CN85108997A - 可更换工具套筒段的井下工具 - Google Patents

Abstract

装入钻杆的井下工具具有二半分开的圆柱形套管工具段，它适于不可转动地装在细长的圆柱形本体上，或从本体上卸下。二半分开套筒段的二端有锥形的、轴向伸出的凸缘与设在工具本体上相应的锥形凹槽相配合。工具段通过锁紧螺母固定在本体上，而螺母通过螺纹装在本体上，并与一个可轴向移动的环相衔接。工具段通过与设在本体上的轴向凸块相啮合而被驱动，或在工具段上制有内侧平面与设在本体上直径缩小了的部分的配套面相配合。

Description

本发明介绍一种装在对地面打眼的钻杆上的井下工具，它有可拆卸的、分成二半的套筒式工具段，并装在一个本体上。可拆卸工具套筒段可以有钻杆稳定器、扩孔工具等。

在油井、气井以及其它对地球打眼的操作中，在钻杆上预先确定的地方，经常必须插入井下的工具，通常也称为钻具组（drill    String），它们用来使钻孔中的钻杆稳定或起定心的作用，扩充或修整孔中其它的结构部分，以及完成各种其它的操作，例如在预定的深度切割或扩大孔的直径等。井下工具，如稳定器、扩孔器和其它类似的工具，它们磨损得很快，要求经常更换或加以修理。一般这些工具做在一个基体上或其它替代物上，二端有普通的公螺纹和母螺纹，适合于装在任意二个钻杆接头中间、或与钻杆的下端相连接。这类磨损或损坏了的工具的更换既昂贵又费时，因为需要拆除工具本体和钻杆之间的一处或二处连接接头，以便更换工具本身。此外，在对每一个钻杆接头进行装配或拆卸工作时，当人们处理接头上部的管段时，可能由于疏忽而有使留在孔中的钻杆部分堕落的危险，也有可能使钻井平台上的其它支承物落入钻孔中。因此非常希望在不从钻杆上分解工具本身的情况下，来更换井下工具，如稳定器、扩孔器和其它类似的东西。

对于整体式的工具，在更换钻杆稳定器、扩孔器和其它井下工具时，即使只是工具的表面过度磨损或破坏，也必须对整个工具，包括工具本体加以更换或修理。这是这类工具的另一个存在的问题。对于 工具结构中的很大部分而言，这样做是浪费的和昂贵的，此外还要加上操作费用，因此，很需要有一种钻孔工具，它可以在不更换整个工具本体的情况下，来更换工具段中可更换的，用来承受磨损的零件或其它极有可能损坏的部分。

为了解决上述存在的问题，将井下工具做成使工具本体适合于去支承一个可更换的空心套筒，其上有稳定器耐磨表面或扩孔器的切割表面。然而，这种类型的可更换式井下工具，要求在更换套筒时，至少要分解开工具和钻杆之间的一个连接点。

还提出了另一种类型的井下工具，在那里，工具段或插入部分用螺纹联结件和其它支承零件将它们和工具本体固定在一起，这些零件和工具本体是分开的。这种设计方法是不符合要求的，因为在大载荷的作用下，紧固件有破坏和松脱的危险（大载荷通常是井下工具在孔中所遭受的），或由于进行工具更换和维护工作时，紧固件和其它支承零件可能丢失。现有可更换的井下工具就存在后面所述的这一缺点当这种工具在钻台上工作时，紧固零件或其它比较小的零件，有很大可能会落到所钻的孔中去。这种意外的不幸事故要求进行耗费时间的打捞工作和付出昂贵的代价，否则当钻孔工序重新开始时，由于这些东西在钻孔中会使钻杆或钻头损坏。此外，对最后提到的这一类工具，在更换和维修时比较费时间，并且通常要求采用专用工具和方法。

因此，现有的井下工具带来的问题使技术工人感到烦恼。一直有要求去改进这类井下工具。为此目的，本发明介绍一种有可更换工具段的改进了的井下工具的一些实例。工具段可以快速更换，而无需从钻杆上分解或拆卸工具本体，而且不使用体积小，不耐用、容易丢失和损坏的零件。

本发明介绍一种改进的井下工具，它用在钻杆上并有一个本体，本体可以嵌入钻杆并用来安装可更换的工具套筒段，可以容易和迅速地用其它套筒段来更换它们，而无需将本体从钻杆上拆下来。

本发明的一个方面是提供了一种具有圆柱形本体的井下工具，二端有螺纹段，用于与钻杆相连接，并适合于支承一对大体上是圆柱形的二半分开的套筒工具段。工具段装在本体上。也可以通过相对于本体纵轴线径向地移动工具段，来把工具段从本体上拆下，以便修理或更换，而无须从工具上拆去其它任何零件。具体来说，本发明介绍一种具有可更换工具套筒段的工具，通过一个螺母使它们在释放状态下仍留在工具本体上，螺母在工具本体上可以轴向移动，而且实际上一直留在本体上。螺母最好做成有内螺纹的圆柱形环，它可以用在钻台上连接或分解钻杆时采用的普通工具来上紧或松开。

