CN112253028B - 一种外径可调式锻铣工具 - Google Patents
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Abstract
本发明专利涉及一种油气田修井用的井下工具，尤其是一种可以磨铣不同外径套管的外径可调式锻铣工具，包括上螺纹接头、主体外壳、限位螺钉、割刀限位块紧固螺钉、限位圆环、连接接头、扶正引鞋、割刀、割刀限位块、分流圆盘、上活塞杆、复位弹簧、活塞杆挡块、割刀定位螺钉、活塞杆接头、导流接头、不完全齿轮等。其中，上螺纹接头上端与修井管柱下端通过螺纹实现固定连接，主体外壳中部沿周向均匀布置三排、六列限位螺钉，主体外壳下端沿周向均匀布置六把割刀。本发明通过改变长限位螺钉的安装位置即可调节割刀张开的外径大小，进而可以磨铣不同外径的套管，具有适应性强、操作简单、稳定性好的优点，适应于井下复杂的工况环境。
Description
技术领域
本发明专利涉及一种油气田修井用的井下工具，尤其是一种可以磨铣不同外径套管的外径可调式锻铣工具。
背景技术
油气田开发过程中，当井筒中的套管发生严重变形或损坏时，需要下入锻铣工具将发生严重变形或损坏的一整段套管切割磨铣掉，以恢复后期正常的油气生产。另外，当需要侧钻施工时，也需要下入锻铣工具切割磨铣掉井筒指定位置的一整段套管，为下一步侧钻提供由套管进入地层的通道。但是，目前锻铣工具的工作半径是固定的，同一种锻铣工具只能磨铣单一外径的套管，无法满足现场不同外径套管的磨铣需求，当现场需要磨铣不同外径的套管时，往往需要使用不同的锻铣工具完成磨铣工作，导致施工操作复杂、施工量大、施工成本高。
发明内容
本发明旨在克服现有锻铣工具的上述缺陷，提出一种外径可调式锻铣工具的设计方案，可以代替现阶段的专利所属的同类产品，其采用的技术方案如下：
一种外径可调式锻铣工具，包括上螺纹接头、主体外壳、限位螺钉、割刀限位块紧固螺钉、限位圆环、连接接头、扶正引鞋、割刀、割刀限位块、分流圆盘、上活塞杆、复位弹簧、活塞杆挡块、割刀定位螺钉、活塞杆接头、导流接头、不完全齿轮、活塞杆堵头、带齿圆筒、下活塞杆、密封圈和活塞杆中心孔，其中，所述限位螺钉由短限位螺钉和长限位螺钉组成，所述割刀由割刀基体、割刀挡板、割刀定位孔、割刀底板、割刀焊料和硬质合金磨粒组成。上螺纹接头上端与修井管柱下端通过螺纹实现固定连接，上螺纹接头下端与主体外壳上端通过螺纹实现固定连接，主体外壳中部沿周向均匀布置三排、六列限位螺钉，主体外壳中部与限位螺钉通过螺纹实现固定连接，主体外壳下端沿周向均匀布置六把割刀，割刀通过割刀限位块限制在主体外壳下端，割刀上端的割刀定位孔与割刀定位螺钉通过同轴间隙配合实现铰接连接，割刀可绕着割刀定位螺钉转动，割刀限位块通过割刀限位块紧固螺钉固定在主体外壳中下部，主体外壳下端与限位圆环上端通过螺纹配合实现固定连接，限位圆环下端与连接接头上端通过螺纹配合实现固定连接，连接接头下端与扶正引鞋上端通过螺纹配合实现固定连接，扶正引鞋主体外表面沿周向均匀布置三条导向螺旋槽，导流接头布置在主体外壳内部上端，导流接头上端与螺纹接头下端通过螺纹配合实现固定连接，导流接头下端与分流圆盘上端通过螺纹配合实现固定连接，分流圆盘内部布置多个中心通孔实现修井液的分流，分流圆盘下端与活塞杆接头上端通过螺纹配合实现固定连接，活塞杆接头下端与上活塞杆上端通过螺纹配合实现固定连接，上活塞杆下端与活塞杆挡块上端通过螺纹配合实现固定连接，复位弹簧布置在活塞杆挡块与活塞杆接头之间并与上活塞杆实现同轴间隙配合，活塞杆挡块下端与下活塞杆上端通过螺纹配合实现固定连接，带齿圆筒通过螺纹配合布置在下活塞杆中下部，下活塞杆下端与活塞杆堵头上端通过螺纹配合实现固定连接，上活塞杆、下活塞杆及活塞杆堵头内部均布置有活塞杆中心孔。
