CN108286419B - 一种用于连续油管四闸板防喷器的圆形剪切装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于连续油管四闸板防喷器的圆形剪切装置。其技术方案是：包括液压动力设备、棘轮推力棒和棘轮割刀设备，所述液压动力设备活动连接棘轮推力棒，液压动力设备通过棘轮推力棒撞击棘轮割刀设备旋转形成圆周运动，同时撞击的加速度带动正旋下推进体向下移动，反旋上推进体向上移动，进而使割刀沿水平方向向连续油管挤压切割，最终实现连续油管的环形切割，且形成圆形切割截面；有益效果是：通过在连续油管四闸板防喷器的剪切闸板进行改造，解决了在这个狭小的剪切闸板的空间内，实现了连续油管的剪切截面形成圆形的结构，避免现有的切口变形的情况，这样，更有利于作业时，减少采出液或气的阻力，提高采油效率或采气效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种圆形剪切装置及安装方法，特别涉及一种用于连续油管四闸板防喷器的圆形剪切装置。
背景技术
随着连续油管技术的不断发展，推动了连续油管采油或煤层气技术发展及应用，现有的连续油管具有很好的挠性，一卷连续油管长几千米，可以代替常规油管进行很多作业，连续油管作业设备具有带压作业、连续起下的特点，设备体积小，作业周期快，成本低的优点，特别适合于自喷井的开采。其中，连续油管四闸板防喷器在连续油管作业中有着举足轻重的地位，属于专用的井口防喷器，参照附图5，现有的连续油管四闸板防喷器包括全封闸板a、剪切闸板b、卡瓦闸板c和半封闸板d四个闸板，其中，半封闸板是指作业完成后，剪切前，需要先将套管和连续油管之间的环空封闭，避免井喷伤人，此时全封还没动作，四闸板上方仅有一个动密封，容易发生井喷；卡瓦闸板是在作业完成后需要剪切的时，先进行固定悬挂，这时通过卡瓦加紧连续油管进行悬挂；剪切闸板是当作业完毕后需要将连续油管留在井内，进行油气开采时，需要将连续油管通过剪切闸板剪断，但是现有的剪切闸板一般是采用对剪剪刀e和液压结构实现连续油管的剪断；全封闸板是指作业完成后或者停井时需要全封，两侧打压将油井封死，避免漏气漏液，当需要再次作业或者生产时，打开全封闸板继续作业。
中国专利文献号206290235U，专利名称为《连续油管四闸板防喷器》，公开了其壳体内腔中自上而下依次安装有全封闸板、剪切闸板、悬挂闸板及半封闸板，所述壳体两侧对称安装有四组液缸，且液缸中均装有活塞；所述活塞内端分别通过挂台与各自对应的全封闸板、剪切闸板、悬挂闸板及半封闸板后端活动连接，外端与手轮芯轴连接；所述液缸的内端固定有导向杆，且导向杆的内端插入各自对应的全封闸板、剪切闸板、悬挂闸板及半封闸板下方的方槽中。本实用新型指出了剪切闸板中存在的问题，也就是剪切完的连续油管的切口为扁形，通过改进刀具，采用菱形设计，从而使剪切形状为近似圆形。虽然上述实用新型改进了刀具，但是仍然没有彻底解决切口的问题，仍然对连续油管的出液量产生影响，部分抵消了连续油管的出液量大和稳定的优势。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种用于连续油管四闸板防喷器的圆形剪切装置，通过设有棘轮推力棒和棘轮割刀设备，使连续油管的切口为圆形，彻底的解决了切口不圆的问题。