本发明的另一个方面是提供了一种具有多个可更换工具段的井下工具，可更换工具段装在圆柱形本体上，并通过一个改进了的机构固定在本体上。改进了的机构包括一个配合工作的环和锁紧螺母，它们永远留在本体上而不会由于疏忽而丢失或落入钻孔中去。锁紧螺母结构中包括一个环，它可在工具本体上轴向滑动，但不能转动。此环与锁紧螺母相衔接，与可更换工具段相啮合，将工具段锁紧在本体上。环也可以通过螺纹装在本体上，从而提供了双螺母防松装置。当钻杆正常运转时，应在能使锁紧螺母越来越紧的条件下规定螺纹的方向，以便使锁紧螺母松开的可能性变得最小。锁紧螺母和工具段具体结构型式的这种组合，提供了快速更换工具段而不涉及体积小的松动的零件，也不必使用专用工具。

本发明提出的还有一个方面是，提供了一种有可插入钻杆中去的 本体的井下工具。它适合于安装多种不同工具段中选出的一种，例如二半分开的圆柱形套筒稳定器、扩孔工具和开孔工具等。每一种二半分开式的套筒工具段具有锁紧面，它与本体上的相配表面结合，以便锁紧套筒段，防止其相对于本体转动。配合工作的锁紧面可以由本体上的轴向凸块来提供，它与在套筒段上的凸缘相啮合，或者在本体和套筒段上设有较大的支承配合面，它们可以承受大载荷，当工具工作时工具外表面不容易受到影响，并因此防止过度磨损或遭致破坏。

本发明还有进一步的方面是，可更换的工具套筒段最好在套筒段的二端做成锥形凸缘，它与本体上的凹槽和在锁紧螺母或中间锁紧环上的锥形槽相配合，来定工具段的中心、工具段与工具本体的旋转中心是同轴的。本发明的一个重要特点是，整段式的工具本体十分坚固，它没有削弱钻杆的强度。本发明的另一个特点是在可更换工具段和工具本体的配合表面的设计上，它们是彼此分开的，但在尺寸方面这样来安排，即工具段不会装错位置，而且在装配和分解时能方便地留在本体上，从而不大可能丢失或从本体上失落。

在读了结合后面的附图所作的说明后，技术上熟练的人们可以看出以上所述的特点和优点，以及本发明其它优越的方面。

图1是本发明所介绍的井下工具的一种具体实例的侧视图;

图2是图1中按2-2线通过中心取下的局部纵剖面详图;

图3是图1和图2所示的工具具体实例的透视图，局部剖面图和部分分解图;

图4是本发明所介绍的井下工具的第一种实施例;

图5是图4中的5-5截面图;

图6是图4中的6-6截面图;

图7是在图4和图5中所示具体实例的透视图，局部剖面和部分分解图;

图8是井下工具第二个实施例的侧视图;

图9是本发明所介绍的井下工具的第三个实施例的侧视图;

图10是本发明所介绍的井下工具的第四个实施例的侧视图。

在围绕同类零件和有特殊特点的零件的叙述中，在说明如图中用同一个编号。

图1、2和3表示了一个改进了的井下工具，它的总体用数字10来表示，它适合于装入钻杆11。图1到图3所表示的工具10具体实例的特点是，它作为一个稳定器用来对细长的钻杆起导向和定心的作用，钻杆是用普通的方法，由钻管段或钻杆段逐段连接起来的。在选定的位置上将工具10装到钻杆11上去，可以装一个或装多个这样的工具在钻杆中，这取决于它的总长度和在钻孔中的其它条件。

工具10包括有一个细长空心的圆柱形本体12，它具有一个加粗了的头部13，一个加粗了的尾部14，以及一个直径减小了的中间部分16。工具10有一个细长的圆柱形稳定器的耐磨套筒，它是沿纵向至少分成二部分的圆柱形套筒工具段18和20，适合于分开装到本体部分16上去。工具10还装有一个改进了的机构22，用来将工具段18，20固紧在基体12上。

本体12适合于装在钻杆中间与钻杆的二种端头相连接而成为钻杆11的一部分，或根据需要装在钻杆的下端。头部13上设有内螺纹座或母螺纹段24，以便装入标准钻管或钻杆的相应的公螺纹部分。有外螺纹的部分26从尾部14伸出，以便与后继的钻杆11的向下钻进段或头部帽罩相连（图上未表示）。

当工具段18和20装在本体12上时便构成了一个大体上为圆柱形的套筒。工具段18，20的内侧是圆弧面，其半径大约与本体部分16的半径相同。此外，工具段18和20的每一部分包围着本体16大约为180°。由于工具段18，20与本体段16之间形成的支承面积比较大，以及工具段的尺寸比较大，因而使工具段有一个留在本体12的位置上的趋势。因此，即使机构22偶然发生松开这种不大可能出现的万一情况，工具段18，20仍倾向于停留在本体12上。当然，分开式的套筒段18，20可以由多于二个部分来组成，而且构成工具段的那些零件也无需完全包围本体12。

