本发明专利技术涉及一种用于弃井作业过程中的齿轮齿条传动实现连续切割不同直径套管的可变径水力割刀，其技术方案为：上接头和壳体通过螺纹相连；喷嘴位于活塞推杆内，并通过螺纹与推杆连接；上弹簧、转位机构和活塞依次安装在活塞推杆上，并置于壳体内部；割刀周向均匀布置并通过铰链销与壳体相连，割刀体上部齿轮结构与圆柱齿条互相啮合，实现齿条与齿轮的传动，精确控制割刀张开角度同时限制割刀的过大位移。本发明专利技术通过节流作用推动活塞与转位机构，配合齿轮齿条传动可实现对不同管径套管的连续切割，减少起下钻次数，节约弃井作业时间，大大提高了弃井作业过程中的套管切割效率及作业可靠性。
【技术实现步骤摘要】
齿轮齿条传动实现连续切割不同直径套管的可变径水力割刀
本专利技术涉及一种齿轮齿条传动实现连续切割不同直径套管的可变径水力割刀，可用于油气勘探开采过程中的不同规格套管切割以及后期的弃井作业。
技术介绍
在海洋及陆上油气田勘探开发过程中，会陆续出现一些老龄油气井以及接近设计使用年限的安全隐患井，为防止油气泄露对自然环境造成威胁，同时为了更加合理全面的利用油气资源，经过勘探及油气资源评估后，会将这些无经济价值油气井及达到服役年限需要废弃的安全隐患井实施封井，然后逐步完成永久性弃井作业，而弃井作业中的关键技术便涉及到套管切割。在弃井作业中进行套管切割时，一般使用对应套管尺寸的水力割刀，采用逐级逐段进行切割，该类割刀为单层套管割刀，采用钻井液加压使刀体张开，旋转钻杆柱对套管进行切割，切割过程中无法准确可靠的控制刀体张开的最大尺寸，容易发生切割不完全或者切割过深割伤外层的完好套管；同时需要频繁起下钻，更换不同规格刀片后，方能再次进行不同管径套管的切割作业。现有水力割刀不仅操作过程复杂，割刀易磨损，故障率高，而且更换后的刀片难以准确进入上次作业的位置及状态，耗时较长，造成时效浪费，切割效率偏低，经济性有待提高，难以满足不同规格套管的连续切割作业。弃井作业中减少切割套管的起下钻次数，对于提高作业效率，减少非生产时间，避免过多不必要的开支具有重要意义。
技术实现思路
为解决
技术介绍
中所述的弃井作业过程中存在的套管切割效率低，无法对刀体张开角度准确控制，割刀易磨损，故障率高等问题，实现不同规格套管的连续切割作业，减少套管切割过程中的起下钻次数，提高弃井作业效率，降低成本与风险，本专利技术提供了一种齿轮齿条传动实现连续切割不同直径套管的可变径水力割刀。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：所述齿轮齿条传动实现连续切割不同直径套管的可变径水力割刀，由上接头、喷嘴、活塞、密封圈、转位机构、活塞推杆、销钉、上弹簧、圆柱齿条、铰链销、割刀、硬质合金齿、下弹簧和壳体组成，其特征在于：所述上接头与水力割刀壳体通过螺纹连接；所述喷嘴通过螺纹连接安装在活塞推杆上部，活塞与活塞推杆之间通过螺纹连接，活塞推杆内开设有轴向通孔，活塞与壳体之间通过密封圈实现密封；依次将上弹簧、转位结构和活塞推杆装入壳体内部，并通过内孔台阶进行轴向定位；所述圆柱齿条位于活塞推杆下部，圆柱齿条中心开有轴向通孔，下弹簧位于壳体内的支撑面上，圆柱齿条放入下弹簧中装入壳体内部；所述割刀位于壳体上均匀布置的纵向开槽内，并通过铰链销与壳体相连接，割刀上部加工为齿轮结构，齿轮结构与圆柱齿条相互啮合，通过圆柱齿条与割刀上部齿轮传动，准确控制割刀的张开角度，实现连续切割不同直径套管。