本发明提到的一种用于连续油管四闸板防喷器的圆形剪切装置，其技术方案是：包括液压动力设备、棘轮推力棒（9）和棘轮割刀设备，所述液压动力设备包括液压缸盖（1）、缸体（2）、工作活塞（3）、连接螺栓（4）、过渡连接体（5）、泄压油回油口（10）、液压油供油口（11），其中，缸体（2）内腔设有工作活塞（3）和往复回力弹簧（14），工作活塞（3）的内端连接过渡连接体（5），过渡连接体（5）上活动连接棘轮推力棒（9），所述缸体（2）的外壁一侧设有液压油供油口（11），另一侧设有泄压油回油口（10）；
所述棘轮割刀设备包括棘轮（7）、割刀（8）、进给大螺帽（16）、正旋下推进体（17）、反旋上推进体（18）、割刀支架（19）和定位弹簧（20），棘轮（7）的外壁安设有一圈棘轮齿，在棘轮（7）的内壁活动连接进给大螺帽（16），进给大螺帽（16）的内壁设有右旋螺纹和左旋螺纹，右旋螺纹与正旋下推进体（17）连接，左旋螺纹与反旋上推进体（18）连接，在割刀支架（19）上安装多组割刀（8），通过割刀支架（19）与正旋下推进体（17）和反旋上推进体（18）连接，棘轮（7）的旋转实现割刀支架（19）的圆周运动，通过正旋下推进体（17）和反旋上推进体（18）的上下移动实现割刀（8）的径向向内挤压移动；
液压动力设备通过棘轮推力棒（9）撞击棘轮割刀设备旋转形成圆周运动，同时撞击的加速度带动正旋下推进体（17）向下移动，反旋上推进体（18）向上移动，进而使割刀（8）沿水平方向向连续油管挤压切割，最终实现连续油管的环形切割，且形成圆形切割截面。
优选的，上述的棘轮（7）与进给大螺帽（16）通过连接销钉（15）连接，使棘轮带动进给大螺帽（16）做圆周运动。
优选的，上述的进给大螺帽（16）内壁的上半部分设有右旋螺纹，下半部分设有左旋螺纹，并且右旋螺纹连接正旋下推进体（17）， 左旋螺纹连接反旋上推进体（18）。
优选的，上述工作活塞（3）的外端设有外凸台，内端与过渡连接体（5）连接，在缸体（2）的内壁设有内凸台，外凸台与内凸台之间安设往复回力弹簧（14），且通过外端设有液压缸盖（1）将工作活塞（3）密封；这样，通过液压油供油口（11）进入缸体的液压油带动工作活塞（3）向内快速移动，同时压缩往复回力弹簧（14），使往复回力弹簧（14）积蓄弹性势能，当泄压油回油口（10）将液压泄出时，往复回力弹簧（14）的弹性势能带动工作活塞（3）向外移动，随着通过液压油供油口（11）持续进入缸体的液压油再次将工作活塞（3）向内移动，形成工作活塞的往复撞击运动。
优选的，上述棘轮推力棒（9）的一端为椭圆形结构，且与过渡连接体（5）活动连接；另一端为长方形截面，与棘轮（7）外壁的棘轮齿的表面配合接触，通过棘轮推力棒（9）对棘轮齿的撞击运动，使棘轮（7）实现圆周方向的旋转；同时棘轮（7）连接的进给大螺帽（16）在撞击加速度的作用下，带动正旋下推进体（17）沿着右螺旋螺纹向下移动，反旋上推进体（18）沿着左螺旋螺纹向上移动，进而挤压带动割刀（8）径向向内运动，挤压切割连续油管。
优选的，上述割刀支架（19）由上刀架和下刀架两部分组成，在上刀架的下侧设有上定位槽，下刀架的上侧设有下定位槽，且在上定位槽和下定位槽内安设有定位弹簧（20），在上刀架和下刀架之间安装有四个割刀（8）。
优选的，上述割刀（8）的形状为纺锤形结构，且在中部设有一圈凸起的刀片，两端作为转轴与割刀支架（19）配合连接。
优选的，上述割刀（8）采用砂轮切割片、65Mn切割片或77号共析钢切割片制成。
本发明提到的连续油管四闸板防喷器的圆形剪切装置的安装方法，包括以下步骤：