实例中的工具段18，20上的工作装置是由耐磨凸带或肋条28组成的，它们压靠在钻孔的壁面上（图上未表示）来对钻杆起导引和定心的作用。肋条28可以是如图上所表示的那样成为螺旋形曲线状的，也可以是其它形状。此外，各种不同设计，不同外径，不同尺寸的稳定器工具段，都有相同的内部尺寸和型式，以便能装在本体12上。正如后面还要进一步说明的那样，执行其它任务的工具段，可以将它们安装在稳定器类型的工具段18，20的位置上。因此，仅仅通过更换工具段18，20，便使工具10适合于各种不同的用途，用于不同的钻孔尺寸和钻孔条件。例如，当一个钻井的钻孔深度增加时，它的直径一般减小，使钻孔操作易于进行。对于本发明而言，稳定器工具段18，20可以迅速地随着孔径的改变而改变。

工具段18，20的每一个都设有将其装配和固定在本体12上的装置，它包括上部的纵向锥形拱状凸缘30，该凸缘可以插入头部13中所制出的相应的锥形凹槽32中去。腹板部分34是由头部13中二个凹槽之间的结合部形成的，它与凸缘30的侧面相接，来防止工具 段18，20的上端围绕本体12的纵轴线15转动。工具段18，20的另一端也设有锥拱形固定凸缘36，如图所示。凸缘36形成了槽口40，它们的尺寸大小正好用来容纳凸块44，凸块是从本体16处向外伸出的部分。凸块44防止工具段18，20的下端相对于本体12的转动。此外，凸块44限制工具段18，20装到本体12上去以后的轴向滑动。

用来固定工具段18，20在本体12上的机构22，包括一个50和一个有内螺纹的锁紧螺母52，它装在本体的中间或中心部分16上有螺纹的下部54上。锁紧螺母52与螺纹段54相啮合，因此，锁紧螺母可以在本体12上作轴向移动，并永久留在尾部14和头部13之间的本体上。当锁紧螺母52上紧而压迫环50时，使环50将工具段18，20固定在本体12应有的位置上。环50上设有几个槽56（其中有一个已表示在图3上），它用来接纳凸块44。在任何情况下，凸块44的一部分总是置入切槽56之中，以防止环50相对于本体12转动;当锁紧螺母52按箭头60所示的方向通过转动而拧紧时，环50可在箭头58的方向作轴向滑动而与工具段18，20相结合。此外，当锁紧螺母拧得足够松时，环50向相反方向轴向自由滑动，工具段18，20被释放，并径向地从本体12上把它们卸下。因为环50的自由转动受到限制，所以它有助于锁紧螺母52的防松。

更仔细地参看图1，环50的上端做有一个凹槽，它是环状的楔形表面62，它与下部的锥形固定凸缘36相配合。环50的下端制成类似的形式，以提供一个环状的楔形面64。锁紧螺母52的上端是锥形的，它有一个配合用的凸缘面66。利用强力钳或其它用于连接钻杆的板（图上未表示）将锁紧螺母52上紧时，上部固定凸缘30被紧 紧地推入槽32中去。此外，下部固定凸缘36楔入环50的楔形面62，而锁紧螺母的楔形面66插入环的楔形面64中。因此，工具段18，20被牢牢地夹持在本体12上。此外，楔形配合面能很好地确定工具段18，20的中心，使之与本体12共轴，所以当肋条28与钻孔的内壁接触时磨损均匀。这一特点增加了稳定器工具段的寿命。

井下工具10设计成使工具段18、20从本体12上脱开及落入钻孔的危险性最小，否则会带来损失，并能破坏钻管和钻头，或钻孔中的其它装置。凸缘30和36上设置的楔形面，以及头部13和环50中的凹槽，协助将工具段18，20固定在本体12上。二半分开的套筒式工具段18，20实际的物理尺寸，减小了使工具段从本体12上失落和进入井台的套管装置中，或落入钻孔中去的可能性。此外，上部固定凸缘30，下部固定凸缘36的相对轴向长度，以及锁紧螺母52的最大行程距离，设计成防止工具段从本体12上失落。具体来说，如图1所示，本体尾部14的环状凸肩68限制了锁紧螺母52的最大行程为距离X。此外，上部固定凸缘30的有效轴向长度是Y，它大于X，而下部固定凸缘的有效轴向长度是Z，它比X小。

有了这些相对尺寸，工具段18，20的装配及分解如以下所述。工具段18，20径向地移向本体12，随着其作微小的轴向移动，使上部固定凸缘30进入槽32，然后再向上推动工具段18，20。当工具段18，20径向地移动并围绕着本体部分16时，锁紧螺母要回退到最大可能的程度，使下部固定凸缘36离开环50的上端。然后，工具段18、20可以稍稍向下移动一些，并置入由环50的表面62所构成的槽中去，并向本体部分16压靠。因为上部凸缘30这时也处于槽32中，所以在把工具段18、20放在本体12上以后，工人可以把 他们的双手从工具段18、20上移开而首先去拧紧锁紧螺母53。这就可以大大减小工人的手受压夹或其它伤害的危险。然后拧紧锁紧螺母52，使工具段18、20紧固在本体12上。

