CN106437587B - 高压液体驱动偏心轮式井底套管切割器 - Google Patents
高压液体驱动偏心轮式井底套管切割器 Download PDFInfo
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Abstract
一种高压液体驱动偏心轮式井底套管切割器，包括上缸体、螺旋叶片、螺旋叶片安装轴、螺旋叶片限位座、数个滚珠、下缸体套筒、自动回弹机构上底座、上限位座、下限位座、上缸体外套筒、上缸体内套筒、下缸体外滑柱、自动回弹机构下底座、连接柱、弹簧扶正筒、常松弹簧、弹簧上底座、弹簧下底座、销柱、曲柄连杆、切削齿滑道、切削齿底座、切削齿和可拆式偏心轮22；本发明结构简单、节省材料、成本低廉，使用效率高、不易产生疲劳破坏，易于操作。
Description
技术领域
本发明涉及一种套管切割器，特别涉及一种高压液体驱动偏心轮式井底套管切割器。
背景技术
目前，现有的套管切割器采用钻杆传递扭矩，结构复杂、繁琐，使用过程中会浪费较多的能量，不利于环保(如CN 203796205U；)；由于结构繁琐，能量的传递过程复杂，在进行深井套管切割时，钻杆易产生蛇形弯曲，容易产生扭矩不足的情况；另外，现有的套管切割器含有多组弹簧易损件，弹簧在疲劳荷载作用下容易失去弹性，不利于重复使用；此外还有些套管切割器(如201020139208.1)，结构繁琐，使用过程中无用功增多，造成能量的浪费和效率低下，并且体积大只能进行大口径套管的切割，适用范围小。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有套管切割器结构复杂繁琐、使用效率低，不利于环境保护与节约能源，易产生疲劳破坏的问题，而提供的一种成本低、使用效率高、节省材料和不易产生疲劳破、结构简单、易于操作的高压液体驱动偏心轮式井底套管切割器。
本发明包括上缸体、螺旋叶片、螺旋叶片安装轴、螺旋叶片限位座、数个滚珠、下缸体套筒、自动回弹机构上底座、上限位座、下限位座、上缸体外套筒、上缸体内套筒、下缸体外滑柱、自动回弹机构下底座、连接柱、弹簧扶正筒、常松弹簧、弹簧上底座、弹簧下底座、销柱、曲柄连杆、切削齿滑道、切削齿底座、切削齿和可拆式偏心轮；
其中螺旋叶片和螺旋叶片安装轴均设置在上缸体内，螺旋叶片固定设置在螺旋叶片安装轴上，螺旋叶片安装轴、螺旋叶片和上缸体同轴；螺旋叶片限位座设置在上缸体内部和螺旋叶片安装轴的外部之间，螺旋叶片限位座的端部和螺旋叶片安装轴的上部之间设置有数个滚珠，螺旋叶片限位座的端部、滚珠和螺旋叶片安装轴的上部三者之间构成上轴承；上缸体的底部与螺旋叶片安装轴之间设置有数个滚珠，上缸体的底部、滚珠和螺旋叶片安装轴三者之间构成下轴承；
在位于螺旋叶片下方的螺旋叶片安装轴上开设有数个清洗液入口；
在位于上限位座下方的上缸体外套筒上开设有四个清洗液出口；
上缸体外套筒与螺旋叶片安装轴为一体结构，即螺旋叶片安装轴的下部为上缸体外套筒；
上缸体外套筒的内筒壁上设置有上限位座，自动回弹机构上底座设置在螺旋叶片安装轴内且位于上限位座的下方；
在上限位座下方的上缸体外套筒的内壁上设置有数个内滑槽单元，每个内滑槽单元包括一个长滑槽和一个短滑槽，长滑槽和短滑槽的宽度相同，长滑槽和短滑槽的开口端位于同一水平线上，长滑槽和短滑槽的顶端为平行的斜面；
