CN114215490A - 一种液压控制远程监控的套管切割器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种液压控制远程监控的套管切割器主要由上芯轴、下芯轴、上端主壳体、O型密封圈A、节流筒、刀具轴、位置传感器、O型密封圈B、电子组件、引斜尾端、天线、电池组、下端主壳体、刀具、复位弹簧、剪切销钉、O型密封圈C、O型密封圈D、扭转弹簧组成；其特征在于：利用节流口实现刀具的伸展；利用位置传感器和电子组件等实现对刀具位置的实时监控。本发明完美解决了切割器提前展开或未在预定位置伸出刀具的问题，并且实现了在地面上能够实时监控切割器，保证刀具正常工作以及正常收刀，该工具还具有结构简单，装卸方便，由地面控制钻井液流速以控制刀具伸展或者收回，能够在一次作业中反复使用，且能够适用于多种不同的井等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种套管切割器，特别是一种液压控制远程监控的套管切割器。
背景技术
套管主要的作用是保护井眼、封隔油气水层、提供流动通道。伴随着油井长时间的生产开发,由于地质条件、射孔和注水等作业、套管自身缺陷、固井质量问题以及套管腐蚀等原因都会造成套管的损坏。套管的损坏不但会造成影响正常的油气采收甚至会造成井塌、卡钻等严重事故。为了避免井塌、卡钻等更严重事故的发生,需要及时的对套管进行切割打捞,更换新的套管。
目前国内油井井下管柱的切割有很多种方式可供选择，常用的包括聚能切割、化学切割、水力切割、机械切割等方式。聚能切割是利用特制的炸药，将特殊的粉状物喷射出去切断管柱，但切面极不规则。化学切割作业受火工品管控、剧毒化学药剂等限制，现阶段一些切割器(如201020139208.1、201610792594.3)，虽然能起到切割作用，但是在井下刀具的伸出半径是不受控制的，且无法准确确定刀具是否已经完成作业，若有多个作业点，工具需要多次起放，不仅耗时耗力，且效率低，适用范围也较小。
井下切割工具在上述作业中十分重要,因此设计更加科学高效的切割工具对于快速恢复生产、降低损失十分重要，对于上述现状，本发明专利能够在井下完美解决以上问题，通过无线天线等部件解决对刀具的监控，保证作业顺利，通过对钻井液的控制，能够控制井下刀具伸出半径的精确把控，保证一次下井，多次作业。
发明内容
本发明的目的是：在完成切割目标的同时，地面上能随时监控刀具实时伸展半径，通过地面控制灌注钻井液流速实现控制刀具伸展半径，单次下井，不同深度多次重复作业，适用多种不同的井下情况。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种液压控制远程监控的套管切割器，主要由上芯轴、下芯轴、上端主壳体、O型密封圈A、剪切销钉、节流筒、刀具轴、位置传感器、O型密封圈B、电子组件、引斜尾端、天线、电池组、下端主壳体、刀具、复位弹簧、O型密封圈C、O型密封圈D组成；其技术特征是上芯轴与上端主壳体为螺纹连接节流筒与上端主壳体之间为间隙配合，且节流筒与上芯轴均有O型密封圈，以保证钻井液压能推动节流筒从而展开刀具，上芯轴与下芯轴通过螺纹连接，且连接处有通孔，保证节流筒在孔间上下滑动，下芯轴也能起到为节流筒有限制位移的作用，限制刀具最大展开半径，节流筒与上端主壳体间有一强力复位弹簧，保证工作结束以后能顺利收刀，上主壳体与节流筒有一剪切销钉，以保证下放时刀具不会伸展、刀具与刀具轴铰接处有一扭转弹簧，不仅保证刀具不会在下放时展开，而且能配合复位弹簧在工作结束时正常收刀，下端主壳体与上端主壳体通过螺纹连接，且连接处有通孔，刀具向下移动时，下端主壳体有一斜面，以实现刀具被挤出而展开，位置传感器安装于下芯轴槽内且纵向位置位于刀具轴末端，保证刀具收缩到完全展开之间，任意位置都在位置传感器测量范围之内，引斜尾端与下端主壳体通过螺纹连接，开有密封槽，O型密封圈C与O型密封圈D配合，保证下芯轴上槽内的电子组件与电池组等不受钻井液影响，引斜尾端的端部有孔，保证芯轴里钻井液能通到外部以循环。