当松开锁紧螺母52时，环50向下移动，工具段18、20可随之向下移动。因为上凸缘30的长度大于锁紧螺母52的最大行程距离，所以它们仍可留在凹槽32中。这实际上消除了工具段18、20落在井台上或落入钻孔中的危险。拆卸工具段18、20时，通过将它们向上推，直至下凸缘36离开环50的上端。工具段18、20的下端径向向外分开，于是工具段可以向下拉一个短距离，并与本体12脱开。上凸缘30的棱边最好做成圆角，这样，它们在装配和分解工具段时不会与凹槽32的边缘发生摩擦。而且，下部固定凸缘36的尺寸做成使它们不能装入槽32内，以便防止将工具段18、20颠倒装配在本体12上。

由以上的叙述可以看出，作为钻杆稳定器的井下工具的特点是有工具段，它能迅速分解和装配，而不需要在钻杆上拆卸工具本身。此外，由环50和锁紧螺母52所组成的工具段的固定和压紧机构仍然当在工具本体12上。锁紧螺母易于用连接和分解钻杆时所采用的普通工具来操作。

现在来看图4至图7。本发明所提出的井下工具的第一个实施例在图上用号码70来表示。工具70也有一个细长的，大体上是圆柱形的本体72，它有具有内螺纹76的头部74，以及一个具有外螺纹的，从它那里轴向延伸出去的公螺纹部分80的尾部78。本体72也有一个直径缩小了的部分82，它位于头部74和尾部78之间，其上有多边形横截面及形成多个平面84的一个部分83。如图5中具体表 示的那样，作为本体一部分的83的特殊的横截面，实际上是六边形的，因此它有六个支承面或锁紧面84。松弛面85位于相邻面84之间。从这里的介绍中可以看出，提供锁紧表面84的特殊的横截面型式，可以由与六边形不同的其它几何形状所构成的。

本体72同样也有一个沿轴向的中心孔道86。因此，工具70可以插装在一根通常的钻杆中，例如钻杆11。本体72也设有在尾部78上的，朝着直径减小部分82的方向，纵横向的凸肩92伸出的部分88，以及外螺纹90。螺纹90可以是也可以不是延续到沿着本体部分88的大部分，这取决于在工具70上固定和夹紧可卸工具段机构的结构型式，这一点后面还要作进一步说明。此外，本体部分88可以是本体部分82的延长部分。工具70包括有可拆卸工具段，例如二半分开的圆柱形稳定器套筒段94和96，它们在某些方面与工具段18和20相类似。工具段94、96上设有耐磨表面，它有螺旋形的肋条98，以及沿轴向延伸出去的在其二端的锥形的拱状凸缘100和102，它们形成了工具段的二个端头，如图所示。可拆卸工具段18、20、94和96作成带耐磨肋条的套筒段的一个优点是在于下列事实，即在应用这些工具的许多情况下，与肋条相邻的套筒外表面被钻孔时的碎屑和流动的液体擦伤而磨坏，碎屑和流体在钻杆和钻孔之间的环状空间中快速流动。

参见图6，工具段94和96的每一个都有弧状的内表面130和132，它们的尺寸制成为与直径减小部分82的圆柱形外表面紧密配合。工具段94和96也有多边形的内槽134，当将它们组合在一起时，内槽的形状和零件83处的横截面形状相同，如图5所示。凹槽134由横断面136来决定，当工具段94和96装在一起包围着本体 83时，它们成为一个六边形管座。由此可见，当装在本体上时，工具段94和96不可转动地锁在本体72上。技术熟练的人们可以看出，凹槽134的特殊形状并不需要与83部分中完全的六边形相符合，只要配合表面136和84有足够大的支承面积来防止工具段绕本体72的中心轴15转动就行了。无论如何，由表面136来提供一个完全的六边形管座总是有利的，这样，每一个相应的结合面84有足够的长度，因此在工具70工作时，通过本体72驱动工具段94和96时有较大的支承面积。配合表面136和84的这种型式，对用于图7所示各种不同方案的工具段时尤其重要，这些是在钻孔工作时遭受特别严重载荷时的类型。

如图7所示，工具段94和96可用执行其它任务的工具段来加以更换，利用本体72，而不需将本体从钻杆上卸下。工具段可由二半分开的，大体上是圆柱形的套筒段106和108所组成，可用来在原有工具段94和96的地方与本体72相连接。工具段106和108的二端有锥状的拱形凸缘110和112，它们的型式实际上和凸缘100和102相同。工具段106和108上有加工装置，它们是位于工具段的外表面上的细长切割表面114，用来在钻孔中进行扩孔，或用来在设在钻孔中的某个结构处扩孔。

