CN112388566A - 一种用于井下随钻仪器的拆装工具 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于井下随钻仪器的拆装工具，包括：螺杆外筒；同心安装在所述螺杆外筒内的螺杆，在所述螺杆的一端设有用于连接所述随钻仪器的内部的待拆装工件的第一接头；套设在所述螺杆外筒上的用于与所述随钻仪器固定连接的限位接头，所述限位接头能够相对于所述螺杆外筒轴向运动；以及用于连接到所述螺杆外筒的一端的加力杆，通过所述加力杆能够施加扭矩以驱动所述螺杆外筒转动；其中，所述螺杆外筒能够通过所述限位接头形成受力支撑，且所述螺杆构造成能够在所述螺杆外筒的转动作用下沿所述螺杆外筒的轴向运动，并推动或拉动所述待拆装工件，从而将所述待拆装工件推送或拆卸到设定位置。

Description

一种用于井下随钻仪器的拆装工具

技术领域

本发明涉及油气井工程用井下工具技术领域，具体地涉及一种用于井下随钻仪器的拆装工具。

背景技术

近年来，随着非常规油气资源的大规模开采，井工厂、长水平段分支井等复杂工艺井的大范围实施。越来越多的井下工具仪器应用到钻井实践中，例如，在实际生产过程中，通常采用的随钻测量仪器、随钻测井仪器、高端的自动垂直导向系统、自动旋转导向系统等以达到节约开发成本、提高钻遇率以及增加油气采收率等目的。随着开采技术及自动化程度的提高，这些高端仪器工具为了能够满足其功能及现场应用的可靠性、稳定性要求，采用了先进的随钻测量技术，应用了核心处理器，存储器等大量高端电子元器件。这些工具内部的许多零部件结构设计非常复杂，相应地其中关键零部件的设计、加工及后期的维护保养等要求非常精细和严格。此外，由于井眼尺寸的限制，这些仪器工具的组成构件大都属于细长圆柱形的结构形状，其安装拆解都需要采用专有设备及工装。

井下随钻仪器通常都设有仪器舱骨架和配合外筒的结构设计，且设有的导线槽和穿线孔为了走线需要，在安装装配时需保证两端孔槽对齐。并且，在结构上利用定位销、定位孔等辅助结构保证同轴同心等形位公差设置。此外，还需要保证仪器舱在外筒内的推拉受力均匀，避免其因为受力不同心同轴从而造成的安装卡位或者密封面的划伤。井下仪器中有很多零部件配合安装在仪器骨架内部，尤其是安装轴向推拉的零部件，由于其结构尺寸受限在仪器内部，通常需要采用专用的工装工具来安装及拆卸。实际仪器骨架在推拉操作中，需要保证骨架在配合筒中位置精确到位，推拉操作不能过于粗放，要定量定尺寸精细操作，否则容易造成位置错位，尺寸干涉等问题，使得后续安装困难或者造成线路划伤等复杂问题。

目前石油工具常用的拆装工具中，大型的有液压拆装架，其一端设有轴向推拉的液压装置，以及应用于拆装钻井工具及螺杆等配合安装件。该液压拆装架施加推拉力大，操作简单。然而，推拉配合件必须要有明显的外置夹持空间和受力夹持点，且其操作硬推硬拉比较粗放，无法实现精细控制，不适用于仪器骨架等精密零部件的拆装。小型的轴向拆装工具有拉拔器，其推拉力较小，不适用于受限于仪器内部，没有设计挂接推拉结构的管状工件或仪器配件，其应用范围大多是拉拔作用，不适用于推力安装。此外，小型拉拔器的操作精度较低，对于要求稍高的推拉工件要求，往往达不到要求，其存在安装尺寸不到位，密封面贴合程度不够等问题，从而容易造成仪器配件损伤或者密封失效等问题。

