CN203905876U - 一种倒扣装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种倒扣装置，包括输入总成（1）、锚定装置（2）、减速换向机构（3）、输出总成（4）；所述输入总成（1）的动力输入轴（14）穿过整个锚定装置（2）的凸轮轴齿轮架（213）的内腔，锚定装置（2）通过动力输入轴（14）下端的渐开线齿与设在凸轮轴齿轮架（213）上的行星轮（31）与减速换向机构（3）配合，减速换向机构（3）通过齿圈（33）与输出总成（4）的扭矩输出套（41）上端配合，且输入总成（4）靠固定套（42）与输入总成（1）的输出总成（14）螺纹连接将其锁在输入总成（1）下端。该倒扣装置，具有结构设计人性化，生产成本低，所需地面设备简单，施工安全可靠，操作简便等优点。

Description

一种倒扣装置

技术领域

本实用新型涉及油田井下管柱倒扣装置，特别提供了一种可实现井下减速、换向的倒扣装置。

背景技术

    目前处理井下倒扣的常规方法是通过作业机提升管柱找综合点，然后在地面旋转管柱直接倒扣，其主要存在的问题有：倒扣扭矩不能有效地传递到设计倒扣位置，倒扣扭矩达不到实际要求；理论计算综合点位置可能和实际倒扣位置有很大偏差，无法达到预期目的。

    因此，如何解决倒扣扭矩达不到实际要求，位置偏差大等问题，成为人们亟待解决的问题。

实用新型内容

为了至少解决倒扣扭矩达不到要求，位置偏差大的问题，本实用新型提供了一种可实现井下减速、换向的倒扣装置。

本实用新型提供的具体技术方案为：一种倒扣装置，其特征在于，包括：

输入总成1、锚定装置2、减速换向机构3和输出总成4；

所述输入总成1包括动力输入轴14，其外侧上部套装有上接头11，在动力输入轴14的顶端和上接头11的内部设置有将其二者固定连接为一体的防转键套13，且防转键套13的顶端设置有锁定环12，所述锁定环12的外表面与上接头11的内表面螺纹连接；

所述锚定装置2包括套装在输入总成1动力输入轴14外侧中部的凸轮轴齿轮架213，所述凸轮轴齿轮架213的外侧套装有摩擦块座28，其中，摩擦块座28的外周间隔设置有凹槽281，每个凹槽281内均设置有摩擦块26，且摩擦块26与凹槽281底面之间的空隙由弹簧片27支撑；所述摩擦块座28的上端与复位扭簧24一端相接，复位扭簧24的另一端支撑于扭簧锁紧套23下端，扭簧锁紧套23通过第一键套21套装在扭簧锁紧套23和凸轮轴齿轮架213两者配合的键槽内，将扭簧锁紧套23锁在凸轮轴齿轮架213上，同时所述第一键套21由压帽22与扭簧锁紧套23连接压紧，在扭簧锁紧套23的外侧，压帽22和摩擦块座28之间嵌套固定有上护帽25，上护帽25与嵌套固定于摩擦块座28下端的锚体29将摩擦块26套压在摩擦块座28的凹槽内，且所述锚体29与凸轮轴齿轮架213的凸键配合并通过下护帽211嵌套固定，下护帽211由固定套212锁死在凸轮轴齿轮架213上，且所述锚体29内设置有锚爪210；

所述减速换向机构3包括多个置于锚定装置2凸轮轴齿轮架213下端的齿轮架上并且通过齿间配合咬合于输入总成1动力输入轴14底端外侧一周的行星轮31，以及通过齿形与行星轮31齿形相互配合的齿圈33，且所述齿圈33套装于锚定装置2凸轮轴齿轮架213下端外围；

所述输出总成4包括上端嵌套于减速换向机构3齿圈33内侧下端的扭矩输出套41，同时所述扭矩输出套41通过固定套42与输入总成1动力输入轴14的下端螺纹连接，将扭矩输出套41锁在动力输入轴14上，在扭矩输出套41下部丝扣连接有输出接头45，且所述扭矩输出套41和输出接头45通过第二键套44键槽配合固定为一体，在扭矩输出套41下端外壁上设置有将第二键套44锁死的锁环43。

