CN109944563B - 一种用于深水套管的切割回收工具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于深水套管的切割回收工具，属石油、天然气套管切割工具技术领域。它由上壳体、下壳体、转轴和切割件构成，上壳体的底端螺纹安装有下壳体，下壳体内通过推力轴承和涡轮组件活动安装有转轴，转轴的下端延伸到下壳体外，延伸到下壳体外一端的转轴底端端头上螺纹安装有切割件，该用于深水套管的切割回收工具具有抑制套管振动和切割效率较高的特点，解决了现有切割回收工具存有的切割效率低，且一次下放只能进行一次切割和回收的问题，满足了石油弃井作业的需要。

Description

一种用于深水套管的切割回收工具

技术领域

本发明涉及一种用于深水套管的切割回收工具，属石油、天然气套管切割工具技术领域。

背景技术

海洋石油的开采已经持续了数十年，部分失去价值的枯竭油井需要进行弃井作业，弃井作业需要切割回收石油套管，以便回收海底泥线以下5米内的废弃井口头，由于海底工况复杂，因此需要可靠的切割回收工具进行切割回收作业。

传统的切割回收工具往往是直接进行切割，切刀在高速旋转切割套管时，会带动套管剧烈振动，影响切割效果；此外，传统的切割回收工具每次下放只能进行一次切割和回收工作，但由于海底工况复杂，将切割回收工具从钻井平台下放到切割位置非常耗时，且成本也较高，低效率的传统切割回收工具难以满足使用需求，因此需要一种新的切割回收工具来解决上述的不足。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种可有效解决现有工具切割效率低，且一次下放只能进行一次切割和回收问题的用于深水套管的切割回收工具。

本发明的技术方案是：

一种用于深水套管的切割回收工具，它由上壳体、下壳体、转轴和切割件构成，上壳体的底端螺纹安装有下壳体，下壳体内通过推力轴承和涡轮组件活动安装有转轴，转轴的下端延伸到下壳体外，延伸到下壳体外一端的转轴底端端头上螺纹安装有切割件，其特征在于：上壳体顶部端口内通过剪切销钉固装有球座，球座下方的上壳体上对称状设置有上液流孔，上液流孔下方的上壳体上对称状设置下液流孔，上液流孔对应的上壳体圆周上活动套装有装配管，装配管上对称状设置有导流孔，导流孔内通过上限位块安装有上卡爪，下液流孔对应的上壳体上通过下限位块安装有下卡爪。

所述的上卡爪和下卡爪分别通过剪切销钉与上壳体连接，上卡爪和下卡爪分别呈h型，上卡爪和下卡爪的外端面上分别均布有防滑齿。

所述的上限位块通过固紧螺栓与装配管连接，上限位块与上卡爪滑动连接，下限位块通过固紧螺栓与上壳体连接，下限位块与下卡爪滑动连接。

所述的上限位块顶部设置有吊环。

所述的上壳体为变径筒状体，上液流孔和下液流孔之间的上壳体上对称设置有定位孔，装配管通过定位孔活动安装在上壳体上；下液流孔底部的上壳体上设置有阶梯状的壳体限位台，所述的壳体限位台呈环形设置。

所述的装配管为变径筒状体，导流孔下方的装配管上设置有限位凸缘，限位凸缘的上表面设置有阶梯状的装配管限位台；装配管限位台呈环形设置；限位凸缘的下表面与定位孔对应状设置有定位插杆。

所述的下壳体顶部圆周上设置有外螺纹，推力轴承下方的下壳体上对称设置有泄压孔，泄压孔下方的下壳体上对称设置有装配孔，装配孔内通过堵盖和弹簧活动安装有减振柱；所述的泄压孔和装配孔连通。

所述的减振柱呈T字形。

所述的切割件由转筒和切刀构成，转筒上设置有连接安装孔，连接安装孔的上端口内设置有内螺纹，连接安装孔下方两侧的转筒上对称设置有装配孔，装配孔与连接安装孔连通；装配孔内通过堵盖和弹簧活动安装有切刀。

所述的装配孔上方和下方的转筒上设置有泄流孔，泄流孔与连接安装孔连通。

所述的切刀呈T字形。

本发明的优点在于：

该用于深水套管的切割回收工具具有抑制套管振动和切割效率较高的特点，通过钻井液的液压力使减振柱伸出到壳体外，减振柱卡住石油套管可以有效减小切割套管时产生的振动，通过投球对壳体进行封堵，可以继续深入套管进行二次切割，随后打捞回收两段套管，解决了现有切割回收工具存有的切割效率低，且一次下放只能进行一次切割和回收的问题，满足了石油弃井作业的需要。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的上壳体的结构示意图；