进一步按照本发明，工具80可以加以修改以便利用工具段118和120，它们用和工具段94、96、106和108同样的方法装在本体72上。工具段118、120构成一个扩孔器或井下扩大器（un-derreamer），并且有切割元件122装在其外表面上。工具段118和120有轴向伸出的锥状拱形凸缘124和126，它们可用来固定工具段118和120在本体72上，这是采用已经介绍过的方法连同后 面将进一步说明的对工具段94和96所用的方法来进行的。工具段106、108、118和120也具有弯曲的内表面130和132，凹槽134由表面136来决定，所以这些不同的工具段都可以装在本体82上，并可由零件83来驱动。

工具段94和96，以及工具段106、108和118、120也可以在不分解工具70和钻杆之间的螺纹联结的情况下装上本体72，或从本体72上拆下，实际上是径向地相对于本体72来移上或取下工具段。头部74上设有一环形增加。它部分地由轴向锥面142所决定，锥面142与外锥面103配合工作，外锥面103位于工具段94和96的凸缘100上以及在工具段106、108和118、120相应的凸缘上。

如图4和图7所示，在工具70上还有一个其总号码为144的机构，它用来在释放状态下使工具段94、96、106、108或118、120仍与本体72在一起、机构144包括一个圆柱形锁紧螺母146，它以螺纹和本体部分88上的螺纹90相啮合。锁紧螺母146可与一圆柱形环148相配合，以便施加轴向力，使环进入凸缘102，而与凸缘上的锥面105相结合。环148上有一锥形锪孔150，它与在凸缘102上的锥形面105相结合，以及与在工具段106、108、118和120上相应的凸缘上的锥面105相配合，所采用的方法与环50上的表面62和工具段18、20上的凸缘36相配合时所用的方法相类似。环148和锁紧螺母146上也分别没有锥形配合面152和154。没有螺纹的环148可以在本体部分88上沿轴向自由移动，并由于有同时起作用的楔形表面152-154来防止锁紧螺母146不希望的松开，因而改善了锁紧特性。

凸缘100和102的长度、螺母146的下端和凸肩92之间的距 离之间（在工具10中它们分别用X、Y和Z来表示），在工具70中最好有与在工具10中同样的尺寸关系。因此，工具段94和96可装上或从本体72上卸下，而从本体上失落的可能性最小。技术熟练的人们可以看出，工具段106、108和118、120在尺寸上完全可以和工具段94和96互换，对于各种实施例，工具段的尺寸和比例关系对实施本发明而言相信没有必要再对它们作详细的进一步讨论。

与前面描述的工具10相比，工具70有某些优点。由于在本体72和工具段94和96之间有驱动工作面84和136，因此用来接纳凸缘100的槽140，用来接纳凸缘102的锪孔150均可制成一个圆周。此外，环148不要求设轴向凹槽来接纳设在本体上的凸块，只要环与工具段94和96的凸缘之间有初始紧度，便可以防止环的转动。当要将一对工具段94、96装上本体72时，锁紧螺母轴向地向下拧，见图4和图7。转动螺母直至它与凸肩92衔接，这时环148也向下移动，以提供足够的间隙使工具段94和96上的凸缘100首先插入槽140中去。然后将工具段径向移动并靠拢，这时环148可以向上移动并与凸缘102进入啮合。转动螺母146使之轴向上移进入与环148啮合。可以方便地用钳子或其它在井台上装配或分解钻杆段之间连接点的普通工具来拧紧锁紧螺母。因此，工具段94和96紧固在本体72上，并且可以容易地加以更换，而不必去分解工具70和钻杆之间的联接。拆卸工具段时将螺母146朝凸肩92的方向向下拧开，然后取走工具段，实际上是以上所描述的操作过程的反过程。

当然，锁紧螺母146和环148都将永久留在本体72上，并且可以用各种不同的方法在初期将它们预先装在本体上。例如，将尾部78做成分开的套管部分，它有一个内孔，其直径等于或稍小于螺纹90 的底径。然后，例如用压配合将其压入本体72下部的圆柱段上。尾部78也可以在锁紧螺母和环装上本体以后用适当的焊接或其它方法固定到本体72的主干段上去。因此，本体72，包括在相对位置上制成的母螺纹和公螺纹76和80，可以由杆料或合适的锻料通过机械加工做成一个具有所必需强度的单一的整体件装入钻杆中去。另外一种方法是将锁紧螺母146和环148做成二半分开的圆柱套管段，组装时再焊接在一起，使之永远留在本体部分88上。当然，如果希望的话，本体72可以做成分开式的，例如在直径减小部分82处分成上段和下段，然后在将锁紧螺母146和环148装在本体部分88上去之后，用适当的焊接方法把它们组合成一个整体。应当指出，螺纹90以及在锁紧螺母146上与其配合工作的螺纹方向，应当使工具70按正常方向旋转时有助于增加锁紧螺母146作用在环148上的紧度，以防止工具70工作时造成锁紧螺母的松动。考虑到这一点，如果螺纹76和80是右手方向，那么螺纹90和锁紧螺母146上相应的螺纹亦应是右手方向。