本专利技术的有益效果是：（1）齿轮齿条传动实现连续切割不同直径套管的可变径水力割刀整体结构简单，操作方便，把传统单趟单层切割变为一趟连续切割不同管径套管作业，大大减少了起下钻次数，节约了更换刀片所需时间，从根本上缩短了施工周期，提高切割效率，达到降本增效的目的；（2）采用独特的带有轨道凹槽的转位机构，通过喷嘴的节流作用推动活塞实现转位机构与壳体之间的相对转动，使得销钉在长凹槽与短凹槽之间切换，可以限制活塞行程，以到达准确控制割体张开角度，实现刀片变径的目的；（3）通过圆柱齿条与割刀上部齿轮结构相互啮合，实现齿轮齿条的传动，传动准确平稳，可准确控制割刀的张开角度，实现刀片变径，达到连续切割不同直径套管的目的；（4）割刀体上镶嵌有双排硬质合金齿，有效提高刀体的耐磨性，在双排齿之间开有凹形排屑槽，增强切削性能，利于切屑的顺利排出，防止切屑缠绕刀片，以便刀体的及时收回，延长了刀体的使用寿命。附图说明图1为本专利技术所述的齿轮齿条传动实现连续切割不同直径套管的可变径水力割刀闭合状态下的结构示意图。图中：1-上接头，2-喷嘴，3-活塞，4-密封圈，5-转位机构，6-活塞推杆，7-销钉，8-上弹簧，9-圆柱齿条，10-铰链销，11-割刀，12-硬质合金齿，13-下弹簧，14-壳体。图2为本专利技术所述的齿轮齿条传动实现连续切割不同直径套管的可变径水力割刀工作状态下的结构示意图。图3为本专利技术图1中A-A面的截面图。图4为转位机构的结构示意图。图5为转位机构上部分轨道槽展开图。图6为本专利技术图1中的I部分局部放大图。图7为圆柱齿条的结构示意图。图8为割刀的结构示意图。具体实施方式下面结合图对本专利技术作进一步说明：根据附图所示，所述的齿轮齿条传动实现连续切割不同直径套管的可变径水力割刀，由上接头1、喷嘴2、活塞3、密封圈4、转位机构5、活塞推杆6、销钉7、上弹簧8、圆柱齿条9、铰链销10、割刀11、硬质合金齿12、下弹簧13和壳体14组成，其特征在于：所述上接头1与水力割刀壳体14之间通过螺纹连接；所述喷嘴2通过螺纹连接安装在活塞推杆6上部，活塞3与活塞推杆6之间通过螺纹连接，活塞推杆6内部开设有轴向通孔，活塞3与壳体14之间通过密封圈4实现密封；依次将上弹簧8、转位结构5和活塞推杆6装入壳体14内部，并通过内孔台阶进行轴向定位；所述圆柱齿条9位于活塞推杆6下部，圆柱齿条9中心开有轴向通孔，下弹簧13位于壳体14内的支撑面上，圆柱齿条9放入下弹簧13中装入壳体14内部；所述割刀11位于壳体14上均匀布置的纵向开槽内，并通过铰链销10与壳体14相连接，割刀11上部加工为齿轮结构，刀体的锋刃上镶有双排硬质合金齿12，在双排齿之间开有凹形排屑槽，割刀11上部齿轮结构与圆柱齿条9相互啮合，通过圆柱齿条9与割刀11上部齿轮传动，准确控制割刀11的张开角度，实现连续切割不同直径套管。工作时，泥浆泵将高压钻井液泵入水力割刀体内，高压液体通过活塞推杆6内的喷嘴2产生压力降，推动活塞3压缩上弹簧8使活塞推杆6下行，活塞推杆6下端推动圆柱齿条9压缩下弹簧13，带动割刀11张开，此时销钉7在转位机构5的轨道槽内由初始位置A1移动到B1，刀片张开角度较小，切割较小直径套管，张开的刀片与套管内壁接触，随同切割工具顺时针旋转，四个割刀片周向同时切割套管，直到将套管割断；完成小直径套管切割作业后停泵，转位机构5、活塞3在上弹簧8作用下带动活塞推杆6上行到初始位置，同时圆柱齿条9在下弹簧13作用下带动割刀11闭合，使割刀11及时收回到壳体14内部，此时销钉7在轨道槽内由B1移动A2位置；再次开启泥浆泵，钻井液推动活塞3压缩上弹簧8带动活塞推杆6、转位机构5向下推动圆柱齿条9，此时销钉7在轨道槽内由A2移动B2位置，同时圆柱齿条9压缩下弹簧13带动割刀11张开，刀片张开角度较大，张开的刀片随工具转动同时切割大直径套管；完成切割后停泵，在上弹簧8与下弹簧13的共同作用下，活塞推杆6向上运动到初始位置，割刀11收回，此时销钉由B2移动到A3位置，完成一个周期内连续切割不同管径的套管。本文档来自技高网...