首先，组装棘轮割刀设备（b1）：第一步、在割刀支架（19）的上刀架的下定位槽内安装定位弹簧（20），在下刀架的上定位槽内安装定位弹簧（20）；在反旋上推进体（18）的内侧锥形结构的表面设有凹槽，将割刀支架（19）的下刀架插在凹槽内固定，并且将四组割刀安装下刀架的上定位槽内；第二步，在进给大螺帽（16）内壁下侧通过左旋螺纹安装反旋上推进体（18）和下刀架和多组割刀；第三步，将正旋下推进体（17）和上刀架组合在一起，然后，将正旋下推进体（17）和上刀架通过右旋螺纹连接到进给大螺帽（16）内壁的上部分，同时将上刀架的下定位槽与割刀的顶部接触定位；第四步，将两个半圆筒形的棘轮瓦组合在一起套在进给大螺帽（16）的外壁，并通过连接销钉（15）与进给大螺帽（16）固定，形成棘轮割刀设备（b1）；
其次，将打开剪切闸板（b）外侧的安全护丝（b3），拆下液压缸盖（1），然后再通过手动拆卸丝杠（b2）将工作活塞（3）拉出，并拆下缸体（2），然后，将棘轮割刀设备（b1）安装在剪切闸板（b）的中心腔位置，将两根棘轮推力棒（9）分别与棘轮齿接触，再将缸体（2）、工作活塞（3）及液压缸盖（1）安装上，完成剪切闸板（b）的组装；
最后，将连续油管通过四闸板防喷器的顶部下入，依次穿过全封闸板（a）、剪切闸板（b）、卡瓦闸板（c）和半封闸板（d）下入井下，其中，所述正旋下推进体（17）的顶部设有锥形的导向面，便于连续油管的扶正与下入，减少对割刀支架（19）的碰撞；另外，手动拆卸丝杠（b2）在安装完成后拆卸下来，减少工作活塞的运动阻力，再外侧安装安全护丝即可。
本发明的有益效果是：本发明采用液压动力设备形成的工作活塞的往复运动，再通过棘轮推力棒对棘轮的撞击运动，形成棘轮割刀设备内的棘轮的圆周运动，并且形成正旋下推进体的向下移动和反旋上推进体的向上移动，进而带动割刀做径向向内运动，从而使割刀既可以在连续油管的外壁做圆周运动，同时，又对连续油管向内有一个挤压移动动作，从而将连续油管切割成圆形截面，巧妙的利用了棘轮推力棒对棘轮的加速度作用实现了上述两个运动，从而顺利的切割了连续油管，使其切口为标准圆形，提高了通液或通气的效率；
本发明通过在连续油管四闸板防喷器的剪切闸板进行改造，解决了在这个狭小的剪切闸板的空间内，实现了连续油管的剪切截面形成圆形的结构，避免连续油管的对剪剪刀及菱形剪刀造成的切口变形的情况，这样，更有利于采油作业时，减少采出液或气的阻力，提高采油效率或采气效率。
附图说明
附图1是本发明安装应用在四闸板防喷器的结构示意图；
附图2是本发明棘轮推力棒和棘轮割刀设备的侧面剖视图；
附图3是液压动力设备、棘轮推力棒和棘轮割刀设备的横截面剖视图；
附图4是割刀支架的上刀架的仰视图；
附图5是现有的四闸板防喷器的结构示意图；
上图中：液压缸盖1、缸体2、工作活塞3、连接螺栓4、过渡连接体5、四闸板防喷器主体6、棘轮7、标准割刀组8、棘轮推力棒9、泄压油回油口10、液压油供油口11、密封胶圈12、连续油管13、往复回力弹簧14、连接销钉15、进给母扣大螺帽16、正旋下推进体17、反旋上推进体18、割刀支架19、定位弹簧20；圆环形的套主体19.1、支撑杆19.2、上定位槽19.3；
全封闸板a、剪切闸板b、卡瓦闸板c、半封闸板d、对剪剪刀e，棘轮割刀设备b1，手动拆卸丝杠b2、安全护丝b3。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
参照附图1、2和3，本发明提到的一种用于连续油管四闸板防喷器的圆形剪切装置，其技术方案是：包括液压动力设备、棘轮推力棒9和棘轮割刀设备b1，所述液压动力设备包括液压缸盖1、缸体2、工作活塞3、连接螺栓4、过渡连接体5、泄压油回油口10、液压油供油口11，其中，缸体2内腔设有工作活塞3和往复回力弹簧14，工作活塞3的内端连接过渡连接体5，过渡连接体5上活动连接棘轮推力棒9，所述缸体2的外壁一侧设有液压油供油口11，另一侧设有泄压油回油口10；