现在来看图8所表示的，本发明所介绍的井下工具的第二个实施例，用数字160来表示其总体。工具160实际上与工具70类似，它有一个细长的本体162，可用来装配工具段94和96，机构164留在本体上，本体162包括头部163和尾部165，以及直径减小了的部分167（它实际上与本体部分82是相同的），还有一个类似于83的部分169。头部和尾部分别设有内螺纹159和外螺纹157。本体162上有沿着本体部分67的外螺纹168。螺纹168与在锁紧螺母147上相应的内螺纹配合工作，并还与一个修改了的环170配合工作，环170亦制有内螺纹，它起着如同锁紧螺母的作用。环170上 有锥形锪孔或槽172，用于与分别设在工具段94，96上的凸缘102相啮合，以便在组装中将工具段保持在本体162上，采用了将它们固定在本体72上所用的大体同样的方法。

当环170中设有内螺纹以及扩展了沿本体部分167上的螺纹168时，环170和锁紧螺母147可以紧压在一起，来防止当工具段紧固在环和头部163之间时锁紧螺母松动。此外，通过提供有螺纹的环170作为一个螺纹零件，工具段94，96可易于保留在本体162上，这时，先用手来拧紧环170，用插在环形槽166中的凸缘100和与锪孔172的锥形壁面啮合工作的凸缘102，来夹持在环和头部163之间的工具段。然后可以拧紧锁紧螺母147，这时也固定了环170，提供了双螺母锁紧机构，增强防松的能力。锁紧螺母147和凸肩161之间的距离X小于凸缘长度Y，但大于凸缘长度Z。

本发明所介绍的井下工具的第三个实施例表示在图9上，其总体编号为180。工具180包括一个细长的本体182，它有一个直径减小了的中间部分184，一个头部186和一个尾部188。头部186有内螺纹190，尾部188有一个有外螺纹的公螺纹段192。本体部分184也有一个与83部分一样的185部分，以及有与修改了的工具套筒段187及189的内侧面上相应表面协同工作的配合表面。工具段187和189除了对于上部及下部拱形的锥状凸缘191和193长度方面的要求外，其它与工具段94和96类似。本体182也有一个中间螺纹段196，它位于本体部分184和头部186之间。螺纹段196可与圆柱形锁紧螺母200啮合。锁紧螺母200有一凹槽，它由锥形锪孔202所构成，并采用如同环170保持图8所示方案中的下凸缘102的同样办法，去啮合及保持工具段187和189的凸缘191。本 体182也修改成有一个环形的锥形槽204，它位于尾部188的上端面205中，并朝向锁紧螺母200。

在图9中所示的工具180处于装配的状态，这时，头部186上的凸肩207和锁紧螺母200朝向凸肩一端之间的最大距离X大于凸缘193的轴向长度Z，但小于凸缘191的轴向长度Y。因此，通过将螺母向凸肩207方向移动，可将螺母200从相对于工具段187和189的固定位置松开，而不使套筒段187、189脱出与螺母的啮合。工具180的一个优点是，工具段187及189可以分别通过它们的凸缘插入锥形槽202和204中去，并比较容易保持在工具180上，这时螺母200向下拧紧压靠在凸缘191上。此外，工具180取消了环170或用于工具10和70中的类似零件。虽然锁紧螺母相对于凸缘191在槽202和凸缘啮合的锥形表面处转动，但在装配时可以在这些表面上适当地加以润滑，以减小磨损。

井下工具的第四个方案表示在图10中，它用号码210表示。工具210包括本体182和紧固机构。紧固机构包括一个修改了的锁紧螺母装置，它由锁紧螺母212和螺纹环214组成，除了与螺纹196啮合处是采用反方向螺纹外，它们分别类似于锁紧螺母147和环170。环214上有一锥形锪孔215，用来接纳锥形凸缘191。因此工具210适用于在分解时保持可拆卸的工具段187和189，这是通过类似于工具160的双锁紧螺母装置来实现的。它的优点是，工具段187和189可插入槽204和215中，并当锁紧螺母转动进入与工具段啮合以及将工具段固定在本体182上时，易于进入其应有位置，如同工具70那样，工具170，180和210都有这样的紧固可拆卸工具段的装置，即它们在本体上可作轴向移动，并在任何情况下保存在本体 上，以消除任何失落紧固机构零件的可能性。

虽然这里已经介绍了井下工具的一些具体实例，但技术熟练的人们可以对所述方案进行各种改动和替换，只要不违背本专利权利要求所规定的范围和精神。

Claims (30)

1、连接在钻杆(11)上的井下工具作为钻杆的一部分，工具的组成为：

本体(12)，包括装置(24、26)，它们至少设在本体(12)的一端，用来将本体(12)连接到钻杆(11)上去；以及

多个工具段(18、20)可装在本体(12)上或从本体(12)上拆下，这是通过相对于本体(12)的中心轴来径向移动工具段(18、20)进行的，而不需要将本体(12)从钻杆上分解下来，其特点是：