发明内容

针对如上所述的技术问题，本发明旨在提供一种用于井下随钻仪器的拆装工具，其能够将螺杆外筒的扭转力转换为螺杆的轴向推拉力，从而实现将旋转运动转换为直线往复运动。并且，该拆装工具能够施加较小的力距而获得较大的往复驱动推拉力，从而能够施加较大的推拉力范围，并能够保证受力均匀和同心同轴等形位公差在合理范围内。此外，拆装工具不受限于仪器工具内部结构尺寸，能够通过螺距及扭转圈数精确定位内部零部件的位置尺寸，显著提高了该拆装工具的操作精度，增强了电路模块的可靠性。

为此，根据本发明，提供了一种用于井下随钻仪器的拆装工具，包括：螺杆外筒；同心安装在所述螺杆外筒内的螺杆，在所述螺杆的一端设有用于连接所述随钻仪器的内部的待拆装工件的第一接头；套设在所述螺杆外筒上的用于与所述随钻仪器固定连接的限位接头，所述限位接头能够相对于所述螺杆外筒轴向运动；以及用于连接到所述螺杆外筒的一端的加力杆，通过所述加力杆能够施加扭矩以驱动所述螺杆外筒转动；其中，所述螺杆外筒能够通过所述限位接头形成受力支撑，且所述螺杆构造成能够在所述螺杆外筒的转动作用下沿所述螺杆外筒的轴向运动，并推动或拉动所述待拆装工件，从而将所述待拆装工件推送或拆卸到设定位置。

在一个优选的实施例中，所述螺杆与所述螺杆外筒之间采用矩形螺纹连接，从而使所述螺杆能够在所述螺杆外筒的转动作用下沿所述螺杆外筒的轴向运动。

在一个优选的实施例中，在所述螺杆外筒的两端分别安装有轴承挡圈所述限位接头设置在两个所述轴承挡圈之间。

在一个优选的实施例中，所述轴承挡圈包括针形推力轴承，且所述针形推力轴承采用挡圈或卡簧进行限位。

在一个优选的实施例中，所述螺杆的另一端设有构造成外六方或内六方的第二接头，采用拧紧工具通过所述第二接头能够将所述螺杆与所述待拆装工件进行连接。

在一个优选的实施例中，所述螺杆能够通过所述第一接头采用螺纹连接、销轴连接或挂钩连接的方式与所述待拆装工件形成连接。

在一个优选的实施例中，还包括用于安装在所述限位接头与所述随钻仪器之间的转接筒，所述转接筒的两端分别与所述限位接头和所述随钻仪器固定连接。

在一个优选的实施例中，所述转接筒两端构造成公扣接头或母扣接头，以与所述限位接头和所述随钻仪器配合连接。

在一个优选的实施例中，在所述螺杆外筒的一端的侧壁上径向对称地设有安装孔，所述加力杆用于安装到所述安装孔中以对所述螺杆外筒施加扭矩，从而驱动所述螺杆外筒转动。

在一个优选的实施例中，还包括用于安装到所述螺杆与所述待拆装工件之间的转换外筒，所述转换外筒具有不同规格长度。

附图说明

下面将参照附图对本发明进行说明。

图1示意性地显示了根据本发明的用于井下随钻仪器的拆装工具的结构。

图2是图1所示的用于井下随钻仪器的拆装工具的剖视图。

图3是图1所示的用于井下随钻仪器的拆装工具的爆炸视图。

图4显示了图1所示的用于井下随钻仪器的拆装工具在一个工作状态下的剖视图。

在本申请中，所有附图均为示意性的附图，仅用于说明本发明的原理，并且未按实际比例绘制。

具体实施方式

下面通过附图来对本发明进行介绍。

根据本发明的用于井下随钻仪器的拆装工具适用于井下随钻仪器或工具。井下随钻仪器或工具例如可为随钻测量技术工具、随钻测井技术工具、旋转导向钻井系统、多参数工程参数监测短节以及近钻头仪器等类似的井下智能仪器工具，尤其适用于对这些工具中的仪器骨架以及其他内部配合零部件的轴向推拉拆装。该拆装工具的操作精度高，其能够有效保证拆装时仪器骨架以及其他内部配合零部件的同心同轴的操作要求，且可靠性高，能够有效避免对待维修保养的仪器造成损伤。