    优选，所述动力输入轴14和上接头11之间为丝扣连接。

进一步优选，所述摩擦块座28外周间隔设置的凹槽281个数与摩擦块6的个数一一对应。

进一步优选，所述摩擦块座28外周间隔设置的凹槽281个数和摩擦块6的个数均为4个。

进一步优选，所述锚体29内锚爪210的个数为3个。

进一步优选，所述行星轮31的个数为3~5个。

本实用新型提供的倒扣装置，在倒扣施工时，先将打捞工具与倒扣装置的输出总成的输出接头连接，通过地面作业车将正扣管柱与倒扣装置输入总成的上接头连接，下入井内与井内被倒扣管柱对接，通过地面操作液压大钳或转盘提供右旋扭矩，扭矩经管柱传递至输入总成的动力传动轴，动力传动轴同时带动行星轮使凸轮轴齿轮架右旋；而锚定装置的摩擦块始终与井壁磨擦产生磨擦阻力，摩擦块带动锚体和锚爪相对于凸轮轴齿轮架左旋，凸轮轴齿轮架旋转1/6圈，锚爪伸出支撑在套管壁上与套管壁咬合达到锚定目的；当锚定装置与套管锚定，与此同时凸轮轴齿轮架被固定不动，亦即减速机构的行星轮固定，扭矩经行星轮减速，传递至齿圈，齿圈换向输出扭矩，从而完成了扭矩的增加和换向输出；增大后的左旋扭矩经齿圈扭矩输出套到输出接头，最终通过打捞工具作用到被倒扣管柱。

本实用新型提供的倒扣装置，在倒扣作业时能够解决倒扣扭矩不足，使扭矩能充分的作用到设计倒扣部位，且倒扣目标性强、准确率高、施工安全可靠。该倒扣装置有效解决了以下问题：（1）、传统倒扣扭矩不能有效地传递到倒扣的部位、倒扣扭矩不足；（2）、理论计算综合点位置可能和实际倒开位置有很大偏差，无法达到预期目的；（3）、倒扣大扭矩对上部管柱的损伤，可能造成井下次生事故；具有结构设计简单，生产成本低，所需地面设备简单、施工安全可靠、操作简便，使用时不受井场条件限制的优点。

附图说明

下面结合附图及实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：

    图1为倒扣装置的结构示意图；

图2为图1的A-A剖视图；

图3为图1的B-B剖视图；

图4为图1的C-C剖视图；

图5为图1的D-D剖视图。

具体实施方式

下面将结合具体的实施方式，对本实用新型进行进一步的解释，但其并不用于限制本实用新型的保护范围。

如图1所示为一种倒扣装置，该装置的主要作用是将钻杆（或油管）的优选转动（正扭矩）转换为井下遇卡管柱的左旋转动，使遇卡管柱的连接丝扣松开，该装置包括依次连接的输入总成1、锚定装置2、减速换向机构3和输出总成4；所述输入总成1的动力输入轴14穿过整个锚定装置2的凸轮轴齿轮架213的内腔，锚定装置2通过动力输入轴14下端的渐开线齿与设在凸轮轴齿轮架213上的行星轮31与减速换向机构3配合，减速换向机构3通过齿圈33与输出总成4的扭矩输出套41上端配合，且输入总成4靠固定套42与输入总成1的动力输入轴14螺纹连接将其锁在输入总成1下端；

具体而言，参见图1，输入总成1包括动力输入轴14，其外侧上部丝扣套装有上接头11，在动力输入轴14的顶端和上接头11的内部设置有将其二者固定连接为一体的防转键套13，且防转键套13的顶端设置有锁定环12，所述锁定环12的外表面与上接头11的内表面螺纹连接；