装配时，先将O型密封圈A装于上芯轴上，然后将O型密封圈B装于节流筒上，然后将节流筒套在上芯轴孔内，将下芯轴与上芯轴通过螺纹连接，并将位置传感器装于下芯轴槽内，将复位弹簧套于节流筒上，再将上端主壳体套上节流筒后用螺纹与上芯轴连接，先刀具轴通过螺纹连接在节流筒尾部，并将下端主壳体通过螺纹连接与上端主壳体连接，再将刀具轴与刀具连接，将电子组件，电池组，天线，O型密封圈D装在下芯轴尾端槽内，将O型密封圈C装于引斜尾端内侧，最后将引斜尾端通过螺纹连接与下端主壳体装配。
所述一种液压控制远程监控的套管切割器，其技术特征在于：当切割器未开始工作时，受到剪切销钉的效果，节流筒上端与芯轴通孔上端接触，刀具保持收缩状态，不会伸展；当需要切割器工作时，需先启动顶驱，使钻杆带动切割器旋转，然后泵入一颗可溶性金属球，当金属球堵住节流口时，压力增大，液压推动节流筒剪断销钉并向下移动，带动刀具轴向下移动，刀具内侧斜面与主壳体通孔下端斜面接触，刀具被挤出，达到展开刀具的目的，刀具伸出的同时，位于下芯轴的位置传感器实时监控刀具轴位置，并通过电子组件和天线传到地面，达到实时监控刀具的目的。另一部分钻井液通过节流筒节流口向下沿芯轴内继续流到引斜尾端，从引斜尾端端部开孔处从芯轴内流出切割器，达到循环钻井液并且起到冷却刀具，带走切屑的作用。工作结束，需要收回刀具时，只需改变灌注钻井液流速，节流筒节流口液压冲击力减小，复位弹簧配合扭转弹簧复原，将节流筒向上顶起，节流筒带动刀具轴上移，刀具收回，回到初始状态。若此时需要在另一位置进行切割工作，只需添加或减少钻杆将切割器移动到预定深度，再次启动顶驱并改变钻井液流速即可重复之前过程重新开始切割工作。
所述的一种液压控制远程监控的套管切割器，其特征在于：通过钻井液冲击液压与节流筒控制刀具伸展，可通过地面上控制钻井液灌注流速，达到控制刀具展开半径，且通过位置传感器能反馈地面控制台监视刀具是否在要求半径上切割。
所述的一种液压控制远程监控的套管切割器，其特征在于：需要收回刀具时，只需改变灌注钻井液流速，在复位弹簧与扭转弹簧的配合下，能达到自动收回刀具的效果。
所述的一种液压控制远程监控的套管切割器，其特征在于：开始时有一剪切销钉位于上主壳体与节流筒间，并且位于刀具与刀具轴连接处有一扭转弹簧，用于始终给刀具提供一个向内的扭转载荷，保证刀具不会在下放过程中伸出。
本发明具有的有益效果是：(1)该工具结构简单，装配容易，具有寿命长的优点；(2)地面钻井液控制刀具伸缩，操作简单方便；(3)切割器上位置传感器实时监控刀具状态，并反馈地面，可控性强；(4)一次下井，可多次工作，重复出刀收刀，省时省力，切割效率高。
附图说明
图1为本发明一种液压控制远程监控的套管切割器下放至受损段套管示意图。
图2为本发明一种液压控制远程监控的套管切割器泵入可溶性金属球后开始工作示意图。
图3为本发明一种液压控制远程监控的套管切割器收刀状态的结构示意图。
图4为本发明一种液压控制远程监控的套管切割器完全伸出刀具状态的结构示意图。
图5为本发明一种液压控制远程监控的套管切割器远程监视液压控制刀具过程示意图。
图6为本发明一种液压控制远程监控的套管切割器具与刀具轴铰接处A-A剖面二维结构示意图。
图7为本发明一种液压控制远程监控的套管切割器主要部件节流筒的三维结构示意图。
图中，1-上芯轴、15-下芯轴、2-上端主壳体、18-O型密封圈A、16-剪切销钉、3-节流筒、4-刀具轴、5-位置传感器、17-O型密封圈B、7-电子组件、8-引斜尾端、10-天线、11-电池组、12-下端主壳体、13-刀具、14-复位弹簧、6-O型密封圈C、9-O型密封圈D、100-套管切割器、101-受损段套管、102-钻杆、103-未受损段套管、104-地面监视器、105-钻井液泵入口压力表、106-井架、19扭转弹簧。