图1和图2共同显示了根据本发明的用于井下随钻仪器的拆装工具100的结构。如图1和图2所示，拆装工具100包括螺杆外筒110。螺杆外筒110构造成圆筒状，且在一端径向向外延伸的第一环形凸起。在螺杆外筒110的第一环形凸起部分径向对称地设有若干周向均布的第一安装孔。在图1所述实施例中，在第一环形凸起部分径向对称地设有两个第一安装孔。第一安装孔的功能将在下文进行介绍。

根据本发明，拆装工具100还包括螺杆120。如图1和图2所示，螺杆同心安装在螺杆外筒110的内部。螺杆120构造成能够与螺杆外筒110相对转动，且能够在螺杆外筒110的转动作用下沿螺杆外筒110的轴向运动。在一个实施例中，在螺杆110的外边面设有部分轴向延伸的外螺纹，同时在螺杆外筒110的内壁上设有能够与螺杆120上的外螺纹适配的内螺纹，螺杆110上的外螺纹与螺杆外筒110上的内螺纹配合安装形成连接。优选地，螺杆120上的外螺纹和螺杆外筒110上的内螺纹构造成矩形螺纹。由此，转动螺杆外筒110能够在螺纹连接的作用下使螺杆120产生轴向直线运动，并且能够通过螺杆120与螺杆外筒110之间的螺纹连接的螺距及螺杆外筒110的扭转圈数来精确定位螺杆120的推拉距离，同时能够保证拆装工具100不会损坏或划伤随钻仪器或其内部零部件的配合表面，保证密封面完整，符合安全可靠稳定准则。

在本实施例中，在螺杆120的一端(图2中的左端)设有用于连接井下随钻仪器内部的待拆装工件210(见图4)的第一接头121。待拆装工件210例如可为随钻仪器的骨架或其内部零部件。第一接头121用于与待拆装工件210固定连接，以通过轴向运动来推动或拉动待拆装工件210，并根据安装要求，将其推到或拆卸到指定的位置。在一个实施例中，第一接头121采用螺纹连接或销连接或键连接与待拆装工件210形成连接。第一接头121的这种连接结构安装方便，并能够保证连接的稳定性，能够提高拆装工具100的安装精度。

在一个实施例中，螺杆120的一端(图2中的右端)设有构造成内六方结构或外六方结构的第二接头122。在使用拆装工具100进行拆装的过程中，首先采用拧紧工具通过第二接头122来紧固螺杆120，以使螺杆120与待拆装工件210紧固连接。拧紧工具例如可以为扳手或其他紧固安装工具。当然可以理解，螺杆120的第二接头122也可以构造成外八方或六方结构的接头或开孔，也可以构造成成内六方或内八方结构的接头，从而能够配合对应六方或八方接头的扭矩扳手施加扭矩。第二接头122也开成一定尺寸规格的圆孔，从而通过开孔形成销联结与拧紧工具配合，同样能够通过拧紧工具对螺杆120进行紧固。

根据本发明，在螺杆外筒110上套设有限位接头130。限位接头130与螺杆外筒110之间采用间隙配合，限位接头130能够相对于螺杆外筒130轴向运动。如图1和图2所示，限位接头130大致呈圆筒状。在限位接头130的一端(图2中的右端)设有径向向外延伸的第二环形凸起，从而在限位接头130的外表面上形成有限位台阶。限位接头130的一端(图2中的左端)构造成公扣接头或母扣接头。此外，拆装工具100还包括用于安装在限位接头130与随钻仪器之间的转接筒160。在拆装过程中，转接筒160的两端分别与限位接头130和随钻仪器固定连接，从而使限位接头130与随钻仪器形成固定连接。由此，通过限位接头130来给拆装工具100提供受力支撑，从而通过螺杆120对待拆装工件210进行推动或拉动来进行拆装。在一个实施例中，转接筒160的两端构造成与限位接头130上的公扣接头或母扣接头向适配的母扣接头或公扣接头。