优选的，主体外壳中部沿周向均匀布置三排、六列限位螺钉，主体外壳中部与限位螺钉通过螺纹实现固定连接，限位螺钉与主体外壳之间布置有密封圈以防止修井液泄露，其中，限位螺钉由短限位螺钉和长限位螺钉组成，短限位螺钉的长度小于主体外壳壁厚，长限位螺钉的长度大于主体外壳壁厚，活塞杆挡块的外径等于主体外壳的内径，主体外壳从上到下依次布置三排能与限位螺钉进行螺纹配合的螺纹孔，并布置两排短限位螺钉及一排长限位螺钉与螺纹孔通过螺纹配合实现固定连接，长限位螺钉用于阻碍活塞杆挡块继续前进，长限位螺钉的安装位置决定活塞杆挡块、上活塞杆、下活塞杆及活塞杆堵头向下运动的极限位置。
优选的，割刀由割刀基体、割刀挡板、割刀定位孔、割刀底板、割刀焊料和硬质合金磨粒组成，其中，割刀基体、割刀挡板和割刀底板为通过线切割制造的一体式结构，割刀定位孔布置在割刀的上端，硬质合金磨粒通过割刀焊料堆焊在割刀底板上表面，不完全齿轮通过焊接固定在割刀的上端内侧，并且不完全齿轮内孔与割刀定位孔同轴心配合，不完全齿轮与带齿圆筒通过齿轮齿条啮合进行配合，当下活塞杆驱动带齿圆筒向下运动时，带齿圆筒通过齿轮齿条啮合驱动不完全齿轮及割刀绕着割刀定位螺钉转动，进而调节割刀张开的外径大小。
本发明的外径可调式锻铣工具通过修井液液体压力驱动上活塞杆和下活塞杆向下运动，下活塞杆中下部的不完全齿轮通过齿轮齿条啮合驱动割刀绕着割刀定位螺钉转动，长限位螺钉通过活塞杆挡块阻碍上活塞杆和下活塞杆继续向下运动，通过调节长限位螺钉的安装位置来调节上活塞杆和下活塞杆向下运动的极限位置，进而调节割刀张开的外径大小。
本发明具有如下优点：本发明的外径可调式锻铣工具，适应性强，同一种锻铣工具可以磨铣不同外径的套管，满足现场多样化的施工需求；操作简单，通过改变长限位螺钉的安装位置即可调节割刀张开的外径大小，进而可以磨铣不同外径的套管，操作十分方便；稳定性好，通过修井液液体压力驱动上活塞杆和下活塞杆向下运动，下活塞杆中下部的不完全齿轮通过齿轮齿条啮合驱动割刀绕着割刀定位螺钉转动，长限位螺钉通过活塞杆挡块阻碍上活塞杆和下活塞杆继续向下运动，齿轮齿条的传动方式及限位螺钉的限位方式具有较好的稳定性，适应于井下复杂的工况环境。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一种外径可调式锻铣工具的整体结构图；
图2为本发明实施例一种外径可调式锻铣工具的内部结构图；
图3为本发明实施例一种外径可调式锻铣工具的工作过程图；
图4为本发明实施例一种外径可调式锻铣工具的局部结构图；
图5为本发明实施例一种外径可调式锻铣工具的限位螺钉结构图；
图6为本发明实施例一种外径可调式锻铣工具的割刀结构图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
下面将结合图1-图6对本发明实施例的一种外径可调式锻铣工具进行详细的说明。