上缸体内套筒固定设置在自动回弹机构上底座上，上缸体外套筒和上缸体内套筒同轴，上缸体内套筒的下端面低于上缸体外套筒的长滑槽和短滑槽的开口端；
自动回弹机构下底座设置在上缸体内套筒的下方；
下缸体套筒设置在上缸体外套筒的内部和上缸体内套筒的外部之间，且下缸体套筒固定设置在自动回弹机构下底座上；
下缸体套筒的外壁设置有数个下缸体外滑柱，下缸体外滑柱与上缸体外套筒的内滑槽单元数目相同，形状与长滑槽相应；
自动回弹机构下底座的下方固定设置有连接柱，连接柱的下方固定设置有弹簧上底座，弹簧上底座的下方固定设置有弹簧扶正筒，弹簧扶正筒内设置有常松弹簧，弹簧扶正筒的下方固定设置有弹簧下底座；弹簧下底座的下方设置有下限位座；
弹簧下底座的下方固定设置有销柱，销柱的下部开设有销孔；
在位于销柱下方的上缸体外套筒的外壁上均匀开设有三个切削齿滑道，每个切削齿滑道内设置有一个曲柄连杆，三个曲柄连杆的一端通过销钉连接在销柱的销孔内；三个曲柄连杆的另一端分别与三个切削齿底座铰接，切削齿底座上设置有切削齿；
上缸体外套筒的底部螺接有可拆式偏心轮，可拆式偏心轮的一端与切削齿及切削齿底座的长度相同，另一端长出切削齿。
本发明的工作过程及原理为：
使用时，首先确定需要切割套管的尺寸，选择一个相应的冲洗液出口保留通畅，对螺旋叶片安装轴的其他三个冲洗液出口实行封堵。钻井液或者清水从数个清洗液入口进入上缸体内。
在自然状态下，常松弹簧伸长，自动回弹机构中下缸体套筒的下缸体外滑柱位于长滑槽中，利用钻井液或者清水，推动上缸体内的螺旋叶片旋转，带动自动回弹机构上底座向下运动，从而带动下缸体套筒向下运动，引起常松弹簧的收缩，同时下缸体套筒的下缸体外滑柱自长滑槽内下移，当下缸体外滑柱运动到长滑槽端口时，上缸体内套筒位置低于冲洗液出口，导致钻井液的压力降低，与此同时由于长滑槽壁具有一定的坡度，下缸体外滑柱与它具有相同的坡度方向，在常松弹簧弹力的作用下，下缸体外滑柱会进入短滑槽中，实现锁紧功能，与此同时压缩常松弹簧带动曲柄连杆下移，带动切削齿外伸。
另一方面由于螺旋叶片安装轴与上缸体外套筒采用一体化设计，所以当冲洗液驱动螺旋叶片安装轴回转时，上缸体外套筒也会回转，从而带动整个自动回弹机构、曲柄连杆机构、切削齿和可拆式偏心轮回转；
此外由于螺旋叶片安装轴与上缸体采用螺旋叶片限位座的端部、滚珠和螺旋叶片安装轴的上部三者之间构成的上轴承以及上缸体的底部、滚珠和螺旋叶片安装轴三者之间构成的下轴承连接，所以当螺旋叶片与螺旋叶片安装轴和上缸体外套筒转动时，上缸体可以不发生转动而保持稳定。
由于螺旋叶片、螺旋叶片安装轴会在高压液体驱动下回转，带动上缸体外滑道的上缸体外套筒回转，同时切削齿底座及切削齿和可拆式偏心轮都会旋转，在可拆式偏心轮的作用下，带有上缸体外滑道的上缸体外套筒在自身旋转的同时，还会产生绕钻孔中轴线的旋转，导致带有上缸体外滑道的上缸体外套筒的旋转轨迹呈锥形，在旋转的任一时刻，会导致靠近可拆式偏心轮长径端上部的切削齿与套管内壁的接触，在切削齿旋转切削的作用下，套管逐渐被切割。
当一次切割难以完成或者切割结束时，可以停止通入钻井液或者清水，在常松弹簧的作用下给自动回弹机构施加压力，使得曲柄连杆机构收缩，从而带动切削齿收缩，进而提升起切割器。
本发明的有益效果：
本发明结构简单、节省材料、成本低廉，使用效率高、不易产生疲劳破坏，易于操作。
附图说明
图1为本发明实施例的纵向剖视图。
