CN220059475U - 机械过载保护器装置 - Google Patents

Abstract

提供一种机械过载保护器装置，属于钻修井工具技术领域。其中，上接头下端与芯轴上端固定连接；芯轴外部套有弹簧；弹簧下部的芯轴上套有弹性卡爪，弹性卡爪外部套有外筒，外筒上端内部可轴向滑动与上接头下端表面套合，弹性卡爪内表面中部设有键型内凸耳，芯轴外表面上设有与键型内凸耳啮合的外凸耳，弹性卡爪外表面与外筒内表面在弹簧的作用下通过键啮合在一起；芯轴下端固定有用于对外筒和弹性卡爪的轴向移动形成进行限位的压帽，下接头上部套在压帽外部且与外筒下端固定连接。本实用新型克服了磨、铣、造扣等工作下造成工具、油管、钻杆等断裂的缺陷，避免卡/憋钻情况，使用稳定可靠、结构简化、成本低廉、适用范围广、操作精度高且简便。

Description

机械过载保护器装置

技术领域

本实用新型属于钻修井工具技术领域，具体涉及一种机械过载保护器装置，主要用于磨、铣、造扣作业中。

背景技术

在油水井生产过程中经常伴随着测试，压裂，洗井等下各种工具的作业，期间很容易发生各种事故，这就需要专门的磨、铣、造扣等事故处理，在这些作业过程中会产生较大扭矩，有时候会憋钻或卡钻，而现在在磨、铣、造扣等井下作业中没有类似的过扭矩保护的装置，从而会导致一些工具、油管、钻杆等在持续的扭力下断裂等产生二次事故。而现有的震击器施加过大的轴向力拉力时，造斜点到靶点段的管柱会承受较大的径向力，导致震击器不能工作，且管柱容易折断。鉴于此提出了一种机械过载保护器，它装在磨铣鞋或者公母锥等工具上面，对卡钻后施加在整个管柱及工具上的扭矩能及时卸掉，从而达到保护整个管柱及工具的目的。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题：提供一种机械过载保护器装置，本实用新型目的在于克服磨、铣、造扣等在持续的扭力下造成工具、油管、钻杆等断裂的缺陷，避免磨、铣、造扣等过程中卡/憋钻的情况，使用稳定可靠、结构简化、成本低廉、适用范围广、操作精度高且简便。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案：

机械过载保护器装置，包括上接头、外筒、芯轴、弹簧、弹性卡爪、压帽、下接头；

所述上接头下端与芯轴上端固定连接；所述芯轴外部套有弹簧；所述弹簧下部的芯轴上套有弹性卡爪，所述弹性卡爪外部套有外筒，所述弹性卡爪上端压在弹簧下端，所述弹性卡爪下端与外筒内表面下部的肩台接触，所述外筒上端内表面可轴向滑动与上接头下端外表面套合，所述弹性卡爪内表面中部设有键型内凸耳，所述芯轴外表面上设有工作状态下随着芯轴下滑与键型内凸耳啮合的外凸耳，所述弹性卡爪外表面与外筒内表面在弹簧的作用下通过键啮合在一起；所述芯轴下端固定有用于对外筒和弹性卡爪的轴向移动行程进行限位的压帽，所述下接头上部套在压帽外部且与外筒下端固定连接。

对上述方案的进一步限定，所述弹性卡爪下端外表面上设有外花键，所述外筒内表面上设有与外花键啮合的内花键。

对上述方案的进一步限定，所述上接头上端带有钻杆扣母螺纹，所述上接头下端内表面与芯轴上端外表面通过内外螺纹结构固定旋合，并通过密封圈密封和顶紧螺钉紧固。

对上述方案的进一步限定，所述压帽内表面与芯轴下端外表面通过内外螺纹结构固定旋合，并通过顶紧螺钉紧固。

对上述方案的进一步限定，所述外筒上端内表面与上接头下端外表面套合处通过密封圈密封，所述外筒下端内表面与芯轴外表面套合处通过密封圈密封。

对上述方案的进一步限定，所述下接头内表面与外筒下端外表面通过内外螺纹结构固定旋合，并通过密封圈密封和顶紧螺钉紧固，所述下接头下端带有钻杆扣公螺纹。

本实用新型与现有技术相比的优点：

1、本方案中的芯轴在加钻压后可与弹性卡爪产生相对位移从而啮合处于工作状态，当整个管柱上的扭矩大于机械过载保护器的工作扭矩时，机械过载保护器的弹性卡爪依靠芯轴上的外凸耳和弹性卡爪上的键型内凸耳啮合并使得弹性卡爪发生弹性形变，当芯轴上的外凸耳滑过弹性卡爪上的键型内凸耳时，整个管柱上的扭矩被卸掉，从而达到保护整个管柱的目的；