所述棘轮割刀设备包括棘轮7、割刀8、进给大螺帽16、正旋下推进体17、反旋上推进体18、割刀支架19和定位弹簧20，棘轮7的外壁安设有一圈棘轮齿，在棘轮7的内壁活动连接进给大螺帽16，进给大螺帽16的内壁设有右旋螺纹和左旋螺纹，右旋螺纹与正旋下推进体17连接，左旋螺纹与反旋上推进体18连接，在割刀支架19上安装多组割刀8，通过割刀支架19与正旋下推进体17和反旋上推进体18连接，棘轮7的旋转实现割刀支架19的圆周运动，通过正旋下推进体17和反旋上推进体18的上下移动实现割刀8的径向向内挤压移动；
液压动力设备通过棘轮推力棒9撞击棘轮割刀设备旋转形成圆周运动，同时撞击的加速度带动正旋下推进体17向下移动，反旋上推进体18向上移动，进而使割刀8沿水平方向向连续油管挤压切割，最终实现连续油管的环形切割，且形成圆形切割截面。
其中，本发明的棘轮7与进给大螺帽16通过连接销钉15连接，使棘轮带动进给大螺帽16做圆周运动。进给大螺帽16内壁的上半部分设有右旋螺纹，下半部分设有左旋螺纹，并且右旋螺纹连接正旋下推进体17， 左旋螺纹连接反旋上推进体18。
参照附图3，本发明的工作活塞3的外端设有外凸台，内端与过渡连接体5连接，在缸体2的内壁设有内凸台，外凸台与内凸台之间安设往复回力弹簧14，且通过外端设有液压缸盖1将工作活塞3密封；这样，通过液压油供油口11进入缸体的液压油带动工作活塞3向内快速移动，同时压缩往复回力弹簧14，使往复回力弹簧14积蓄弹性势能，当泄压油回油口10将液压泄出时，往复回力弹簧14的弹性势能带动工作活塞3向外移动，随着通过液压油供油口11持续进入缸体的液压油再次将工作活塞3向内移动，形成工作活塞的往复撞击运动。
另外，本发明提到的棘轮推力棒9的一端为椭圆形结构，且与过渡连接体5活动连接；另一端为长方形截面，与棘轮7外壁的棘轮齿的表面配合接触，通过棘轮推力棒9对棘轮齿的撞击运动，使棘轮7实现圆周方向的旋转；同时棘轮7连接的进给大螺帽16在撞击加速度的作用下，带动正旋下推进体17沿着右螺旋螺纹向下移动，反旋上推进体18沿着左螺旋螺纹向上移动，进而挤压带动割刀8径向向内运动，挤压切割连续油管。
参照附图4，本发明的割刀支架19由上刀架和下刀架两部分组成，在上刀架的下侧设有上定位槽，下刀架的上侧设有下定位槽，且在上定位槽和下定位槽内安设有定位弹簧20，在上刀架和下刀架之间安装有四个割刀8。
另外，本发明的割刀8的形状为纺锤形结构，且在中部设有一圈凸起的刀片，两端作为转轴与割刀支架19配合连接；割刀8采用砂轮切割片、65Mn切割片或77号共析钢切割片制成。
本发明提到的一种连续油管四闸板防喷器的圆形剪切装置的使用方法，包括以下步骤：
将液压油供油口11与液压系统的动力腔连接，泄压油回油口10与液压系统的回油腔连接，液压油通过液压油供油口11进入缸体2内，带动工作活塞3向内移动，同时压缩往复回力弹簧14，当液压油通过泄压油回油口10泄油时，弹簧积聚的弹性势能回弹，带动工作活塞3向外运动，形成工作活塞3的往复运动，工作活塞3推动过渡连接体5往复运动，过渡连接体5安装棘轮推力棒9，带动棘轮推力棒9往复运动；
由于进给大螺帽16的内壁的上半部分设有右旋螺纹，下半部分设有左旋螺纹，且右旋螺纹连接正旋下推进体17， 左旋螺纹连接反旋上推进体18；割刀支架19套在连续油管外壁，且割刀支架19上安装多组割刀8，所述割刀支架19的上刀架插在正旋下推进体17的固定槽中，割刀支架19的下刀架插在反旋上推进体18的固定槽中；