图2为本发明实施例A-A向剖视图。
图3为本发明实施例自动回弹机构的筒体剖视图。
图4为本发明实施例内滑槽单元的正向剖视图。
图5为本发明实施例内滑槽单元的侧向剖视图。
图6为本发明实施例轴承结构的横向剖视图。
具体实施方式
请参阅图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，为本发明的实施例，包括上缸体1、螺旋叶片2、螺旋叶片安装轴3、螺旋叶片限位座4、数个滚珠5、下缸体套筒6、自动回弹机构上底座7、上限位座81、下限位座82、上缸体外套筒9、上缸体内套筒10、下缸体外滑柱11、自动回弹机构下底座12、连接柱13、弹簧扶正筒14、常松弹簧15、弹簧上底座161、弹簧下底座162、销柱17、曲柄连杆18、切削齿滑道19、切削齿底座20、切削齿21和可拆式偏心轮22；
其中螺旋叶片2和螺旋叶片安装轴3均设置在上缸体1内，螺旋叶片2固定设置在螺旋叶片安装轴3上，螺旋叶片安装轴3、螺旋叶片2和上缸体1同轴；螺旋叶片限位座4设置在上缸体1内部和螺旋叶片安装轴3的外部之间，螺旋叶片限位座4的端部和螺旋叶片安装轴3的上部之间设置有数个滚珠5，螺旋叶片限位座4的端部、滚珠5和螺旋叶片安装轴3的上部三者之间构成上轴承；上缸体1的底部与螺旋叶片安装轴3之间设置有数个滚珠5，上缸体1的底部、滚珠5和螺旋叶片安装轴3三者之间构成下轴承；
在位于螺旋叶片2下方的螺旋叶片安装轴3上开设有数个清洗液入口31；
在位于上限位座81下方的上缸体外套筒9上开设有四个清洗液出口32；
上缸体外套筒9与螺旋叶片安装轴3为一体结构，即螺旋叶片安装轴3的下部为上缸体外套筒9；
上缸体外套筒9的内筒壁上设置有上限位座81，自动回弹机构上底座7设置在螺旋叶片安装轴3内且位于上限位座81的下方；
在上限位座81下方的上缸体外套筒9的内壁上设置有数个内滑槽单元91，每个内滑槽单元91包括一个长滑槽911和一个短滑槽912，长滑槽911和短滑槽912的宽度相同，长滑槽911和短滑槽912的开口端位于同一水平线上，长滑槽911和短滑槽912的顶端为平行的斜面；
上缸体内套筒10固定设置在自动回弹机构上底座7上，上缸体外套筒9和上缸体内套筒10同轴，上缸体内套筒10的下端面低于上缸体外套筒9的长滑槽911和短滑槽912的开口端；
自动回弹机构下底座12设置在上缸体内套筒10的下方；
下缸体套筒6设置在上缸体外套筒9的内部和上缸体内套筒10的外部之间，且下缸体套筒6固定设置在自动回弹机构下底座12上；
下缸体套筒6的外壁设置有数个下缸体外滑柱11，下缸体外滑柱11与上缸体外套筒9的内滑槽单元91数目相同，形状与长滑槽911相应；
自动回弹机构下底座12的下方固定设置有连接柱13，连接柱13的下方固定设置有弹簧上底座161，弹簧上底座161的下方固定设置有弹簧扶正筒14，弹簧扶正筒14内设置有常松弹簧15，弹簧扶正筒14的下方固定设置有弹簧下底座162；弹簧下底座162的下方设置有下限位座82；
弹簧下底座162的下方固定设置有销柱17，销柱17的下部开设有销孔171；
在位于销柱17下方的上缸体外套筒9的外壁上均匀开设有三个切削齿滑道19，每个切削齿滑道19内设置有一个曲柄连杆18，三个曲柄连杆18的一端通过销钉连接在销柱17的销孔171内；三个曲柄连杆18的另一端分别与三个切削齿底座20铰接，切削齿底座20上设置有切削齿21；
