CN111946286B - 上提旋转倒扣工具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及油气田井下修井工具技术领域，是一种上提旋转倒扣工具，其包括上接头、芯轴、压帽、外筒、棘齿筒、导向杆和支撑环，芯轴包括由上至下依次固定安装在一起的连接段和传动段，连接段上端外侧固定安装有上端位于其上方的上接头，对应上接头下端位置的连接段上部外侧套装有压帽，压帽上端内侧设有第一环台，对应压帽下端位置的连接段下端外侧设有第二环台。本发明结构合理而紧凑，使用方便，通过导向杆与导向轨道配合，将管柱的上提力转变为径向扭矩，从而实现对下部管柱倒扣；通过设置呈左低右高状倾斜的上斜孔，在上提管柱时使棘齿筒逆时针转动，在下放管柱时使棘齿筒顺时针转动，具有高效、稳定和省时省力的特点。

Description

上提旋转倒扣工具

技术领域

本发明涉及油气田井下修井工具技术领域，是一种上提旋转倒扣工具。

背景技术

随着油田开发的不断深入，井筒条件日益恶化，由于套管变形、结垢及本身管柱中大直径工具解封机构失效、环空落物和压裂措施不当等原因造成的管柱遇卡现象时有发生。在活动、震击解卡无效的情况下，倒扣提出卡点以上油管就成了管柱解卡所必经的途径，其效率的高低直接影响大修周期和大修成本。目前，管柱遇卡倒扣的常用方法主要有以下几种：一是通过反扣钻杆对被卡点位置进行倒扣处理；二是使用行星齿轮式机械倒扣工具。在实际使用中，反扣钻杆井场都没有储备，在需要时，需从其他地方运输到井场，其运输成本和时间成本都比较高。行星齿轮倒扣器工具，由于工具尺寸限制，行星齿轮的尺寸都很小，强度比较低，整个工具的输出扭矩较小，不能满足较大扭矩的倒扣作业要求。另外，现有旋转倒扣装置在使用时，导向装置在导向槽内移动不顺畅。

发明内容

本发明提供了一种上提旋转倒扣工具，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有井下修井工具倒扣解卡工序复杂和费时费力的问题。

本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种上提旋转倒扣工具包括上接头、芯轴、压帽、外筒、棘齿筒、导向杆和支撑环，芯轴包括由上至下依次固定安装在一起的连接段和传动段，连接段上端外侧固定安装有上端位于其上方的上接头，对应上接头下端位置的连接段上部外侧套装有压帽，压帽上端内侧设有第一环台，对应压帽下端位置的连接段下端外侧设有第二环台，压帽下端外侧设有左旋外螺纹，压帽下端外侧通过左旋外螺纹固定安装有套装在芯轴外侧且下端位于芯轴下方的外筒，外筒下端内侧设有限位内环台，传动段下端座于限位内环台上侧，传动段外侧与外筒内侧传动连接在一起，对应传动段下端外侧位置的外筒外侧沿圆周分布有至少两个能将芯轴与外筒固定安装在一起的剪切销钉，外筒下端外侧设有左旋外螺纹；第二环台外侧套装有位于外筒内的棘齿筒，棘齿筒外侧与外筒之间设有能够防止棘齿筒相对外筒逆时针转动的单向锁止组件，棘齿筒中部外侧沿圆周分布有至少两个内外贯通的导向轨道，导向轨道包括上斜孔和下竖孔，上斜孔呈左低右高状倾斜，上斜孔下端与下竖孔上端连通，对应每个下竖孔下部位置的第二环台外侧均设有定位孔，定位孔内设有外端位于对应位置下竖孔内的导向杆，导向杆外端外侧限位套装有支撑环。

下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：

上述单向锁止组件可包括上棘轮组件和下棘轮组件，棘齿筒上端外侧沿圆周分布有上棘齿，棘齿筒下端外侧沿圆周分布有下棘齿，上棘齿和下棘齿的棘齿方向均为逆时针；对应上棘齿位置外筒内侧设有上内环槽，上内环槽内设有上棘轮组件，上棘轮组件包括棘爪座、棘爪轴和棘爪，对应每个下竖孔位置的上内环槽内均固定安装有棘爪座，棘爪座中央设有内外贯通的安装方孔，对应安装方孔上侧中央位置的棘爪座上侧设有能与安装方孔连通的上安装孔，对应安装方孔下侧中央位置的棘爪座下侧设有能与安装方孔连通的下安装孔，安装方孔内通过棘爪轴铰接有内端与上棘齿相配合的棘爪，棘爪轴上端固定安装在上安装孔内，棘爪轴下端固定安装在下安装孔内；对应下棘齿位置外筒内侧设有下内环槽，下内环槽内设有下棘轮组件，下棘轮组件与上棘轮组件结构相同且上下间隔分布。

