CN209817998U - 井下破损套管取换及固井成套工装 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种井下破损套管取换及固井成套工装，包括水力内割刀、井下落物打捞工具、余留套管磨铣工具和外插对接固井工具，外插对接固井工具的下端设有外插引鞋，外插引鞋上端旋接有加长筒，加长筒上端旋接有循环筒，循环筒中段的圆周壁上设有多排注灰孔，循环筒的上端旋接有密封筒，密封筒下端的母螺纹上方嵌装有R型密封圈且倒刺向上，密封筒上端的母螺纹中旋接有对接接头，对接接头的上端设有锥形母螺纹，对接接头的下端口设有上窄下宽的对接接头内倒角；密封筒、循环筒、加长筒和外插引鞋的内径均与套管的外径相适配。该井下破损套管取换及固井成套工装结构简单，操作方便，生产成本及井下风险低，对接坐封操作简单，密封可靠性高。

Description

井下破损套管取换及固井成套工装

技术领域

本实用新型涉及一种井下破损套管取换及固井成套工装，在井筒破损套管的取换施工中，用于井筒新换入的套管串与井筒内原有余留套管的对接固井，属于井筒大修工具技术领域。

背景技术

石油、天然气要通过钻井施工形成的井筒进行开采，井眼中的井筒套管串由套管逐根通过螺纹依次旋接而成，随着油气井开采时间的增加，井下环境越发恶劣，极易发生套管的破损。通常套管外有水泥固井的不容易损坏，水泥固井段以上的光管段，因为双面腐蚀，更加容易损坏，有时能断成几截，出现这种情况就需要对破损套管进行取换。

钻井过程中掉落到井底的钻头、钻具、工具等这些叫做“落鱼”，这些东西的顶部就叫“鱼顶”。“方入”是指转盘补心以下方钻杆的长度，例如下打捞工具时，当打捞工具的最下端碰到鱼顶时，这个方入就叫碰鱼方入。再继续下放钻具，当鱼头进入适当的打捞位置时，这个方入就叫做打捞方入。

现有技术中磨铣鞋铣齿极易造成鱼顶偏磨，且采用平面分布设计，修铣后的鱼顶形状呈平面，不利于后续套管对接密封。换套管时仍采用螺纹连接，井下余留套管需要保留螺纹接箍。通常是通过倒扣（倒开套管连接螺纹）取出破损套管，再下入新套管与井下余留老套管进行螺纹对接；如原有套管断裂，则要用反扣（左旋螺纹）钻具进行倒扣，首先打捞出上部损坏套管。倒扣取换套管作业施工步骤多、工序较复杂，需要使用反扣钻具，不适合深井取换套管作业。这是因为套管倒扣作业时，通常是采用反扣钻具内插到套管内进行倒扣，由于内插反扣钻具尺寸小、强度低，倒开深度受限。如采用常规反扣钻具倒扣，倒开螺纹位置不能精确确定，且可能倒成几截。如采用大套管外插对接，则套管对接部位的密封可靠性差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种井下破损套管取换及固井成套工装，安全可靠，制造成本低，对接坐封操作简单，密封可靠性高。

为解决以上技术问题，本实用新型的一种井下破损套管取换及固井成套工装，包括水力内割刀、井下落物打捞工具、余留套管磨铣工具和外插对接固井工具，所述外插对接固井工具的下端设有外插引鞋，所述外插引鞋的上端通过螺纹旋接有加长筒，所述加长筒的上端通过螺纹旋接有循环筒，所述循环筒中段的圆周壁上设有多排注灰孔，所述循环筒的上端旋接有密封筒，所述密封筒下端的母螺纹上方设有密封圈嵌槽，所述密封圈嵌槽中嵌装有R型密封圈且R型密封圈内壁的倒刺向上，所述密封筒上端的母螺纹中旋接有对接接头，所述对接接头的上端设有对接接头锥形母螺纹，所述对接接头的下端口设有上窄下宽的对接接头内倒角；所述密封筒、循环筒、加长筒和外插引鞋的内径均与套管的外径相适配。

相对于现有技术，本实用新型取得了以下有益效果：①余留套管的鱼顶磨铣出外倒角后，在外插对接固井工具的上端安装浮箍，浮箍上方与新套管连接，新套管上方与钻具连接；随着钻具的下放，新套管逐节向井下延伸；通过缓慢下放钻具，使余留套管的鱼顶顺利进入外插引鞋内，继续下放钻具，使余留套管的鱼顶到达加长筒内停止，开泵循环修井液；修井液循环至指标正常后注水泥浆，水泥浆沿新套管中心孔下行至循环筒中，从循环筒圆周上的注灰孔进入套管外周的环空；注完水泥后，向新套管内放入胶塞，并利用修井液推动胶塞下行，胶塞推动水泥浆从注灰孔排出，当胶塞到达浮箍上方时实现坐封；再次下放钻具，循环筒的注灰孔及密封筒的R型密封圈依次越过余留套管的鱼顶，直至余留套管的鱼顶外倒角与对接接头内倒角相嵌合，继续下压500kN，实现套管对接并密封。②余留套管的鱼顶位于循环筒的注灰孔下方时注水泥浆，加长筒和外插引鞋的内壁与余留套管外壁有较长距离的配合，一方面可以确保套管对接的同轴度，另一方面为新套管的下行提供了中心定位，水泥注完后可以直接下放新套管实现坐封，避免外插引鞋再次寻找余留套管的鱼顶，减少井下发生意外的风险。③当鱼顶位于循环筒的注灰孔下方时，循环筒的内外通过注灰孔实现连通，此时水泥浆可以沿循环筒中心下行，从注灰孔流出后，在沿套管环空上行。当水泥浆注完后，本固井工具下行，余留套管的鱼顶越过注灰孔时，注灰孔即被封闭。④本实用新型实现了三级密封，即内外倒角密封、R型密封圈密封及套管外水泥密封，大大提高了密封性能。

