CN106368637B - 锁定装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锁定装置，包括筒体，与筒体套接并可相对于筒体滑动的滑动部件，与筒体固定的固定罩，筒体、滑动部件和固定罩之间形成有容纳腔，以及位于容纳腔内的弹性卡件，弹性卡件包括第一卡接件、第二卡接件和第三卡接件。其中，当第一卡接件、第二卡接件和第三卡接件均不相连时，滑动部件与固定罩闭合在一起，当第二卡接件与第一卡接件相连，且不与第三卡接件相连时，滑动部件背离固定罩打开，当第二卡接件同时与第一卡接件和第三卡接件相连时，滑动部件朝向固定罩闭合。本发明仅通过各个卡件的简单机械配合即可完成其还原锁定功能，其结构简单，使用方便，可满足各种钻井作业需求。

Description

锁定装置

技术领域

本发明涉及石油钻井领域，特别是一种锁定装置。

背景技术

目前现有的井下工具有很多滑动部件，例如：滑套、封隔器液压缸、井下防喷器液压缸等。这些井下工具的滑动部件在初始状态时都有相应的锁定装置进行固定，并且在特定的条件下进行相对移动，做出相应的动作。然而，对于现有的锁定装置，基本上都不能使滑动部件还原到原位置并对滑动部件进行固定。当现有的锁定装置用于完井、测试等作业中尚可满足使用要求，但是对工况要求更加严苛的钻井井下工具而言，由于需要应对各种情况下对滑动部件的固定问题，为保证不影响后继正常钻进作业，现有的锁定装置已经不能满足使用需求。

目前对于锁定装置在国外研究较少，例如，专利文献US7455118B2中公开了一种井下工具二次锁定装置，该装置主要用于对井下工具密封部件进行二次固定，以防止其在工作中由于井下高压失效；专利文献US7703550B2中公开了一种适用于井下马达的锁定装置，运用该装置可以使得井下马达在工作时有选择的将马达外壳扭矩传输给马达内轴。

同样地，国内对于锁定装置也并没有成熟的设计。国内上世纪90年代末对井下工具锁定与解锁进行了初步研究。例如，专利文献CN99221426.2公开了一种井下工具多级解锁和释放机构，该专利是一种简单的井下工具锁定与释放装置；专利文献CN99211387.3和专利文献CN99211388.1分别公开了一种采油井下工具锁定与解锁机构和一种采油井下工具防阻锁定装置，其主要是解决了井下工具送入过程中的释放与锁定问题。

综上所述，在本领域中使用的现有锁定装置均未能实现井下工具的还原锁定，为解决该问题，在本领域中希望寻求一种还原锁定装置以使其满足各种钻井作业需求，从而解决现有技术中的不足之处。

发明内容

本发明针对现有技术的不足之处，提出了一种锁定装置。

根据本发明提供的一种锁定装置，包括筒体，与筒体套接并可相对于筒体滑动的滑动部件，与筒体固定的固定罩，筒体、滑动部件和固定罩之间形成有容纳腔，以及位于容纳腔内的弹性卡件，弹性卡件包括第一卡接件、第二卡接件和第三卡接件。其中，当第一卡接件、第二卡接件和第三卡接件均不相连时，滑动部件与固定罩闭合在一起，当第二卡接件与第一卡接件相连，且不与第三卡接件相连时，滑动部件背离固定罩打开并固定，当第二卡接件同时与第一卡接件和第三卡接件相连时，滑动部件朝向固定罩闭合并固定。

本发明通过筒体、滑动部件和弹性卡件的相互配合使装置能够实现对井下滑动工具的还原锁定。在使用时，井下滑动工具与该装置的滑动部件相连，当第一卡接件、第二卡接件和第三卡接件均不相连时，滑动部件与固定罩闭合在一起，装置处于初始状态；当滑动部件相对于筒体滑动时，滑动部件带动第二卡接件与第一卡接件相连，且不与第三卡接件相连，此时滑动部件带动与其相连的滑动工具背离固定罩打开并固定，使装置处于待命状态；当第二卡接件同时与第一卡接件和第三卡接件相连时，滑动部件朝向固定罩闭合并固定，此时滑动部件带动滑动工具运动使装置处于还原锁定状态。本发明仅通过第一卡接件、第二卡接件和第三卡接件的简单机械配合即可实现其还原锁定的功能，其结构简单，使用方便。

在一些实施方案中，第一卡接件和第二卡接件依次设置在筒体上，第一卡接件与筒体固定套接，第二卡接件与筒体滑动式套接，第三卡件固定在滑动部件上。该实施例中通过滑动部件带动第二卡接件与筒体相互滑动，用于使第二卡接件与第一卡接件进行连接，从而使滑动部件背离固定罩打开并固定。

