CN116084873A - 电磁耦合式井下切割工具 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电磁耦合式井下切割工具，涉及深地钻探及修井设备领域。该切割工具包括管壳、割刀组件、位于管壳内的旋转主轴和磁力联轴器组件，磁力联轴器组件包括能够相对转动的上端磁力联轴器和下端磁力联轴器，上端磁力联轴器固定设置，旋转主轴上转动连接有径向传动部，下端磁力联轴器与径向传动部固定连接；管壳包括旋转壳，旋转主轴与旋转壳固定连接，磁力联轴器组件通电时，旋转主轴带动割刀组件、旋转壳绕管壳的轴线转动，且径向传动部在下端磁力联轴器受到的阻力作用下驱动割刀组件沿径向伸出旋转壳或收回至旋转壳。本发明能有效解决机械割刀偏转进给的应力集中导致刀头损毁的问题，减少切割过程中的切割阻力，提高管柱切割截面质量。

Description

电磁耦合式井下切割工具

技术领域

本发明涉及深地钻探及修井设备技术领域，尤其是涉及一种电磁耦合式井下切割工具。

背景技术

目前，地表勘探采集基本完成，现有的油矿资源大多来自地下矿产资源开发，随着地下油田开采不断深入，勘探开采所需的设备工具要求越来越高，井下设备出现故障的频率也逐年增加。海洋石油设施设计使用寿命一般在20年左右，近些年已存在大量需要报废弃置的油井，部分油井不再具有开发价值,需封层废弃，油水井废弃前需将海底泥线以下4m所有套管清除干净；并且许多油田已经完成油气采集或不再具有开采价值，要将安装在井下管柱取出回收再利用，在管柱收回的过程为了保证管柱整体质量完好，通常需要将管柱割断取出。井下维修通常需要将坏损部分设备取出到地表进行修补或者更换，传统用大型设备提升整根管柱的方法耗时耗力，并且提升过程可能使完好的管柱变形，井孔破环，拖延施工进度。因此，井下设备维修通常需要将井下部分切割分段再提取到地面维修，现有的井下切割方法如化学切割，爆炸切割，RCT火炬切割等方式切割存在受控条件多、切割断面质量差、切割进程不可控等不足。

现有技术中也存在一些机械切割工具，现有的机械式切割工具通常采用偏转进给，即切割工具的割刀相对于待切割管柱的轴线倾斜设置，割刀不断周向转动，通过转动的割刀对管柱进行切割。

本申请人发现现有技术至少存在以下技术问题：现有的机械切割工具，刀片在周向转动过程中从与管柱内壁接触至切入管柱的周壁内，该切割过程中割刀受到的阻力不断增大，存在大量应力集中，对割刀产生巨大损伤，严重影响切割质量和切割效率；且完成切割后，管柱的切面并非平面，影响切割质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电磁耦合式井下切割工具，以解决现有技术中存在的机械割刀偏转进给的应力集中易导致刀头损毁，管柱切割质量差的技术问题_。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的电磁耦合式井下切割工具，包括管壳、割刀组件、位于所述管壳内的旋转主轴和磁力联轴器组件，其中：

所述磁力联轴器组件包括能够相对转动的上端磁力联轴器和下端磁力联轴器，所述上端磁力联轴器固定设置，所述旋转主轴上转动连接有径向传动部，所述下端磁力联轴器与所述径向传动部固定连接；

所述管壳包括旋转壳，所述旋转主轴与所述旋转壳固定连接，所述磁力联轴器组件通电时，所述旋转主轴带动所述割刀组件、所述旋转壳绕所述管壳的轴线转动，且所述径向传动部在所述下端磁力联轴器受到的阻力作用下驱动所述割刀组件沿径向伸出所述旋转壳或收回至所述旋转壳。

优选的，所述径向传动部包括传动套筒，所述传动套筒与所述旋转主轴转动连接，所述下端磁力联轴器与所述传动套筒固定连接；所述传动套筒的外周上设置有齿轮，所述割刀组件包括刀架和刀头，其中：