作为本实用新型的改进，所述对接接头的下部外周设有外凸的对接接头凸台，所述对接接头的下端外周设有对接接头公螺纹，所述对接接头凸台的上部台阶为上细下粗的锥形台阶，所述对接接头凸台的下部台阶为平面；所述密封筒上端的母螺纹旋接在对接接头公螺纹上且密封筒的上端口抵靠在对接接头凸台的下部台阶下方。对接接头凸台上部的锥形台阶便于本实用新型在井眼中顺利下放或上提，当密封筒的上端口抵靠在对接接头凸台的下方时，即已完成连接，同时密封筒也获得了轴向的准确定位。

作为本实用新型的进一步改进，所述对接接头内倒角的密封面上粘接有锥形铜密封垫。锥形铜密封垫位于对接接头内倒角与余留套管的鱼顶外倒角之间，受到挤压后变形，提高了两者坐封的密封性能。

作为本实用新型的进一步改进，所述对接接头内倒角与水平面呈30°夹角；所述外插引鞋的下端设有螺旋状向下延伸的外插引鞋螺旋导引口，所述引鞋坡口的下端设有外插引鞋螺旋导引口内倒角。对接接头内倒角便于与余留套管鱼顶30°的外倒角直接嵌合或者通过铜密封垫相配合，提高接合的准确性。外插引鞋下端的外插引鞋螺旋导引口及内倒角便于余留套管的鱼顶进入外插引鞋的内腔。

作为本实用新型的进一步改进，所述余留套管磨铣工具包括铣鞋壳体，所述铣鞋壳体的上端内腔设有铣鞋壳体锥形母螺纹，沿所述铣鞋壳体的轴线设有圆柱状的铣鞋壳体中心孔，所述铣鞋壳体中心孔的上端通过上大下小的铣鞋壳体喇叭口与所述铣鞋壳体锥形母螺纹的下端相贯通；所述铣鞋壳体中心孔的底部设有铣鞋壳体锥形沉孔且所述铣鞋壳体的底部封闭，所述铣鞋壳体中心孔的底部与铣鞋壳体锥形沉孔相交的圆周上对称设有两个直通式水眼，各直通式水眼的下端向外倾斜且与铣鞋壳体的底面相贯通；所述铣鞋壳体的下部外周设有外凸的铣鞋壳体凸台，所述铣鞋壳体的下端外周设有铣鞋壳体公螺纹，所述铣鞋壳体的下端面中心设有向上延伸的铣鞋壳体螺孔，所述铣鞋壳体螺孔中旋接有铣鞋体中心柱，所述铣鞋体中心柱的下端连接有与之连为一体的铣鞋体，所述铣鞋体的上端面抵靠在所述铣鞋壳体下端面的下方，所述铣鞋体的外圆周与所述磨铣引鞋的内壁留有间隙；所述铣鞋体上对称设有两个竖向贯通的喷嘴，所述喷嘴的上端与相应直通式水眼的下端相贯通；所述铣鞋体的下端面中心设有铣鞋体中心平面，所述铣鞋体中心平面的四周设有下端面呈中心高四周低的内凹斜坡面，所述内凹斜坡面上均匀分布有多个硬质合金铣齿；所述铣鞋壳体公螺纹上旋接有筒状的磨铣引鞋，所述磨铣引鞋的上端口抵靠在所述铣鞋壳体凸台的下台阶下方，所述磨铣引鞋的内径与套管的外径相适配。①磨铣施工时，将铣鞋壳体的铣鞋壳体锥形母螺纹与钻具连接，下放钻具，当该工具接近余留套管的鱼顶时，开泵循环修井液，继续缓慢下放钻具，使余留套管的鱼顶顺利进入磨铣引鞋内，随后启动转盘，将钻具下放至碰鱼方入，铣鞋体下端的硬质合金铣齿对鱼顶进行磨铣，磨铣进尺2～5cm。②磨铣引鞋下端螺旋状的磨铣引鞋螺旋导引口便于余留套管的鱼头进入，余留套管进入磨铣引鞋的内腔后，由于磨铣引鞋的内径与套管的外径相适配，余留套管将磨铣引鞋扶正，防止余留套管的鱼顶发生偏磨。③铣鞋体下端的内凹斜坡面对余留套管的鱼顶进行磨铣，可以在余留套管的鱼顶磨铣出外倒角。④当鱼顶进入磨铣引鞋内时已获得定位，此时先启动转盘，再将钻具下放至碰鱼方入，可以减轻硬质合金铣齿刚进入磨铣时的启动负荷，磨铣产生的碎屑通过修井液的循环带出井外，磨铣进尺2～5cm确保可以在鱼顶磨铣出外倒角且避免过度磨铣。