在棘轮推力棒9往复运动带动下，棘轮7做圆周运动，由于进给大螺帽16安设在棘轮的内腔，使进给大螺帽16同时形成圆周运动；由于棘轮推力棒9对棘轮齿形成一次次的撞击运动，同时产生一次次的加速度，加速度带动正旋下推进体17向下移动，反旋上推进体18向上移动，进而带动割刀8径向向内运动，挤压连续油管，同时，进给大螺帽16形成的圆周运动带动割刀支架19上的多组割刀8绕连续油管转动，形成挤压和切割动作，完成连续油管的切割，形成圆形切割截面。
优选的，上述的割刀支架19包括上刀架和下刀架，其中，上刀架由圆环形的套主体19.1和四个支撑杆19.2组成，在支撑杆19.2的下侧表面设有上定位槽19.3，下刀架也是相同的结构；在上刀架的上定位槽和下刀架的下定位槽分别设有定位弹簧20，通过上定位槽和下定位槽对割刀8进行扶正，通过定位弹簧20实现反向的压力辅助扶正；
割刀8的整体形状为纺锤形结构，且中间凸出砂轮切割片、65Mn切割片或77号共析钢切割片；
棘轮7由两部分的棘轮瓦形成圆筒形状，进给大螺帽16安装在两个棘轮瓦内侧，且进给大螺帽16与棘轮瓦通过连接销钉15连接。
本发明提到的连续油管四闸板防喷器的圆形剪切装置的安装方法，包括以下步骤：
首先组装棘轮割刀设备b1：第一步、在割刀支架19的上刀架的下定位槽内安装定位弹簧20，在下刀架的上定位槽内安装定位弹簧20；在反旋上推进体18的内侧锥形结构的表面设有凹槽，将割刀支架19的下刀架插在凹槽内固定，并且将四组割刀安装下刀架的上定位槽内；第二步，在进给大螺帽16内壁下侧通过左旋螺纹安装反旋上推进体18和下刀架和多组割刀；第三步，将正旋下推进体17和上刀架组合在一起，然后，将正旋下推进体17和上刀架通过右旋螺纹连接到进给大螺帽16内壁的上部分，同时将上刀架的下定位槽与割刀的顶部接触定位；第四步，将两个半圆筒形的棘轮瓦组合在一起套在进给大螺帽16的外壁，并通过连接销钉15与进给大螺帽16固定，形成棘轮割刀设备b1；
其次，将打开剪切闸板b外侧的安全护丝b3，拆下液压缸盖1，然后再通过手动拆卸丝杠b2将工作活塞3拉出，并拆下缸体2，然后，将棘轮割刀设备b1安装在剪切闸板b的中心腔位置，将两根棘轮推力棒9分别与棘轮齿接触，再将缸体2、工作活塞3及液压缸盖1安装上，完成剪切闸板b的组装；
最后，将连续油管通过四闸板防喷器的顶部下入，依次穿过全封闸板a、剪切闸板b、卡瓦闸板c和半封闸板d下入井下，其中，所述正旋下推进体17的顶部设有锥形的导向面，便于连续油管的扶正与下入，减少对割刀支架19的碰撞；另外，手动拆卸丝杠b2在安装完成后拆卸下来，减少工作活塞的运动阻力，再外侧安装安全护丝即可。
以上所述，仅是本发明的部分较佳实施例，任何熟悉本领域的技术人员均可能利用上述阐述的技术方案加以修改或将其修改为等同的技术方案。因此，依据本发明的技术方案所进行的任何简单修改或等同置换，尽属于本发明要求保护的范围。
Claims (8)
1.一种用于连续油管四闸板防喷器的圆形剪切装置，其特征是：包括液压动力设备、棘轮推力棒（9）和棘轮割刀设备，所述液压动力设备包括液压缸盖（1）、缸体（2）、工作活塞（3）、连接螺栓（4）、过渡连接体（5）、泄压油回油口（10）、液压油供油口（11），其中，缸体（2）内腔设有工作活塞（3）和往复回力弹簧（14），工作活塞（3）的内端连接过渡连接体（5），过渡连接体（5）上活动连接棘轮推力棒（9），所述缸体（2）的外壁一侧设有液压油供油口（11），另一侧设有泄压油回油口（10）；
