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一种深海切割套管的水力式切割装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种深海切割套管的水力式切割装置,属石油、天然气套管修复工具技术领域。该切割装置包括外壳、连接筒、接头、空心轴、上套筒、中套筒和下套筒；外壳顶端通过连接筒螺纹安装有接头；接头内设置有挡流孔，挡流孔下方的外壳内设置有上套筒和中套筒，中套筒的下端装有下套筒，下套筒的圆周上均布有割刀孔。该切割装置结构简单，使用方便，解决了现有工具结构复杂、操作复杂，不能判定套管是否完全切断，容易导致切割事故，且切割效率低的问题。该切割装置能够较好、较快、较安全的完成深海套管的切割，特别适用于深海切割套管使用。

Description

一种深海切割套管的水力式切割装置
技术领域
本发明涉及一种深海切割套管的水力式切割装置,属石油、天然气套管修复工具技术领域。
背景技术
随着海上油气田开采年数的增加，一些海上油气田的储量和采收率大大降低，很多油气井甚至进入非生产的状态。针对一些已经没有了开采价值的油气井，为了减少或消除其对海洋环境的污染，往往需要对这些已经没有经济价值的油气井进行封井，然后一步步完成弃井作业。
完成弃井作业的最后一道工序即为回收井口头，回收井口头就涉及到切割套管。目前，针对深海水下的切割技术主要为热切割和冷切割，热切割和冷切割各自也包含很多切割方法，然而根据国家海洋局指定的型关法律，及其需要考虑的成本、技术、安全性、可靠性等问题，可供选择的切割技术并不是很多。
为了安全、高效、优质、环保的完成深水套管切割，机械水力式切割刀切割套管以其安全、稳定、经济的特点而被广泛的应用。而在目前使用的水力式切割刀中，由于刀片的寿命不够、切割刀切割后无法自动收回本体、工具结构复杂、操作复杂，不能判定套管是否完全切断，容易导致切割事故，切割的效率也较低下。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种结构简单，使用方便，能有效提高切割套管的效率；且能判定套管是否完全切断深海切割套管的水力式切割装置。
本发明的技术方案是：
一种深海切割套管的水力式切割装置，包括外壳、连接筒、接头、空心轴、上套筒、中套筒和下套筒；其特征在于：外壳顶端通过连接筒螺纹安装有接头；接头内设置有挡流孔，挡流孔下方的外壳内设置有上套筒和中套筒，中套筒的下端延伸至外壳外端，延伸至外壳外端的中套筒上螺纹安装有下套筒，下套筒的圆周上均布有割刀孔，上套筒内安装有空心轴，空心轴的一端延伸至挡流孔上方，空心轴的另一端经中套筒延伸至下套筒内，延伸至下套筒内的空心轴端头安装有推头，推头与下套筒之间通过刀具弹簧安装有切割刀，切割刀的一端延伸至割刀孔内，切割刀的另一端与推头滑动接触连接。
所述的上套筒和中套筒之间螺纹连接。
所述的上套筒上通过隔离环A和隔离环B装有上推力轴承，上推力轴承下方的上套筒上通过扶正轴承A和扶正轴承B装有涡轮组件。
所述的外壳下端口上螺纹安装有外壳端盖，外壳端盖上方的中套筒上装有下推力轴承，下推力轴承和外壳端盖之间的中套筒上设置有隔离环C。
所述的隔离环A和隔离环B上分别设置有上流道孔，上套筒上设置有上套筒流道孔，上流道孔与上套筒流道孔连通。
所述的隔离环C和外壳端盖分别设置有下流道孔，中套筒上设置有中套筒流道孔，下流道孔与中套筒流道孔连通。
所述的上套筒端口设置有轴套盘，空心轴的顶部通过螺栓安装有挡流盘，挡流盘与轴套盘之间的空心轴上装有心轴弹簧。
所述的挡流盘截面为梯形，挡流盘的形状与挡流孔相对应。
所述的推头为收腰锥形体。
本发明的有益效果在于：