如图1-图6所示，本发明实施例的一种外径可调式锻铣工具，包括上螺纹接头1、主体外壳2、限位螺钉3、割刀限位块紧固螺钉4、限位圆环5、连接接头6、扶正引鞋7、割刀8、割刀限位块9、分流圆盘10、上活塞杆11、复位弹簧12、活塞杆挡块13、割刀定位螺钉14、活塞杆接头15、导流接头16、不完全齿轮17、活塞杆堵头18、带齿圆筒19、下活塞杆20、密封圈21和活塞杆中心孔22。其中，上螺纹接头1上端与修井管柱下端通过螺纹实现固定连接，下端与主体外壳2上端通过螺纹实现固定连接，主体外壳2中部沿周向均匀布置三排、六列限位螺钉3，主体外壳2中部与限位螺钉3通过螺纹实现固定连接，主体外壳2下端沿周向均匀布置六把割刀8，割刀8通过割刀限位块9限制在主体外壳2下端，割刀8上端的割刀定位孔8.3与割刀定位螺钉14通过同轴间隙配合实现铰接连接，因而割刀8可绕着割刀定位螺钉14转动，割刀限位块9通过割刀限位块紧固螺钉4固定在主体外壳2中下部，主体外壳2下端与限位圆环5上端通过螺纹配合实现固定连接，限位圆环5下端与连接接头6上端通过螺纹配合实现固定连接，连接接头6下端与扶正引鞋7上端通过螺纹配合实现固定连接，扶正引鞋7主体外表面沿周向均匀布置三条导向螺旋槽，导流接头16布置在主体外壳2内部上端，导流接头16上端与上螺纹接头1下端通过螺纹配合实现固定连接，导流接头16下端与分流圆盘10上端通过螺纹配合实现固定连接，分流圆盘10内部布置多个中心通孔实现修井液的分流，分流圆盘10下端与活塞杆接头15上端通过螺纹配合实现固定连接，活塞杆接头15下端与上活塞杆11上端通过螺纹配合实现固定连接，上活塞杆11下端与活塞杆挡块13上端通过螺纹配合实现固定连接，复位弹簧12布置在活塞杆挡块13与活塞杆接头15之间并与上活塞杆11实现同轴间隙配合，活塞杆挡块13下端与下活塞杆20上端通过螺纹配合实现固定连接，带齿圆筒19通过螺纹配合布置在下活塞杆20中下部，下活塞杆20下端与活塞杆堵头18上端通过螺纹配合实现固定连接，上活塞杆11、下活塞杆20及活塞杆堵头18内部均布置有活塞杆中心孔22。
参考图1、图2、图4所示，本发明实施例的主体外壳2中部沿周向均匀布置三排、六列限位螺钉3，主体外壳2中部与限位螺钉3通过螺纹实现固定连接，限位螺钉3与主体外壳2之间布置有密封圈21以防止修井液泄露。
参考图1、图4、图5所示，本发明实施例的限位螺钉3由短限位螺钉3.1和长限位螺钉3.2组成，其中，短限位螺钉3.1的长度小于主体外壳2壁厚，长限位螺钉3.2的长度大于主体外壳2壁厚，活塞杆挡块13的外径等于主体外壳2的内径，主体外壳2从上到下依次布置三排能与限位螺钉3进行螺纹配合的螺纹孔，并布置两排短限位螺钉3.1及一排长限位螺钉3.2与螺纹孔通过螺纹配合实现固定连接，长限位螺钉3.2可以阻碍活塞杆挡块13继续前进，因此长限位螺钉3.2的安装位置决定了活塞杆挡块13、上活塞杆11、下活塞杆20及活塞杆堵头18向下运动的极限位置。
