CN109751005A - 一种可反复操作的井下打捞工具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可反复操作的井下打捞工具，属油气开采井下打捞技术领域。它由外壳体、上接头、下接头、涡轮轴和主轴构成，外壳体的一端螺纹安装有上接头，外壳体的另一端螺纹安装有下接头；外壳体内通过对称设置的上扶正轴承和下扶正轴承安装有涡轮轴，上扶正轴承和下扶正轴承之间的涡轮轴上设置有涡轮组件，涡轮组件包括涡轮转子和涡轮定子；其特征在于：涡轮轴下方的外壳体内通过夹紧固定组件和离合复位弹簧安装有主轴，所述的涡轮轴和主轴上分别设置有中心通孔，主轴与涡轮轴之间滑动套装连接。该工具结构简单可靠，可有效提高打捞的效率和可靠性，节约打捞成本；解决了现有打捞工具打捞效率和可靠性低下的问题；特别适用于井底钻具打捞使用。

Description

一种可反复操作的井下打捞工具

技术领域

本发明涉及一种可反复操作的井下打捞工具，属于油气开采井下打捞技术领域。

背景技术

在石油钻井工程中，由于某些钻井区域地层较深无法确定地层的结构，这时需要对地层试探性地钻进以获取岩石样本；一般情况下工程师对地质工况不了解，无法设计出与实际工况相符的钻井工具，致使某些井段发生阻卡现象；当发生阻卡现象时，会出现钻杆断裂钻头掉落等井下事故，无法及时将井掉落钻具起出时，造成钻头、冲击器等重要钻具被埋，从而带来很大的财产损失；目前市场上也有很多的打捞工具，但是能够进行多次夹持操作的打捞工具相对较少，一般情况下均需取出打捞工具调整后再次下井进行打捞操作，势必降低打捞的效率和可靠性，大幅度增加打捞的成本。

发明内容

本发明的目的在于:解决现有钻井技术的不足，提供一种结构简单、可反复操作，可有效提高打捞可靠性和打捞效率，从而降低打捞的成本的可反复操作的井下打捞工具。

本发明的技术方案是：

一种可反复操作的井下打捞工具,它由外壳体、上接头、下接头、涡轮轴和主轴构成，外壳体的一端螺纹安装有上接头，外壳体的另一端螺纹安装有下接头；外壳体内通过对称设置的上扶正轴承和下扶正轴承安装有涡轮轴，上扶正轴承和下扶正轴承之间的涡轮轴上设置有涡轮组件，涡轮组件包括涡轮转子和涡轮定子；其特征在于：涡轮轴下方的外壳体内通过夹紧固定组件和离合复位弹簧安装有主轴，所述的涡轮轴和主轴上分别设置有中心通孔，主轴与涡轮轴之间滑动套装连接。

所述的夹紧固定组件由夹紧固定盘、夹紧支撑环、楔形夹紧固定块和连杆构成；夹紧固定盘上安装有夹紧支撑环，夹紧支撑环下方的夹紧固定盘上装有多个楔形夹紧固定块，楔形夹紧固定块分别与夹紧固定盘和夹紧支撑环连接。

所述的夹紧固定盘为环形体，夹紧固定盘的中心部位设置有通孔；通孔外围的夹紧固定盘顶部设置有环槽，环槽内均布有多个自锁槽，环槽与通孔之间的夹紧固定盘顶部安装有支撑架，支撑架与夹紧固定盘固定连接。

所述的自锁槽底部一端设置有球形凹槽。

所述的支撑架为环形体，支撑架的下表面均布有多个支撑脚，支撑架通过支撑脚固定安装在夹紧固定盘上，支撑架的圆周上均布有多个装配孔。

所述的夹紧支撑环由上环体和下环体构成；上环体和下环体之间通过间隔设置的连接柱固定连接；上环体的内壁圆周上均布有多个滑块座，滑块座的端面上设置有装配插入孔，滑块座上通过装配插入孔活动插装有离合夹紧滑块；夹紧支撑环由下环体与环槽的配合安装在夹紧固定盘上；所述的下环体的下表面均布有多个下销钉孔，下销钉孔内通过弹簧装有锁销，锁销的一端与自锁槽滑动插入连接；下环体的上表面均布有多个上销钉孔。