上缸体外套筒9的底部螺接有可拆式偏心轮22，可拆式偏心轮22的一端与切削齿21及切削齿底座20的长度相同，另一端长出切削齿21。
本实施例的工作过程及原理为：
使用时，首先确定需要切割套管的尺寸，选择一个相应的冲洗液出口32保留通畅，对螺旋叶片安装轴3的其他三个冲洗液出口32实行封堵。钻井液或者清水从数个清洗液入口31进入上缸体1内。
在自然状态下，常松弹簧15伸长，自动回弹机构中下缸体套筒6的下缸体外滑柱11位于长滑槽911中，利用钻井液或者清水，推动上缸体1内的螺旋叶片2旋转，带动自动回弹机构上底座7向下运动，从而带动下缸体套筒6向下运动，引起常松弹簧15的收缩，同时下缸体套筒6的下缸体外滑柱11自长滑槽911内下移，当下缸体外滑柱11运动到长滑槽911端口时，上缸体内套10筒位置低于冲洗液出口32，导致钻井液的压力降低，与此同时由于长滑槽911壁具有一定的坡度，下缸体外滑柱11与它具有相同的坡度方向，在常松弹簧15弹力的作用下，下缸体外滑柱11会进入短滑槽912中，实现锁紧功能，与此同时压缩常松弹簧15带动曲柄连杆18下移，带动切削齿21外伸。
另一方面由于螺旋叶片安装轴3与上缸体外套筒9采用一体化设计，所以当冲洗液驱动螺旋叶片安装轴3回转时，上缸体外套筒9也会回转，从而带动整个自动回弹机构、曲柄连杆机构、切削齿21和可拆式偏心轮22回转；此外由于螺旋叶片安装轴3与上缸体1采用螺旋叶片限位座4的端部、滚珠5和螺旋叶片安装轴3的上部三者之间构成的上轴承以及上缸体1的底部、滚珠5和螺旋叶片安装轴3三者之间构成的下轴承连接，所以当螺旋叶片2与螺旋叶片安装轴3和上缸体外套筒9转动时，上缸体1可以不发生转动而保持稳定。
由于螺旋叶片2、螺旋叶片安装轴3会在高压液体驱动下回转，带动上缸体外滑道91的上缸体外套筒9回转，同时切削齿底座20及切削齿21和可拆式偏心轮22都会旋转，在可拆式偏心轮22的作用下，带有上缸体外滑道91的上缸体外套筒9在自身旋转的同时，还会产生绕钻孔中轴线的旋转，导致带有上缸体外滑道91的上缸体外套筒9的旋转轨迹呈锥形，在旋转的任一时刻，会导致靠近可拆式偏心轮22长径端上部的切削齿21与套管内壁的接触，在切削齿21旋转切削的作用下，套管逐渐被切割。
当一次切割难以完成或者切割结束时，可以停止通入钻井液或者清水，在常松弹簧15的作用下给自动回弹机构施加压力，使得曲柄连杆机构收缩，从而带动切削齿21收缩，进而提升起切割器。
Claims (1)
1.一种高压液体驱动偏心轮式井底套管切割器，其特征在于：包括上缸体(1)、螺旋叶片(2)、螺旋叶片安装轴(3)、螺旋叶片限位座(4)、数个滚珠(5)、下缸体套筒(6)、自动回弹机构上底座(7)、上限位座(81)、下限位座(82)、上缸体外套筒(9)、上缸体内套筒(10)、下缸体外滑柱(11)、自动回弹机构下底座(12)、连接柱(13)、弹簧扶正筒(14)、常松弹簧(15)、弹簧上底座(161)、弹簧下底座(162)、销柱(17)、曲柄连杆(18)、切削齿滑道(19)、切削齿底座(20)、切削齿(21)和可拆式偏心轮(22)；