作为本实用新型的进一步改进，所述铣鞋壳体凸台的上部台阶为上细下粗的锥形台阶，所述铣鞋壳体凸台的下部台阶为平面；所述铣鞋体下端的内凹斜坡面与水平面呈30°夹角。铣鞋壳体凸台上部的锥形台阶便于本实用新型在井眼中顺利下放或上提，当磨铣引鞋的上端口接触到铣鞋壳体凸台的下部台阶即已完成连接，因此磨铣引鞋获得了轴向的准确定位。铣鞋体的内凹斜坡面可以在余留套管的鱼顶磨铣出与水平面呈30°夹角的外倒角，便于与新套管下方对接接头的30°内倒角直接嵌合或者通过铜密封垫相配合，提高接合的准确性。

作为本实用新型的进一步改进，所述喷嘴的横截面呈沿径向延伸的腰形槽。喷嘴的横截面呈腰形槽一方面通过专用工具嵌入喷嘴可以将铣鞋体拧紧在铣鞋壳体下方，另一方面比较宽的喷嘴可以使修井液快速分布到磨铣面上，更好地起到润滑冷却的作用。

作为本实用新型的进一步改进，所述井下落物打捞工具包括锥形打捞筒，所述锥形打捞筒的上端口旋接有卡瓦接头，所述锥形打捞筒的下端旋接有标准引鞋，所述锥形打捞筒的内腔安装有卡瓦，所述卡瓦的上端安装有A型盘根，所述卡瓦的下端安装有控制环，所述锥形打捞筒的外壁母线相对于锥形打捞筒轴线的倾角为2°，且锥形打捞筒上端口的内径比下端口的内径小12mm；所述锥形打捞筒的内壁设有锥形螺旋卡瓦槽，所述锥形螺旋卡瓦槽的上端设有A型盘根槽，所述锥形螺旋卡瓦槽的下端设有控制环安装槽；所述A型盘根嵌装于所述A型盘根槽中，所述卡瓦为沿锥形螺旋卡瓦槽螺旋延伸的锥形螺旋卡瓦，所述锥形螺旋卡瓦的上端抵靠在所述A型盘根的下方，所述锥形螺旋卡瓦的下端头固定在所述控制环上，所述控制环的外周嵌装于所述控制环安装槽中，所述控制环的下端面压在所述标准引鞋的上端口上；所述卡瓦接头的外壁呈上大下小的三级台阶状，所述卡瓦接头的下段外周设有卡瓦接头公螺纹，所述卡瓦接头公螺纹旋接在所述锥形打捞筒的上端，所述卡瓦接头的下端口压在所述A型盘根上方，所述卡瓦接头的中段为圆柱段，所述卡瓦接头中段下部的台阶压在所述锥形打捞筒的上端口上，所述卡瓦接头的上端内壁设有卡瓦接头母螺纹。①组装时，从锥形打捞筒的下端口依次向上安装A型盘根、锥形螺旋卡瓦和控制环；锥形螺旋卡瓦的下端插到控制环内，确保使用时锥形螺旋卡瓦只能在锥形螺旋卡瓦槽内上下有限的移动，而不能转动。②卡瓦打捞筒筒体采用锥形打捞筒，采用2°倾角且上端口比下端口的小12mm，使得锥形打捞筒的筒体长度比传统打捞筒的长度增加三倍，当鱼顶破裂或缩小时，卡瓦可以顺利捞获鱼顶以下部分。③常规卡瓦打捞筒的范围差仅为3mm，本实用新型的锥形螺旋卡瓦的上下两端的直径差达到12mm，打捞范围比常规卡瓦打捞筒增大了四倍，可以弥补对井下落鱼外径测量不准、无法测量或断口不规则等方面的不足，因此打捞成功率成倍增加。④卡瓦的长度也增长了三倍，卡瓦的直径从下到上变为圆锥形，即最下端为打捞筒的规格直径，然后向上直径逐渐减小，解决了同一规格的钻具无论怎样磨损，都能抓捞。⑤解决了鱼头难入卡瓦的问题，不需要旋转转盘，杜绝了卡瓦断的现象，保证一次成功。⑥卡瓦接头中段下部的台阶压在锥形打捞筒的上端口上，可以起到轴向定位的作用，卡瓦接头上段与中段之间形成的台肩，便于井口拆卸时扣5吋吊卡，使拆卸省时省力。