所述的离合夹紧滑块由插杆和弧形夹板构成，插杆的端头固装有弧形夹板，插杆上方的弧形夹板外表面设置有固定槽，固定槽内设置有束紧弹簧，离合夹紧滑块之间通过束紧弹簧相互接触连接。

所述的楔形夹紧固定块为梯形体，楔形夹紧固定块的底部为曲面，楔形夹紧固定块的底部中间部位设置有V型槽，楔形夹紧固定块的顶部一端设置有凹口，凹口上设置有装配柱，楔形夹紧固定块的顶部另一端设置有与装配孔对应的安装孔，楔形夹紧固定块与支撑架之间由销钉通过装配孔与安装孔的配合相互活动连接。

所述的装配柱上活动安装有连杆，连杆呈长条状，连杆的一端设置有与装配柱对应的连杆装配孔，连杆的另一端设置有与上销钉孔对应的连杆销钉孔，连杆的一端通过连杆装配孔与装配柱连接，连杆的另一端由销钉通过连杆销钉孔与上销钉孔的配合与夹紧支撑环相互活动连接。

所述的外壳体内壁上设置有内凸缘；主轴顶部圆周上设置有外凸缘，内凸缘与外凸缘之间的主轴上套装有离合复位弹簧；外凸缘的圆周上均布有液流孔。

本发明与现有技术相比的有益效果在于：

该工具结构简单可靠，采用斜面导向旋转自动装夹，可实现打捞工具在井下的反复多次装夹操作，可有效提高打捞的效率和可靠性，节约打捞成本；同时该工具通过主轴和离合夹紧滑块之间的摩擦离合锁紧，实现对待打捞工具的夹紧，并且利用弹簧、锁销和自锁槽可实现对夹紧机构的自锁，解决了现有打捞工具打捞效率和可靠性低下的问题；特别适用于井底钻具打捞使用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的工作状态示意图；

图3为本发明的主轴的结构示意图；

图4为本发明的主轴的俯视结构示意图；

图5为本发明的夹紧固定组件的立体结构示意图；

图6为本发明的夹紧固定组件的爆炸结构示意图；

图7为本发明的夹紧固定盘的结构示意图；

图8为本发明的夹紧固定盘的立体结构示意图；

图9为本发明的夹紧支撑环的结构示意图；

图10为本发明的夹紧支撑环的立体结构示意图；

图11为本发明的离合夹紧滑块的立体结构示意图；

图12为本发明的楔形夹紧支撑块的结构示意图；

图13为本发明的夹紧固定盘的倒置结构示意图。

图中：1、外壳体，2、上接头，3、下接头，4、涡轮轴，5、主轴，6、上扶正轴承，7、下扶正轴承，8、涡轮组件，9、离合复位弹簧，10、内凸缘，11、液流孔，12、夹紧固定盘，13、夹紧支撑环，14、楔形夹紧固定块，15、连杆，16、环槽，17、自锁槽，18、球形凹槽，19、支撑架，20、支撑脚，21、装配孔，22、上环体，23、下环体，24、连接柱，25、滑块座，26、装配插入孔，27、离合夹紧滑块，28、插杆，29、弧形夹板，30、固定槽，31、束紧弹簧， 32、下销钉孔，33、上销钉孔，34、锁销，35、V型槽，36、凹口，37、装配柱，38、安装孔，39、节流内凸缘。

具体实施方式

该可反复操作的井下打捞工具由外壳体1、上接头2、下接头3、涡轮轴4和主轴5构成，外壳体1的一端螺纹安装有上接头2，外壳体1的另一端螺纹安装有下接头3；外壳体1内通过对称设置的上扶正轴承6和下扶正轴承7安装有涡轮轴4，上扶正轴承6和下扶正轴承7之间的涡轮轴4上设置有涡轮组件8，涡轮组件8包括涡轮转子和涡轮定子。涡轮轴4下方的外壳体1内通过夹紧固定组件和离合复位弹簧9安装有主轴5，主轴5为变径体，主轴5的底部端头为锥形，涡轮轴4和主轴5分别为管状体，主轴5内设置有节流内凸缘39，与主轴5变径处对应的外壳体1内壁上设置有内凸缘10，主轴5顶部圆周上设置有外凸缘，外凸缘的圆周上均布有液流孔11；内凸缘10与外凸缘之间的主轴5上套装有离合复位弹簧9；涡轮轴4和主轴5上分别设置有中心通孔，主轴5的内壁上设置有滑键，涡轮轴4下端圆周上设置有与滑键对应的键槽，主轴5和与涡轮轴4之间通过滑键和键槽的配合滑动连接。