【技术保护点】
齿轮齿条传动实现连续切割不同直径套管的可变径水力割刀，由上接头（1）、喷嘴（2）、活塞（3）、密封圈（4）、转位机构（5）、活塞推杆（6）、销钉（7）、上弹簧（8）、圆柱齿条（9）、铰链销（10）、割刀（11）、硬质合金齿（12）、下弹簧（13）和壳体（14）组成，其特征在于：所述上接头（1）与水力割刀壳体（14）通过螺纹连接；所述喷嘴（2）通过螺纹连接安装在活塞推杆（6）上部，活塞（3）与活塞推杆（6）之间通过螺纹连接，活塞推杆（6）内开设有轴向通孔，活塞（3）与壳体（14）之间通过密封圈（4）实现密封；依次将上弹簧（8）、转位结构（5）和活塞推杆（6）装入壳体（14）内部，并通过内孔台阶进行轴向定位；所述圆柱齿条（9）位于活塞推杆（6）下部，圆柱齿条（9）中心开有轴向通孔，下弹簧（13）位于壳体（14）内的支撑面上，圆柱齿条（9）放入下弹簧（13 ）中装入壳体（14）内部；所述割刀（11）位于壳体（14）上均匀布置的纵向开槽内，并通过铰链销（10）与壳体（14）相连接，割刀（11）上部加工为齿轮结构，齿轮结构与圆柱齿条（9）相互啮合，通过圆柱齿条（9）与割刀（11）上部齿轮传动，准确控制割刀（11）的张开角度，实现连续切割不同直径套管。...
【技术特征摘要】
1.齿轮齿条传动实现连续切割不同直径套管的可变径水力割刀，由上接头（1）、喷嘴（2）、活塞（3）、密封圈（4）、转位机构（5）、活塞推杆（6）、销钉（7）、上弹簧（8）、圆柱齿条（9）、铰链销（10）、割刀（11）、硬质合金齿（12）、下弹簧（13）和壳体（14）组成，其特征在于：所述上接头（1）与水力割刀壳体（14）通过螺纹连接；所述喷嘴（2）通过螺纹连接安装在活塞推杆（6）上部，活塞（3）与活塞推杆（6）之间通过螺纹连接，活塞推杆（6）内开设有轴向通孔，活塞（3）与壳体（14）之间通过密封圈（4）实现密封；依次将上弹簧（8）、转位结构（5）和活塞推杆（6）装入壳体（14）内部，并通过内孔台阶进行轴向定位；所述圆柱齿条（9）位于活塞推杆（6）下部，圆柱齿条（9）中心开有轴向通孔，下弹簧（13）位于壳体（14）内的支撑面上，圆柱齿条（9）放入下弹簧（13）中装入壳体（14）内部；所述割刀（11）位于壳体（14）上均匀布置的纵向开槽内，并通过铰链销（10）与壳体（14）相连接，割刀（11）上部加工为齿轮结构，齿轮结构与圆柱齿条（9）相互啮合，通过圆柱齿条（9）与割刀（11）上部齿轮传动，准确控制割刀（11）的张开角度，实现连续切割不同直径套管。2.根据权利要求1所述的齿轮齿条传动实现连续切割...
【专利技术属性】
技术研发人员：田家林，李居瑞，杨琳，朱志，张堂佳，杨毅，林晓月，周思奇，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川,51
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。