作为本实用新型的进一步改进，所述锥形螺旋卡瓦的下端头连接有向下延伸的卡瓦固定柱，所述控制环的上端口连接有向上延伸的控制环立管，所述卡瓦固定柱插接在所述控制环立管中；所述锥形打捞筒的下端设有打捞筒母螺纹，所述标准引鞋的上端设有引鞋公螺纹，所述引鞋公螺纹旋接在所述打捞筒母螺纹中。卡瓦固定柱使得锥形螺旋卡瓦的下端固定在控制环上，确保使用时锥形螺旋卡瓦不能转动，只能在锥形螺旋卡瓦槽内上下有限的轴向移动；引鞋公螺纹的上端口将控制环压紧在控制环安装槽的台阶上。

作为本实用新型的进一步改进，所述锥形螺旋卡瓦的外部为宽锯齿左旋螺纹，贴靠在所述锥形螺旋卡瓦槽中，所述锥形螺旋卡瓦槽的宽度大于所述锥形螺旋卡瓦的宽度；所述锥形螺旋卡瓦内壁的抓捞牙为多头左旋锯齿形螺牙。锥形螺旋卡瓦与锥形螺旋卡瓦槽相配合，两者螺距相同，但锥形螺旋卡瓦的宽度要窄于锥形螺旋卡瓦槽，使得锥形螺旋卡瓦在小范围内具有一定的弹性；抓捞牙采用多头左旋锯齿形螺牙抓捞落鱼的效果更好。

附图说明

图1为井下落物打捞工具的结构示意图。

图2为图1中锥形打捞筒的放大图。

图3为图1中锥形螺旋卡瓦的放大图。

图4为图1中控制环的放大图。

图5为余留套管磨铣工具的结构示意图。

图6为图5中铣鞋体的结构示意图。

图7为图6的仰视图。

图8为外插对接固井工具的结构示意图。

图9为图8中段的放大图。

图10为本实用新型取换采油井筒套管完毕准备试压时的状态图。

图中：1.井下落物打捞工具；1a.卡瓦接头；1a1.卡瓦接头母螺纹；1a2.卡瓦接头中段；1a3.卡瓦接头公螺纹；1b.锥形打捞筒；1b1.A型盘根槽；1b2.锥形螺旋卡瓦槽；1b3.控制环安装槽；1c.A型盘根；1d.锥形螺旋卡瓦；1d1.卡瓦固定柱；1e.控制环；1e1.控制环立管；1f.标准引鞋；2.余留套管磨铣工具；2a.铣鞋壳体；2a1.铣鞋壳体锥形母螺纹；2a2.铣鞋壳体喇叭口；2a3.铣鞋壳体中心孔；2a4.铣鞋壳体锥形沉孔；2a5.直通式水眼；2a6.铣鞋壳体凸台；2b.铣鞋体；2b1.铣鞋体中心柱；2b2.喷嘴；2b3.内凹斜坡面；2b4.硬质合金铣齿；2b5.铣鞋体中心平面；2c.磨铣引鞋；3.外插对接固井工具；3a.对接接头；3a1.对接接头锥形母螺纹；3a2.对接接头凸台；3a3.对接接头内倒角；3b.密封筒；3b1.R型密封圈；3c.循环筒；3c1.注灰孔；3d.加长筒；3e.外插引鞋；4.余留套管；5.封隔器；6.浮箍；7.新套管；8.胶塞。

具体实施方式

本实用新型的井下破损套管取换及固井成套工装包括水力内割刀、井下落物打捞工具1、余留套管磨铣工具2和外插对接固井工具3。套管取换作业时，先用封隔器5将余留套管4的内腔堵住防止发生井喷，然后采用水力内割刀切割掉需要起出的套管，大部分套管可以随钻具起出，对于已断裂落井的短套管采用井下落物打捞工具1打捞取出；然后利用余留套管磨铣工具2在余留套管4的鱼顶磨铣出鱼顶外倒角，浮箍6连接在外插对接固井工具3的上端，新套管7连接在浮箍6上方，然后新套管7随钻具下放，通过外插对接固井工具3与余留套管4的鱼顶完成对接。

如图1至图4所示，井下落物打捞工具1包括锥形打捞筒1b，锥形打捞筒1b的上端口旋接有卡瓦接头1a，打捞筒的下端旋接有标准引鞋1f，锥形打捞筒1b的内腔安装有卡瓦，卡瓦的上端安装有A型盘根1c，卡瓦的下端安装有控制环1e，锥形打捞筒1b的外壁母线相对于锥形打捞筒轴线的倾角为2°，且锥形打捞筒上端口的内径比下端口的内径小12mm；锥形打捞筒1b的内壁设有锥形螺旋卡瓦槽1b2，锥形螺旋卡瓦槽1b2的上端设有A型盘根槽1b1，锥形螺旋卡瓦槽1b2的下端设有控制环安装槽1b3；A型盘根1c嵌装于A型盘根槽1b1中，卡瓦为沿锥形螺旋卡瓦槽1b2螺旋延伸的锥形螺旋卡瓦1d，锥形螺旋卡瓦1d的上端抵靠在A型盘根1c的下方，锥形螺旋卡瓦1d的下端头固定在控制环1e上，控制环1e的外周嵌装于控制环安装槽1b3中，控制环1e的下端面压在标准引鞋1f的上端口上。