夹紧固定组件由夹紧固定盘12、夹紧支撑环13、楔形夹紧固定块14和连杆15构成；夹紧固定盘12为环形体，夹紧固定盘12的中心部位设置有通孔；通孔外围的夹紧固定盘12顶部设置有环槽16，环槽16内均布有多个自锁槽17，自锁槽17底部为台阶状坡面且均布有多个球形凹槽18。环槽16与通孔之间的夹紧固定盘12顶部安装有支撑架19。支撑架19为环形体，支撑架19的下表面均布有多个支撑脚20，支撑架19通过支撑脚20固定安装在夹紧固定盘12上，支撑架19的圆周上均布有多个装配孔21。

夹紧固定盘12上通过环槽16安装有夹紧支撑环13。夹紧支撑环13由上环体22和下环体23构成；上环体22和下环体23之间通过间隔设置的连接柱24固定连接；下环体22的下表面均布有多个下销钉孔32，下销钉孔32内通过弹簧装有锁销34，锁销34的一端与自锁槽17滑动插入连接；下环体23的上表面均布有多个上销钉孔33。

上环体22的内壁圆周上均布有3个滑块座25，滑块座25的端面上设置有装配插入孔26，滑块座25上通过装配插入孔26活动插装有离合夹紧滑块27。离合夹紧滑块27由插杆28和弧形夹板29构成，插杆28的端头固装有弧形夹板29，弧形夹板29的上端为坡面；插杆28上方的弧形夹板29外表面设置有固定槽30，固定槽30用于装配有束紧弹簧31，离合夹紧滑块27在装配时，3个离合夹紧滑块27相互围合形成一个圆环，离合夹紧滑块27之间通过束紧弹簧31的抱箍相互围合，从而在工作时抱紧主轴5；夹紧支撑环13由下环体23与环槽16的配合安装在夹紧固定盘12上。

夹紧支撑环13下方支撑架19的支撑脚20之间活动安装有多个楔形夹紧固定块14。楔形夹紧固定块14为梯形体，楔形夹紧固定块14的底部为曲面，楔形夹紧固定块14的底部中间部位设置有V型槽35，楔形夹紧固定块14的顶部一端设置有凹口36，凹口36上设置有装配柱37，楔形夹紧固定块14的顶部另一端设置有与装配孔21对应的安装孔38，楔形夹紧固定块14与支撑架19之间由销钉通过装配孔21与安装孔38的配合相互活动连接。

楔形夹紧固定块14的装配柱37上活动安装有连杆15。连杆15呈长条状，连杆15的一端设置有与装配柱37对应的连杆装配孔，连杆15的另一端设置有与上销钉孔33对应的连杆销钉孔，连杆15的一端通过连杆装配孔与装配柱37连接，连杆15的另一端由销钉通过连杆销钉孔与上销钉孔33的配合与夹紧支撑环13的下环体23相互活动连接。

该打捞工具的夹紧固定盘12在装配时通过下接头3上的内凸起和外壳体1的下端头的配合形成固定，以防止工作时转动，该打捞工具在非工作状态离合复位弹簧9处于放松状态，主轴5下端与离合夹紧滑块27呈的接触状态。工作时，该打捞工具随管柱入井，并逐步与待打捞的工具接触，这一过程中，待打捞的工具上端沿着下接头3内壁逐步进入下接头3内，并随着该打捞工具的下行，待打捞的工具沿着夹紧固定盘12通孔的圆锥面滑入多各楔形夹紧支撑块14组成的圆圈内。

此时，向该工具中通入钻井液，钻井液从上接头2的中心流道进入，在涡轮轴4上端分为两路支流，一路支流冲击涡轮组件8从而带动涡轮轴4转动并带动主轴5转动，另一路支流进入涡轮轴4的中心通孔流入主轴5内，流入主轴5内的钻井液在节流内凸缘39的作用下形成一定的憋压，从而推动主轴5向下运动，使主轴5逐步撑开并插入离合夹紧滑块27中，离合夹紧滑块27在束紧弹簧31的作用下，离合夹紧滑块27抱紧主轴5，从而随主轴5转动使夹紧支撑环13沿夹紧固定盘12的环槽16转动。其中，形成憋压的钻井液由节流内凸缘39的中心孔继续向下流动至夹紧固定盘12处并排出。主轴5向下运动至一定位置时，离合复位弹簧9被压缩至极限，此时，主轴5不在向下运动。