该深海切割套管的水力式切割装置结构简单，使用方便，工作工程中，由于使用涡轮带动刀具旋转，扭矩在传递过程中损失小，降低了套管切割的成本；能有效提高切割套管的效率；且切割刀的水平伸出与一般的切割刀旋转伸出对比，刀具的弹出更加安全可靠；同时通过挡流盘与挡流孔的配合，使钻井液压力产生变化，由此可判定套管是否切割完成，解决了现有工具结构复杂、操作复杂，不能判定套管是否完全切断，容易导致切割事故，且切割效率低的问题。该深海切割套管的水力式切割装置能够较好、较快、较安全的完成深海套管的切割，特别适用于深海切割套管使用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1的A处放大结构示意图；
图3为本发明的工作状态示意图。
图中：1、外壳，2、连接筒，3、接头，4、空心轴，5、上套筒，6、中套筒，7、下套筒，8、挡流孔，9、隔离环A，10、隔离环B，11、上推力轴承，12、扶正轴承A，13、扶正轴承B，14、涡轮组件，15、外壳端盖，16、割刀孔，17、下推力轴承，18、隔离环C，19、轴套盘，20、螺栓，21、挡流盘，22、心轴弹簧，23、推头，24、切割刀，25、刀具弹簧，26、上套筒流道孔，27、中套筒流道孔，28、套管。
具体实施方式
该深海切割套管的水力式切割装置包括外壳1、连接筒2、接头3、空心轴4、上套筒5、中套筒6和下套筒7。外壳1顶端通过连接筒2螺纹安装有接头3；接头3内壁上设置有挡流孔8，挡流孔8为锥形孔。挡流孔8下方的外壳1内设置有上套筒5和中套筒6，上套筒5和中套筒6之间螺纹连接。上套筒5上通过隔离环A9和隔离环B10装有上推力轴承11，上推力轴承11下方的上套筒5上通过扶正轴承A12和扶正轴承B13装有涡轮组件14，涡轮组件14包括转子和定子。
外壳1的下端口上螺纹安装有外壳端盖15，中套筒6的下端穿过外壳端盖15延伸至外壳1外端，延伸至外壳1外端的中套筒6上螺纹安装有下套筒7，下套筒7的圆周上均布多个有割刀孔16。外壳端盖15上方的中套筒6上装有下推力轴承17，下推力轴承17和外壳端盖16之间的中套筒6上设置有隔离环C18。
上套筒5的端口设置有轴套盘19，上套筒5内安装有空心轴4，空心轴4的一端穿过轴套盘19延伸至挡流孔8上方，空心轴8的顶部通过螺栓20固定安装有挡流盘21，挡流盘21截面为梯形，挡流盘21的形状与挡流孔8相对应，挡流盘21与挡流孔8之间为滑动密封连接。挡流盘21与轴套盘19之间的空心轴4上装有心轴弹簧22。
空心轴4的另一端经中套筒6延伸至下套筒7内，延伸至下套筒7内的空心轴4端头固装有推头23，推头23为收腰锥形体。推头23与下套筒7之间通过刀具弹簧25安装有切割刀24，切割刀24的一端延伸至割刀孔16内，切割刀24的另一端与推头23滑动接触连接。
该切割装置的切割刀24由刀头、刀体和刀尾构成，前端的刀头为硬质合金，可使切割效率更高，中段为十字形使刀具水平运动更加稳定，后端的刀尾为圆弧状，通过圆弧状的刀尾与推头23弧形的收腰处的配合，从而使其两者之间的滑动更为顺畅，进而使切割刀24更容易压出至割刀孔16外。刀体上临近刀尾处的凸缘，在刀具弹簧25的作用下，可保证切割刀24在非工作状态下与推头23的接触，并对切割刀24形成支撑，从而使切割刀24保持水平状态。
该切割装置的隔离环A9和隔离环B10上分别设置有上流道孔，上套筒5圆周上设置有4个上套筒流道孔26，上流道孔与上套筒流道孔26连通。
隔离环C18和外壳端盖15上分别设置有下流道孔，中套筒6圆周上设置有4个中套筒流道孔27，下流道孔与中套筒流道孔27连通。
该切割装置工作时，钻井液由接头3进入；由于钻井液的压力，挡流盘21带动空心轴4和推头23在套筒内沿轴向向下移动并压缩心轴弹簧22，这一过程中下移的推头23对切割刀24形成径向挤压，从而将切割刀24逐步推出至割刀孔16外端并与待切割的套管28接触，这一过程，刀具弹簧25随着推头23的下移逐渐被压缩。在切割刀24被挤出的同时，钻井液经上流道孔和上套筒流道孔26作用在涡轮组件14上并驱动其转动，然后钻井液经中套筒流道孔27和下流道孔排出。在钻井液作用下涡轮组件14并带动上套筒5转动，进而带动中套筒6和下套筒7转动，由此带动切割刀24对待切割的套管28进行转动切割。在转动切割的过程中，由于钻井液的压力使空心轴4始终保持一个下行的趋势，进而在推头23的作用下使切割刀24始终保持一个进刀的趋势，直至将套管28割穿（断离）。