上述上棘轮组件还可包括推抵弹簧，对应棘爪座与棘爪之间位置的安装方孔内设有能够推动棘爪顺时针转动的推抵弹簧。

上述还可包括上轴承组件和下轴承组件，对应压帽下端与棘齿筒上端之间位置的第二环台外侧套装有上轴承组件，上轴承组件包括上轴承上盖和上轴承下盖，上轴承上盖和上轴承下盖均呈圆环形，上轴承上盖上侧、上轴承上盖下侧和上轴承下盖下侧均为平面，上轴承下盖上侧为凸起的圆弧面；第二环台下端外侧设有安装环槽，安装环槽内套装有下轴承组件，下轴承组件包括下轴承上盖和下轴承下盖，下轴承上盖和下轴承下盖均呈圆环形，下轴承上盖上侧、下轴承下盖上侧和下轴承上盖下侧均为平面，下轴承上盖下侧为凸起的圆弧面。

上述传动段可呈多棱柱形，对应传动段位置的外筒内侧设有与传动段外侧相匹配的棱柱孔。

上述传动段可呈正五棱柱形。

上述还可包括O形密封圈，上接头与连接段之间上下间隔设有至少一道O形密封圈，第一环台与连接段之间上下间隔设有至少一道O形密封圈，压帽与外筒之间上下间隔设有至少一道O形密封圈，第一环台与连接段之间上下间隔设有至少一道O形密封圈，剪切销钉与外筒之间内外间隔设有至少一道O形密封圈。

上述还可包括固定螺钉，上接头下端内侧与连接段上端外侧通过螺纹连接固定安装在一起，上接头下部外侧设有能将连接段与上接头固定的固定螺钉。

上述棘齿筒中部外侧可沿圆周均布有五个内外贯通的导向轨道。

本发明结构合理而紧凑，使用方便，通过导向杆与导向轨道配合，将管柱的上提力转变为径向扭矩，从而实现对下部管柱倒扣；通过设置呈左低右高状倾斜的上斜孔，在上提管柱时使棘齿筒逆时针转动，在下放管柱时使棘齿筒顺时针转动；通过设置单向锁止组件，使棘齿筒逆时针转动时带动外筒一起转动，使棘齿筒顺时针转动时外筒不转动；通过设置支撑环，减小导向杆在导向轨道内上下移动时的摩擦力，从而使得棘齿筒旋转时更加顺畅，具有高效、稳定和省时省力的特点。

附图说明

附图1为本发明最佳实施例的主视剖视结构示意图。

附图2为附图1在A-A处的剖视放大结构示意图。

附图3为附图1在B-B处的剖视放大结构示意图。

附图4为附图1中棘齿筒的主视剖视放大结构示意图。

附图5为附图1中C处的局部放大结构示意图。

附图中的编码分别为：1为上接头，2为连接段，3为传动段，4为压帽，5为外筒，6为棘齿筒，7为导向杆，8为第一环台，9为第二环台，10为限位内环台，11为剪切销钉，12为上斜孔，13为下竖孔，14为上棘齿，15为棘爪座，16为棘爪轴，17为棘爪，18为安装方孔，19为下棘轮组件，20为上轴承上盖，21为上轴承下盖，22为下轴承上盖，23为下轴承下盖，24为O形密封圈，25为固定螺钉，26为下棘齿，27为推抵弹簧，28为支撑环。