完成冲击涡轮组件8的钻井液经液流孔11进入夹紧固定组件并排出。夹紧支撑环13随主轴5转动的过程中，通过连杆15带动楔形夹紧固定块14以连杆销钉孔与上销钉孔33内的销钉为轴心转动，由此使各楔形夹紧固定块14向内收紧从而抱死待打捞的工具，这一过程中，夹紧支撑环13底部下销钉孔32内的锁销34在自锁槽17内由一端向另一端滑动，由于自锁槽17底部均布有多个球形凹槽18，当锁销34在自锁槽17内由一端向另一端滑动的过程中在楔形夹紧固定块14转动至极限位置时；在锁销34上端弹簧的作用下掉入对应的球形凹槽18内，球形凹槽18一侧呈开口状，锁销34在自锁槽17内由一端向另一端滑动时，即由高端向底端滑动时，可由高端处球形凹槽18内滑出并进入底端处的球形凹槽18内，夹紧支撑环13停止转动时，锁销34不能由底端处的球形凹槽18内滑出，从而形成自锁。当楔形夹紧支撑块14对待打捞的工具的夹持作用力大于主轴5与离合夹紧滑块27之间的摩擦力时，主轴5相对离合夹紧滑块27将出现打滑现象；即，夹紧支撑环13不在沿环槽16转动，楔形夹紧固定块14向内收紧从而抱死待打捞工具的夹持力通过锁销34保持，此时，停止打压钻井液，上提管柱即可将待打捞的工具捞出。

该打捞工具可根据工具遗落深度和钻井液的流速计算钻井液使楔形夹紧固定块14夹紧遗落工具的时间，当判定楔形夹紧固定块14已夹待打捞的工具时，切断钻井液，上提该打捞工具，待打捞的工具在楔形夹紧固定块14的夹持作用下同时与该打捞工具一同上升。

上升过程中若地面压力表显示示数相比设定值较小，可判定楔形夹紧固定块14没有夹持住待打捞的工具，必须重新对待打捞的工具进行夹持。重新对待打捞的工具进行夹持时，待打捞的工具上端滑至楔形夹紧固定块14并与其接触时，由于楔形夹紧固定块14底部设置有V型槽35，待打捞工具上端可通过V型槽35推动楔形夹紧固定块14反向旋转，使待打捞的工具上端滑入多个楔形夹紧固定块14组成的圆环内。如此反复，直至将待打捞的工具捞出。

该打捞工具的自锁槽17内的多个球形凹槽18可对应不同管径的待打捞工具，即，球形凹槽18之间的间距与楔形夹紧固定块14的转动行程成正比，并与待打捞工具的直径对应。楔形夹紧固定块14的转动行程越大，锁销34在自锁槽17由一端向另一端滑动的行程越大。

打捞过程中，夹紧支撑环13转动至极限位置时，即表明楔形夹紧固定块14以夹紧待打捞工具，此时，锁销34处于对应的球形凹槽18处，在弹簧的作用下，锁销34进入对应的球形凹槽18内，由此完成自锁。

该工具结构简单可靠，可有效提高打捞的效率和可靠性，节约打捞成本；解决了现有打捞工具打捞效率和可靠性低下的问题；特别适用于井底钻具打捞使用。

Claims (10)

1.一种可反复操作的井下打捞工具,它由外壳体（1）、上接头（2）、下接头（3）、涡轮轴（4）和主轴（5）构成，外壳体（1）的一端螺纹安装有上接头（2），外壳体（1）的另一端螺纹安装有下接头（3）；外壳体（1）内通过对称设置的上扶正轴承（6）和下扶正轴承（7）安装有涡轮轴（4），上扶正轴承（6）和下扶正轴承（7）之间的涡轮轴（4）上设置有涡轮组件（8），涡轮组件（8）包括涡轮转子和涡轮定子；其特征在于：涡轮轴（4）下方的外壳体（1）内通过夹紧固定组件和离合复位弹簧（9）安装有主轴（5），所述的涡轮轴（4）和主轴（5）上分别设置有中心通孔，主轴（5）与涡轮轴（4）之间滑动套装连接。