在一些实施方案中，第二卡接件包括第一主体，由第一主体朝向第一卡接件延伸的第一延伸部，以及设置在第一主体上的第二延伸部，第一延伸部包括用于与第一卡接件相连的第一叩齿，第二延伸部包括用于与第三卡接件相连的第二叩齿。第一延伸部和第二延伸部可分别实现在不同状态下第二卡接件与第一卡接件、第三卡接件的连接，以实现装置对滑动工具的还原和固定。同时，在第一延伸部和第二延伸部上分别设置的第一叩齿和第二叩齿，可方便有效地实现第二卡接件与第一卡接件和第三卡接件的连接。

在一些实施方案中，第三卡接件包括第二主体以及由第二主体朝向第二叩齿延伸的第三延伸部，第三延伸部上设置有第三叩齿。该第三叩齿可与第二叩齿啮合，完成第三卡接件与第二卡接件的卡接。

在一些实施方案中，第三卡接件的第二主体上设置有朝向筒体突出的第一凸部，第二卡接件的第一延伸部包括用于与第一凸部配合的第一凹部。当第一凸部与第一凹部相互接触时，第三卡接件可带动第二卡接件运动并最终与第一卡接件相连；当第一凸部与第一凹部彼此分开时，第三卡接件与第二卡接件的第一延伸部分开并最终与第二延伸部相连。

在一些实施方案中，滑动部件包括朝向筒体延伸的第二凸部，第三卡接件包括与第二凸部配合的第二凹部。第二凸部与第二凹部的配合可使第三卡接件直接悬挂在滑动部件上，而无需对第三卡接件进行额外的固定，该固定方式简单方便，有利于装置内零部件的替换。

在一些实施方案中，筒体上还设置有位于第一卡接件和第二卡接件之间，并朝向滑动部件凸出的凸起，凸起与第一延伸部相接触。该凸起一方面用于对第二卡接件的主体进行限位，即对第二卡接件在轴向上相对于筒体的滑动进行限位，可更好更准确地保证与第一卡接件的连接，另一方面可对第二卡接件的第一延伸部进行限位，以避免因第一延伸部在运动时因其长度或材料变形而影响第一叩齿与第一卡接件的连接。

在一些实施方案中，凸起与第二卡接件的第一主体之间的轴向间距小于等于第一卡接件的长度。通过这种设置可使第一延伸部与第一卡接件的连接更紧密。

在一些实施方案中，固定罩包括本体和用于与滑动部件打开或关闭配合的护体，本体与护体的连接处设置有一凹槽。该凹槽用于承载第二卡接件的第一主体，使装置内部构件的配合更紧凑，节省了安装空间。

在一些实施方案中，第三卡接件的第三延伸部始终与护体相接触，并且第三延伸部与护体之间相互运动时形成密封配合。通过这种设置可避免外部的杂质进入装置内部，从而影响装置的工作。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明的锁定装置实现了纯机械式井下工具滑动部件的还原后的锁紧固定，其内部结构紧凑，简单，使用安全可靠。

(2)本发明的锁定装置可实现反复使用，在装置内部零部件磨损或需要更换时，本装置可较快捷方便地替换内部的卡件。

(3)本发明的锁定装置完成还原锁定井下滑动工具后，并不影响后继正常的钻井作业。

(4)本发明的锁定装置应用范围广，可以用于多种具有滑动部件的井下工具，如井下滑套、封隔器、井下防喷器等。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1是根据本发明的锁定装置的结构示意图；

图2是根据本发明的锁定装置在初始状态下的结构示意图；

图3是根据本发明的锁定装置在待命状态下的结构示意图；

图4是根据本发明的锁定装置在还原状态下的结构示意图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

这里所介绍的细节是示例性的，并仅用来对本发明的实施例进行例证性讨论，它们的存在是为了提供被认为是对本发明的原理和概念方面的最有用和最易理解的描述。关于这一点，这里并没有试图对本发明的结构细节作超出于基本理解本发明所需的程度的介绍，本领域的技术人员通过说明书及其附图可以清楚地理解如何在实践中实施本发明的几种形式。