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

在本发明中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。

下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：

如附图1、2、3、4、5所示，该上提旋转倒扣工具包括上接头1、芯轴、压帽4、外筒5、棘齿筒6、导向杆7和支撑环28，芯轴包括由上至下依次固定安装在一起的连接段2和传动段3，连接段2上端外侧固定安装有上端位于其上方的上接头1，对应上接头1下端位置的连接段2上部外侧套装有压帽4，压帽4上端内侧设有第一环台8，对应压帽4下端位置的连接段2下端外侧设有第二环台9，压帽4下端外侧设有左旋外螺纹，压帽4下端外侧通过左旋外螺纹固定安装有套装在芯轴外侧且下端位于芯轴下方的外筒5，外筒5下端内侧设有限位内环台10，传动段3下端座于限位内环台10上侧，传动段3外侧与外筒5内侧传动连接在一起，对应传动段3下端外侧位置的外筒5外侧沿圆周分布有至少两个能将芯轴与外筒5固定安装在一起的剪切销钉11，外筒5下端外侧设有左旋外螺纹；第二环台9外侧套装有位于外筒5内的棘齿筒6，棘齿筒6外侧与外筒5之间设有能够防止棘齿筒6相对外筒5逆时针转动的单向锁止组件，棘齿筒6中部外侧沿圆周分布有至少两个内外贯通的导向轨道，导向轨道包括上斜孔12和下竖孔13，上斜孔12呈左低右高状倾斜，上斜孔12下端与下竖孔13上端连通，对应每个下竖孔13下部位置的第二环台9外侧均设有定位孔，定位孔内设有外端位于对应位置下竖孔13内的导向杆7，导向杆7外端外侧限位套装有支撑环28。在使用过程中，通过导向杆7与导向轨道配合，将管柱的上提力转变为径向扭矩，从而实现对下部管柱倒扣；通过设置呈左低右高状倾斜的上斜孔12，在上提管柱时使棘齿筒6逆时针转动，在下放管柱时使棘齿筒6顺时针转动；通过设置单向锁止组件，在上提管柱时，棘齿筒6无法相对于外筒5逆时针转动，从而使外筒5随棘齿筒6一起逆时针转动，完成下方管柱的倒扣；在下放管柱时，单向锁止组件无法限制棘齿筒6顺时针转动，从而棘齿筒6顺时针转动且外筒5不转动，避免外筒5顺时针转动对下方管柱上扣；通过设置第一环台8和第二环台9，上提管柱时第一环台8下端与第二环台9上端接触限位，防止芯轴从外筒5中抽出；通过设置左旋外螺纹，防止倒扣过程中压帽4与外筒5松动；通过设置支撑环28，减小导向杆7在导向轨道内上下移动时的摩擦力，从而使得棘齿筒6旋转时更加顺畅。本发明结构合理而紧凑，使用方便，避免使用反扣钻杆或行星齿轮式机械倒扣工具进行倒扣解卡时工序复杂和费时费力的问题时，具有高效、稳定和省时省力的特点。

本发明具体的实施过程如下：

（1）将上接头1上端与管柱连接，将外筒5下端与打捞工具连接，下放管柱到遇阻位置后，且复探三次位置不变；

（2）上提管柱1至2米，管柱内打压，通过正循环修井液冲洗落鱼顶部后停泵并捕获落鱼；

（3）上提管柱，剪断剪切销钉11；

（4）芯轴带动导向杆7向上移动，使导向杆7从下竖孔13下端移动至上斜孔12上端，导向杆7上行过程中，外筒5随棘齿筒6一起逆时针转动，完成下方落鱼的倒扣；

（5）在下放管柱，芯轴带动导向杆7向下移动，使导向杆7从上斜孔12上端移动至下竖孔13下端，导向杆7下行过程中，棘齿筒6顺时针转动且外筒5不转动；

（6）重复步骤（4）至步骤（5），直至下方落鱼全部倒出。

可根据实际需要，对上述上提旋转倒扣工具作进一步优化或/和改进：

如附图1、2、3、4所示，单向锁止组件包括上棘轮组件和下棘轮组件19，棘齿筒6上端外侧沿圆周分布有上棘齿14，棘齿筒6下端外侧沿圆周分布有下棘齿26，上棘齿14和下棘齿26的棘齿方向均为逆时针；对应上棘齿14位置外筒5内侧设有上内环槽，上内环槽内设有上棘轮组件，上棘轮组件包括棘爪座15、棘爪轴16和棘爪17，对应每个下竖孔13位置的上内环槽内均固定安装有棘爪座15，棘爪座15中央设有内外贯通的安装方孔18，对应安装方孔18上侧中央位置的棘爪座15上侧设有能与安装方孔18连通的上安装孔，对应安装方孔18下侧中央位置的棘爪座15下侧设有能与安装方孔18连通的下安装孔，安装方孔18内通过棘爪轴16铰接有内端与上棘齿14相配合的棘爪17，棘爪轴16上端固定安装在上安装孔内，棘爪轴16下端固定安装在下安装孔内；对应下棘齿26位置外筒5内侧设有下内环槽，下内环槽内设有下棘轮组件19，下棘轮组件19与上棘轮组件结构相同且上下间隔分布。在使用过程中，上提管柱时在棘爪17与上棘齿14的作用下，棘齿筒6无法相对于外筒5逆时针转动，从而使外筒5随棘齿筒6一起逆时针转动，完成下方管柱的倒扣；下放管柱时棘爪17无法限制棘齿筒6顺时针转动，从而棘齿筒6顺时针转动且外筒5不转动，避免外筒5顺时针转动对下方管柱上扣。