2、本方案中弹性卡爪的最大扭矩已知，无需进行额外操作，工具在达到预设扭矩时自动触发，操作简便；

3、本方案在芯轴上的外凸耳滑过弹性卡爪上的键型内凸耳时，弹性卡爪的弹性形变会自动回复，从而产生一个较大的径向震击力，同样可以避免卡/憋钻的情况；

4、本方案提供的械过载保护器装置，可在水平井中使用，且全通径设计，不会对目前的各种作业工艺带来改变，尤其是水平井中震击器不能正常工作，可替代现有震击器的功能，使用稳定可靠、结构简化、成本低廉、适用范围广、操作精度高且简便、具有广泛应用前景。

附图说明

图1为本实用新型的未工作状态的结构示意图；

图2为本实用新型的工作状态的结构示意图；

图3为本实用新型的未工作状态的立体剖切结构示意图；

图4为本实用新型的工作状态的立体剖切结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

请参阅图1-4，详述本实用新型的实施例。

实施例1：机械过载保护器装置，参阅图1所示，包括上接头1、外筒2、芯轴3、弹簧4、弹性卡爪5、压帽6、下接头7。

本实施例中，所述上接头1下端与芯轴3上端固定连接。具体的，所述上接头1上端带有钻杆扣母螺纹，所述上接头1下端内表面与芯轴3上端外表面通过内外螺纹结构固定旋合，并通过密封圈密封和顶紧螺钉紧固。

本实施例中，所述芯轴3外部套有弹簧4；所述弹簧4下部的芯轴3上套有弹性卡爪5，所述弹性卡爪5外部套有外筒2；所述弹性卡爪5上端压在弹簧4下端，所述弹性卡爪5下端通过外筒2内表面下部的肩台限位，所述外筒2上端无螺纹且内表面可轴向滑动与上接头1下端表面套合。

在一实施方式中，所述外筒2上端内表面与上接头1下端外表面套合处通过密封圈密封，所述外筒2下端内表面与芯轴3外表面套合处通过密封圈密封。

本实施例中，所述弹性卡爪5内表面中部设有一组四个的键型内凸耳5-1，所述芯轴3外表面上设有在工作状态下随着芯轴3下滑与键型内凸耳5-1啮合的一组四个的外凸耳3-1。

本实施例中，所述弹性卡爪5外表面与外筒2内表面在弹簧4的作用力下通过键啮合在一起。具体的，所述弹性卡爪5下端外表面上设有一组八个外花键5-2，所述外筒2内表面上设有依靠弹簧的力与外花键5-2啮合的内花键2-1。

本结构中，弹簧4用来在自由状态下把外筒2及弹性卡爪5回复到原位，其保证在自由状态下芯轴3和弹性卡爪5脱离啮合状态，参阅图1所示。

本结构中，当达到需要的最大扭矩时，弹性卡爪5会产生弹性形变，弹性卡爪5上的键型内凸耳会滑过芯轴上的外凸耳，从而卸掉整个管柱上的扭力，参阅图2所示，同时在弹性卡爪5形变后收缩时，会产生较大的径向震击力，也可防止卡/憋钻的情况，弹性卡爪可根据需要的扭矩值进行更换。

本实施例中，所述芯轴3下端固定有用于对外筒2和弹性卡爪5的轴向移动行程进行限位的压帽6。具体的，所述压帽6内表面与芯轴3下端外表面通过内外螺纹结构固定旋合，并通过顶紧螺钉紧固。压帽是限制外筒、弹性卡爪行程的，并保证心轴串和外筒串的连接。

本实施例中，所述下接头7上部套在压帽6外部且与外筒2下端固定连接。具体的，所述下接头7内表面与外筒2下端外表面通过内外螺纹结构固定旋合，并通过密封圈密封和顶紧螺钉紧固；所述下接头7下端带有钻杆扣公螺纹。