所述刀架水平布置，所述刀架上设置有齿条，所述齿条与所述齿轮啮合传动，所述刀头固定于所述刀架的伸出端；

所述刀架包括一个或两个以上，当所述刀架包括两个以上时，所有所述刀架围绕所述管壳的轴线间隔布置。

优选的，所述旋转壳上设置有供所述刀头伸出的通口；所述刀架上设置有限位槽，所述旋转壳上设置有限位块，所述限位块设置于所述刀架的移动路径设置上，所述限位块伸入所述限位槽内，且所述刀架与所述旋转壳滑动连接。

优选的，所述传动套筒上设置有调节孔，所述调节孔为长条形孔，并竖直布置，所述下端磁力联轴器能固定在所述调节孔的不同位置，进而调节所述下端磁力联轴器与所述上端磁力联轴器之间的轴向距离。

优选的，所述切割工具还包括有驱动装置，所述驱动装置固定于所述管壳内，所述驱动装置与所述旋转主轴通过联轴器连接，用于驱动所述旋转主轴绕所述管壳的轴线转动。

优选的，所述管壳包括悬挂外壳和底部外壳，其中：

所述悬挂外壳固定设置，所述旋转壳位于所述悬挂外壳和所述底部外壳之间，所述旋转壳与所述悬挂外壳转动连接，所述旋转壳与所述底部外壳固定连接，所述底部外壳的下部设置有锥形部，所述锥形部的尖端背离所述旋转壳设置。

优选的，所述切割工具还包括有锚定组件，所述锚定组件包括推动装置、转动铰链和锚体，其中：

所述转动铰链围绕所述管壳的轴线间隔布置，所述转动铰链包括第一铰链和第二铰链，所述推动装置的伸出端与所述第一铰链的上端驱动连接，所述第二铰链的下端固定设置，所述第二铰链的上端与所述第一铰链的下端转动连接，所述锚体固定在所述第二铰链上；

所述管壳上设置有侧开口，所述推动装置能推动所述第一铰链向下运动，并使所述第二铰链以所述第二铰链的下端为轴心转动，进而使所述转动铰链径向扩张，从而使所有所述锚体伸出所述侧开口并顶紧管柱内壁。

优选的，所述锚体包括球体，所述球体为弹性球；所述球体的数量包括一个或两个以上，当所述锚体上设置有两个以上所述球体时，所述球体围绕所述管壳的轴线布置。

优选的，所述推动装置包括电动推杆，所述锚定组件还包括导向套筒和锚定连接盘，其中：

所述导向套筒沿所述管壳的轴线设置，并固定设置在所述管壳内，所述锚定连接盘的至少部分套设在所述导向套筒外，并与所述导向套筒滑动连接；

所述电动推杆的伸出杆与所述锚定连接盘连接，所述锚定连接盘与所述第一铰链的上端转动连接。

优选的，所述导向套筒的周壁上端设置有导向槽；

所述锚定连接盘上包括内环部、外环部和连接槽，所述内环部和所述外环部通过隔板相连接，所述内环部位于所述导向套筒的内部，并与所述伸出杆连接，所述外环部套设于所述导向套筒外，且所述隔板穿过所述导向槽，所述伸出杆带动所述锚定连接盘竖直移动时，所述隔板在所述导向槽内滑动；所述连接槽与所述第一铰链转动连接。

本发明提供的磁耦合式井下切割工具，与现有技术相比，具有如下有益效果：磁力联轴器组件通电时，下端磁力联轴器受到上端磁力联轴器的阻力作用，径向传动部在下端磁力联轴器受到的阻力作用下驱动割刀组件沿径向伸出旋转壳，且同时旋转主轴带动割刀组件、旋转壳绕管壳的轴线转动，能够使割刀组件在径向给进的过程中同时转动切割管柱；该工具相对于一般的机械切割工具采用相对于待切割管柱垂直径向进给方式，有效解决一般机械割刀偏转进给的应力集中导致刀头损毁的问题，减少切割过程中的切割阻力，提高管柱切割截面质量。

电磁耦合式井下切割工具采用电磁耦合式反阻力力矩进给传动方式，能够通过调节磁力联轴器组件控制电流的大小控制传动扭矩的大小，对切割参数进行准确控制，保准切割过程稳定可靠，电磁耦合式传动方式具有过载自滑脱功能，在遇到意外切割障碍时能够有效保护割刀组件，能适应井下复杂的工作环境；切割稳定可靠，切割断面质量有保证。