在本实施例中，在第二环形凸起上设有周向均布的第二安装孔。优选地，在第二环形凸起上设有四个第二安装孔。第二安装孔的功能将在下文进行介绍。

根据本发明，拆装工具100还包括两个加力杆140。在使用拆装工具100进行拆装的过程中，可以先将加力杆140安装到限位接头130上的第二安装孔中，并通过加力杆140施加扭矩旋转限位接头130使其与随钻仪器紧固连接。之后，拆下加力杆140并安装到螺杆外筒110上的第一安装孔中，通过对加力杆140施加扭矩来转动螺杆外筒110，以驱动螺杆120沿螺杆外筒110的轴向做直线运动。由此，将螺杆外筒110的旋转运动转换成螺杆120的轴向直线运动，从而推动或拉动随钻仪器内的待拆装工件210，并根据安装要求，将其推到或拆卸到指定的位置。这样能够通过施加较小的扭矩而实现较大的推拉力，其操作简单方便易于控制，且受力均匀，能够有效保证待拆装工件210的同心同轴等形位公差在合理范围内。

在本实施例中，根据拆装的推拉力大小的需求，可以在加力杆140的自由端连接加长杆(未示出)。在一个实施例中，加长杆可采用螺纹或者锁紧销与加力杆140紧固连接。由此，通过加长杆施加扭矩以转动螺杆外筒110，从而能够进一步减小施加的驱动扭矩，这样能够为待拆装工件210提供较大的推拉力的范围。

根据本发明，在螺杆外筒110的两端分别安装有轴承挡圈150。限位接头130处于两个轴承挡圈150之间，限位接头130能够沿螺杆外筒110轴向运动，从而使两个轴向端面分别能够与两端的轴承挡圈150接触。如图3所示，轴承挡圈150包括针形推力轴承，且针形推力轴承采用挡圈和卡簧进行限位。轴承挡圈150能够有效减小螺杆外筒110与限位接头130之间的摩擦力，从而减少摩阻扭矩，有效降低了螺杆外筒110的驱动扭矩，能够有效提高操作精度。

根据本发明，拆装工具100还包括转换外筒170，转换外筒170设有若干具有不同规格长度。转换外筒170用于与螺杆120的第一接头121连接以增加螺杆120与随钻仪器200的内部零部件的连接长度。在使用拆装工具100进行拆装过程中，当随钻仪器200的内部零部件的结构尺寸过长或过短时，可以采用增加不同规格长度的转换外筒170或者加长螺杆长度来增加与内部零部件的连接长度，并通过螺杆外筒110和螺杆120的配合安装，从而将旋转运动转换为直线运动以使螺杆120产生轴向推拉力，并能够提供较大的推拉力，而且不受到工具仪器内部结构尺寸的限制。

下面简述根据本发明的用于井下随钻仪器的拆装工具100的工作过程。如图4所示，在使用过程中，首先将螺杆120上的第一接头121与随钻仪器200内的待拆装工件210连接。在一个实施例中，采用扳手或其他紧固工具通过螺杆120的端部的第二接头122对螺杆120进行紧固，从而使螺杆120与待拆装的零部件相连接。之后，将加力杆140安装到限位接头130的第二安装孔中，并施加扭矩以将限位接头130与随钻仪器200固定连接，以通过限位接头130来给拆装工具100提供受力支撑。之后，拆下加力杆140并将其安装到螺杆外筒110的第一安装孔中。之后，根据安装要求，对加力杆140施加扭矩，从而转动螺杆外筒110使螺杆120产生轴向直线运动，来推动或拉动待拆装工件210，并通过螺距及扭转圈数精确定位内部零部件的位置尺寸，以将待拆装工件210推到或拆卸到指定的位置。最后，拆下拆装工具100，完成拆装。