本机械过载保护器装置整体全通径。

工作时，参阅图1-4所示，芯轴在加钻压后可与弹性卡爪产生相对位移从而啮合处于工作状态，参与图2所示，外筒带动弹性卡爪与芯轴上的外凸耳啮合。弹性卡爪可根据需要的扭矩值更换，其上面的一组外花键一直与外筒上的内花键处于啮合状态。当整个管柱上的扭矩大于机械过载保护器的工作扭矩时，机械过载保护器的弹性卡爪依靠芯轴上的外凸耳和弹性卡爪上的键型内凸耳啮合并使得弹性卡爪发生弹性形变，当芯轴上的外凸耳滑过弹性卡爪上的键型内凸耳时，整个管柱上的扭矩被卸掉，从而达到保护整个管柱的目的。同时，芯轴上的外凸耳滑过弹性卡爪上的键型内凸耳时，弹性卡爪的弹性形变会自动回复，从而产生一个较大的径向震击力，同样可以避免卡/憋钻的情况。

本实施例中以公锥打捞为例，下井前刮壁器刮壁循环洗井，通井规通井，上端连接丢手工具，下端连接公锥，下到落鱼位置，通径流体循环，依靠流体的冲击力冲洗鱼头，此时旋转并下放管柱，公锥进入落鱼内并造扣，达到机械过载保护器设定的扭矩时，触发械过载保护器工作，同时产生震击力震击落鱼，有利于落鱼解卡，继续转动管柱并开始上提。

实施例2：该机械过载保护器在一口5 1/2”、内径124.3mm，深约2100m油井中进行试验。采用公锥打捞作业，机械过载保护器辅助作业，高压泵车、水力车就位、刮削井壁，打压清洗管壁，用Φ118mm×1.0mm通井规检查井径，之后下到1700.3m遇阻，通径泵入循环液，排量300L/min，冲洗鱼头5分钟，旋转并下放管柱，当管柱上的扭矩达到机械过载保护器设定的最大扭矩后并快速卸掉，连续转动管柱反复该动作3次后上提管柱，打捞出约1米长的落鱼，说明机械过载保护器的设计达到了预期效果。

本械过载保护器装置可在水平井中使用，且全通径设计，不会对目前的各种作业工艺带来改变，尤其是水平井中震击器不能正常工作，可替代现有震击器的功能，使用稳定可靠、结构简化、成本低廉、适用范围广、操作精度高且简便、具有广泛应用前景。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.机械过载保护器装置，其特征在于：包括上接头(1)、外筒(2)、芯轴(3)、弹簧(4)、弹性卡爪(5)、压帽(6)、下接头(7)；

所述上接头(1)下端与芯轴(3)上端固定连接；所述芯轴(3)外部套有弹簧(4)；所述弹簧(4)下部的芯轴(3)上套有弹性卡爪(5)，所述弹性卡爪(5)外部套有外筒(2)，所述弹性卡爪(5)上端压在弹簧(4)下端，所述弹性卡爪(5)下端与外筒(2)内表面下部的肩台接触，所述外筒(2)上端内表面可轴向滑动与上接头(1)下端外表面套合，所述弹性卡爪(5)内表面中部设有键型内凸耳(5-1)，所述芯轴(3)外表面上设有工作状态下随着芯轴(3)下滑与键型内凸耳(5-1)啮合的外凸耳(3-1)，所述弹性卡爪(5)外表面与外筒(2)内表面在弹簧(4)的作用下通过键啮合在一起；所述芯轴(3)下端固定有用于对外筒(2)和弹性卡爪(5)的轴向移动行程进行限位的压帽(6)，所述下接头(7)上部套在压帽(6)外部且与外筒(2)下端固定连接。

2.根据权利要求1所述的机械过载保护器装置，其特征在于：所述弹性卡爪(5)下端外表面上设有外花键(5-2)，所述外筒(2)内表面上设有与外花键(5-2)啮合的内花键(2-1)。

3.根据权利要求1所述的机械过载保护器装置，其特征在于：所述上接头(1)上端带有钻杆扣母螺纹，所述上接头(1)下端内表面与芯轴(3)上端外表面通过内外螺纹结构固定旋合，并通过密封圈密封和顶紧螺钉紧固。

4.根据权利要求1所述的机械过载保护器装置，其特征在于：所述压帽(6)内表面与芯轴(3)下端外表面通过内外螺纹结构固定旋合，并通过顶紧螺钉紧固。

5.根据权利要求1所述的机械过载保护器装置，其特征在于：所述外筒(2)上端内表面与上接头(1)下端外表面套合处通过密封圈密封，所述外筒(2)下端内表面与芯轴(3)外表面套合处通过密封圈密封。

6.根据权利要求1所述的机械过载保护器装置，其特征在于：所述下接头(7)内表面与外筒(2)下端外表面通过内外螺纹结构固定旋合，并通过密封圈密封和顶紧螺钉紧固，所述下接头(7)下端带有钻杆扣公螺纹。