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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是电磁耦合式井下切割工具整体视图；

图2是图1中A-A处的部分剖视图；

图3是电磁耦合式井下切割工具的锚定组件结构视图；

图4是磁力联轴器组件耦合传动部分结构视图；

图5是传动套筒与刀头径向结构视图；

图6是锚体的结构图；

图7是锚定连接盘的结构示意图；

图8是锚定连接盘与导向套筒的配合结构示意图；

图9是传动套筒的结构示意图；

图10是刀架的结构示意图；

图11是旋转壳和底部外壳的结构示意图。

图中11、铠装电缆；12、电控部分外壳；21、锚定部分外壳；22、基座；23、伸出杆；24、锚定连接盘；241、内环部；242、外环部；243、隔板；244、连接槽；25、导向套筒；251、导向槽；26、第一铰链；27、锚体；271、球体；28、第二铰链；29、铰链安装座；31、电机部分外壳；32、伺服电机；33、电机安装座；34、悬挂外壳；35、磁力联轴器安装座；36、定制联轴器；37、上端磁力联轴器；38、下端磁力联轴器；41、传动套筒；410、调节孔；42、直线滑动轴承；43、第一止推轴承；44、悬挂安装套筒；45、旋转主轴；46、旋转壳；461、限位块；462、通口；47、轴承密封盖；48、第二止推轴承；49、底部外壳；491、锥形部；411、刀架；412、刀头；413、限位槽。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。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的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“高度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“侧”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

本发明实施例提供了一种电磁耦合式井下切割工具，能够有效解决一般机械割刀偏转进给的应力集中导致刀头损毁的问题，减少切割过程中的切割阻力，提高管柱切割截面质量。

下面结合图1-图11对本发明提供的技术方案进行更为详细的阐述。

实施例一

如图1-图11所示，本实施例提供了一种电磁耦合式井下切割工具，包括管壳、割刀组件、位于管壳内的旋转主轴45和磁力联轴器组件，其中：磁力联轴器组件包括能够相对转动的上端磁力联轴器37和下端磁力联轴器38，上端磁力联轴器37固定设置，旋转主轴45上转动连接有径向传动部，下端磁力联轴器38与径向传动部固定连接；管壳包括旋转壳46，旋转主轴45与旋转壳46固定连接，磁力联轴器组件通电时，下端磁力联轴器38受到上端磁力联轴器37的阻力作用，旋转主轴45带动割刀组件、旋转壳46绕管壳的轴线转动，且径向传动部在下端磁力联轴器38受到的阻力作用下驱动割刀组件沿径向伸出旋转壳46或收回至旋转壳46。

磁力联轴器断电时，旋转主轴45带动下端磁力联轴器38、径向传动部、旋转壳46和割刀组件同步绕管壳的轴线转动。

具体的，参见图1所示，旋转主轴45与径向传动部之间通过直线滑动轴承42连接，便于在两者之间存在转角差时(磁力联轴器组件通电时)，径向传动部能够相对转动。旋转主轴45末端通过花键与旋转壳46配合连接。

该切割工具包括电控部分，电控部分上端与铠装电缆11连接，通过铠装电缆11悬放该切割工具和进行数据信息有线传输，控制伺服电机32和磁力联轴器组件。电控部分内包括深度定位传感器、驱动器、信息数据中心处理器、基座22和电控部分外壳12，对切割过程数据处理与地面控制中心信息传输，实时控制切割进程；深度定位传感器和信息数据中心处理器可拆卸的安装固定在电控部分的筒壁，基座22与电控部分外壳12凸台限位，配合完成径向定位和一端轴向定位。

本实施例的电磁耦合式井下切割工具，磁力联轴器组件通电时，下端磁力联轴器38受到上端磁力联轴器37的阻力作用，径向传动部在下端磁力联轴器38受到的阻力作用下驱动割刀组件沿径向伸出旋转壳46，且同时旋转主轴45带动割刀组件、旋转壳46绕管壳的轴线转动，能够使割刀组件在径向给进的过程中同时转动切割管柱；该工具相对于一般的机械切割工具采用相对于待切割管柱垂直径向进给方式，有效解决一般机械割刀偏转进给的应力集中导致刀头412损毁的问题，减少切割过程中的切割阻力，提高管柱切割截面质量。

