一种深水涡轮水力式内切割工具制造技术

本发明专利技术涉及一种深水涡轮水力式内切割工具，属石油、天然气开采钻井工具技术领域。它由涡轮转矩装置、扭矩传递装置、增压装置和套管切割装置构成，涡轮转矩装置的一端安装有扭矩传递装置；扭矩传递装置上通过增压装置安装有套管切割装置。本发明专利技术可有效以减小现有工具在深水作业时产生的较大惯性矩；解决了传统方式在深水套管切割过程中产生较大的惯性矩从而导致能量大量损失的问题。本发明专利技术通过壳体与卡瓦的配合提高了切割的稳定性，延长了刀具的工作寿命。在套管切割过程中随着推杆与限位阀杆形成的阀口过流面积变小，阀口处压降增大，可根据地面观测钻井液压力变化来判断切割是否完成，准确直观、方便可靠，并可避免发生误判。

A deep water turbine hydraulic internal cutting tool

The invention relates to a deep water turbine hydraulic internal cutting tool, which belongs to the technical field of drilling tools for petroleum and natural gas exploitation. It is composed of a turbine torque device, a torque transfer device, a turbocharging device and a casing cutting device. A torque transfer device is installed at one end of the turbine torque device, and a casing cutting device is installed on the torque transfer device by a turbocharging device. The invention can effectively reduce the larger inertia moment produced by the existing tools in the deep water operation, and solve the problem that the traditional way produces large moment of inertia in the process of deep water casing cutting, resulting in a large amount of loss of energy. The invention improves the stability of cutting through the cooperation of the shell and the slip, and prolongs the working life of the cutter. In the process of casing cutting, the flow area of the valve mouth formed by the push rod and the limit stem is smaller and the pressure drop at the valve mouth is increased. It is possible to judge whether the cutting is completed according to the change of the ground drilling fluid pressure, which is accurate, intuitive, convenient and reliable, and can avoid misjudgement.