如附图1、2、3、4所示，上棘轮组件还包括推抵弹簧27，对应棘爪座15与棘爪17之间位置的安装方孔18内设有能够推动棘爪17顺时针转动的推抵弹簧27。在使用过程中，通过设置推抵弹簧27使棘爪17与上棘齿14之间接触，防止棘爪17逆时针转动与上棘齿14分离。

如附图1、2、3、4所示，还包括上轴承组件和下轴承组件，对应压帽4下端与棘齿筒6上端之间位置的第二环台9外侧套装有上轴承组件，上轴承组件包括上轴承上盖20和上轴承下盖21，上轴承上盖20和上轴承下盖21均呈圆环形，上轴承上盖20上侧、上轴承上盖20下侧和上轴承下盖21下侧均为平面，上轴承下盖21上侧为凸起的圆弧面；第二环台9下端外侧设有安装环槽，安装环槽内套装有下轴承组件，下轴承组件包括下轴承上盖22和下轴承下盖23，下轴承上盖22和下轴承下盖23均呈圆环形，下轴承上盖22上侧、下轴承下盖23上侧和下轴承上盖22下侧均为平面，下轴承上盖22下侧为凸起的圆弧面。在使用过程中，通过设置上轴承组件和下轴承组件，减小棘齿筒6转动时的摩擦力。

如附图1、2、3、4所示，传动段3呈多棱柱形，对应传动段3位置的外筒5内侧设有与传动段3外侧相匹配的棱柱孔。在使用过程中，通过这样的设置，能使芯轴在外筒5内轴向移动并传递扭矩。

如附图1、2、3、4所示，传动段3呈正五棱柱形。在使用过程中，通过这样的设置便于加工和安装。

如附图1、2、3、4所示，还包括O形密封圈24，上接头1与连接段2之间上下间隔设有至少一道O形密封圈24，第一环台8与连接段2之间上下间隔设有至少一道O形密封圈24，压帽4与外筒5之间上下间隔设有至少一道O形密封圈24，第一环台8与连接段2之间上下间隔设有至少一道O形密封圈24，剪切销钉11与外筒5之间内外间隔设有至少一道O形密封圈24。在使用过程中，通过设置O形密封圈24保证本发明的密封性。

如附图1、2、3、4所示，还包括固定螺钉25，上接头1下端内侧与连接段2上端外侧通过螺纹连接固定安装在一起，上接头1下部外侧设有能将连接段2与上接头1固定的固定螺钉25。在使用过程中，通过螺纹连接的固定方式，便于拆卸和安装；通过设置固定螺钉25，防止本发明使用时上接头1与芯轴松动。

如附图1、2、3、4所示，棘齿筒6中部外侧沿圆周均布有五个内外贯通的导向轨道。在使用过程中，通过设置五个导向轨道，使得本发明使用时更加稳定可靠。

以上技术特征构成了本发明的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。

Claims (12)

1.一种上提旋转倒扣工具，其特征在于包括上接头、芯轴、压帽、外筒、棘齿筒、导向杆和支撑环，芯轴包括由上至下依次固定安装在一起的连接段和传动段，连接段上端外侧固定安装有上端位于其上方的上接头，对应上接头下端位置的连接段上部外侧套装有压帽，压帽上端内侧设有第一环台，对应压帽下端位置的连接段下端外侧设有第二环台，压帽下端外侧设有左旋外螺纹，压帽下端外侧通过左旋外螺纹固定安装有套装在芯轴外侧且下端位于芯轴下方的外筒，外筒下端内侧设有限位内环台，传动段下端座于限位内环台上侧，传动段外侧与外筒内侧传动连接在一起，对应传动段下端外侧位置的外筒外侧沿圆周分布有至少两个能将芯轴与外筒固定安装在一起的剪切销钉，外筒下端外侧设有左旋外螺纹；第二环台外侧套装有位于外筒内的棘齿筒，棘齿筒外侧与外筒之间设有能够防止棘齿筒相对外筒逆时针转动的单向锁止组件，棘齿筒中部外侧沿圆周分布有至少两个内外贯通的导向轨道，导向轨道包括上斜孔和下竖孔，上斜孔呈左低右高状倾斜，上斜孔下端与下竖孔上端连通，对应每个下竖孔下部位置的第二环台外侧均设有定位孔，定位孔内设有外端位于对应位置下竖孔内的导向杆，导向杆外端外侧限位套装有支撑环；单向锁止组件包括上棘轮组件和下棘轮组件，棘齿筒上端外侧沿圆周分布有上棘齿，棘齿筒下端外侧沿圆周分布有下棘齿，上棘齿和下棘齿的棘齿方向均为逆时针；对应上棘齿位置外筒内侧设有上内环槽，上内环槽内设有上棘轮组件，上棘轮组件包括棘爪座、棘爪轴和棘爪，对应每个下竖孔位置的上内环槽内均固定安装有棘爪座，棘爪座中央设有内外贯通的安装方孔，对应安装方孔上侧中央位置的棘爪座上侧设有能与安装方孔连通的上安装孔，对应安装方孔下侧中央位置的棘爪座下侧设有能与安装方孔连通的下安装孔，安装方孔内通过棘爪轴铰接有内端与上棘齿相配合的棘爪，棘爪轴上端固定安装在上安装孔内，棘爪轴下端固定安装在下安装孔内；对应下棘齿位置外筒内侧设有下内环槽，下内环槽内设有下棘轮组件，下棘轮组件与上棘轮组件结构相同且上下间隔分布。