图1显示了根据本发明提供的一种锁定装置100的结构示意图。该装置100包括筒体30，筒体30上下与钻具相连接，作为钻柱的一部分进行工作。与筒体30套接并可相对于筒体滑动的滑动部件50，与筒体30固定的固定罩90，筒体30、滑动部件50和固定罩90之间形成有容纳腔，以及位于容纳腔内的弹性卡件70，弹性卡件70包括第一卡接件71、第二卡接件72和第三卡接件73。其中，当第一卡接件71、第二卡接件72和第三卡接件73均不相连时，滑动部件50与固定罩90闭合在一起，当第二卡接件72与第一卡接件71相连，且不与第三卡接件73相连时，滑动部件50背离固定罩90打开并固定，当第二卡接件72同时与第一卡接件71和第三卡接件73相连时，滑动部件50朝向固定罩90闭合并固定。

本发明通过筒体30、滑动部件50、弹性卡件70和固定罩90的相互配合使装置100能够实现对井下滑动工具的还原锁定。在使用时，井下滑动工具与该装置100的滑动部件50相连，值得注意的是，滑动部件50本身也可以是井下滑动工具。结合图2、图3和图4，如图2所示，当第一卡接件71、第二卡接件72和第三卡接件73均未卡接在一起时，滑动部件50与固定罩90闭合在一起，装置100处于初始状态；如图3所示，当滑动部件50相对于筒体30滑动时，滑动部件50带动第二卡接件72与第一卡接件71相连，且不与第三卡接件73相连，此时滑动部件50带动与其相连的滑动工具背离固定罩90打开并固定，使装置100处于待命状态；如图4所示，当第二卡接件72同时与第一卡接件71和第三卡接件73相连时，滑动部件50朝向固定罩90闭合并固定，此时滑动部件50带动滑动工具运动使装置100处于还原锁定状态。本发明仅通过第一卡接件71、第二卡接件72和第三卡接件73的简单机械配合即可实现其还原锁定功能，其结构简单，使用方便。

如图1所示的实施例中，第一卡接件71和第二卡接件72依次设置在筒体30上，第一卡接件71与筒体30固定套接，第二卡接件72与筒体30滑动式套接，第三卡件73固定在滑动部件50上。优选地，可在筒体30的外壁上设置用于固定第一卡接件71的第一容纳槽31和用于设置第二卡接件72的第二容纳槽32。还优选地，该实施例中通过滑动部件50带动第二卡接件72与筒体30相互滑动，用于使第二卡接件72与第一卡接件71进行连接，从而使滑动部件50背离固定罩90打开并固定。

根据本发明，如图1所示，第二卡接件72包括第一主体721，由第一主体721朝向第一卡接件71延伸的第一延伸部722，以及设置在第一主体721上的第二延伸部724，第一延伸部722包括用于与第一卡接件71相连的第一叩齿7211，第二延伸部724包括用于与第三卡接件73相连的第二叩齿。第一延伸部722和第二延伸部724可分别实现在不同状态下第二卡接件72与第一卡接件71、第三卡接件73的连接，以实现装置100对滑动工具的还原和固定。同时，在第一延伸部722和第二延伸部724上分别设置的第一叩齿和第二叩齿，可方便有效地实现第二卡接件72分别与第一卡接件71和第三卡接件73的连接。

根据本发明，如图1所示的实施例中，第三卡接件73包括第二主体以及由第二主体朝向第二叩齿延伸的第三延伸部733，第三延伸部733上设置有第三叩齿。该第三叩齿可与第二叩齿啮合，完成第三卡接件73与第二卡接件72的卡接。

优选地，如图1所示，第三卡接件73的第二主体上设置有朝向筒体突出的第一凸部732，第二卡接件72的第一延伸部722包括用于与第一凸部732配合的第一凹部723。当第一凸部732与第一凹部723相互接触时，第三卡接件73可带动第二卡接件72运动并最终与第一卡接件71相连；当第一凸部732与第一凹部723彼此分开时，第三卡接件73与第二卡接件72的第一延伸部722分开并最终与第二延伸部724相连。

根据本发明，滑动部件50包括朝向筒体30延伸的第二凸部52，第三卡接件73包括与第二凸部52配合的第二凹部(图中未示出标号)。第二凸部52与第二凹部的配合可使第三卡接件73直接悬挂在滑动部件50上，而无需对第三卡接件73进行额外的固定，该固定方式简单方便，有利于装置100内零部件的替换。

优选地，筒体30上还设置有位于第一卡接件71和第二卡接件72之间，并朝向滑动部件50凸出的凸起33，凸起33与第一延伸部722相接触。该凸起33一方面用于对第二卡接件72的第一主体721进行限位，即对第二卡接件72在轴向上相对于筒体30的滑动进行限位，可更好更准确地保证与第一卡接件71的连接，另一方面可对第二卡接件72的第一延伸部722进行限位，以避免因第一延伸部722在运动时因其长度或材料变形而影响第一叩齿与第一卡接件71的连接。值得注意的是，本发明中的弹性卡件可选择的材料为：弹簧钢、铍青铜等。