【技术实现步骤摘要】
一种深水涡轮水力式内切割工具
本专利技术涉及一种深水涡轮水力式内切割工具，属石油、天然气开采钻井工具

技术介绍
在石油、天然气的探开发过程中，其中部分钻井平台已达到使用寿命周期。按照我国海洋石油开发的相关条例，需要进行弃井作业。对于永久弃井作业，切割套管是最为关键的环节。水下切割不同于陆地切割，水下特殊的作业环境决定了水下工程的复杂性和困难性，因此需要独特的理论基础和实施方法。目前，应用于深水套管切割的技术主要有爆破切割、化学切割、磨料射流切割、金刚石切割绳技术、机械割刀切割等。机械水力切割因其经济、快速和安全等优点而被普遍采纳。但是目前常用的机械水力切割装置中，还存在以下问题：首先采用井口转盘带动管柱转动，管柱带动水力切割装置切割套管，该方式在深水套管切割过程中产生较大的惯性矩；其次刀片的寿命较短；割刀切割后无法自动收回本体；而且无明确判断套管是否完全割断的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：提供一种可有效以减小现有工具在深水作业时产生的较大惯性矩；且能对工具扶正，以提高工作时的稳定性和工作寿命；同时方便判断套管是否完全割断的深水涡轮水力式内切割工具。本专利技术的技术方案是：一种深水涡轮水力式内切割工具，它由涡轮转矩装置、扭矩传递装置、增压装置和套管切割装置构成，其特征在于：涡轮转矩装置的一端安装有扭矩传递装置；扭矩传递装置上通过增压装置安装有套管切割装置；所述的涡轮转矩装置由上接头、分流器、主轴、上扶正轴承、涡轮转子、涡轮定子、外壳体、导流环、下扶正轴承、橡胶密封环、连接器和端盖构成；外壳体的一端螺纹安装有上接头；外壳体内通过上扶正轴承和下扶正轴承安装有主轴，上扶正轴承和下扶正轴承之间的主轴上装有导流环，导流环与上扶正轴承之间的主轴上设置有涡轮转子和涡轮定子；主轴的一端螺纹安装有分流器，主轴的另一端螺纹安装有连接器，连接器的一端延伸至外壳体外端；与连接器对应的外壳体端头螺纹安装有端盖；端盖与连接器滑动密封连接，端盖一侧的主轴上设置有橡胶密封环。所述的导流环上设置有液流孔，主轴的的一端设置有中心孔，中心孔底端的主轴上径向设置连通孔，中心孔通过连通孔与液流孔连通。所述的扭矩传递装置由套管锚上接头、卡瓦、中心管和外管构成，中心管为变径体，中心管的一端螺纹安装有套管锚上接头；管锚上接头一侧的中心管上通过挡环和旋转轴承活动安装有锥形体的外管，外管一端活动安装有卡瓦；与卡瓦对应的中心管圆周上均布有加压孔，加压孔与卡瓦和中心管之间的密封腔连通。扭矩传递装置通过套管锚上接头与涡轮转矩装置的连接器螺纹连接。所述的卡瓦由装配环和卡爪构成，装配环的一端通过销柱活动安装有多个卡爪；装配环的中心孔为阶梯孔。所述的增压装置由外壳、活塞、弹簧、装配座、安装直杆和底盖构成；外壳内的台阶孔端口处固定安装有筒状的装配座，装配座上螺纹安装底盖，装配座内通过底盖螺纹安装有安装直杆，安装直杆上通过弹簧活动安装有活塞，活塞与台阶孔端口密封接触连接。所述的装配座与外壳之间设置有环空，装配座上设置有过流口，过流口与装配座和外壳之间的环空连通。所述的增压装置通过外壳与扭矩传递装置的中心管螺纹连接。所述的套管切割装置由壳体、下接头、限位阀杆、推杆、压缩弹簧、刀座、弹簧片和割刀构成；壳体的一端通过螺纹安装的下接头固定压装有限位阀杆，限位阀杆一侧的壳体内通过压缩弹簧安装有推杆；推杆对应的壳体圆周上均布有装配槽，装配槽内通过刀座和销钉活动安装有割刀，刀座一侧的壳体上通过安装座装有弹簧片，弹簧片与割刀接触连接。所述的推杆通过剪切销钉与外壳连接。所述的壳体为变径体。所述的割刀端头设置有V型的限位口，与限位口对应的装配槽上固装有挡板，割刀通过限位口与挡板接触连接。所述的推杆上设置有中心孔，限位阀杆的端部凸缘圆周上设置有液流通孔。所述的压缩弹簧对应的壳体圆周上均布有旁通孔。所述的推杆圆周上与割刀对应状设置有多个卡槽，推杆通过卡槽与割刀接触连接。本专利技术的有益效果在于：1.与传统采用井口转盘带动管柱转动，管柱带动水力切割装置切割套管方式相比，传统方式在深水套管切割过程中产生较大的惯性矩从而导致能量大量损失。本专利技术通过水力驱动涡轮带动割刀旋转来切割管柱，可在深水作业时减少较大的惯性矩。2.现有工具切割套管的时候如果套管与工具不对心，将导致工具偏心影响切割。本专利技术通过壳体与卡瓦配合提高了该工具切割的稳定性，因此延长了刀具的工作寿命。3.本专利技术在套管切割过程中随着推杆与限位阀杆形成的阀口过流面积变小，阀口处压降增大，由此可根据地面观测钻井液压力变化来判断切割是否完成，准确直观、方便可靠，并可避免发生误判。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为本专利技术的涡轮转矩装置的结构示意图；图3为本专利技术的扭矩传递装置的结构示意图；图4为本专利技术的增压装置的结构示意图；图5为本专利技术的套管切割装置的结构示意图；图6为本专利技术的卡瓦的结构示意图。图中：1、涡轮转矩装置，2、扭矩传递装置，3、增压装置，4、套管切割装置，5、上接头，6、分流器，7、主轴，8、上扶正轴承，9、涡轮转子，10、涡轮定子，11、外壳体，12、导流环，13、下扶正轴承，14、橡胶密封环，15、连接器，16、端盖，17、连通孔，18、套管锚上接头，19、卡瓦，20、中心管，21、加压孔，22、外壳，23、活塞，24、弹簧，25、装配座，26、安装直杆，27、底盖，28、过流口，29、壳体，30、下接头，31、限位阀杆，32、推杆，33、压缩弹簧，34、刀座，35、弹簧片，36、割刀，37、液流通孔，38、剪切销钉，39、挡板，40、旁通孔，41、外管，42、挡环，43、旋转轴承，44、装配环，45、卡爪，46、密封腔。具体实施方式该深水涡轮水力式内切割工具由涡轮转矩装置1、扭矩传递装置2、增压装置3和套管切割装置4构成，涡轮转矩装置1的一端安装有扭矩传递装置2；扭矩传递装置2上通过增压装置3安装有套管切割装置4。涡轮转矩装置1由上接头5、分流器6、主轴7、上扶正轴承8、涡轮转子9、涡轮定子10、外壳体11、导流环12、下扶正轴承13、橡胶密封环14、连接器15和端盖16构成；外壳体11的一端螺纹安装有上接头5；外壳体11内通过上扶正轴承8和下扶正轴承13安装有主轴7，上扶正轴承8和下扶正轴承13之间的主轴7上装有导流环12，导流环12上设置有液流孔，主轴7的一端设置有中心孔，中心孔底端的主轴7上径向设置连通孔17，中心孔通过连通孔17与导流环12的液流孔连通。导流环12与上扶正轴承8之间的主轴7上设置有涡轮转子9和涡轮定子10；主轴7的一端螺纹安装有分流器6，主轴7的另一端螺纹安装有连接器15，连接器15的一端延伸至外壳体11外端；与连接器15对应的外壳体11端头螺纹安装有端盖16；端盖16与连接器15滑动密封连接；端盖16一侧的主轴7上设置有橡胶密封环14。扭矩传递装置2由套管锚上接头18、卡瓦19、中心管20和外管41构成，中心管20为变径体，中心管20的一端螺纹安装有套管锚上接头18；管锚上接头18一侧的中心管20上通过挡环42和旋转轴承43活动安装有锥形体的外管41，外管41一端活动安装有卡瓦19；卡瓦19由装配环44和卡爪45构成，装配环44的一端通过销柱活动安装有多个卡爪45；装配环44的中心孔为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种深水涡轮水力式内切割工具，它由涡轮转矩装置（1）、扭矩传递装置（2）、增压装置（3）和套管切割装置（4）构成，其特征在于：涡轮转矩装置（1）的一端安装有扭矩传递装置（2）；扭矩传递装置（2）上通过增压装置（3）安装有套管切割装置（4）；所述的涡轮转矩装置（1）由上接头（5）、分流器（6）、主轴（7）、上扶正轴承（8）、涡轮转子（9）、涡轮定子（10）、外壳体（11）、导流环（12）、下扶正轴承（13）、橡胶密封环（14）、连接器（15）和端盖（16）构成；外壳体（11）的一端螺纹安装有上接头（5）；外壳体（11）内通过上扶正轴承（8）和下扶正轴承（13）安装有主轴（7），上扶正轴承（8）和下扶正轴承（13）之间的主轴（7）上装有导流环（12），导流环（12）与上扶正轴承（8）之间的主轴（7）上设置有涡轮转子（9）和涡轮定子（10）；主轴（7）的一端螺纹安装有分流器（6），主轴（7）的另一端螺纹安装有连接器（15），连接器（15）的一端延伸至外壳体（11）外端；与连接器（15）对应的外壳体（11）端头螺纹安装有端盖（16）；端盖（16）与连接器（15）滑动密封连接，端盖（16）一侧的主轴（7）上设置有橡胶密封环（14）；所述的导流环（12）上设置有液流孔，主轴（7）的一端设置有中心孔，中心孔底端的主轴上径向设置连通孔（17），中心孔通过连通孔（17）与液流孔连通。...