参考图3、图4、图6所示，本发明实施例的割刀8由割刀基体8.1、割刀挡板8.2、割刀定位孔8.3、割刀底板8.4、割刀焊料8.5和硬质合金磨粒8.6组成，其中，割刀基体8.1、割刀挡板8.2和割刀底板8.4为通过线切割制造的一体式结构，强度高、使用寿命长，割刀定位孔8.3布置在割刀8的上端，大量的硬质合金磨粒8.6通过割刀焊料8.5堆焊在割刀底板8.4上表面，不完全齿轮17通过焊接固定在割刀8的上端内侧，并且不完全齿轮17内孔与割刀定位孔8.3同轴心配合，不完全齿轮17与带齿圆筒19通过齿轮齿条啮合进行配合，当下活塞杆20驱动带齿圆筒19向下运动时，带齿圆筒19通过齿轮齿条啮合可以驱动不完全齿轮17及割刀8绕着割刀定位螺钉14转动，进而调节割刀8张开的外径大小。
本发明实施例的一种外径可调式锻铣工具，其工作原理是：通过修井液液体压力驱动上活塞杆11和下活塞杆20向下运动，下活塞杆20中下部的不完全齿轮17通过齿轮齿条啮合驱动割刀8绕着割刀定位螺钉14转动，长限位螺钉3.2通过活塞杆挡块13阻碍上活塞杆11和下活塞杆20继续向下运动，因此通过调节长限位螺钉3.2的安装位置可以调节上活塞杆11和下活塞杆20向下运动的极限位置，进而调节割刀8张开的外径大小。
本发明实施例的一种外径可调式锻铣工具，可以通过调节长限位螺钉3.2的安装位置调节割刀8张开的外径大小，从而更好的满足现场不同外径套管的磨铣需求，具体工作过程如下：
当外径可调式锻铣工具开始工作时，地面的泵车将具有一定液体压力的修井液通过修井管柱的中心管道注入外径可调式锻铣工具，修井液经过上螺纹接头1进入导流接头16，并通过分流圆盘10将修井液分流，之后具有一定液体压力的修井液开始推动上活塞杆11和下活塞杆20向下运动，复位弹簧12由初始状态逐渐被活塞杆接头15向下压缩，下活塞杆20中下部的不完全齿轮17通过齿轮齿条啮合驱动割刀8开始绕着割刀定位螺钉14转动，此时割刀8由收缩状态开始进入张开状态。当上活塞杆11下端的活塞杆挡块13与长限位螺钉3.2接触时，长限位螺钉3.2阻碍上活塞杆11和下活塞杆20继续向下运动，此时割刀8张开半径固定，然后修井管柱开始驱动外径可调式锻铣工具转动，外径可调式锻铣工具进入工作状态。另外，修井液经过活塞杆中心孔22流入井底，并通过油套环空返排到井口，修井液返排的过程中将割刀8磨铣套管产生的切屑携带到井口进行处理。
当外径可调式锻铣工具需要增大工作外径时，根据现场磨铣套管外径的实际需求，将所有长限位螺钉3.2安装在主体外壳2偏下的螺纹孔中，同时将其他位置的螺纹孔安装短限位螺钉3.1以防止修井液泄露，此时活塞杆挡块13与长限位螺钉3.2在更靠下的位置发生接触，同时上活塞杆11和下活塞杆20进一步向下运动，不完全齿轮17通过齿轮齿条啮合驱动割刀8继续绕着割刀定位螺钉14转动，此时割刀8张开半径进一步增大，因而外径可调式锻铣工具的工作外径也会增大，也即通过更换长限位螺钉3.2与短限位螺钉3.1的安装位置即可实现增大工作外径以及防止修井液泄露的目的。
当外径可调式锻铣工具停止工作时，首先修井管柱和外径可调式锻铣工具停止转动，之后地面的泵车停止工作，此时修井液停止循环流动，复位弹簧12开始回弹，上活塞杆11和下活塞杆20在复位弹簧12的作用下向上运动并恢复至初始位置，不完全齿轮17通过齿轮齿条啮合驱动割刀8绕着割刀定位螺钉14反向转动，割刀8逐渐恢复初始收缩状态。
显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (2)