2.根据权利要求1所述的一种可反复操作的井下打捞工具，其特征在于：所述的夹紧固定组件由夹紧固定盘（12）、夹紧支撑环（13）、楔形夹紧固定块（14）和连杆（15）构成；夹紧固定盘（12）上安装有夹紧支撑环（13），夹紧支撑环（13）下方的夹紧固定盘（12）上装有多个楔形夹紧固定块（14），楔形夹紧固定块（14）分别与夹紧固定盘（12）和夹紧支撑环（13）连接。

3.根据权利要求2所述的一种可反复操作的井下打捞工具，其特征在于：所述的夹紧固定盘（12）为环形体，夹紧固定盘（12）的中心部位设置有通孔；通孔外围的夹紧固定盘（12）顶部设置有环槽（16），环槽（16）内均布有多个自锁槽（17），环槽（16）与通孔之间的夹紧固定盘（12）顶部安装有支撑架（19），支撑架（19）与夹紧固定盘（12）固定连接。

4.根据权利要求3所述的一种可反复操作的井下打捞工具，其特征在于：所述的自锁槽（17）底部一端设置有球形凹槽（18）。

5.根据权利要求3所述的一种可反复操作的井下打捞工具，其特征在于：所述的支撑架（19）为环形体，支撑架（19）的下表面均布有多个支撑脚（20），支撑架（19）通过支撑脚（20）固定安装在夹紧固定盘（12）上，支撑架（19）的圆周上均布有多个装配孔（21）。

6.根据权利要求2所述的一种可反复操作的井下打捞工具，其特征在于：所述的夹紧支撑环（13）由上环体（22）和下环体（23）构成；上环体（22）和下环体（23）之间通过间隔设置的连接柱（24）固定连接；上环体（22）的内壁圆周上均布有多个滑块座（25），滑块座（25）的端面上设置有装配插入孔（26），滑块座（25）上通过装配插入孔（26）活动插装有离合夹紧滑块（27）；夹紧支撑环（13）由下环体（23）与环槽（16）的配合安装在夹紧固定盘（12）上；所述的下环体（23）的下表面均布有多个下销钉孔（32），下销钉孔（32）内通过弹簧装有锁销（34），锁销（34）的一端与自锁槽（17）滑动插入连接；下环体（23）的上表面均布有多个上销钉孔（33）。

7.根据权利要求6所述的一种可反复操作的井下打捞工具，其特征在于：所述的离合夹紧滑块（27）由插杆（28）和弧形夹板（29）构成，插杆（28）的端头固装有弧形夹板（29），插杆（28）上方的弧形夹板（29）外表面设置有固定槽（30），固定槽（30）内设置有束紧弹簧（31），离合夹紧滑块（27）之间通过束紧弹簧（31）相互接触连接。

8.根据权利要求2所述的一种可反复操作的井下打捞工具，其特征在于：所述的楔形夹紧固定块（14）为梯形体，楔形夹紧固定块（14）的底部为曲面，楔形夹紧固定块（14）的底部中间部位设置有V型槽（35），楔形夹紧固定块（14）的顶部一端设置有凹口（36），凹口（36）上设置有装配柱（37），楔形夹紧固定块（14）的顶部另一端设置有与装配孔（21）对应的安装孔（38），楔形夹紧固定块（14）与支撑架（19）之间由销钉通过装配孔（21）与安装孔（38）的配合相互活动连接。

9.根据权利要求8所述的一种可反复操作的井下打捞工具，其特征在于：所述的装配柱（37）上活动安装有连杆（15），连杆（15）呈长条状，连杆（15）的一端设置有与装配柱（37）对应的连杆装配孔，连杆（15）的另一端设置有与上销钉孔（32）对应的连杆销钉孔，连杆（15）的一端通过连杆装配孔与装配柱（37）连接，连杆（15）的另一端由销钉通过连杆销钉孔与上销钉孔（33）的配合与夹紧支撑环（13）相互活动连接。

10.根据权利要求1所述的一种可反复操作的井下打捞工具，其特征在于：所述的外壳体（1）内壁上设置有内凸缘（10）；主轴（5）顶部圆周上设置有外凸缘，内凸缘（10）与外凸缘之间的主轴（10）上套装有离合复位弹簧（9）；外凸缘的圆周上均布有液流孔（11）。