根据本发明的用于井下随钻仪器的拆装工具100能够通过对螺杆外筒110施加扭转力矩而使其转动，并利用螺杆120与螺杆外筒110之间的螺纹连接关系，从而能够将螺杆外筒110的扭转力转换为螺杆120的轴向推拉力。由此，将旋转运动转换为直线往复运动，并且，通过加力杆140以利用杠杆原理，能够施加较小的力距而获得较大的往复驱动推拉力，从而能够为待拆装工件210施加较大的推拉力范围，并能够保证受力均匀，以及同心同轴等形位公差在合理范围内，显著提高了拆装工具的操作精度。拆装工具100不受限于仪器工具内部结构尺寸，能够通过螺距及扭转圈数精确定位内部零部件的位置尺寸，从而有效避免发生卡位以及划伤仪器表面及密封面等问题，有效保护线槽走线不被划伤，提高电路模块的可靠性。此外，拆装工具100能够满足仪器或工具现场的简单拆装要求，其结构简单，操作方便，实用性强。

最后应说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施方案而已，并不构成对本发明的任何限制。尽管参照前述实施方案对本发明进行了详细的说明，但是对于本领域的技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于井下随钻仪器的拆装工具，包括：

螺杆外筒(110)；

同心安装在所述螺杆外筒内的螺杆(120)，在所述螺杆的一端设有用于连接所述随钻仪器的内部的待拆装工件的第一接头(121)；

套设在所述螺杆外筒上的用于与所述随钻仪器固定连接的限位接头(130)，所述限位接头能够相对于所述螺杆外筒轴向运动；以及

用于连接到所述螺杆外筒的一端的加力杆(140)，通过所述加力杆能够施加扭矩以驱动所述螺杆外筒转动；

其中，所述螺杆外筒能够通过所述限位接头形成受力支撑，且所述螺杆构造成能够在所述螺杆外筒的转动作用下沿所述螺杆外筒的轴向运动，并推动或拉动所述待拆装工件，从而将所述待拆装工件推送或拆卸到设定位置。

2.根据权利要求1所述的拆装工具，其特征在于，所述螺杆与所述螺杆外筒之间采用矩形螺纹连接，从而使所述螺杆能够在所述螺杆外筒的转动作用下沿所述螺杆外筒的轴向运动。

3.根据权利要求1或2所述的拆装工具，其特征在于，在所述螺杆外筒的两端分别安装有轴承挡圈(150)，所述限位接头设置在两个所述轴承挡圈之间。

4.根据权利要求3所述的拆装工具，其特征在于，所述轴承挡圈包括针形推力轴承，且所述针形推力轴承采用挡圈或卡簧进行限位。

5.根据权利要求1或2所述的拆装工具，其特征在于，所述螺杆的另一端设有构造成外六方或内六方的第二接头(122)，采用拧紧工具通过所述第二接头能够将所述螺杆与所述待拆装工件进行连接。

6.根据权利要求1或2所述的拆装工具，其特征在于，所述螺杆能够通过所述第一接头采用螺纹连接、销轴连接或挂钩连接的方式与所述待拆装工件形成连接。

7.根据权利要求1所述的拆装工具，其特征在于，还包括用于安装在所述限位接头与所述随钻仪器之间的转接筒(160)，所述转接筒的两端分别与所述限位接头和所述随钻仪器固定连接。

8.根据权利要求7所述的拆装工具，其特征在于，所述转接筒两端构造成公扣接头或母扣接头，以与所述限位接头和所述随钻仪器配合连接。

9.根据权利要求1所述的拆装工具，其特征在于，在所述螺杆外筒的一端的侧壁上径向对称地设有第一安装孔，所述加力杆用于安装到所述第一安装孔中以对所述螺杆外筒施加扭矩，从而驱动所述螺杆外筒转动。

10.根据权利要求1所述的拆装工具，其特征在于，还包括用于安装到所述螺杆与所述待拆装工件之间的转换外筒(170)，所述转换外筒具有不同规格长度。

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