所述棘轮割刀设备包括棘轮（7）、割刀（8）、进给大螺帽（16）、正旋下推进体（17）、反旋上推进体（18）、割刀支架（19）和定位弹簧（20），棘轮（7）的外壁安设有一圈棘轮齿，在棘轮（7）的内壁活动连接进给大螺帽（16），进给大螺帽（16）的内壁设有右旋螺纹和左旋螺纹，右旋螺纹与正旋下推进体（17）连接，左旋螺纹与反旋上推进体（18）连接，在割刀支架（19）上安装多组割刀（8），通过割刀支架（19）与正旋下推进体（17）和反旋上推进体（18）连接，棘轮（7）的旋转实现割刀支架（19）的圆周运动，通过正旋下推进体（17）和反旋上推进体（18）的上下移动实现割刀（8）的径向向内挤压移动；
液压动力设备通过棘轮推力棒（9）撞击棘轮割刀设备旋转形成圆周运动，同时撞击的加速度带动正旋下推进体（17）向下移动，反旋上推进体（18）向上移动，进而使割刀（8）沿水平方向向连续油管挤压切割，最终实现连续油管的环形切割，且形成圆形切割截面。
2.根据权利要求1所述的连续油管四闸板防喷器的圆形剪切装置，其特征是：所述的棘轮（7）与进给大螺帽（16）通过连接销钉（15）连接，使棘轮带动进给大螺帽（16）做圆周运动。
3.根据权利要求1所述的连续油管四闸板防喷器的圆形剪切装置，其特征是：所述的进给大螺帽（16）内壁的上半部分设有右旋螺纹，下半部分设有左旋螺纹，并且右旋螺纹连接正旋下推进体（17）， 左旋螺纹连接反旋上推进体（18）。
4.根据权利要求1所述的连续油管四闸板防喷器的圆形剪切装置，其特征是：所述工作活塞（3）的外端设有外凸台，内端与过渡连接体（5）连接，在缸体（2）的内壁设有内凸台，外凸台与内凸台之间安设往复回力弹簧（14），且通过外端设有液压缸盖（1）将工作活塞（3）密封；这样，通过液压油供油口（11）进入缸体的液压油带动工作活塞（3）向内快速移动，同时压缩往复回力弹簧（14），使往复回力弹簧（14）积蓄弹性势能，当泄压油回油口（10）将液压泄出时，往复回力弹簧（14）的弹性势能带动工作活塞（3）向外移动，随着通过液压油供油口（11）持续进入缸体的液压油再次将工作活塞（3）向内移动，形成工作活塞的往复撞击运动。
5.根据权利要求1所述的连续油管四闸板防喷器的圆形剪切装置，其特征是：所述棘轮推力棒（9）的一端为椭圆形结构，且与过渡连接体（5）活动连接；另一端为长方形截面，与棘轮（7）外壁的棘轮齿的表面配合接触，通过棘轮推力棒（9）对棘轮齿的撞击运动，使棘轮（7）实现圆周方向的旋转；同时棘轮（7）连接的进给大螺帽（16）在撞击加速度的作用下，带动正旋下推进体（17）沿着右螺旋螺纹向下移动，反旋上推进体（18）沿着左螺旋螺纹向上移动，进而挤压带动割刀（8）径向向内运动，挤压切割连续油管。
6.根据权利要求1所述的连续油管四闸板防喷器的圆形剪切装置，其特征是：所述割刀支架（19）由上刀架和下刀架两部分组成，在上刀架的下侧设有上定位槽，下刀架的上侧设有下定位槽，且在上定位槽和下定位槽内安设有定位弹簧（20），在上刀架和下刀架之间安装有四个割刀（8）。
7.根据权利要求1所述的连续油管四闸板防喷器的圆形剪切装置，其特征是：所述割刀（8）的形状为纺锤形结构，且在中部设有一圈凸起的刀片，两端作为转轴与割刀支架（19）配合连接。
8.根据权利要求1所述的连续油管四闸板防喷器的圆形剪切装置，其特征是：所述割刀（8）采用砂轮切割片、65Mn切割片或77号共析钢切割片制成。
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