电磁耦合式井下切割工具采用电磁耦合式反阻力力矩进给传动方式，能够通过调节磁力联轴器组件控制电流的大小控制传动扭矩的大小，对切割参数进行准确控制，保准切割过程稳定可靠，电磁耦合式传动方式具有过载自滑脱功能，在遇到意外切割障碍时能够有效保护割刀组件，能适应井下复杂的工作环境；切割稳定可靠，切割断面质量有保证。

作为可选的实施方式，本实施例的切割工具还包括有驱动装置，驱动装置固定于管壳内，驱动装置与旋转主轴45通过联轴器连接，用于驱动旋转主轴45绕管壳的轴线转动。

上述驱动装置包括伺服电机32，伺服电机32的输出端通过定制联轴器36与旋转主轴45的上端连接，伺服电机32转动时能够驱动旋转主轴45绕管壳的轴线转动。参见图2，伺服电机32通过电机安装座33固定。

参见图2和图11所示，本实施例的管壳自上之下包括电控部分外壳12、锚定部分外壳21、电机部分外壳31、悬挂外壳34、旋转壳46和底部外壳49，其中，悬挂外壳34固定设置，旋转壳46位于悬挂外壳34和底部外壳49之间，旋转壳46与悬挂外壳34转动连接，旋转壳46与底部外壳49固定连接，底部外壳49的下部设置有锥形部491，锥形部491的尖端背离旋转壳46设置。底部外壳49上的锥形部491结构，便于该切割工具的管壳能够顺利伸入管柱内进行切割工作，可以在井下复杂环境中让该工具更顺畅进入井下工作，并保持工具的直立。

如图2所示，悬挂装置主要包括悬挂安装套筒44、第一止推轴承43和悬挂外壳34。悬挂外壳34设有凸台与第一止推轴承43下接触面配合，同时与上接触面分离，第一止推轴承43上接触面与悬挂安装套筒44配合；悬挂装置实现悬挂外壳34与旋转壳46转动连接，同时悬挂外壳34通过第一止推轴承43承受下端轴向力。悬挂外壳34与旋转壳46之间、旋转壳46与底部外壳49之间转动连接，保证旋转壳46能够顺利转动。其余相邻外壳之间通过螺栓固定连接，便于拆装。

本实施例的切割工具，能够实现相较于待切割管柱轴线的垂直切割。作为可选的实施方式，参见图2和图5所示，径向传动部包括传动套筒41，传动套筒41与旋转主轴45转动连接，下端磁力联轴器38与传动套筒41固定连接；传动套筒41的外周上设置有齿轮，割刀组件包括刀架411和刀头412，其中：刀架411水平布置，刀架411上设置有齿条，齿条与齿轮啮合传动，刀头412固定于刀架411的伸出端；刀架411包括一个或两个以上，当刀架411包括两个以上时，所有刀架411围绕管壳的轴线间隔布置。

具体的，刀头412采用焊接连接方式安装在刀架411上，刀头412为硬质合金钢切断刀。齿条上的齿牙由传动套筒41直接加工，加工参数可以为：齿轮模数为1，齿数为36，齿形角20°(并不限于该数量和角度)，齿面加工后需要进行热处理工艺，要求加工后齿面硬度达到220-250HB。传动套筒41加工后需要去毛刺，表面精加工，保证整体粗糙度在Ra6.3以下。

具体的，磁力联轴器安装座35与电机部分外壳31螺栓连接，并将上端磁力联轴器37固定，上端磁力联轴器37可以采用夹紧式和顶紧式两种固定方式，下端磁力联轴器38可以采用夹紧式和顶紧式两种固定方式，通过螺栓等固定在传动套筒41上，上端磁力联轴器37与下端磁力联轴器38之间存在一定间隙保证能够相对转动，并尽量保证中心轴共线。通过调整安装位置保证上端磁力联轴器37、下端磁力联轴器38轴向距离2-5mm。