具体实施方式
如图1-图4所示，本发明是一种液压控制远程监控的套管切割器，主要由上芯轴1、下芯轴15、上端主壳体2、O型密封圈A17、剪切销钉16、节流筒3、刀具轴4、位置传感器5、O型密封圈B16、电子组件7、引斜尾端8、天线10、电池组11、下端主壳体12、刀具13、复位弹簧14、O型密封圈C6、O型密封圈D9、扭转弹簧19组成；其技术特征在于：上芯轴1与上端主壳体2为螺纹连接节流筒3与上端主壳体2之间为间隙配合，且节流筒3与上芯轴1均有O型密封圈，以保证钻井液压能推动节流筒3从而展开刀具13，上芯轴1与下芯轴15通过螺纹连接，且连接处有通孔，保证节流筒3在孔间上下滑动，下芯轴15也能起到为节流筒3有限制位移的作用，限制刀具13最大展开半径，节流筒3与上端主壳体2间有一强力复位弹簧14，保证工作结束以后能顺利收刀，上主壳体2与节流筒3有一剪切销钉16，以保证下放时刀具13不会伸展，刀具13与刀具轴4铰接处有一扭转弹簧19，不仅保证刀具13不会在下放时展开，而且能配合复位弹簧14在工作结束时正常收刀，下端主壳体12与上端主壳体2通过螺纹连接，且连接处有通孔，刀具13向下移动时，下端主壳体12有一斜面，以实现刀具13被挤出而展开，位置传感器5安装于下芯轴15槽内且纵向位置位于刀具轴4末端，保证刀具收缩到完全展开之间，任意位置都在位置传感器5测量范围之内，引斜尾端8与下端主壳12体通过螺纹连接，开有密封槽，O型密封圈C6与O型密封圈D9配合，保证下芯轴15上槽内的电子组件7与电池组11等不受钻井液影响，引斜尾端8的端部有孔，保证芯轴1、12里钻井液能通到外部以循环。装配时，先将O型密封圈A18装于上芯轴1上，然后将O型密封圈B17装于节流筒3上，然后将节流筒3套在上芯轴1孔内，将下芯轴15与上芯轴1通过螺纹连接，并将位置传感器5装于下芯轴15槽内，将复位弹簧14套于节流筒3上，再将上端主壳体2套上节流筒3后用螺纹与上芯轴1连接，先刀具轴4通过螺纹连接在节流筒3尾部，并将下端主壳体12通过螺纹连接与上端主壳体2连接，再将刀具轴4与刀具13连接，将电子组件7，电池组11，天线10，O型密封圈D9装在下芯轴15尾端槽内，将O型密封圈C6装于引斜尾端8内侧，最后将引斜尾端8通过螺纹连接与下端主壳体12装配。
一种液压控制远程监控的套管切割器，其技术特征在于：当切割器未开始工作时，受到剪切销钉16的效果，节流筒3上端与芯轴1、15通孔上端接触，刀具13保持收缩状态，不会伸展；当需要切割器工作时，需先启动顶驱，使钻杆102带动切割器旋转，然后泵入一颗可溶性金属球108，当金属球108堵住节流口时，压力增大，液压推动节流筒3剪断销钉16并向下移动，带动刀具轴4向下移动，刀具13内侧斜面与主壳体2、12通孔下端斜面接触，刀具13被挤出，达到展开刀具13的目的，刀具13伸出的同时，位于下芯轴15的位置传感器5实时监控刀具轴4位置，并通过电子组件7和天线10传到地面，达到实时监控刀具13的目的。另一部分钻井液通过节流筒3节流口向下沿芯轴1、15内继续流到引斜尾端8，从引斜尾端8端部开孔处从芯轴1、15内流出切割器，达到循环钻井液并且起到冷却刀具13，带走切屑的作用。工作结束，需要收回刀具13时，只需改变灌注钻井液流速，节流筒3节流口液压冲击力减小，复位弹簧14配合扭转弹簧复原，将节流筒3向上顶起，节流筒3带动刀具轴4上移，刀具13收回，回到初始状态。若此时需要在另一位置进行切割工作，只需添加或减少钻杆将切割器移动到预定深度，再次启动顶驱并改变钻井液流速即可重复之前过程重新开始切割工作。