1.一种外径可调式锻铣工具，其特征在于，包括上螺纹接头、主体外壳、限位螺钉、割刀限位块紧固螺钉、限位圆环、连接接头、扶正引鞋、割刀、割刀限位块、分流圆盘、上活塞杆、复位弹簧、活塞杆挡块、割刀定位螺钉、活塞杆接头、导流接头、不完全齿轮、活塞杆堵头、带齿圆筒、下活塞杆、密封圈和活塞杆中心孔，其中，所述限位螺钉由短限位螺钉和长限位螺钉组成，所述割刀由割刀基体、割刀挡板、割刀定位孔、割刀底板、割刀焊料和硬质合金磨粒组成；
上螺纹接头上端与修井管柱下端通过螺纹实现固定连接，上螺纹接头下端与主体外壳上端通过螺纹实现固定连接，主体外壳中部沿周向均匀布置三排、六列限位螺钉，主体外壳中部与限位螺钉通过螺纹实现固定连接，主体外壳下端沿周向均匀布置六把割刀，割刀通过割刀限位块限制在主体外壳下端，割刀上端的割刀定位孔与割刀定位螺钉通过同轴间隙配合实现铰接连接，因而割刀可绕着割刀定位螺钉转动，割刀限位块通过割刀限位块紧固螺钉固定在主体外壳中下部，主体外壳下端与限位圆环上端通过螺纹配合实现固定连接，限位圆环下端与连接接头上端通过螺纹配合实现固定连接，连接接头下端与扶正引鞋上端通过螺纹配合实现固定连接，扶正引鞋主体外表面沿周向均匀布置三条导向螺旋槽，导流接头布置在主体外壳内部上端，导流接头上端与螺纹接头下端通过螺纹配合实现固定连接，导流接头下端与分流圆盘上端通过螺纹配合实现固定连接，分流圆盘内部布置多个中心通孔实现修井液的分流，分流圆盘下端与活塞杆接头上端通过螺纹配合实现固定连接，活塞杆接头下端与上活塞杆上端通过螺纹配合实现固定连接，上活塞杆下端与活塞杆挡块上端通过螺纹配合实现固定连接，复位弹簧布置在活塞杆挡块与活塞杆接头之间并与上活塞杆实现同轴间隙配合，活塞杆挡块下端与下活塞杆上端通过螺纹配合实现固定连接，带齿圆筒通过螺纹配合布置在下活塞杆中下部，下活塞杆下端与活塞杆堵头上端通过螺纹配合实现固定连接，上活塞杆、下活塞杆及活塞杆堵头内部均布置有活塞杆中心孔；
主体外壳中部沿周向均匀布置三排、六列限位螺钉，主体外壳中部与限位螺钉通过螺纹实现固定连接，限位螺钉与主体外壳之间布置有密封圈以防止修井液泄露，其中限位螺钉由短限位螺钉和长限位螺钉组成，短限位螺钉的长度小于主体外壳壁厚，长限位螺钉的长度大于主体外壳壁厚，活塞杆挡块的外径等于主体外壳的内径，主体外壳从上到下依次布置三排能与限位螺钉进行螺纹配合的螺纹孔，并布置两排短限位螺钉及一排长限位螺钉与螺纹孔通过螺纹配合实现固定连接，长限位螺钉用于阻碍活塞杆挡块继续前进；
所述外径可调式锻铣工具通过修井液液体压力驱动上活塞杆和下活塞杆向下运动，下活塞杆中下部的不完全齿轮通过齿轮齿条啮合驱动割刀绕着割刀定位螺钉转动，长限位螺钉通过活塞杆挡块阻碍上活塞杆和下活塞杆继续向下运动，通过调节长限位螺钉的安装位置来调节上活塞杆和下活塞杆向下运动的极限位置，进而调节割刀张开的外径大小。
2.根据权利要求1所述的外径可调式锻铣工具，其特征在于，割刀由割刀基体、割刀挡板、割刀定位孔、割刀底板、割刀焊料和硬质合金磨粒组成，其中，割刀基体、割刀挡板和割刀底板为通过线切割制造的一体式结构，割刀定位孔布置在割刀的上端，硬质合金磨粒通过割刀焊料堆焊在割刀底板上表面，不完全齿轮通过焊接固定在割刀的上端内侧，并且不完全齿轮内孔与割刀定位孔同轴心配合，不完全齿轮与带齿圆筒通过齿轮齿条啮合进行配合。
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