CN108222875B - 一种压力脉冲波形指示式的深水水力切割装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种压力脉冲波形指示式的深水水力切割装置，属石油、天然气套管修复工具技术领域。该切割装置，包括外壳体、上接头、活塞杆和割刀，外壳体内活动安装有活塞杆，活塞杆的下端固装有定子，定子上方的活塞杆上呈上下状安装有主动转子和从动转子，活塞杆下方的外壳体上设置有装配装有割刀，活塞杆与割刀接触连接。该切割装置工作时，钻井液带动主动转子带动从动转子转动，从动转子对定子上的通孔不断形成开启、闭合状态从而形成脉冲并反馈出脉冲波形，以此可判断套管切割作业是否完成，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，容易导致切割事故的问题，特别适用于深水切割套管使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种压力脉冲波形指示式的深水水力切割装置，属石油、天然气套管修复工具技术领域。
背景技术
海洋平台拆除离不开拆除技术。根据我国相关法规规定，海洋上的石油钻井完毕后，未经相关部门批准，不得在泥线以上留下任何海底构筑物。几乎所有钻井任务完成后必须把水下井口系统从泥线以下切割回收到地面。在深水弃井工程应用技术中，核心内容是套管的切割及回收。
水力内切割技术已经在我国黄海、东海、南海等浅水区域得到广泛的应用，即通过扭矩的突然变小判定套管已经被切断；但随着井深的增加，除切割用扭矩外，其他形式的扭矩(如弯曲扭矩)所占的比例随井深增加而增大,其割刀切割套管阻扭矩所占比例将降低；当超过一定水深之后，割断套管时，扭矩变化将不明显，因此不能判定套管是否完全切断，容易导致切割事故，同时存有结构复杂、操作复杂，且切割效率低的问题，因此，有必要对其进行改进。
发明内容
本发明的目在于：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的压力脉冲波形指示式的深水水力切割装置。
本发明的技术方案是：
一种压力脉冲波形指示式的深水水力切割装置，包括外壳体、上接头、活塞杆和割刀，其特征在于：外壳体的顶端螺纹安装有上接头，外壳体内活动安装有活塞杆，活塞杆的顶端通过弹簧固装有压套；活塞杆的下端固装有定子，定子上方的活塞杆上呈上下状安装有主动转子和从动转子，从动转子与定子之间设置有过流间隙；活塞杆下方的外壳体上设置有装配孔，装配孔内通过销轴安装有割刀，活塞杆与割刀接触连接。
所述的活塞杆上端的中心部位轴向设置有液流孔，液流孔底部的活塞杆上径向设置有导流孔，导流孔与液流孔连通。
所述的导流孔对应的外壳体上设置有溢流孔，溢流孔与导流孔连通。
所述的导流孔的直径小于液流孔的直径。
所述的主动转子由轴承A、装配内圈和外圈构成；装配内圈和外圈之间设置有多个叶片，装配内圈的中心孔内固装有轴承A；装配内圈的端面圆周上均布有多个嵌合键。
所述的叶片呈倾斜状设置。
所述的从动转子由轴承B和转子本体构成，转子本体呈圆环状，转子本体圆周上均布有多个凹口，凹口之间的转子本体上与嵌合键对应状设置有多个嵌合槽主动转子和从动转子之间通过嵌合键与嵌合槽的配合相互嵌合连接。
所述的定子呈圆盘状，定子的中心部位设置有装配安装孔，安装孔外围的定子上均布有多个通孔。
本发明的有益效果在于：
该压力脉冲波形指示式的深水水力切割装置结构简单，使用方便，工作时，钻井液带动主动转子转动，从而带动从动转子转动，从动转子对定子上的通孔不断形成开启、闭合状态从而形成脉冲，进而反馈出脉冲波形，以此可判断套管切割作业是否完成，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。该深水水力切割装置能够高效、安全的完成深水套管的切割，特别适用于深水切割套管使用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1中的A处的放大结构示意图；
图3为本发明的主动转子的结构示意图；
图4为本发明的从动转子的结构示意图；
图5为本发明的定子的结构示意图。
图中：1、外壳体，2、上接头，3、活塞杆，4、割刀，5、弹簧，6、压套，7、液流孔，8、导流孔，9、溢流孔，10、定子，11、主动转子，12、从动转子，13、轴承A，14、装配内圈，15、外圈，16、叶片，17、嵌合键，18、轴承B，19、转子本体，20、凹口，21、嵌合槽，22、通孔，23、过流间隙。
具体实施方式
该压力脉冲波形指示式的深水水力切割装置包括外壳体1、上接头2、活塞杆3和割刀4；外壳体1的顶端螺纹安装有上接头2，外壳体1内活动安装有活塞杆3，活塞杆3上端的中心部位轴向设置有液流孔7，液流孔7底部的活塞杆3上径向设置有导流孔8，导流孔8与液流孔7连通。导流孔8对应的外壳体1上设置有溢流孔9，溢流孔9与导流孔8连通，由此形成一个液流通道。
活塞杆3的顶端通过弹簧5固装有压套6；活塞杆3的下端固装有定子10，定子10呈圆盘状，定子10的中心部位设置有装配安装孔，安装孔外围的定子10上均布有多个通孔22。