其中螺旋叶片(2)和螺旋叶片安装轴(3)均设置在上缸体(1)内，螺旋叶片(2)固定设置在螺旋叶片安装轴(3)上，螺旋叶片安装轴(3)、螺旋叶片(2)和上缸体(1)同轴；螺旋叶片限位座(4)设置在上缸体(1)内部和螺旋叶片安装轴(3)的外部之间，螺旋叶片限位座(4)的端部和螺旋叶片安装轴(3)的上部之间设置有数个滚珠(5)，螺旋叶片限位座(4)的端部、滚珠(5)和螺旋叶片安装轴(3)的上部三者构成上轴承；上缸体(1)的底部与螺旋叶片安装轴(3)之间设置有数个滚珠(5)，上缸体(1)的底部、滚珠(5)和螺旋叶片安装轴(3)三者构成下轴承；
在位于螺旋叶片(2)下方的螺旋叶片安装轴(3)上开设有数个清洗液入口(31)；在位于上限位座(81)下方的上缸体外套筒(9)上开设有四个清洗液出口(32)；螺旋叶片安装轴(3)的下部为上缸体外套筒(9)；
上缸体外套筒(9)的内筒壁上设置有上限位座(81)，自动回弹机构上底座(7)设置在螺旋叶片安装轴(3)内且位于上限位座(81)的下方；
在上限位座(81)下方的上缸体外套筒(9)的内壁上设置有数个内滑槽单元(91)，每个内滑槽单元(91)包括一个长滑槽(911)和一个短滑槽(912)，长滑槽(911)和短滑槽(912)的宽度相同，长滑槽(911)和短滑槽(912)的开口端位于同一水平线上，长滑槽(911)和短滑槽(912)的顶端为平行的斜面；
上缸体内套筒(10)固定设置在自动回弹机构上底座(7)上，上缸体外套筒(9)和上缸体内套筒(10)同轴，上缸体内套筒(10)的下端面低于上缸体外套筒(9)的长滑槽(911)和短滑槽(912)的开口端；
自动回弹机构下底座(12)设置在上缸体内套筒(10)的下方；
下缸体套筒(6)设置在上缸体外套筒(9)的内部和上缸体内套筒(10)的外部之间，且下缸体套筒(6)固定设置在自动回弹机构下底座(12)上；
下缸体套筒(6)的外壁设置有数个下缸体外滑柱(11)，下缸体外滑柱(11)与上缸体外套筒(9)的内滑槽单元(91)数目相同，形状与长滑槽(911)相应；
自动回弹机构下底座(12)的下方固定设置有连接柱(13)，连接柱(13)的下方固定设置有弹簧上底座(161)，弹簧上底座(161)的下方固定设置有弹簧扶正筒(14)，弹簧扶正筒(14)内设置有常松弹簧(15)，弹簧扶正筒(14)的下方固定设置有弹簧下底座(162)；弹簧下底座(162)的下方设置有下限位座(82)；
弹簧下底座(162)的下方固定设置有销柱(17)，销柱(17)的下部开设有销孔( 171) ；
在位于销柱(17)下方的上缸体外套筒(9)的外壁上均匀开设有三个切削齿滑道(19)，每个切削齿滑道(19)内设置有一个曲柄连杆(18)，三个曲柄连杆(18)的一端通过销钉连接在销柱(17)的销孔(171)内；三个曲柄连杆(18) 的另一端分别与三个切削齿底座(20)铰接，切削齿底座(20)上设置有切削齿(21)；
上缸体外套筒(9)的底部螺接有可拆式偏心轮(22)，可拆式偏心轮(22)的一端与切削齿(21)及切削齿底座(20)的长度相同，另一端长出切削齿(21)。
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2016
- 2016-08-31 CN CN201610792594.3A patent/CN106437587B/zh active Active
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| GR01 | Patent grant |