当磁力联轴器组件通电开始工作时，上端磁力联轴器37和下端磁力联轴器38若存在相对转动角或相对转动趋势，两者相互受到阻力力矩，传动阻力力矩大小与磁力联轴器结构、控制电流大小、中心距等因素有关，因此可以在切割工作过程中调节磁力联轴器组件控制电流大小来控制传动扭矩。电磁耦合式井下切割利用反阻力矩原理，控制齿轮套筒与刀架411相对转动一定角度，将刀头412推出或收回。

为了便于调节传动扭矩，作为可选的实施方式，参见图9，传动套筒41上设置有调节孔410，调节孔410为长条形孔，并竖直布置，下端磁力联轴器38能固定在调节孔410的不同位置，进而调节下端磁力联轴器38与上端磁力联轴器37之间的轴向距离。

具体的，下端磁力联轴器38通过螺栓固定在传动套筒41上，便于拆卸下端磁力联轴器38，由于上端磁力联轴器37固定设置，并位于下端磁力联轴器38的上方，可以通过将下端磁力联轴器38固定在调节孔410的不同竖直位置，进而调节下端磁力联轴器38与上端磁力联轴器37之间的轴向距离，从而调整下端磁力联轴器38受到的阻力，进而使传动套筒41、割刀组件之间存在转速差，便于刀头412径向给进。

作为可选的实施方式，参见图10和图11所示，旋转壳46上设置有供刀头412伸出的通口462；刀架411上设置有限位槽413，旋转壳46上设置有限位块461，限位块461设置于刀架411的移动路径设置上，限位块461伸入限位槽413内，且刀架411与旋转壳46滑动连接。

限位块461与限位槽413的配合结构，刀架411与旋转壳46滑动连接，便于割刀组件顺利径向给进，且能够限制刀架411的运动行程，避免刀架411移出量过大滑出旋转壳46；保证刀头412进给稳定，受力条件良好，同时对最大伸出和收回限位。

为保证刀架411的力学强度，刀架411应采用锻造工艺制造，齿形、滑槽加工完之后再需要进行热处理和进一步精加工，保证处理后强度达到210-250HRB，齿形平行度形位公差达到0.02。

本实施例的电磁耦合式井下切割工具，当电磁联轴器组件不通电时，旋转主轴45带动旋转壳46和刀架411一起绕管壳的中心轴线周转，传动套筒41通过齿轮齿条的结构配合一起转动，刀架411与传动套筒41相对静止，刀架411没有径向进给位移。此过程为切割前的准备工作。上述旋转主轴45、旋转壳46、刀架411、传动套筒41同步转动，使刀头412在径向给进前能够进行周转，刀头412在转动过程中与管柱内壁接触，能够减少切割阻力；在该过程中，为了适应切割不同直径的管柱，便于在切割前调整好割刀组件的转速、刀头412的伸出长度等，切割工具的可控性好。

铠装电缆11传输信号控制磁力联轴器开始工作时，上端磁力联轴器37固定安装在磁力联轴器安装座35处于静止状态，下端磁力联轴器38与旋转壳46旋转。由于上端磁力联轴器37与下磁力联轴器之间存在相对转速，利用磁力联轴器主从动转子存在相对转动角或相对转动趋势，则主从动转子会传递相对转矩工作原理，下端磁力联轴器38受到阻力力矩使得传动套筒41与刀架411之间存在相对转角，由于传动套筒41与刀架411啮合配合，刀架411被径向推出，刀头412压紧管柱内壁，工具实现径向进给，开始切割；切割完成后，传输信号控制伺服电机32反转旋转主轴45，上端磁力联轴器37、下磁力联轴器仍存在相对转动，传动套筒41受到阻力力矩作用与刀架411存在相对转角，刀架411回收至限位位置，刀头412收回。