【技术特征摘要】
1.一种深水涡轮水力式内切割工具，它由涡轮转矩装置（1）、扭矩传递装置（2）、增压装置（3）和套管切割装置（4）构成，其特征在于：涡轮转矩装置（1）的一端安装有扭矩传递装置（2）；扭矩传递装置（2）上通过增压装置（3）安装有套管切割装置（4）；所述的涡轮转矩装置（1）由上接头（5）、分流器（6）、主轴（7）、上扶正轴承（8）、涡轮转子（9）、涡轮定子（10）、外壳体（11）、导流环（12）、下扶正轴承（13）、橡胶密封环（14）、连接器（15）和端盖（16）构成；外壳体（11）的一端螺纹安装有上接头（5）；外壳体（11）内通过上扶正轴承（8）和下扶正轴承（13）安装有主轴（7），上扶正轴承（8）和下扶正轴承（13）之间的主轴（7）上装有导流环（12），导流环（12）与上扶正轴承（8）之间的主轴（7）上设置有涡轮转子（9）和涡轮定子（10）；主轴（7）的一端螺纹安装有分流器（6），主轴（7）的另一端螺纹安装有连接器（15），连接器（15）的一端延伸至外壳体（11）外端；与连接器（15）对应的外壳体（11）端头螺纹安装有端盖（16）；端盖（16）与连接器（15）滑动密封连接，端盖（16）一侧的主轴（7）上设置有橡胶密封环（14）；所述的导流环（12）上设置有液流孔，主轴（7）的一端设置有中心孔，中心孔底端的主轴上径向设置连通孔（17），中心孔通过连通孔（17）与液流孔连通。2.根据权利要求1所述的一种深水涡轮水力式内切割工具，其特征在于：所述的扭矩传递装置（2）由套管锚上接头（18）、卡瓦（19）、中心管（20）和外管（41）构成，中心管（20）为变径体，中心管（20）的一端螺纹安装有套管锚上接头（18）；管锚上接头（18）一侧的中心管（20）上通过挡环（42）和旋转轴承（43）活动安装有锥形体的外管（41），外管（41）一端活动安装有卡瓦（19）；与卡瓦（19）对应的中心管（20）圆周上均布有加压孔（21），加压孔（21）与卡瓦（19）和中心管（20）之间的密封腔（46）连通；扭矩传递装置（2）通过套管锚上接头（18）与涡轮转矩装置（1）的连接器（15）螺纹连接。3.根据权利要求2所述的一种深水涡轮水力式内切割工具，其特征在于：所述的卡瓦（19）由装配环（44）和卡爪（45）构成，装配环（44）的一端通过销柱活动安装有多个卡爪（45）；装配环环（44）的中心孔为阶梯孔。4.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯定，陈文康，杨行，孙巧雷，周廪，
申请(专利权)人：长江大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42