图3为本发明的上壳体的立体结构示意图；

图4为本发明的装配管的结构示意图；

图5为本发明的装配管的立体结构示意图；

图6为本发明的切割工作示意图；

图7为本发明的卡紧工作示意图；

图8为本发明的停泵工作示意图；

图9为本发明的上提工作示意图；

图10为本发明的投球工作示意图；

图11为本发明的二次切割示意图。

图中：1、上壳体，2、下壳体，3、转轴，4、剪切销钉，5、球座，6、上液流孔，7、装配管，8、导流孔，9、上限位块，10、上卡爪，11、吊环，12、限位凸缘，13、装配管限位台，14、下液流孔，15、下限位块，16、下卡爪，17、堵盖，18、定位孔，19、定位插杆，20、壳体限位台，21、推力轴承，22、涡轮组件，23、限位环，24、泄压孔，25、减振柱，26、转筒，27、切刀，28、连接安装孔，29、泄流孔。

具体实施方式

该用于深水套管的切割回收工具由上壳体1、下壳体2、转轴3和切割件构成，上壳体1的底端螺纹安装有下壳体2，上壳体1为变径筒状体，上壳体1顶部端口内通过剪切销钉4固装有球座5，球座5呈筒状，球座5的中心孔为收腰状的变径孔，球座5用来在工作过程中卡住投入的可溶球，且球座5为铝制材料，在一定压力下会被压溃，球座5下方的上壳体1上对称状设置有上液流孔6，上液流孔6对应的上壳体1圆周上活动套装有装配管7，装配管7为变径筒状体，装配管7上对称状设置有导流孔8，导流孔8内通过上限位块9安装有上卡爪10，上卡爪10对装配管7具有限位作用，使装配管7无法向上脱离上壳体1，上限位块9通过固紧螺栓与装配管7连接，上限位块9与上卡爪10滑动连接，上限位块9顶部设置有吊环11，吊环11用来连接钻井平台上的吊装工具，以便在工作过程中上提切断的套管。

导流孔8下方的装配管7上设置有限位凸缘12，限位凸缘12的上表面设置有阶梯状的装配管限位台13，装配管限位台13呈环形设置；上液流孔6下方的上壳体1上对称状设置有下液流孔14，下液流孔14对应的上壳体1上通过下限位块15安装有下卡爪16，下限位块15通过固紧螺栓与上壳体1连接，下限位块15与下卡爪16滑动连接。上卡爪10和下卡爪16分别通过剪切销钉4与上壳体1连接，上卡爪10和下卡爪16分别呈h型，上卡爪10和下卡爪16的外端面上分别均布有防滑齿，以便卡紧套管壁。

下液流孔14和上液流孔6之间的上壳体1上对称设置有定位孔18，限位凸缘12的下表面与定位孔18对应状设置有定位插杆19，装配管7通过定位孔18活动安装在上壳体1上；定位插杆19用来使装配管7无法产生旋转，防止导流孔8与上液流孔6错开而失去连通性，定位插杆19同时对下卡爪16具有限位功能，使下卡爪16相对于上卡爪10能承受更高的液压力。下液流孔14底部的上壳体1上设置有阶梯状的壳体限位台20，壳体限位台20呈环形设置，阶梯状的壳体限位台20和装配管限位台13分别与下卡爪16和上卡爪10配合，使下卡爪16和上卡爪10只能单向移动而无法产生回退，以便使下卡爪16和上卡爪10卡住套管壁后不产生松动。

下壳体2顶部圆周上设置有外螺纹，下壳体2内通过推力轴承21和涡轮组件22活动安装有转轴3，转轴3顶端通过螺栓固装有限位环23，限位环23的直径略大于转轴3的直径，以便配合推力轴承21使转轴3无法向下脱离下壳体2，推力轴承21下方的下壳体2上对称设置有泄压孔24，泄压孔24下方的下壳体2上对称设置有装配孔，装配孔和泄压孔24连通，装配孔内通过堵盖17和弹簧活动安装有减振柱25，减振柱25呈T字形，减振柱25用来卡住套管壁以减小套管壁在切割时产生的振动。