2.根据权利要求1所述的上提旋转倒扣工具，其特征在于上棘轮组件还包括推抵弹簧，对应棘爪座与棘爪之间位置的安装方孔内设有能够推动棘爪顺时针转动的推抵弹簧。

3.根据权利要求1或2所述的上提旋转倒扣工具，其特征在于还包括上轴承组件和下轴承组件，对应压帽下端与棘齿筒上端之间位置的第二环台外侧套装有上轴承组件，上轴承组件包括上轴承上盖和上轴承下盖，上轴承上盖和上轴承下盖均呈圆环形，上轴承上盖上侧、上轴承上盖下侧和上轴承下盖下侧均为平面，上轴承下盖上侧为凸起的圆弧面；第二环台下端外侧设有安装环槽，安装环槽内套装有下轴承组件，下轴承组件包括下轴承上盖和下轴承下盖，下轴承上盖和下轴承下盖均呈圆环形，下轴承上盖上侧、下轴承下盖上侧和下轴承上盖下侧均为平面，下轴承上盖下侧为凸起的圆弧面。

4.根据权利要求1或2所述的上提旋转倒扣工具，其特征在于传动段呈多棱柱形，对应传动段位置的外筒内侧设有与传动段外侧相匹配的棱柱孔。

5.根据权利要求3所述的上提旋转倒扣工具，其特征在于传动段呈多棱柱形，对应传动段位置的外筒内侧设有与传动段外侧相匹配的棱柱孔。

6.根据权利要求4所述的上提旋转倒扣工具，其特征在于传动段呈正五棱柱形。

7.根据权利要求1或2或5或6所述的上提旋转倒扣工具，其特征在于还包括O形密封圈，上接头与连接段之间上下间隔设有至少一道O形密封圈，第一环台与连接段之间上下间隔设有至少一道O形密封圈，压帽与外筒之间上下间隔设有至少一道O形密封圈，剪切销钉与外筒之间内外间隔设有至少一道O形密封圈。

8.根据权利要求3所述的上提旋转倒扣工具，其特征在于还包括O形密封圈，上接头与连接段之间上下间隔设有至少一道O形密封圈，第一环台与连接段之间上下间隔设有至少一道O形密封圈，压帽与外筒之间上下间隔设有至少一道O形密封圈，剪切销钉与外筒之间内外间隔设有至少一道O形密封圈。

9.根据权利要求4所述的上提旋转倒扣工具，其特征在于还包括O形密封圈，上接头与连接段之间上下间隔设有至少一道O形密封圈，第一环台与连接段之间上下间隔设有至少一道O形密封圈，压帽与外筒之间上下间隔设有至少一道O形密封圈，剪切销钉与外筒之间内外间隔设有至少一道O形密封圈。

10.根据权利要求1或2或5或6或8或9所述的上提旋转倒扣工具，其特征在于还包括固定螺钉，上接头下端内侧与连接段上端外侧通过螺纹连接固定安装在一起，上接头下部外侧设有能将连接段与上接头固定的固定螺钉；或/和，棘齿筒中部外侧沿圆周均布有五个内外贯通的导向轨道。

11.根据权利要求3所述的上提旋转倒扣工具，其特征在于还包括固定螺钉，上接头下端内侧与连接段上端外侧通过螺纹连接固定安装在一起，上接头下部外侧设有能将连接段与上接头固定的固定螺钉；或/和，棘齿筒中部外侧沿圆周均布有五个内外贯通的导向轨道。

12.根据权利要求4所述的上提旋转倒扣工具，其特征在于还包括固定螺钉，上接头下端内侧与连接段上端外侧通过螺纹连接固定安装在一起，上接头下部外侧设有能将连接段与上接头固定的固定螺钉；或/和，棘齿筒中部外侧沿圆周均布有五个内外贯通的导向轨道。

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