参见图1、图2，锚定装置2包括套装在输入总成1动力输入轴14外侧中部的凸轮轴齿轮架213，所述凸轮轴齿轮架213的外侧套装有摩擦块座28，其中，摩擦块座28的外周间隔设置有凹槽281，每个凹槽281内均设置有摩擦块26，且摩擦块26与凹槽281底面之间的空隙由弹簧片27支撑；所述摩擦块座28的上端与复位扭簧24一端相接，复位扭簧24的另一端支撑于扭簧锁紧套23下端，扭簧锁紧套23通过第一键套21套装在扭簧锁紧套23和凸轮轴齿轮架213两者配合的键槽内，将扭簧锁紧套23锁在凸轮轴齿轮架213上，同时所述第一键套21由压帽22与扭簧锁紧套23连接压紧，在扭簧锁紧套23的外侧，压帽22和摩擦块座28之间嵌套固定有上护帽25，上护帽25与嵌套固定于摩擦块座28下端的锚体29将摩擦块26套压在摩擦块座28的凹槽内，且所述锚体29与凸轮轴齿轮架213的凸键配合并通过下护帽211嵌套固定，下护帽211由固定套212锁死在凸轮轴齿轮架213上，且参见图3，所述锚体29内设置有锚爪210；其中，优选摩擦块座28外周间隔设置的凹槽281个数与摩擦块26的个数一一对应，均为4个，锚爪210的个数为3个；工作时，四个摩擦块靠四组弹簧片支撑始终与套管壁接触，当倒扣装置捞获井内被倒管柱时，右旋动力输入轴，同时带动凸轮轴齿轮架右旋，由于四个摩擦块始终与井壁摩擦产生摩擦阻力，四个摩擦块带动锚体和锚爪相对于凸轮轴齿轮架左旋，锚爪伸出支撑在套管臂上与套管臂咬合达到锚定目的，其中复位扭簧24的作用是倒扣装置在完成倒扣工作时辅助锚爪210回收到锚体29的腔内；

参见图1、图4、图5，减速换向机构3包括多个（图中所示为5个）置于锚定装置2凸轮轴齿轮架213下端的齿轮架上并且通过齿间配合咬合于输入总成1动力输入轴14底端外侧一周的行星轮31，以及通过齿形与行星轮31齿形相互配合的齿圈33，且所述齿圈33套装于锚定装置2凸轮轴齿轮架213下端外围；该减速换向机构中的减速换向部分，是由输入总成1动力输入轴14的一部分充当太阳轮，锚定装置2的凸轮轴齿轮架213的一部分充当行星轮齿轮架，实现了其减速换向的功能。

参见图1、图5，输出总成4包括上端嵌套于减速换向机构3齿圈33内侧下端的扭矩输出套41，同时所述扭矩输出套41通过固定套42与输入总成1动力输入轴14的下端螺纹连接，将扭矩输出套41锁在动力输入轴14上，在扭矩输出套41下部丝扣连接有输出接头45，且所述扭矩输出套41和输出接头45通过第二键套44键槽配合固定为一体，在扭矩输出套41下端外壁上设置有将第二键套44锁死的锁环43。

在倒扣施工时，先将打捞工具与倒扣装置的输出总成4的输出接头连接，通过地面作业车将正扣管柱与倒扣装置的输入总成1的上接头11连接下入井内与井内被倒扣管柱对接，通过地面操作液压大钳或转盘提供右旋扭矩，扭矩经管柱传递至输入总成1的动力传动轴14，参见图1，动力传动轴14带动行星轮31使凸轮轴齿轮架213右旋；如图2、3所示，锚定装置2的四个摩擦块26由四组弹簧片27支撑，始终与井壁磨擦产生磨擦阻力，四组摩擦块26带动锚体19和锚爪210相对于凸轮轴齿轮架213左旋，凸轮轴齿轮架213旋转1/6圈，锚爪210伸出支撑在套管壁上与套管壁咬合达到锚定目的；当锚定装置2与套管锚定，与此同时凸轮轴齿轮架213被固定不动，亦即减速机构3的行星轮31固定，扭矩经行星轮31减速，传递至齿圈33，齿圈33换向输出扭矩，从而完成了扭矩的增加和换向输出；参见图1，增大后的左旋扭矩经齿圈33扭矩输出套41到输出接头45，最终通过打捞工具作用到被倒扣管柱。当井下管柱丝扣松开同时，通过复位扭簧24初始作用力及倒扣扭矩的惯性力下将摩擦块座28、锚体29反向旋转约1/6圈，使锚爪210回收，解除倒扣工具的锚定。