该过程中，传动套筒41与旋转主轴45之间的转速不同，传动套筒41与旋转主轴45之间的直线滑动轴承42实现了两者之间的转动连接。

实施例二

本实施例的切割工具还包括有锚定组件，锚定组件用于在切割管柱时将管柱锚定，防止该切割工具在切割过程中晃动，便于切割工作的顺利进行。

参见图2和图3所示，本实施例的锚定组件包括推动装置、转动铰链和锚体27，其中：转动铰链围绕管壳的轴线间隔布置，转动铰链包括第一铰链26和第二铰链28，推动装置的伸出端与第一铰链26的上端驱动连接，第二铰链28的下端固定设置，第二铰链28的上端与第一铰链26的下端转动连接，锚体27固定在第二铰链28上；管壳上设置有侧开口，推动装置能推动第一铰链26向下运动，并使第二铰链28以第二铰链28的下端为轴心转动，进而使转动铰链径向扩张，从而使所有锚体27伸出侧开口并顶紧管柱内壁。

参见图3所示，当推动装置的伸出端伸出时，能够推动第一铰链26向下运动，并使第二铰链28以第二铰链28的下端为轴心转动，进而使转动铰链径向扩张，所有锚体27径向向外移动，并从侧开口伸出，从而将管柱的内壁锚定；当推动装置的伸出端回收时，能拉动转动铰链径向回缩，从而将锚体27拉回至管柱内，实现切割工具与管柱的分离。

作为可选的实施方式，参见图6所示，上述锚体27包括球体271，球体271为弹性球；球体271的数量包括一个或两个以上，当锚体27上设置有两个以上球体271时，球体271围绕管壳的轴线布置。

上述球体271的布置方式，便于增大锚体27与管柱的接触面积，增大锚定管柱的稳定性。上述球体271的结构，使锚体27与管柱具有较好的接触条件，通过球体271的弹性形变，具有较好的防滑系数，保证锚体27与管柱内壁接触贴合紧密，便于更稳定的锚定管柱，防止管柱移动。锚体27可拆卸安装在第二铰链28上，可根据不同工作环境调换合适锚体27。

作为可选的实施方式，参见图2、图6和图8所示，所述推动装置包括电动推杆，锚定组件还包括导向套筒25和锚定连接盘24，其中：导向套筒25沿管壳的轴线设置，并固定设置在管壳内，锚定连接盘24的至少部分套设在导向套筒25外，并与导向套筒25滑动连接；电动推杆的伸出杆23作为推动装置的伸出端与锚定连接盘24连接，锚定连接盘24与第一铰链26的上端转动连接。

上述导向套筒25能够限制锚定连接盘24在竖直方向上移动，防止锚定连接盘24的径向位移。电动推杆通过锚定连接盘24与转动铰链传动连接，便于转动铰链的径向扩张和回缩。

作为可选的实施方式，参见图7、图8所示，导向套筒25的周壁上端设置有导向槽251；锚定连接盘24上包括内环部241、外环部242和连接槽244，内环部241和外环部242通过隔板243相连接，内环部241位于导向套筒25的内部，并与伸出杆23连接，外环部242套设于导向套筒25外，且隔板243穿过导向槽251，伸出杆23带动锚定连接盘24竖直移动时，隔板243在导向槽251内滑动；连接槽244与第一铰链26转动连接。

第一铰链26与连接槽244的配结构，能够限制第一铰链26绕中心轴线旋转和径向位移，保证锚定过程顺利。

具体的，参见图3，铰链安装座29通过螺栓固定安装在电机部分外壳31，第一铰链26与第二铰链28之间通过螺栓转动连接，连接槽244与第一铰链26之间、第二铰链28与铰链安装座29之间通过螺栓转动连接。为保证电动推杆下移通过转动铰链径向扩展锚体27，锚定连接盘24嵌入导向套筒25的导向槽251，第二铰链28装配端距离中心轴距离应该大于第一铰链26装配端。

上述锚定连接盘24与导向套筒25的配合结构，导向套筒25能够限制锚定连接盘24在竖直方向上移动，并同时带动转动铰链径向扩张或回缩，防止锚定连接盘24在径向方向上移动。

本实施例的切割工具，如图3所示，切割工具进行锚定扶正时，电动推杆推出伸出杆23，由于锚定连接盘24与导向套筒25滑动连接，限制锚定连接盘24水平位移和绕中心轴转动，第一铰链26上端由电动推杆伸出杆23带动轴向向下位移，第一铰链26和第二铰链28形成转动铰链，第二铰链28随着锚定进程绕第二铰链28下端向工具外转动，锚体27随第二铰链28转动进行径向扩展，直至与管柱内壁压紧，完成锚定，提供切割所需扶正力。