所述的一种液压控制远程监控的套管切割器，其特征在于：通过钻井液冲击液压与节流筒3控制刀具13伸展，可通过地面上控制钻井液灌注流速，达到控制刀具13展开半径，且通过位置传感器5能反馈地面控制台104监视刀具13是否在要求半径上切割。
所述的一种液压控制远程监控的套管切割器，其特征在于：需要收回刀具13时，只需改变灌注钻井液流速，在复位弹簧14与扭转弹簧19的配合下，能达到自动收回刀具13的效果。
所述的一种液压控制远程监控的套管切割器，其特征在于：开始时有一剪切销钉16位于上主壳体2与节流筒3间，并且位于刀具13与刀具轴4连接处有一扭转弹簧19，用于始终给刀具提供一个向内的扭转载荷，保证刀具13不会在下放过程中伸出。
本发明具有结构简单，装配容易，寿命长的优点，由地面钻井液控制刀具伸缩，操作简单方便。切割器上位置传感器实时监控刀具状态，并反馈地面，可控性强，单次下井，可工作多次，重复出刀收刀，省时省力，切割效率高。
Claims (4)
1.一种液压控制远程监控的套管切割器，主要由上芯轴(1)、下芯轴(15)、上端主壳体(2)、O型密封圈A(18)、剪切销钉(16)、节流筒(3)、刀具轴(4)、位置传感器(5)、O型密封圈B(17)、电子组件(7)、引斜尾端(8)、天线(10)、电池组(11)、下端主壳体(12)、刀具(13)、复位弹簧(14)、O型密封圈C(6)、O型密封圈D(9)组成、扭转弹簧(19)；其技术特征是：当切割器未开始工作时，受到剪切销钉(16)的效果，节流筒(3)上端与芯轴(1)(15)通孔上端接触，刀具(13)保持收缩状态，不会伸展；当需要切割器工作时，需先启动顶驱，使钻杆带动切割器旋转，然后泵入一颗可溶性金属球，当金属球堵住节流口时，压力增大，液压推动节流筒(3)剪断销钉并向下移动，带动刀具轴(4)向下移动，刀具(13)内侧斜面与主壳体(2)(12)通孔下端斜面接触，刀具(13)被挤出，达到展开刀具(13)的目的，刀具(13)伸出的同时，位于下芯轴(15)的位置传感器(5)实时监控刀具轴(4)位置，并通过电子组件(7)和天线(10)传到地面，达到实时监控刀具(13)的目的。另一部分钻井液通过节流筒(3)节流口向下沿芯轴(1)(15)内继续流到引斜尾端(8)，从引斜尾端(8)端部开孔处从芯轴(1)(15)内流出切割器，达到循环钻井液并且起到冷却刀具(13)，带走切屑的作用。工作结束，需要收回刀具(13)时，只需停止灌注钻井液，节流筒(3)节流口液压冲击力减小，复位弹簧(14)配合扭转弹簧(19)复原，将节流筒(3)向上顶起，节流筒(3)带动刀具轴(4)上移，刀具(13)收回，回到初始状态。若此时需要在另一位置进行切割工作，只需添加或减少钻杆将切割器移动到预定深度，再次启动顶驱并灌注钻井液即可重复之前过程重新开始切割工作。
2.根据权利要求1所述的一种液压控制远程监控的套管切割器液压控制远程监控的套管切割器，其特征在于：通过钻井液冲击液压与节流筒(3)控制刀具(13)伸展，可通过地面上控制钻井液灌注流速，达到控制刀具(13)展开半径，且通过位置传感器(5)能反馈地面控制台监视刀具是否在要求半径上切割。
3.根据权利要求1所述的一种液压控制远程监控的套管切割器，其特征在于：需要收回刀具(13)时，只需改变灌注钻井液流速，在复位弹簧(14)与扭转弹簧(19)的配合下，能达到自动收回刀具(13)的效果。
4.根据权利要求1所述的一种液压控制远程监控的套管切割器，其特征在于：开始时有一剪切销钉(16)位于上主壳体(2)与节流筒(3)间，并且位于刀具(13)与刀具轴(4)连接处有一扭转弹簧(19)，用于始终给刀具提供一个向内的扭转载荷，保证刀具(13)不会在下放过程中伸出。
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