优选地，凸起33与第二卡接件72的第一主体721之间的轴向间距小于等于第一卡接件71的长度。通过这种设置可使第一延伸部722与第一卡接件71的连接更紧密。

根据本发明，如图1所示，固定罩90包括本体91和用于与滑动部件50打开或关闭配合的护体92，优选地，本体91内壁设置为螺纹结构，可与筒体进行螺纹配合。本体91与护体92的连接处设置有一凹槽93。该凹槽93用于承载第二卡接件72的第一主体721，使装置100内部构件的配合更紧凑，节省了安装空间。

优选地，第三卡接件73的第三延伸部733始终与护体92相接触，并且第三延伸部733与护体92之间相互运动时形成密封配合。通过这种设置可避免外部的杂质进入装置100内部，从而影响装置100的工作。

本发明可以作为井下滑套类工具、封隔器、井下防喷器的一个重要部件，使井下工具在工作后，能保持还原锁定状态，可保证井下工具在使用后不影响后继钻井作业，具有安全、快捷、高效的辅助作用。

应注意的是，前面所述的例子仅以解释为目的，而不能认为是限制了本发明。虽然已经根据示例性实施例对本发明进行了描述，然而应当理解，这里使用的是描述性和说明性的语言，而不是限制性的语言。在当前所述的和修改的所附权利要求的范围内，在不脱离本发明的核心思想的前提下，可以对本发明进行改变。尽管这里已经根据特定的方式、材料和实施例对本发明进行了描述，但本发明并不仅限于这里公开的细节；相反，本发明可扩展到例如在所附权利要求的范围内的所有等同功能的结构、方法和应用。

Claims (10)

1.一种锁定装置，包括：

筒体，

与所述筒体套接并可相对于所述筒体滑动的滑动部件，

与所述筒体固定的固定罩，所述筒体、所述滑动部件和所述固定罩之间形成有容纳腔，以及

位于所述容纳腔内的弹性卡件，所述弹性卡件包括第一卡接件、第二卡接件和第三卡接件，

其中，当所述第一卡接件、第二卡接件和第三卡接件均不相连时，所述滑动部件与所述固定罩闭合在一起，当所述第二卡接件与所述第一卡接件相连，且不与所述第三卡接件相连时，所述滑动部件背离所述固定罩打开，当所述第二卡接件同时与所述第一卡接件和所述第三卡接件相连时，所述滑动部件朝向所述固定罩闭合。

2.根据权利要求1所述的锁定装置，其特征在于，所述第一卡接件和所述第二卡接件依次设置在所述筒体上，所述第一卡接件与所述筒体固定套接，所述第二卡接件与所述筒体滑动式套接，所述第三卡件固定在所述滑动部件上。

3.根据权利要求1所述的锁定装置，其特征在于，所述第二卡接件包括第一主体，由所述第一主体朝向所述第一卡接件延伸的第一延伸部，以及设置在所述第一主体上的第二延伸部，所述第一延伸部包括用于与所述第一卡接件相连的第一叩齿，所述第二延伸部包括用于与所述第三卡接件相连的第二叩齿。

4.根据权利要求3所述的锁定装置，其特征在于，所述第三卡接件包括第二主体以及由所述第二主体朝向所述第二叩齿延伸的第三延伸部，所述第三延伸部上设置有第三叩齿。

5.根据权利要求4所述的锁定装置，其特征在于，所述第三卡接件的第二主体上设置有朝向所述筒体突出的第一凸部，所述第二卡接件的第一延伸部包括用于与所述第一凸部配合的第一凹部。

6.根据权利要求1所述的锁定装置，其特征在于，所述滑动部件包括朝向所述筒体延伸的第二凸部，所述第三卡接件包括与所述第二凸部配合的第二凹部。

7.根据权利要求3所述的锁定装置，其特征在于，在所述筒体上还设置有位于所述第一卡接件和第二卡接件之间，并朝向所述滑动部件凸出的凸起，所述凸起与所述第一延伸部相接触。

8.根据权利要求7所述的锁定装置，其特征在于，所述凸起与所述第二卡接件的第一主体之间的轴向间距小于等于所述第一卡接件的长度。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的锁定装置，其特征在于，所述固定罩包括本体和用于与所述滑动部件配合打开或关闭的护体，所述本体与所述护体的连接处设置有一凹槽。

10.根据权利要求9所述的锁定装置，其特征在于，所述第三卡接件的第三延伸部始终与所述护体相接触，并且所述第三延伸部与所述护体之间相互运动时形成密封配合。