上述锚定组件，电动推杆接收电信号，轴向推出伸出杆23，带动第一铰链26下移，通过转动铰链使安装在第二铰链28上的锚体27径向伸出，直至弹性材料的锚体27与管柱内壁贴紧一定量变形，完成工具锚定。

本实施例的切割工具，电控部分外壳12、锚定部分导向套筒25、电机部分外壳31和电机安装座33设有线路孔和卡线槽。由于井下切割工作过程中存在振动和较大切割阻力，电磁耦合式井下切割工具整体采用螺栓连接，保证零件结构连接强度，同时便于后期工具零件的更换和维修。

如图2所示，传动套筒41与旋转壳46间安设有第二止推轴承48。由于刀架411径向位移时，传动套筒41与旋转壳46存在相对转动，第二止推轴承48可以保证相对转动舒畅，同时对传动套筒41轴向定位。

如图2所示，第二止推轴承48上安装有轴承密封盖47。轴承密封盖47通过内六角螺栓安装在旋转壳46，轴承密封盖47可以避免意外进入工具内部切屑影响第二止推轴承48正常转动。

参见图1，具体的，电磁耦合式井下切割工具的控制中心、伺服电机32的驱动器、基座22和磁力联轴器组件的控制调节器安装在电控部分外壳12内部；导向套筒25、电机安装座33安装在锚定部分外壳21；伺服电机32安装在电机安装座33；电机安装座33、悬挂外壳34和磁力联轴器安装座35通过螺栓连接固定。

实施例三

本实施例还提供了一种电磁耦合式井下切割工具完成井下切割的方法，包括如下步骤：

步骤a、操控铠装电缆11向竖直井内下放电磁耦合式井下切割工具,下行达到设定工作深度；

步骤b、铠装电缆11传输控制信号控制电动推杆，电动推杆伸出杆23伸长，锚定装置将锚体27推出紧贴管柱内壁，完成工具锚定。

步骤c、铠装电缆11传输控制信号启动伺服电机32，逆时针(俯视)输出设定的转速和扭矩，定制联轴器36与旋转主轴45花键连接，带动旋转主轴45转动，旋转主轴45下端花键与旋转壳46配合带动旋转部分整体旋转，下端磁力联轴器38、刀架411和刀头412开始绕工具中心轴周转，完成切割前准备。

步骤d、铠装电缆11传递控制信号启动磁力联轴器，上端磁力联轴器37、下磁力联轴器存在转速差，下端磁力联轴器38受到顺时针阻力转矩，带动传动套筒41顺时针转动，传动套筒41相对刀架411顺时针转动，传动套筒41上的齿轮与刀架411上的齿条相互配合推出刀架411，刀头412径向进给切割一定厚度管壁。

步骤e、管柱切割完成后，铠装电缆11传输信号控制伺服电机32顺时针转动，上端磁力联轴器37、下端磁力联轴器38存在相对转动，传动套筒41相对刀架411逆时针，齿轮齿条结构配合收回刀架411。刀架411收回后，控制信号控制电动推杆使伸出杆23收回，锚体27与管柱内壁分离，工具取消锚定。

步骤f、如需连续多次切割，可重复步骤a～e，直至切割任务全部完成，由铠装电缆11将工具拉出井下。

在本说明书的描述，具体特征、结构或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种电磁耦合式井下切割工具，其特征在于，包括管壳、割刀组件、位于所述管壳内的旋转主轴和磁力联轴器组件，其中：

所述磁力联轴器组件包括能够相对转动的上端磁力联轴器和下端磁力联轴器，所述上端磁力联轴器固定设置，所述旋转主轴上转动连接有径向传动部，所述下端磁力联轴器与所述径向传动部固定连接；

所述管壳包括旋转壳，所述旋转主轴与所述旋转壳固定连接，所述磁力联轴器组件通电时，所述旋转主轴带动所述割刀组件、所述旋转壳绕所述管壳的轴线转动，且所述径向传动部在所述下端磁力联轴器受到的阻力作用下驱动所述割刀组件沿径向伸出所述旋转壳或收回至所述旋转壳。

