调节套C之间的涡轮轴上设置有扶正轴承A和扶正轴承B，扶正轴承A和扶正轴承B之间的涡轮轴上设置有多个涡轮，调节套C一侧的涡轮轴上设置有引流槽，引流槽与扶正轴承B之间的涡轮轴上设置有分流套，调节套D下方的涡轮轴上设置有滚动轴承，调节套C与调节套D之间的涡轮轴上设置有挡流头，滚动轴承下方的涡轮轴上设置有分流槽，分流槽与引流槽连通；涡轮轴下方的下接头内设置有刀具座，刀具座与涡轮轴螺纹连接，刀具座上通过弹簧和安全销设置有活塞杆，活塞杆一侧的刀具座上设置有割刀，割刀与活塞杆滑动连接。

本发明与现有技术相比的有益效果在于：

该深水涡轮弃井切割装置结构简单、耐腐蚀、震动小，工作过程中通过高速高压的钻井液冲击涡轮定、转子叶片，反向弯曲的定、转子叶片将钻井液的液压能转换成涡轮轴的机械能，即转速和扭矩传递给切割刀具，从而切割套管。避免了现有螺杆钻具由于存在震动大的缺点，在进行深水弃井作业时，螺杆钻具带来的震动容易使切割刀具断裂，影响弃井作业顺利进行的问题。该深水涡轮弃井切割装置可以大大提高切割质量和效率，能极大加快深水弃井套管切割作业进度，降低作业成本。特别适用于深水切割作业使用。

附图说明

附图为本发明的结构示意图。

图中：1、壳体，2、上接头，3、下接头，4、花键轴，5、涡轮轴，6、刀具座，7、割刀，8、调节套A，9、调节套B，10、调节套C，11、调节套D，12、护丝，13、扶正轴承A，14、扶正轴承B，15、涡轮，16、引流槽，17、分流套，18滚动轴承、，19、挡流头，20、分流槽，21、弹簧，22、安全销，23、活塞杆，24、转子，25、定子。

具体实施方式

该深水涡轮弃井切割装置由壳体1、上接头2、下接头3、花键轴4、涡轮轴5、刀具座6、割刀7构成，壳体1的上下两端分别螺纹安装有上接头2和下接头3，上接头2内设置有花键轴4，花键轴4下方的壳体1内通过调节套A8、调节套B9、调节套C10和调节套D11设置有涡轮轴5，花键轴4与涡轮轴5螺纹连接。

上接头2上设置有护丝12，以方便该切割装置的运输。调节套A8和调节套B9与调节套C10之间的涡轮轴5上设置有扶正轴承A13和扶正轴承B14，以对涡轮轴5起到径向扶正的作用，防止涡轮轴5在高速旋转时引产生的径向力过大而摆动。扶正轴承A13和扶正轴承B14之间的涡轮轴5上层叠状设置有多个涡轮15。各涡轮15在工作中不仅带动涡轮轴5高速旋转，同时也对涡轮轴5受到的轴向负荷也形成一定的支承。各涡轮15分别由旋转的转子24和固定的定子25构成。

调节套C10一侧的涡轮轴5上设置有引流槽16，引流槽16与扶正轴承B14之间的涡轮轴5上设置有分流套17，调节套D11下方的涡轮轴5上设置有滚动轴承18，用于承担涡轮轴5作业时产生的轴向载荷。调节套C10与调节套D11之间的涡轮轴5上设置有挡流头19，滚动轴承18下方的涡轮轴5上设置有三个沿圆周周向均布的分流槽20，分流槽20与引流槽16连通；涡轮轴5下方的下接头3内设置有刀具座6，刀具座6与涡轮轴5螺纹连接，刀具座5上通过弹簧21和安全销22设置有活塞杆23，活塞杆23一侧的刀具座6上设置有割刀7，割刀7与活塞杆23滑动连接。

该深水涡轮弃井切割装置的调节套B9可以将转子24紧固在涡轮轴5上，使转子24与涡轮轴5在工作过程中不发生相对转动。

工作时，开启泥浆泵，高压液体由上接头2进入涡轮15，并冲击定子25、转子24的叶片，从而带动涡轮轴5旋转，涡轮轴5将扭矩和转速传递给刀具座6。此时从涡轮15流出的高压液体经过引流槽16进入涡轮轴5的中心水眼，进入到中心水眼的高压液体一部分通过分流槽20进入下接头3与刀具座6之间的间隙，然后进入环空；另一部分液体对活塞杆23的上端面产生一个压力，在压力的作用下，活塞杆23克服弹簧21的阻力，向下运动，剪断安全销22，并使3个在刀具座6周向均匀分布的割刀7伸开，在涡轮轴5的带动下，割刀7旋转切割套管。

切断套管后，停泵，作用在活塞杆23上的压力消失，在弹簧22的作用下，活塞杆23向上移动，割刀7收回，从而完成套管切割作业。

Claims

1.一种深水涡轮弃井切割装置，它由壳体（1）、上接头（2）、下接头（3）、花键轴（4）、涡轮轴（5）、刀具座（6）、割刀（7）构成，其特征在于：壳体（1）的上下两端分别螺纹安装有上接头（2）和下接头（3），上接头（2）内设置有花键轴（4），花键轴（4）下方的壳体（1）内通过调节套A（8）、调节套B（9）、调节套C（10）和调节套D（11）设置有涡轮轴（5），花键轴（4）与涡轮轴（5）螺纹连接，调节套A（8）和调节套B（9）与调节套C（10）之间的涡轮轴（5）上设置有扶正轴承A（13）和扶正轴承B（14），扶正轴承A（13）和扶正轴承B（14）之间的涡轮轴（5）上设置有多个涡轮（15），调节套C（10）一侧的涡轮轴（5）上设置有引流槽（16），引流槽（16）与扶正轴承B（14）之间的涡轮轴（5）上设置有分流套（17），调节套D（11）下方的涡轮轴（5）上设置有滚动轴承（18），调节套C（10）与调节套D（11）之间的涡轮轴（5）上设置有挡流头（19），滚动轴承（18）下方的涡轮轴（5）上设置有分流槽（20），分流槽（20）与引流槽（16）连通；涡轮轴（5）下方的下接头（3）内设置有刀具座（6），刀具座（6）与涡轮轴（5）螺纹连接，刀具座（6）上通过弹簧（21）和安全销（22）设置有活塞杆（23），活塞杆（23）一侧的刀具座（6）上设置有割刀（7），割刀（7）与活塞杆（23）滑动连接。