组装时，从锥形打捞筒1b的下端口依次向上安装A型盘根1c、锥形螺旋卡瓦1d和控制环1e。锥形螺旋卡瓦1d的下端插到控制环1e内，确保使用时锥形螺旋卡瓦1d只能在锥形螺旋卡瓦槽1b2内上下有限的移动，而不能转动。A型盘根1c为橡胶短筒，内部设有密封唇，为落鱼外径与筒体内壁间密封用，与锥形螺旋卡瓦1d配套使用，利用卡瓦接头1a的下端将A型盘根1c适度压紧即具密封性。卡瓦打捞筒筒体采用锥形打捞筒1b，采用2°倾角且上端口比下端口的小12mm，使得锥形打捞筒1b的筒体长度比传统打捞筒的长度增加三倍，当鱼顶破裂或缩小时，卡瓦可以顺利捞获鱼顶以下部分。解决了鱼头难入卡瓦的问题，不需要旋转转盘，杜绝了卡瓦断的现象，保证一次成功。

常规卡瓦打捞筒的范围差仅为3mm，本实用新型的锥形螺旋卡瓦1d的上下两端的直径差达到12mm，打捞范围比常规卡瓦打捞筒增大了四倍，可以弥补对井下落鱼外径测量不准、无法测量或断口不规则等方面的不足，因此打捞成功率成倍增加。卡瓦的长度也增长了三倍，卡瓦的直径从下到上变为圆锥形，即最下端为打捞筒的规格直径，然后向上直径逐渐减小，解决了同一规格的钻具无论怎样磨损，都能抓捞。

卡瓦接头1a的外壁呈上大下小的三级台阶状，卡瓦接头1a的下段外周设有卡瓦接头公螺纹1a3，卡瓦接头公螺纹1a3旋接在锥形打捞筒1b的上端，卡瓦接头1a的下端口压在A型盘根1c上方，卡瓦接头1a的中段为圆柱段，卡瓦接头中段1a2下部的台阶压在锥形打捞筒1b的上端口上，卡瓦接头1a的上端内壁设有卡瓦接头母螺纹1a1。卡瓦接头中段1a2下部的台阶压在锥形打捞筒1b的上端口上，可以起到轴向定位的作用，卡瓦接头上段与中段之间形成的台肩，便于井口拆卸时扣五吋吊卡，使拆卸省时省力。

锥形螺旋卡瓦1d的下端头连接有向下延伸的卡瓦固定柱1d1，控制环1e设有向上延伸的控制环立管1e1，卡瓦固定柱1d1插接在控制环立管1e1中。使得锥形螺旋卡瓦1d的下端固定在控制环1e上，确保使用时锥形螺旋卡瓦1d不能转动，只能在锥形螺旋卡瓦槽1b2内上下有限的轴向移动。

锥形打捞筒1b的下端设有打捞筒母螺纹，标准引鞋1f的上端设有引鞋公螺纹，引鞋公螺纹旋接在打捞筒母螺纹中。引鞋公螺纹的上端口将控制环1e压紧在控制环安装槽1b3的台阶上。

锥形螺旋卡瓦1d的外部为宽锯齿左旋螺纹，贴靠在锥形螺旋卡瓦槽中，锥形螺旋卡瓦槽的宽度大于锥形螺旋卡瓦的宽度；锥形螺旋卡瓦内壁的抓捞牙为多头左旋锯齿形螺牙。锥形螺旋卡瓦1d与锥形螺旋卡瓦槽相配合，两者螺距相同，但锥形螺旋卡瓦1d的宽度要窄于锥形螺旋卡瓦槽，使得锥形螺旋卡瓦在小范围内具有一定的弹性；抓捞牙采用多头左旋锯齿形螺牙抓捞落鱼的效果更好。

如图5至图7所示，余留套管磨铣工具2包括铣鞋壳体2a，铣鞋壳体2a的上端内腔设有铣鞋壳体锥形母螺纹2a1，沿铣鞋壳体2a的轴线设有圆柱状的铣鞋壳体中心孔2a3，铣鞋壳体中心孔2a3的上端通过上大下小的铣鞋壳体喇叭口2a2与铣鞋壳体锥形母螺纹2a1的下端相贯通；铣鞋壳体中心孔2a3的底部设有铣鞋壳体锥形沉孔2a4且铣鞋壳体2a的底部封闭，铣鞋壳体中心孔2a3的底部与铣鞋壳体锥形沉孔2a4相交的圆周上对称设有两个直通式水眼2a5，各直通式水眼2a5的下端向外倾斜且与铣鞋壳体2a的底面相贯通；铣鞋壳体2a的下部外周设有外凸的铣鞋壳体凸台2a6，铣鞋壳体2a的下端外周设有铣鞋壳体公螺纹，铣鞋壳体2a的下端面中心设有向上延伸的铣鞋壳体螺孔。