转轴3的下端延伸到下壳体2外，延伸到下壳体2外一端的转轴3底端端头上螺纹安装有切割件，切割件由转筒26和切刀27构成，转筒26上设置有连接安装孔28，连接安装孔28与转轴3的中心孔连通，连接安装孔28的上端口内设置有内螺纹，连接安装孔28下方两侧的转筒26上对称设置有装配孔，装配孔与连接安装孔28连通；装配孔上方和下方的转筒26上设置有泄流孔29，泄流孔29与连接安装孔28连通。装配孔内通过堵盖17和弹簧活动安装有切刀27，切刀27呈T字形，切刀27的端头呈锥形，切刀27利用锥形端头来切割套管。

该切割回收工具的工作过程为：将该切割回收工具整体下放至指定的切割位置，向该切割回收工具输入高压钻井液，钻井液进入上壳体1的中心孔，由于此时的钻井液压力还无法剪断上卡爪10和下卡爪16所对应的剪切销钉4，因此钻井液继续向下进入下壳体2内，进入下壳体2的钻井液在转轴3端口处分流：一部分钻井液通过转轴3和下壳体2之间的间隙向下进入下壳体2的装配孔，进入下壳体2装配孔的钻井液向外推动减振柱25，同时压缩减振柱25和堵盖17之间的弹簧，伸出到下壳体2外的减振柱25卡住套管壁，抑制套管在后续切割时产生的振动，后续的钻井液通过泄流孔29排出下壳体2，在此过程中，钻井液冲击涡轮组件22使其产生旋转，涡轮组件22带动转轴3和转轴3底端的切割件同步旋转。

另一部分的钻井液通过转轴3的中心孔向下进入切割件，进入切割件的钻井液沿连接安装孔28进入转筒26的装配孔，进入装配孔的钻井液将切刀27径向推出到转筒26外，同时压缩切刀27和堵盖17之间的弹簧，即切割件在旋转的同时，切刀27逐步向外伸出切割套管；当套管被完全切断时，切刀27移动到极限位置并与堵盖17贴合，此时泄流孔29与连接安装孔28连通，进入装配孔的钻井液通过泄流孔29排出转筒26，该切割回收工具内的液压力降低。

当钻井平台上的工作人员检测到该切割回收工具内的液压力降低时，即表明已完成第一段的套管切割工作，继续加大钻井液的液压力到设定的压力值；上卡爪10所对应的剪切销钉4在压力下断开，由于定位插杆19对下卡爪16具有限位作用，因此下卡爪16对应的剪切销钉4此时不会在该压力下断开；上卡爪10所对应的剪切销钉4断开后，上卡爪10在液压力的作用下沿导流孔8逐渐伸出到装配管7外，并咬合套管壁，具体为：液压力驱动上卡爪10水平运动，当上卡爪10接触导流孔8内的斜面时，上卡爪10在自身重力和导流孔8内斜面的导向作用下向下运动，随后液压力继续驱动上卡爪10水平运动，直到上卡爪10在上限位块9的作用下停止水平移动，上卡爪10接触上限位块9后在重力作用下下落，同时与装配管限位台13卡合，上卡爪10在装配管限位台13的作用下无法产生回退。

上卡爪10完全伸出卡紧套管壁后，停泵，切刀27和减振柱25在弹簧作用下回到原位，此时仅有上卡爪10与套管壁接触，由于上卡爪10脱离上壳体1后失去对装配管7的限位功能，启动吊装工具，通过吊绳上提吊环11，即可使上限位块9、装配管7、上卡爪10和已切断的套管同步向上脱离上壳体1，持续上提套管到泥线以上，等待后续套管切割完成后再一同上提到海面。

该切割回收工具二次切割套管的工作过程为：将该切割回收工具继续下放到第二个指定切割点，向上壳体1内投入一个可溶球，可溶球对球座5形成封堵，启泵，钻井液在球座5处产生高压，球座5对应的剪切销钉4在液压力的作用下被剪断，球座5在重力和液压力的作用下整体下移，将上液流孔6封住；进一步增加泵压，球座5在高压下被压溃，可溶球失去支撑，在重力作用下掉落并溶解，钻井液沿上壳体1的中心孔向下流动，钻井液向外推动减振柱25卡住套管壁，同时钻井液驱动切割件旋转切割套管。

