CN103015937A - 一种螺杆钻具专用打捞工具 - Google Patents

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CN103015937A CN2013100065815A CN201310006581A CN103015937A CN 103015937 A CN103015937 A CN 103015937A CN 2013100065815 A CN2013100065815 A CN 2013100065815A CN 201310006581 A CN201310006581 A CN 201310006581A CN 103015937 A CN103015937 A CN 103015937A
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练章华
郑建翔
张颖
陈世春
林铁军
丁亮亮
明鑫
陈新海
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Abstract

本发明涉及石油天然气井下打捞技术领域的一种螺杆钻具专用打捞工具，它主要由特殊引鞋、卡瓦造扣组件、三个固定键、弹簧、延长筒、转换接头和安全接头组成。所述特殊引鞋由内锥面铣齿、锥形导向面、圆柱导向面以及被焊接在特殊引鞋上且互成120°的三个固定键组成；特殊引鞋的内锥面铣齿清理落鱼毛刺，并规整鱼顶，三个固定键只允许卡瓦造扣组件沿打捞工具轴向上行或下行，同时传递造扣扭矩。所述卡瓦造扣组件由三个互成120°特殊的卡瓦造扣体组成，卡瓦造扣体由锥形引入面、锥形导向面、圆柱导向面、直螺纹扣、三个键槽、凹台肩、突台肩构成。本发明结构合理，在螺杆钻具落鱼自重作用下下行，卡瓦牙与落鱼之间越卡越紧，实现打捞过程。