铣鞋壳体螺孔中旋接有铣鞋体中心柱2b1，铣鞋体中心柱2b1的下端连接有与之连为一体的铣鞋体2b，铣鞋体2b的上端面抵靠在铣鞋壳体2a下端面的下方，铣鞋体2b的外圆周与磨铣引鞋2c的内壁留有间隙；铣鞋体2b上对称设有两个竖向贯通的喷嘴2b2，喷嘴2b2的上端与相应直通式水眼2a5的下端相贯通；铣鞋体2b的下端面中心设有铣鞋体中心平面2b5，铣鞋体中心平面2b5的四周设有下端面呈中心高四周低的内凹斜坡面2b3，内凹斜坡面2b3上均匀分布有多个硬质合金铣齿2b4。

铣鞋壳体公螺纹上旋接有筒状的磨铣引鞋2c，磨铣引鞋2c的上端口抵靠在铣鞋壳体凸台2a6的下台阶下方，磨铣引鞋2c的内径与套管的外径相适配；磨铣引鞋2c的下端设有螺旋状向下延伸的螺旋导引口，螺旋导引口的下端设有螺旋导引口内倒角。

磨铣施工时，将铣鞋壳体2a的铣鞋壳体锥形母螺纹2a1与钻具连接，下放钻具，当该工具接近余留套管4的鱼顶时，开泵循环修井液，继续缓慢下放钻具，使鱼头顺利进入磨铣引鞋2c内，随后启动转盘，将钻具下放至碰鱼方入，铣鞋体下端的硬质合金铣齿2b4对鱼顶进行磨铣，磨铣进尺为2～5厘米。磨铣引鞋2c下端螺旋状的螺旋导引口便于余留套管4的鱼头进入，余留套管4进入磨铣引鞋2c的内腔后，由于磨铣引鞋2c的内径与套管的外径相适配，磨铣引鞋2c被余留套管4扶正，防止余留套管4的鱼顶发生偏磨。铣鞋体2b下端的内凹斜坡面2b3对余留套管4的鱼顶进行磨铣，可以在余留套管4的鱼顶磨铣出外倒角，便于新套管7下方对接接头3a的内倒角相嵌合，与平面碰接相比，倒角的嵌合可以起到导向及自动对齐的作用，提高套管对接时台阶坐封的可靠性，延长且倾斜的密封面也提高了两者接合的密封性。

铣鞋壳体凸台2a6的上部台阶为上细下粗的锥形台阶，铣鞋壳体凸台2a6的下部台阶为平面。铣鞋壳体凸台2a6上部的锥形台阶便于本实用新型在井眼中顺利下放或上提，当磨铣引鞋2c的上端口接触到铣鞋壳体凸台2a6的下部台阶即已完成连接，因此磨铣引鞋2c获得了轴向的准确定位。

铣鞋体2b下端的内凹斜坡面2b3与水平面呈30°夹角。可以在余留套管4的鱼顶磨铣出与水平面呈30°夹角的外倒角，便于与新套管7下方对接接头3a的30°内倒角直接嵌合或者通过铜密封垫相配合，提高接合的准确性。

喷嘴2b2的横截面呈沿径向延伸的腰形槽。一方面通过专用工具嵌入喷嘴2b2可以将铣鞋体2b拧紧在铣鞋壳体2a下方，另一方面比较宽的喷嘴2b2可以使修井液快速分布到磨铣面上，更好地起到润滑冷却的作用。

如图8、图9所示，外插对接固井工具3包括外插引鞋3e，外插引鞋3e的下端设有螺旋状向下延伸的螺旋导引口，引鞋坡口的下端设有螺旋导引口内倒角。外插引鞋3e下端螺旋状的螺旋导引口及其内倒角便于余留套管4的鱼顶进入外插引鞋3e的内腔。

外插引鞋3e的上端通过螺纹旋接有加长筒3d，加长筒3d的上端通过螺纹旋接有循环筒3c，循环筒3c中段的圆周壁上设有注灰孔3c1，注灰孔3c1在循环筒3c的中段圆周上设有多排且每排均匀分布有多个。循环筒3c的上端旋接有密封筒3b，密封筒3b下端的母螺纹上方设有密封圈嵌槽，密封圈嵌槽中嵌装有R型密封圈3b1且R型密封圈3b1内壁的倒刺向上，密封筒3b上端的母螺纹中旋接有对接接头3a。

对接接头3a的上端设有对接接头锥形母螺纹3a1，对接接头3a的下部外周设有外凸的对接接头凸台3a2，对接接头3a的下端外周设有对接接头公螺纹，对接接头凸台3a2的上部台阶为上细下粗的锥形台阶，便于本工具在井眼中顺利下放或上提，对接接头凸台3a2的下部台阶为平面；密封筒3b上端的母螺纹旋接在对接接头公螺纹上且密封筒3b的上端口抵靠在对接接头凸台3a2的下部台阶下方。对接接头3a的下端口设有上窄下宽的对接接头内倒角3a3；对接接头内倒角3a3与水平面呈30°夹角。密封筒3b、循环筒3c、加长筒3d和外插引鞋3e的内径均与套管的外径相适配。