    本实用新型所述的井下减速、换向倒扣装置，适用井眼范围：φ139.7mm套管和φ177.8mm套管；适应φ139.7mm套管倒扣工具减速机构3的减速比为1：2.055，理论输出力矩：3000（输入扭矩）×2.055=6165N.m，适应φ177.8mm套管倒扣工具减速机构3的减速比1：2，理论输出力矩：3000（输入扭矩）×2 =6000N.m。

    上面结合附图对本实用新型的实施方式做了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (6)

1.一种倒扣装置，其特征在于，包括：

    输入总成（1）、锚定装置（2）、减速换向机构（3）和输出总成（4）；

所述输入总成（1）包括动力输入轴（14），其外侧上部套装有上接头（11），在动力输入轴（14）的顶端和上接头（11）的内部设置有将其二者固定连接为一体的防转键套（13），且防转键套（13）的顶端设置有锁定环（12），所述锁定环（12）的外表面与上接头（11）的内表面螺纹连接；

所述锚定装置（2）包括套装在输入总成（1）动力输入轴（14）外侧中部的凸轮轴齿轮架（213），所述凸轮轴齿轮架（213）的外侧套装有摩擦块座（28），其中，摩擦块座（28）的外周间隔设置有凹槽（281），每个凹槽（281）内均设置有摩擦块（26），且摩擦块（26）与凹槽（281）底面之间的空隙由弹簧片（27）支撑；所述摩擦块座（28）的上端与复位扭簧（24）一端相接，复位扭簧（24）的另一端支撑于扭簧锁紧套（23）下端，扭簧锁紧套（23）通过第一键套（21）套装在扭簧锁紧套（23）和凸轮轴齿轮架（213）两者配合的键槽内，将扭簧锁紧套（23）锁在凸轮轴齿轮架（213）上，同时所述第一键套（21）由压帽（22）与扭簧锁紧套（23）连接压紧，在扭簧锁紧套（23）的外侧，压帽（22）和摩擦块座（28）之间嵌套固定有上护帽（25），上护帽（25）与嵌套固定于摩擦块座（28）下端的锚体（29）将摩擦块（26）套压在摩擦块座（28）的凹槽内，且所述锚体（29）与凸轮轴齿轮架（213）的凸键配合并通过下护帽（211）嵌套固定，下护帽（211）由固定套（212）锁死在凸轮轴齿轮架（213）上，且所述锚体（29）内设置有锚爪（210）；

所述减速换向机构（3）包括多个置于锚定装置（2）凸轮轴齿轮架（213）下端的齿轮架上并且通过齿间配合咬合于输入总成（1）动力输入轴（14）底端外侧一周的行星轮（31），以及通过齿形与行星轮（31）齿形相互配合的齿圈（33），且所述齿圈（33）套装于锚定装置（2）凸轮轴齿轮架（213）下端外围；

所述输出总成（4）包括上端嵌套于减速换向机构（3）齿圈（33）内侧下端的扭矩输出套（41），同时所述扭矩输出套（41）通过固定套（42）与输入总成（1）动力输入轴（14）的下端螺纹连接，将扭矩输出套（41）锁在动力输入轴（14）上，在扭矩输出套（41）下部丝扣连接有输出接头（45），且所述扭矩输出套（41）和输出接头（45）通过第二键套（44）键槽配合固定为一体，在扭矩输出套（41）下端外壁上设置有将第二键套（44）锁死的锁环（43）。

2.按照权利要求1所述倒扣装置，其特征在于：所述动力输入轴（14）和上接头（11）之间为丝扣连接。

3.按照权利要求1所述倒扣装置，其特征在于：所述摩擦块座（28）外周间隔设置的凹槽（281）个数与摩擦块（6）的个数一一对应。

4.按照权利要求3所述倒扣装置，其特征在于：所述摩擦块座（28）外周间隔设置的凹槽（281）个数和摩擦块（6）的个数均为4个。

5.按照权利要求1所述倒扣装置，其特征在于：所述锚体（29）内锚爪（210）的个数为3个。

6.按照权利要求1所述倒扣装置，其特征在于：所述行星轮（31）的个数为3~5个。