Description

一种螺杆钻具专用打捞工具
技术领域
本发明涉及石油井下打捞技术领域的一种螺杆钻具专用打捞工具，特别是螺杆钻具断裂事故的打捞作业，该打捞工具也适合于打捞与螺杆钻具外径同样尺寸范围的其它井下管柱串的落物，该工具适用的井况为垂直井、定向井和水平井。
背景技术
目前，随着钻井技术的发展，即深井、超深井、水平井等的发展，螺杆钻具是不可缺少的钻具之一，但螺杆钻具失效越来越严重，经常发生壳体连接脱扣以及壳体螺纹折断等事故。一旦出现这些事故，钻具组件落井形成落鱼（落鱼－石油行业专业术语，指井下落物），必须实施打捞作业，由于螺杆钻具外形尺寸较大，且断裂不规整，处理成本较高，成功率不大，每10起井下事故中通常有3-4起因打捞失败而被迫填井侧钻，经济损失较大。
目前，油田井下打捞工具很多，结构各不相同，其用途也不同，但针对螺杆钻具断裂事故的专用打捞工具还不具有通用性，因为螺杆钻具有可能断螺杆，有可能断传动轴，有可能断螺杆钻具外筒，也有可能这几种情况同时断裂，如果同时断，那么可能螺杆或传动轴会伸出钻具外筒，造成了不同外径的管串，这样常规的打捞工具不能将这不同外径尺寸的井下落物打捞出来，同时，如果是螺杆处断裂，而螺杆的硬度和强度均非常高，不宜造扣打捞，而传动轴在一定扭矩下容易转动，也不宜造扣打捞，在此因素下，为了避开直接打捞螺杆或传动轴，提出了将螺杆或传动轴引入“延长筒”。实现对螺杆钻具外缘造扣打捞。
专利ZL201020685630.4通过特殊引鞋将螺杆钻具的螺杆或传动轴引入延长筒，直到螺杆钻具外筒进入特殊引鞋内锥体磨铣其外壁上的毛刺，并进入打捞筒内锥面造扣，然后上提钻柱，实现打捞，但在油田现场实践过程中发现，螺杆钻具落鱼较轻，可能出现落鱼与钻柱同步旋转，使得锥面造扣困难，而且母锥体造扣使得造扣长度受到限制，为了解决此问题，通过大量的有限元数值模拟研究和理论研究，本发明研制和设计出了一种采用带外锥面内直螺纹的卡瓦造扣组件，即使造不了扣，也可以实现卡瓦功能将螺杆钻具卡住并打捞出来。由于外锥面的作用，在螺杆钻具落鱼自重作用下下行，卡瓦牙与落鱼之间越卡越紧，实现打捞过程。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，解决螺杆钻具落鱼，提供一种螺杆钻具专用打捞工具。基于弹塑性接触问题的有限元数值模拟研究、石油钻井中钻柱卡瓦技术和螺纹造扣技术，设计出了一种可以实现对螺杆钻具落鱼外缘造扣或自动卡紧和抱住落鱼外缘而实现螺杆钻具的打捞工具。
本发明的技术方案是：本发明一种螺杆钻具专用打捞工具，主要由特殊引鞋、卡瓦造扣组件、三个固定键、弹簧、延长筒、转换接头和安全接头组成。所述特殊引鞋由内锥面铣齿、锥形导向面、圆柱导向面以及被焊接在特殊引鞋上且互成120°的三个固定键组成。特殊引鞋的内锥面铣齿清理落鱼毛刺，并规整鱼顶，三个固定键只允许卡瓦造扣组件沿打捞工具轴向上行或下行，同时传递造扣扭矩。
所述卡瓦造扣组件由三个互成120°特殊的卡瓦造扣体组成，卡瓦造扣体由锥形引入面、锥形导向面、圆柱导向面、直螺纹扣、三个键槽、凹台肩、突台肩构成。锥形引入面在钻压和扭矩同时作用下，螺杆钻具落鱼沿此锥形引入面顶开卡瓦造扣组件的三片卡瓦造扣体，同时压缩弹簧继续上行至顶到延长筒的接头端面为止，将螺杆钻具落鱼引入直螺纹扣进行造扣，实现造扣打捞落鱼。
所述三个键槽只允许卡瓦造扣组件沿打捞工具轴向上行或下行，同时传递造扣扭矩。由于卡瓦造扣组件上采用凹台肩和突台肩的结构，其中任何一片卡瓦造扣体受轴向力作用，均能同步传递到另外两片卡瓦造扣体上，能够实现三片卡瓦造扣体同时上行或同时下行。
所述特殊引鞋将落鱼引入卡瓦造扣组件并顶住锥形引入面，使三片卡瓦造扣体脱开特殊引鞋锥形导向面，沿三个固定键上行压缩弹簧，落鱼胀开卡瓦造扣组件继续上行至顶到延长筒接头端面为止，此时落鱼已被卡瓦造扣组件造扣，并初步咬住抱紧，实现对落鱼造扣，上提钻柱，在弹簧力和落鱼重力作用下，三片卡瓦造扣体抱紧落鱼沿锥形面下行，锋利的卡瓦牙咬入落鱼实现螺杆钻具打捞。
本发明优点是：
目前国内外无此结构的螺杆钻具专用打捞工具，本发明是通过大量的有限元数值模拟研究、理论研究以及现场卡瓦应用技术和螺纹造扣技术的研究，研制和设计出了一种采用带外锥面内直螺纹的卡瓦造扣组件，即使造不了扣，也可以实现卡瓦功能将螺杆钻具卡住并打捞出来。由于外锥面的作用，在螺杆钻具落鱼自重作用下下行，卡瓦牙与落鱼之间越卡越紧，实现打捞过程；该结构合理。
附图说明
图1是本发明一种螺杆钻具专用打捞工具结构示意图；
图2是图1中位置A局部放大示意图；
图3是图2中位置B处局部放大示意图；
图4是图2中C-C截面示意图；
图5是本发明卡瓦造扣组件的结构示意图；
图6是本发明卡瓦造扣组件外壁展布的结构示意图。
图中：1.特殊引鞋，2.卡瓦造扣组件，3.固定键，4.弹簧，5.延长筒，6.转换接头，7.安全接头，8.内锥面铣齿，9.锥形引入面，10.锥形导向面，11.锥形导向面，12.圆柱导向面，13.圆柱导向面，14.直螺纹扣，15.键槽，16.凹台肩，17.突台肩，18.卡瓦造扣体。
具体实施方式
下面结合附图说明本发明实施例，
如图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，本发明一种螺杆钻具专用打捞工具，主要由特殊引鞋1、卡瓦造扣组件2、三个固定键3、弹簧4、延长筒5、转换接头6和安全接头7组成。转换接头6实现不同打捞工具尺寸与安全接头7的转换连接。
如图2、图3和图4所示，所述特殊引鞋1由内锥面铣齿8、锥形导向面11、圆柱导向面13、被焊接在特殊引鞋且互成120°的三个固定键3组成。特殊引鞋1的内锥面铣齿8清理规整鱼顶，三个固定键3只允许卡瓦造扣组件2沿打捞工具轴向上行或下行，同时传递造扣扭矩。
如图2、图5和图6所示，所述卡瓦造扣组件2由三个互成120°特殊的卡瓦造扣体18组成，卡瓦造扣体18由锥形引入面9、锥形导向面10、圆柱导向面12、直螺纹扣14、键槽15、凹台肩16、突台肩17构成。
在图3中，锥形引入面9在钻压和扭矩同时作用下，螺杆钻具落鱼沿此锥形引入面9顶开卡瓦造扣组件2的三片卡瓦造扣体，如图2所示，同时压缩弹簧4继续上行至顶到延长筒5的接头端面为止，将螺杆钻具落鱼引入直螺纹扣14进行造扣，三个键槽15只允许卡瓦造扣组件2沿打捞工具轴向上行或下行，同时传递造扣扭矩。如图3和图4所示，由于卡瓦造扣组件2上采用凹台肩16和突台肩17的结构，其中任何一片卡瓦造扣体18受轴向力作用，均能同步传递到另外两片卡瓦造扣体18上，能够实现三片卡瓦造扣体18同时上行或同时下行。
工作原理：
螺杆钻具打捞工具在打捞作业中，当螺杆钻具落鱼被引入打捞筒后，边旋转边下放钻柱，特殊引鞋1的内锥面铣齿8清理规整鱼顶，继续施加轴向压力，落鱼进入卡瓦造扣组件2的锥形引入面9，并顶住锥形引入面9，使三片卡瓦造扣体脱开卡瓦与特殊引鞋1的锥形导向面11，沿三个固定键3和圆柱导向面13同步上行、压缩弹簧4，落鱼胀开卡瓦造扣组件2继续上行至顶到延长筒5的接头端面为止，此时落鱼已被卡瓦造扣组件2造扣并初步咬住抱紧，钻柱在一定钻压下继续旋转，实现对落鱼造扣，上提钻柱，被压弹簧4顶住卡瓦造扣组件2、三片卡瓦造扣体18抱紧落鱼在特殊引鞋1内相对向下同步下行，锥形导向面10和锥形导向面11贴上后，继续向下运动，锋利的卡瓦牙咬入落鱼，上提钻柱实现螺杆钻具打捞。
如果在井下落鱼遇卡严重，不能上提实现打捞时，可通过安装在打捞工具上端的安全接头7退出上部钻柱。