对接接头内倒角3a3的密封面上可以粘接有锥形铜密封垫。锥形铜密封垫位于对接接头内倒角3a3与余留套管4的鱼顶外倒角之间，受到挤压后变形，提高了两者坐封的密封性能。该固井工具实现了三级密封，即内外倒角密封、R型密封圈3b1密封及套管外水泥密封，大大提高了密封性能。

本实用新型成套工装的具体工作步骤如下：⑴用封隔器5将余留套管4的内腔堵住；⑵用水力内割刀将余留套管4上方的磨损套管切断；⑶起出切割线上方的套管，对已断裂落井的短套管采用井下落物打捞工具1打捞取出；⑷在钻具下方安装余留套管磨铣工具2，然后下放钻具，余留套管磨铣工具2在余留套管4的鱼顶磨铣出鱼顶外倒角，磨铣完毕后起出钻具并卸掉余留套管磨铣工具2；⑸组装外插对接固井工具3，在外插对接固井工具3的上端安装浮箍6，浮箍6起到类似单向阀的作用，只允许修井液和水泥浆向下流动，而不能相反。浮箍6上方与新套管7连接，新套管7上方与钻具连接；随着钻具的下放，新套管7逐节向井下延伸；⑹缓慢下放钻具，使余留套管4的鱼顶顺利进入外插引鞋3e内，继续下放钻具，使余留套管4的鱼顶到达加长筒3d内停止，开泵循环修井液；⑺修井液循环至指标正常后注水泥浆，水泥浆沿新套管中心孔下行至循环筒3c中，从循环筒3c圆周上的注灰孔3c1进入套管外周的环空；⑻注完水泥后，向新套管7内放入胶塞8，并利用修井液推动胶塞8下行，胶塞8推动水泥浆从注灰孔3c1排出，当胶塞8到达浮箍6上方时实现坐封，如图10所示；⑼再次下放钻具，循环筒3c的注灰孔3c1及密封筒3b的R型密封圈3b1依次越过余留套管4的鱼顶，直至余留套管4的鱼顶外倒角与对接接头内倒角3a3相嵌合，继续下压500kN，实现套管对接并密封；⑽水泥凝固后，对胶塞8以上部位先进行试压，确认新套管7及其连接螺纹无渗漏；⑾在新套管内腔下小钻头，将胶塞8及浮箍6打穿，并且清理套管内壁，然后通过小钻头将修井液送至井下，从封隔器5上方沿套管与小钻头之间的环空向上返流，以完成对套管内腔的清洗；⑿水泥浆候凝达36小时后完成固井，对套管整体进行试压，确认新套管7及对接固井部位无渗漏。

以上所述仅为本实用新型之较佳可行实施例而已，非因此局限本实用新型的专利保护范围。除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围内。本实用新型未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述。

Claims (10)

1.一种井下破损套管取换及固井成套工装，包括水力内割刀、井下落物打捞工具、余留套管磨铣工具和外插对接固井工具，其特征在于：所述外插对接固井工具的下端设有外插引鞋，所述外插引鞋的上端通过螺纹旋接有加长筒，所述加长筒的上端通过螺纹旋接有循环筒，所述循环筒中段的圆周壁上设有多排注灰孔，所述循环筒的上端旋接有密封筒，所述密封筒下端的母螺纹上方设有密封圈嵌槽，所述密封圈嵌槽中嵌装有R型密封圈且R型密封圈内壁的倒刺向上，所述密封筒上端的母螺纹中旋接有对接接头，所述对接接头的上端设有对接接头锥形母螺纹，所述对接接头的下端口设有上窄下宽的对接接头内倒角；所述密封筒、循环筒、加长筒和外插引鞋的内径均与套管的外径相适配。

2.根据权利要求1所述的井下破损套管取换及固井成套工装，其特征在于：所述对接接头的下部外周设有外凸的对接接头凸台，所述对接接头的下端外周设有对接接头公螺纹，所述对接接头凸台的上部台阶为上细下粗的锥形台阶，所述对接接头凸台的下部台阶为平面；所述密封筒上端的母螺纹旋接在对接接头公螺纹上且密封筒的上端口抵靠在对接接头凸台的下部台阶下方。