当液压力降低，表明切刀27完全切断套管时，增加泵压，由于装配管7已经脱离上壳体1，定位插杆19对下卡爪16不具有限位作用，下卡爪16对应的剪切销钉4在压力下断开，下卡爪16在液压力的作用下沿下液流孔14逐渐伸出到上壳体1外，直到下卡爪16在下限位块15的作用下停止移动，且下卡爪16在阶梯状的壳体限位台20的作用下无法产生回退，实现卡紧套管壁的功能；然后停泵，切刀27和减振柱25在弹簧作用下回到原位，将两段套管一并上提回收，即完成切割回收工作。

该用于深水装配管7的切割回收工具具有抑制装配管7振动和效率较高的特点，解决了现有切割回收工具存有的切割效果差和工作效率低的问题，满足了石油弃井作业的需要。

Claims (5)

1.一种用于深水套管的切割回收工具，它由上壳体（1）、下壳体（2）、转轴（3）和切割件构成，上壳体（1）的底端螺纹安装有下壳体（2），下壳体（2）内通过推力轴承（21）和涡轮组件（22）活动安装有转轴（3），转轴（3）的下端延伸到下壳体（2）外，延伸到下壳体（2）外一端的转轴（3）底端端头上螺纹安装有切割件，其特征在于：上壳体（1）顶部端口内通过剪切销钉（4）固装有球座（5），球座（5）下方的上壳体（1）上对称状设置有上液流孔（6），上液流孔（6）下方的上壳体（1）上对称状设置下液流孔（14），上液流孔（6）对应的上壳体（1）圆周上活动套装有装配管（7），装配管（7）上对称状设置有导流孔（8），导流孔（8）内通过上限位块（9）安装有上卡爪（10），下液流孔（14）对应的上壳体（1）上通过下限位块（15）安装有下卡爪（16）；

所述的上卡爪（10）和下卡爪（16）分别通过剪切销钉（4）与上壳体（1）连接，上卡爪（10）和下卡爪（16）分别呈h型，上卡爪（10）和下卡爪（16）的外端面上分别均布有防滑齿；

所述的上限位块（9）通过固紧螺栓与装配管（7）连接，上限位块（9）与上卡爪（10）滑动连接，上限位块（9）顶部设置有吊环（11）；下限位块（15）通过固紧螺栓与上壳体（1）连接，下限位块（15）与下卡爪（16）滑动连接；

所述的上壳体（1）为变径筒状体，上液流孔（6）和下液流孔（14）之间的上壳体（1）上对称设置有定位孔（18），装配管（7）通过定位孔（18）活动安装在上壳体（1）上；下液流孔（14）底部的上壳体（1）上设置有阶梯状的壳体限位台（20），所述的壳体限位台（20）呈环形设置；

所述的装配管（7）为变径筒状体，导流孔（8）下方的装配管（7）上设置有限位凸缘（12），限位凸缘（12）的上表面设置有阶梯状的装配管限位台（13）；装配管限位台（13）呈环形设置；限位凸缘（12）的下表面与定位孔（18）对应状设置有定位插杆（19）。

2.根据权利要求1所述的一种用于深水套管的切割回收工具，其特征在于：所述的下壳体（2）顶部圆周上设置有外螺纹，推力轴承（21）下方的下壳体（2）上对称设置有泄压孔（24），泄压孔（24）下方的下壳体（2）上对称设置有装配孔，装配孔内通过堵盖（17）和弹簧活动安装有减振柱（25）；所述的泄压孔（24）和装配孔连通。

3.根据权利要求2所述的一种用于深水套管的切割回收工具，其特征在于：所述的减振柱（25）呈T字形。

4.根据权利要求1所述的一种用于深水套管的切割回收工具，其特征在于：所述的切割件由转筒（26）和切刀（27）构成，转筒（26）上设置有连接安装孔（28），连接安装孔（28）的上端口内设置有内螺纹，连接安装孔（28）下方两侧的转筒（26）上对称设置有装配孔，装配孔与连接安装孔（28）连通；装配孔内通过堵盖（17）和弹簧活动安装有切刀（27），装配孔上方和下方的转筒（26）上设置有泄流孔（29），泄流孔（29）与连接安装孔（28）连通。

5.根据权利要求4所述的一种用于深水套管的切割回收工具，其特征在于：所述的切刀（27）呈T字形。