2.根据权利要求1所述的电磁耦合式井下切割工具，其特征在于，所述径向传动部包括传动套筒，所述传动套筒与所述旋转主轴转动连接，所述下端磁力联轴器与所述传动套筒固定连接；所述传动套筒的外周上设置有齿轮，所述割刀组件包括刀架和刀头，其中：

所述刀架水平布置，所述刀架上设置有齿条，所述齿条与所述齿轮啮合传动，所述刀头固定于所述刀架的伸出端；

所述刀架包括一个或两个以上，当所述刀架包括两个以上时，所有所述刀架围绕所述管壳的轴线间隔布置。

3.根据权利要求2所述的电磁耦合式井下切割工具，其特征在于，所述旋转壳上设置有供所述刀头伸出的通口；所述刀架上设置有限位槽，所述旋转壳上设置有限位块，所述限位块设置于所述刀架的移动路径设置上，所述限位块伸入所述限位槽内，且所述刀架与所述旋转壳滑动连接。

4.根据权利要求2所述的电磁耦合式井下切割工具，其特征在于，所述传动套筒上设置有调节孔，所述调节孔为长条形孔，并竖直布置，所述下端磁力联轴器能固定在所述调节孔的不同位置，进而调节所述下端磁力联轴器与所述上端磁力联轴器之间的轴向距离。

5.根据权利要求1所述的电磁耦合式井下切割工具，其特征在于，所述切割工具还包括有驱动装置，所述驱动装置固定于所述管壳内，所述驱动装置与所述旋转主轴通过联轴器连接，用于驱动所述旋转主轴绕所述管壳的轴线转动。

6.根据权利要求1所述的电磁耦合式井下切割工具，其特征在于，所述管壳包括悬挂外壳和底部外壳，其中：

所述悬挂外壳固定设置，所述旋转壳位于所述悬挂外壳和所述底部外壳之间，所述旋转壳与所述悬挂外壳转动连接，所述旋转壳与所述底部外壳固定连接，所述底部外壳的下部设置有锥形部，所述锥形部的尖端背离所述旋转壳设置。

7.根据权利要求1所述的电磁耦合式井下切割工具，其特征在于，所述切割工具还包括有锚定组件，所述锚定组件包括推动装置、转动铰链和锚体，其中：

所述转动铰链围绕所述管壳的轴线间隔布置，所述转动铰链包括第一铰链和第二铰链，所述推动装置的伸出端与所述第一铰链的上端驱动连接，所述第二铰链的下端固定设置，所述第二铰链的上端与所述第一铰链的下端转动连接，所述锚体固定在所述第二铰链上；

所述管壳上设置有侧开口，所述推动装置能推动所述第一铰链向下运动，并使所述第二铰链以所述第二铰链的下端为轴心转动，进而使所述转动铰链径向扩张，从而使所有所述锚体伸出所述侧开口并顶紧管柱内壁。

8.根据权利要求7所述的电磁耦合式井下切割工具，其特征在于，所述锚体包括球体，所述球体为弹性球；所述球体的数量包括一个或两个以上，当所述锚体上设置有两个以上所述球体时，所述球体围绕所述管壳的轴线布置。

9.根据权利要求7所述的电磁耦合式井下切割工具，其特征在于，所述推动装置包括电动推杆，所述锚定组件还包括导向套筒和锚定连接盘，其中：

所述导向套筒沿所述管壳的轴线设置，并固定设置在所述管壳内，所述锚定连接盘的至少部分套设在所述导向套筒外，并与所述导向套筒滑动连接；

所述电动推杆的伸出杆与所述锚定连接盘连接，所述锚定连接盘与所述第一铰链的上端转动连接。

10.根据权利要求9所述的电磁耦合式井下切割工具，其特征在于，所述导向套筒的周壁上端设置有导向槽；

所述锚定连接盘上包括内环部、外环部和连接槽，所述内环部和所述外环部通过隔板相连接，所述内环部位于所述导向套筒的内部，并与所述伸出杆连接，所述外环部套设于所述导向套筒外，且所述隔板穿过所述导向槽，所述伸出杆带动所述锚定连接盘竖直移动时，所述隔板在所述导向槽内滑动；所述连接槽与所述第一铰链转动连接。

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