3.根据权利要求1所述的井下破损套管取换及固井成套工装，其特征在于，所述对接接头内倒角的密封面上粘接有锥形铜密封垫。

4.根据权利要求1所述的井下破损套管取换及固井成套工装，其特征在于，所述对接接头内倒角与水平面呈30°夹角；所述外插引鞋的下端设有螺旋状向下延伸的外插引鞋螺旋导引口，所述引鞋坡口的下端设有外插引鞋螺旋导引口内倒角。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的井下破损套管取换及固井成套工装，其特征在于：所述余留套管磨铣工具包括铣鞋壳体，所述铣鞋壳体的上端内腔设有铣鞋壳体锥形母螺纹，沿所述铣鞋壳体的轴线设有圆柱状的铣鞋壳体中心孔，所述铣鞋壳体中心孔的上端通过上大下小的铣鞋壳体喇叭口与所述铣鞋壳体锥形母螺纹的下端相贯通；所述铣鞋壳体中心孔的底部设有铣鞋壳体锥形沉孔且所述铣鞋壳体的底部封闭，所述铣鞋壳体中心孔的底部与铣鞋壳体锥形沉孔相交的圆周上对称设有两个直通式水眼，各直通式水眼的下端向外倾斜且与铣鞋壳体的底面相贯通；所述铣鞋壳体的下部外周设有外凸的铣鞋壳体凸台，所述铣鞋壳体的下端外周设有铣鞋壳体公螺纹，所述铣鞋壳体的下端面中心设有向上延伸的铣鞋壳体螺孔，所述铣鞋壳体螺孔中旋接有铣鞋体中心柱，所述铣鞋体中心柱的下端连接有与之连为一体的铣鞋体，所述铣鞋体的上端面抵靠在所述铣鞋壳体下端面的下方，所述铣鞋体的外圆周与磨铣引鞋的内壁留有间隙；所述铣鞋体上对称设有两个竖向贯通的喷嘴，所述喷嘴的上端与相应直通式水眼的下端相贯通；所述铣鞋体的下端面中心设有铣鞋体中心平面，所述铣鞋体中心平面的四周设有下端面呈中心高四周低的内凹斜坡面，所述内凹斜坡面上均匀分布有多个硬质合金铣齿；所述铣鞋壳体公螺纹上旋接有筒状的所述磨铣引鞋，所述磨铣引鞋的上端口抵靠在所述铣鞋壳体凸台的下台阶下方，所述磨铣引鞋的内径与套管的外径相适配。

6.根据权利要求5所述的井下破损套管取换及固井成套工装，其特征在于：所述铣鞋壳体凸台的上部台阶为上细下粗的锥形台阶，所述铣鞋壳体凸台的下部台阶为平面；所述铣鞋体下端的内凹斜坡面与水平面呈30°夹角。

7.根据权利要求5所述的井下破损套管取换及固井成套工装，其特征在于：所述喷嘴的横截面呈沿径向延伸的腰形槽。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的井下破损套管取换及固井成套工装，其特征在于：所述井下落物打捞工具包括锥形打捞筒，所述锥形打捞筒的上端口旋接有卡瓦接头，所述锥形打捞筒的下端旋接有标准引鞋，所述锥形打捞筒的内腔安装有卡瓦，所述卡瓦的上端安装有A型盘根，所述卡瓦的下端安装有控制环，所述锥形打捞筒的外壁母线相对于锥形打捞筒轴线的倾角为2°，且锥形打捞筒上端口的内径比下端口的内径小12mm；所述锥形打捞筒的内壁设有锥形螺旋卡瓦槽，所述锥形螺旋卡瓦槽的上端设有A型盘根槽，所述锥形螺旋卡瓦槽的下端设有控制环安装槽；所述A型盘根嵌装于所述A型盘根槽中，所述卡瓦为沿锥形螺旋卡瓦槽螺旋延伸的锥形螺旋卡瓦，所述锥形螺旋卡瓦的上端抵靠在所述A型盘根的下方，所述锥形螺旋卡瓦的下端头固定在所述控制环上，所述控制环的外周嵌装于所述控制环安装槽中，所述控制环的下端面压在所述标准引鞋的上端口上；所述卡瓦接头的外壁呈上大下小的三级台阶状，所述卡瓦接头的下段外周设有卡瓦接头公螺纹，所述卡瓦接头公螺纹旋接在所述锥形打捞筒的上端，所述卡瓦接头的下端口压在所述A型盘根上方，所述卡瓦接头的中段为圆柱段，所述卡瓦接头中段下部的台阶压在所述锥形打捞筒的上端口上，所述卡瓦接头的上端内壁设有卡瓦接头母螺纹。

9.根据权利要求8所述的井下破损套管取换及固井成套工装，其特征在于：所述锥形螺旋卡瓦的下端头连接有向下延伸的卡瓦固定柱，所述控制环的上端口连接有向上延伸的控制环立管，所述卡瓦固定柱插接在所述控制环立管中；所述锥形打捞筒的下端设有打捞筒母螺纹，所述标准引鞋的上端设有引鞋公螺纹，所述引鞋公螺纹旋接在所述打捞筒母螺纹中。

10.根据权利要求8所述的井下破损套管取换及固井成套工装，其特征在于：所述锥形螺旋卡瓦的外部为宽锯齿左旋螺纹，贴靠在所述锥形螺旋卡瓦槽中，所述锥形螺旋卡瓦槽的宽度大于所述锥形螺旋卡瓦的宽度；所述锥形螺旋卡瓦内壁的抓捞牙为多头左旋锯齿形螺牙。