装置(22)可与本体(12)和工具段(18、20)相啮合，并可在本体(12)上轴向移动，以便在释放状态下将工具段(18、20)保持在本体(12)上。

2、根据权利要求1所述的工具，其特点是，工具段（18、20）由至少分成二部分的圆柱形套筒所组成，它们装在本体上，并至少覆盖住介于本体二端之间的本体的一部分。

3、根据权利要求2所述工具的特点是，套筒部分（18、20）和本体各自包含一个部分（40、44），它们可以配合起来防止套筒段（18、20）在本体（12）上转动。

4、根据权利要求3所述工具的特点是，套筒段（18、20）包括沿轴向伸出的部分（30、36），它们可以插入制在本体上的凹槽（32）中，二端（30、36）和本体（12）上的凸块（44）啮合，来防止套筒段的转动。

5、根据权利要求3所述工具的特点是，套筒段（94、96）的每一部分有内侧面（136），它和在本体（72）上的配合表面（84）啮合，以防止套筒段（94、96）相对于本体（72）转动。

6、根据权利要求2所述工具的特点是，套筒段（18、20）的每一部分有轴向伸出部分（30、36），它们分别位于套筒段（18、20）的二端，轴向伸出部分（30、36）可插入本体（12）上的配合槽（32）中，用来作为套筒段（18、20）在本体（12）上的支撑。用来固紧套筒段（18、20）的装置（22），和分别在套筒段（18、20）一端上的部分（36）相衔接，以便在释放状态下，将套筒段（18、20）保持在本体（12）上。

7、根据权利要求6所述工具的特点是，用来紧固套筒段（18、20）的装置（22）包括一个螺母（52），它啮合于在本体（12）上的相配螺纹部分（54）。

8、根据权利要求7所述工具的特点是，用来紧固套筒段（18、20）的装置（22）包括一个环（50），它位于本体（12）上螺母（52）和套筒段（18、20）之间，并设有用来接纳在套筒段（18、20）一端向伸出的部分（36）。

9、根据权利要求8所述工具的特点是，环（170）是带有螺纹的，它与本体（162）上的相配螺纹（168）啮合在一起，使环（170）可沿轴向移动，进入或退出和套筒段（94、96）的啮合。

10、根据权利要求2所述工具的特点是，每一个套筒段（18、20）部分包括第一个和第二个轴向伸出的凸缘（30、36）;

本体（12）上有槽（32），它制在头部（13）中，它的尺寸做成为接纳套筒段（18、20）的凸缘（30）;用于紧固工具段（18、20）的机构（22），包括装在本体（12）上的可轴向移动的装置（50、52），有选择地改变它们的位置，使得和套筒段（18、20）另一端的凸缘（36）进入或退出啮合。轴向可运动的机构包括锁紧螺母（52），它通过螺纹装配在本体（12）上，通过上紧锁紧螺母（52），使轴向可移动的机构（50、52）进入与凸缘啮合;拧松锁紧螺母（52），使轴向可移动机构（50、52）退出与凸缘（36）的啮合。

11、根据权利要求10所述工具的特点是，另一端的凸缘（36）的尺寸，做成使之不能装入凹槽（32）中去，以防止将套筒段（18、20）上、下颠倒地装入本体（12）中。

12、根据权利要求10所述工具的特点是，锁紧螺母（52）的最大行程距离的X，有一端的凸缘（30）的长度为Y，它比X大，另一端凸缘（36）的长度为Z，它小于X。

13、根据权利要求10所述工具的特点是，凸缘（30、36）上有锥形表面，凹槽（32）上有与上述锥形表面配合工作的表面，它们之间楔形啮合，并用于确定实际上是与本体（12）的轴线共轴的套筒段（18、20）的中心位置。

14、根据权利要求2所述工具的特点是，套筒段（18、20）上有做在套筒段（18、20）外表面上的装置（28），当装在本体（12）上时，它形成了钻杆的稳定装置。

15、根据权利要求2所述工具的特点是，套筒段（106、108）上有位于其外表面上的切割元件（114），当套筒段（106、108）装在本体（72）上时，用来在钻孔中执行切割任务。

16、与钻杆（11）相连接，作为钻杆（11）一部分的井下工具的组成为：

细长的，大体上为圆柱形的本体（12），在其相对的二个端部，各具有一个结构（13、14），它们用来将本体（12）连接到钻杆（11）上去;

至少有二个工具段（18、20），具有工具装置（28），它位于工具段（18、20）的外表面。工具段（18、20）可装在本体（12）上，或从其上卸下，在装配和分解工具段（18、20）时无需将本体（12）从钻杆（11）上卸下来。其特点是：

在工具段（18、20）和本体（12）上的机构（40、44）可啮合在一起，来防止工具段（18、20）相对于本体（12）转动;

装在本体（12）上的机构（22）可轴向移动，使之与工具段（18、20）啮合，并在释放状态下，将套筒段（18、20）固定在本体（12）上。

17、根据权利要求16所述工具的特点是，工具段（18、20）由分开的圆柱形套筒段组成，它们围绕着本体（12）二端之间的部分。

18、根据权利要求17所述工具的特点是，套筒段（18、20）上有在其二端轴向伸出的拱形凸缘（30、36），凸缘（30、36）可插入在本体（12）上和机构（22）上的配合槽中，以便将套筒段固定在本体（12）上。