定子10上方的活塞杆3上呈上下状安装有主动转子11和从动转子12，主动转子11由轴承A13、装配内圈14和外圈15构成；装配内圈14和外圈15之间倾斜状设置有多个叶片16，装配内圈14的中心孔内固装有轴承A13；装配内圈14的端面圆周上均布有多个嵌合键17。
从动转子12由轴承B18和转子本体19构成，转子本体19呈圆环状，转子本体19圆周上均布有多个凹口20，凹口20之间的转子本体19上与嵌合键17对应状设置有多个嵌合槽21，主动转子11和从动转子12之间通过嵌合键17与嵌合槽21的配合相互嵌合连接。
从动转子12与定子10之间设置有过流间隙23；过流间隙23的目的是在外壳体1与活塞杆3之间的环空内形成一个液流通道；活塞杆3下方的外壳体1上设置有装配孔，装配孔内通过销轴和扭簧安装有割刀4，活塞杆3与割刀4接触连接。
该压力脉冲波形指示式的深水水力切割装置通过上接头2连接于钻柱上，工作时，通过钻柱下到预定井深，这一过程中应避开套管、油管接箍、钻杆节头等处。
工作过程中钻井液经上接头2进入至液流孔7内，并作用至压套6端面上，在钻井液的压力作用下活塞杆3通过压套6压缩弹簧5下行，并压迫割刀4逐步径向展开，从而使割刀4与套管接触，开始切割工作，活塞杆3下行的这一过程中，活塞杆3上的导流孔8的与溢流孔9连通。
由于导流孔8的直径小于液流孔7的直径，导流孔8与溢流孔9连通后只能对液流孔7内的高压钻井液进行部分泄压，不能将高压钻井液的压力全部消除，从而可避免活塞杆3下行过快，降低活塞杆3的下行速度；防止活塞杆3下行过快对割刀4造成损伤。
随着钻柱的转动，以及活塞杆3的缓慢下行，割刀4的进刀深度不断加大，直至套管被完全切割断开。
当套管被完全切割断开后，割刀4呈完全展开状态，即，割刀4与外壳体1形成垂直交叉状态，此时，活塞杆3上的导流孔8位于活塞杆3与外壳体1之间的环空内，由此使钻井液进入环空内。
进入环空内的部分钻井液经主动转子11、从动转子12、过流间隙23和定子10在外壳体1与活塞杆3之间的环空内形成的液流通道下泄；（过流间隙23的下泄流量小于导流孔8的进液流量）随着钻井液的不断进入，环空内的压力不断增大，当环空内的压力达到一定值后，钻井液推动主动转子11开始旋转，从而带动从动转子12转动。
主动转子11和从动转子12整体转动的过程中，从动转子12对定子10上的通孔22不断形成开启、闭合状态，当从动转子12对定子10上的通孔22形成开启状态时，环空内的钻井液下泄量相对增大，当从动转子12对定子10上的通孔22形成闭合状态时，环空内的钻井液下泄量相对减小，随着环空内的钻井液下泄量的增大和减小，环空内的钻井液压力也通过发生大小间的变化，即，钻井液下泄量相对增大时，环空内的钻井液压力减小，环空内的钻井液下泄量相对减小时，环空内的钻井液压力增大；由此通过转子产生来回剪切振荡运动，从而产生连续的压力信号，该压力信号可在地面控制仪器上反馈出一种脉冲波形，由此可以判断套管是否被完全切割断开；进而解决了现有割断套管时，扭矩变化将不明显，不能判定套管是否完全切断，容易导致切割事故的问题。
套管被完全切割断开后，停止打压，钻杆转动停止后，活塞杆3在弹簧5的作用下复位，割刀4在扭簧作用下回缩至装配孔内，起出该深水水力切割装置后，即可对被割断的管柱进行打捞。该深水水力切割装置具有结构简单，使用方便的特点，能够高效、安全的完成深水套管的切割，特别适用于深水切割套管使用。
Claims (1)
1.一种压力脉冲波形指示式的深水水力切割装置，包括外壳体（1）、上接头（2）、活塞杆（3）和割刀（4），其特征在于：外壳体（1）的顶端螺纹安装有上接头（2），外壳体（1）内活动安装有活塞杆（3），活塞杆（3）的顶端通过弹簧（5）固装有压套（6）；活塞杆（3）的下端固装有定子（10），定子（10）外侧的活塞杆（3）上呈上下状安装有主动转子（11）和从动转子（12），从动转子（12）与定子（10）之间设置有过流间隙（23）；活塞杆（3）下方的外壳体（1）上设置有装配孔，装配孔内通过销轴安装有割刀（4），活塞杆（3）与割刀（4）接触连接；
所述的活塞杆（3）上端的中心部位轴向设置有液流孔（7），液流孔（7）底部的活塞杆（3）上径向设置有导流孔（8），导流孔（8）与液流孔（7）连通；
所述的导流孔（8）对应的外壳体（1）上设置有溢流孔（9），溢流孔（9）与导流孔（8）连通；
所述的导流孔（8）的直径小于液流孔（7）的直径；
所述的主动转子（11）由轴承A（13）、装配内圈（14）和外圈（15）构成；装配内圈（14）和外圈（15）之间设置有多个叶片（16），叶片（16）呈倾斜状设置；装配内圈（14）的中心孔内固装有轴承A（13）；装配内圈（14）的端面圆周上均布有多个嵌合键（17）；
所述的从动转子（12）由轴承B（18）和转子本体（19）构成，转子本体（19）呈圆环状，转子本体（19）圆周上均布有多个凹口（20），凹口（20）之间的转子本体（19）上与嵌合键（17）对应状设置有多个嵌合槽（21），主动转子（11）和从动转子（12）之间通过嵌合键（17）与嵌合槽（21）的配合相互嵌合连接；
所述的定子（10）呈圆盘状，定子（10）的中心部位设置有装配安装孔，安装孔外围的定子（10）上均布有多个通孔（22）。
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