该切割装置的挡流盘21与挡流孔8的距离等于切割刀24的刀尖到套管28外壁的距离。当切割刀24的刀尖伸出至套管28外壁后，挡流盘21下行正好与挡流孔8吻合从而形成密封，此时，依据钻井液压力值的变化，即可判定套管28是否切割完成。
套管28切割完成后，停止打压钻井液，挡流盘21所受压力消失，在心轴弹簧22的作用下空心轴4上行，空心轴4上行的同时，推头23作用在切割刀24上的挤压力也逐步消失，在刀具弹簧25的作用下；切割刀24回缩复位，至此切割工作完成。该切割装置结构简单，使用方便，解决了现有工具结构复杂、操作复杂，不能判定套管是否完全切断，容易导致切割事故，且切割效率低的问题。该切割装置由于使用涡轮带动刀具旋转，扭矩在传递过程中损失小，降低了套管切割的成本，有效提高了切割套管的效率；特别适用于深海切割套管使用。

Claims (9)

1.一种深海切割套管的水力式切割装置，包括外壳（1）、连接筒（2）、接头（3）、空心轴（4）、上套筒（5）、中套筒（6）和下套筒（7）；其特征在于：外壳（1）顶端通过连接筒（2）螺纹安装有接头（3）；接头（3）内设置有挡流孔（8），挡流孔（8）下方的外壳（1）内设置有上套筒（5）和中套筒（6），中套筒（6）的下端延伸至外壳（1）外端，延伸至外壳（1）外端的中套筒（6）上螺纹安装有下套筒（7），下套筒（7）的圆周上均布有割刀孔（16），上套筒（5）内安装有空心轴（4），空心轴（4）的一端延伸至挡流孔（8）上方，空心轴（4）的另一端经中套筒（6）延伸至下套筒（7）内，延伸至下套筒（7）内的空心轴（4）端头安装有推头（23），推头（23）与下套筒（7）之间通过刀具弹簧（25）安装有切割刀（24），切割刀（24）的一端延伸至割刀孔（16）内，切割刀（24）的另一端与推头（23）滑动接触连接。
2.根据权利要求1所述的深海切割套管的水力式切割装置，其特征在于：所述的上套筒（5）和中套筒（6）之间螺纹连接。
3.根据权利要求1所述的深海切割套管的水力式切割装置，其特征在于：所述的上套筒（5）上通过隔离环A（9）和隔离环B（10）装有上推力轴承（11），上推力轴承（11）下方的上套筒（5）上通过扶正轴承A（12）和扶正轴承B（13）装有涡轮组件（14）。
4.根据权利要求1所述的深海切割套管的水力式切割装置，其特征在于：所述的外壳（1）下端口上螺纹安装有外壳端盖（15），外壳端盖（15）上方的中套筒（6）上装有下推力轴承（17），下推力轴承（17）和外壳端盖（15）之间的中套筒（6）上设置有隔离环C（18）。
5.根据权利要求3所述的深海切割套管的水力式切割装置，其特征在于：所述的隔离环A（9）和隔离环B（10）上分别设置有上流道孔，上套筒（5）上设置有上套筒流道孔（26），上流道孔与上套筒流道孔（26）连通。
6.根据权利要求4所述的深海切割套管的水力式切割装置，其特征在于：所述的隔离环C（18）和外壳端盖（15）分别设置有下流道孔，中套筒（6）上设置有中套筒流道孔（27），下流道孔与中套筒流道孔（27）连通。
7.根据权利要求1所述的深海切割套管的水力式切割装置，其特征在于：所述的上套筒（5）端口设置有轴套盘（19），空心轴（4）的顶部通过螺栓（20）安装有挡流盘（21），挡流盘（21）与轴套盘（19）之间的空心轴（4）上装有心轴弹簧（22）。
8.根据权利要求7所述的深海切割套管的水力式切割装置，其特征在于：所述的挡流盘（21）截面为梯形，挡流盘（21）的形状与挡流孔（8）相对应。
9.根据权利要求1所述的深海切割套管的水力式切割装置，其特征在于：所述的推头（23）为收腰锥形体。
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