19、根据权利要求17所述工具的特点是，在套筒段（94、96）和本体（72）上防止转动的装置，包括一个本体（72）的多边形横截面部分（83），其上有与在套筒段（94、96）内侧相配合表面（136）啮合的表面（84）。

20、根据权利要求17所述工具的特点是，在工具段（18、20）和本体（12）上用于防止转动的机构（22），包括在本体（12）上的凸块（44），它可与在套筒段（18、20）二端轴向伸出的表面相啮合。

21、根据权利要求16所述工具的特点是，将工具段（18、20）紧固在本体（12）上的机构（22）包括一个螺母（52），它套在本体（12）上，并与本体（12）上的配合螺纹（54）相啮合，用来在相应的位置之间作轴向运动，以固紧工具段（18、20）在本体（12）上，或将工具段（18、20）从本体（12）上松开。

22、根据权利要求21所述工具的特点是，紧固工具段（18、20）的机构（22）包括一个圆柱形环（50），它装在本体（12）上，位于螺母（52）和工具段（18、20）之间。

23、连接在钻杆（11）上，作为钻杆（11）一部分的井下工具的组成为：

细长的、大体上为圆柱形的本体（72），它包括上、下二个螺纹端头部分（74、78），它们用来将本体（72）连接到钻杆（11）上去而作为其一部分。直径减小的部分（82）位于二端部分（74、78）的中间。外螺纹部分（90）在二个端头（74、78）的中间。外螺纹部分（90）在二个端头（74、78）之间，它与一个在本体（72）上可作轴向移动的螺母（146）相啮合;

一对做成分开式的圆柱形套筒段（94、96），它的上面有工具装置（98），工具装置做在每个套筒段（94、96）的外表面，其上还有分别处于套筒段（94、96）二端的固定装置（100、102），它与本体（72）上的装置相啮合，用来将套筒段（94、96）固定在本体（72）上围绕着其直径减小了的部分（82），在本体（72）上实际形成一个圆柱形工具套筒;

在本体（72）和套筒部分（94、96）上的相配合表面，用来在套筒段（94、96）装上本体（72）后，防止套筒段（94、96）相对于本体（72）的转动;

套筒段（94、96）可在不将本体（72）从钻杆（11）上拆下来的情况下装上本体（72），或从本体（72）上卸下，轴向移动螺母（140）到在本体（72）上的拧紧位置或释放位置，来将套筒段（44、96）紧固在本体（72）上，或自本体（72）上卸下。

24、根据权利要求23所述工具的特点是，螺母（200）的一端上有槽（202），它用于和在套筒段（187、189）一端上的固定装置（191）相啮合。

25、根据权利要求23所述工具的特点在于，螺母（146）和用于固定结构（102）之间有圆柱形环（148）。结构（102）之间有圆柱形环（148）上有槽（150），它用来与在套筒段（94、96）一端上用于固定的结构（102）相啮合。

26、根据权利要求25所述工具的特点是，环（170）上有螺纹，可与处在二个端头部分（163、165）中间的本体（162）上的螺纹部分（168）相啮合，它可以轴向移动，与套筒段（94、96）一端的固定结构（102）进入或退出啮合。

27、根据权利要求23所述工具的特点是，本体（182）下端部分（188）上有凹槽（204），用来接纳设在套筒段（187、189）一端处的固定结构（193）。螺母（212）位于套筒段（187、189）和本体（182）的上端部（186）之间。

28、根据权利要求23所述工具的特点是，在套筒段（94、96）和本体（72）上的相配表面（84、136），包括在本体（72）的直径减小部分（82）上的表面（136），它与设在套筒段（94、96）内侧上的表面（84）相啮合。

29、根据权利要求23所述工具的特点是，套筒段（18、20）和本体（12）上的相配表面，是由做在本体（12）上的凸块（34、44）和与它啮合的、处于套筒段（18、20）用于固定的结构（30、36）上的表面所组成的。

30、连接在钻杆（11）上，作为钻杆一部分的井下工具的组成为：

细长的、大体上为圆柱形的本体（12），其上有上、下螺纹端部分（13、14），用来将本体（12）连接到钻杆（11）上去并作为其一部分，其特点为：

至少分成二部分的圆柱形工具套筒段（18、20），其上有轴向伸出的锥形凸缘（30、36），它们做在套筒段（18、20）的二端：

本体（12）上的凹槽（32）用来接纳设在套筒段（18、20）上的凸缘（30）;

零件（50）上的凹槽可在本体（12）上轴向移动而与套筒段（18、20）上另一端凸缘（36）相啮合;

凹槽是拱形的锥凹（62），它与凸缘（30、36）上相应的拱形锥面相啮合，用来使套筒段（18、20）在本体（12）上定中心，并随着零件（50）的轴向移动而与套筒段（18、20）强有力地啮合。

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