Claims (3)

1.一种螺杆钻具专用打捞工具，主要由特殊引鞋（1）、卡瓦造扣组件（2）、三个固定键（3）、弹簧（4）、延长筒（5）、转换接头（6）和安全接头（7）组成，其特征在于：所述特殊引鞋（1）由内锥面铣齿（8）、锥形导向面（11）、圆柱导向面（13）、被焊接在特殊引鞋且互成120°的三个固定键（3）组成；三个固定键（3）只允许卡瓦造扣组件（2）沿打捞工具轴向上行或下行，同时传递造扣扭矩；所述卡瓦造扣组件（2）由三个互成120°特殊的卡瓦造扣体（18）组成，卡瓦造扣体（18）由锥形引入面（9）、锥形导向面（10）、圆柱导向面（12）、直螺纹扣（14）、键槽（15）、凹台肩（16）、突台肩（17）构成。
2.根据权利要求1所述的一种螺杆钻具专用打捞工具，其特征在于：锥形引入面（9）在钻压和扭矩同时作用下，螺杆钻具落鱼沿此锥形引入面（9）顶开卡瓦造扣组件（2）的三片卡瓦造扣体，同时压缩弹簧（4）继续上行至顶到延长筒（5）的接头端面为止，将螺杆钻具落鱼引入直螺纹扣（14）进行造扣，三个键槽（15）只允许卡瓦造扣组件（2）沿打捞工具轴向上行或下行，同时传递造扣扭矩。
3.根据权利要求1所述的一种螺杆钻具专用打捞工具，其特征在于：由于卡瓦造扣组件（2）上采用凹台肩（16）和突台肩（17）的结构，其中任何一片卡瓦造扣体（18）受轴向力作用，均能同步传递到另外两片卡瓦造扣体（18）上，能够实现三片卡瓦造扣体（18）同时上行或同时下行。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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