一种同时完成海底切割套管和封井作业的装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种同时完成海底切割套管和封井作业的装置，包括外管；外管上设有一组沿圆周均布的割刀槽，割刀槽内设有割刀，割刀经销轴与外管铰接；外管内设有活塞，活塞外圆与外管内孔滑动连接，活塞外圆与割刀槽对应位置设有齿槽，齿槽与割刀上的齿键转动连接；当活塞在外管内向下滑动时，活塞上的齿槽推动割刀向外张开抵紧井下套管内壁；通过外管带动割刀旋转完成对套管的切割。本发明专利技术可减少反复起下钻的人工和能源消耗。也避免了因找不到井眼直接弃井，造成井内长时间累积的油汽返出井口对海洋造成污染，也可防止船只经过时碰撞到海底的废弃石油设施造成事故。本发明专利技术结构简单，制作成本低，运行可靠。

A device for simultaneous casing cutting and well sealing

The invention discloses a device for simultaneous completion of seabed casing cutting and well sealing operations, including an outer pipe; a set of cutter grooves are arranged on the outer pipe along the circumference; a cutter is arranged in the cutter groove, and the cutter distribution shaft is hinged with the outer pipe; a piston is arranged in the outer pipe, and the piston outer circle is sliding connected with the outer pipe hole; the corresponding position of the piston outer circle and the cutter groove is provided with a slot, and the slot and the teeth on the cutter. When the piston slides downward in the outer pipe, the slot on the piston pushes the cutter to open outward and tighten the inner wall of the downhole casing; the cutter is driven by the outer pipe to rotate to complete the cutting of the casing. The invention can reduce the man-power and energy consumption of repeatedly lifting and drilling. It also avoids the pollution of the ocean caused by the long-term accumulation of oil vapor returning to the wellhead because the wellbore can not be found and abandoned directly, and also prevents accidents caused by ships colliding with abandoned oil facilities on the seabed. The invention has simple structure, low production cost and reliable operation.

【技术实现步骤摘要】
一种同时完成海底切割套管和封井作业的装置
本专利技术涉及一种同时完成海底切割套管和封井作业的装置，属于海底钻探封井

技术介绍
随着海洋石油勘探开发向深水发展，人类对海洋环境保护力度增加，要求对废弃海洋石油设施进行弃井作业，弃井作业首先需要将井口设施及废井中上部一定深度的套管和导管从井内打捞上来，以防止过往船只经过井口时碰撞到海底的废弃石油设施和套管及导管造成事故。然后再通过灌浆设备将水泥浆注入废井内将废井封闭，以防止井下长时间累积的油汽涌出井口对海洋造成污染。现有地面的封井作业通常是分两步进行的，第一步是通过切割和打捞设备将油井中的套管切断，与套管外的导管一起从油井内打捞出来。第二步采用灌浆设备将水泥浆注入废井内，完成封井作业。现有地面使用的切割和打捞设备多采用液压系统驱动设备的割刀或卡瓦。由于液压驱动系统要求水眼直径不能太大，这样才能在钻杆内通过截面差在钻杆内形成一定的压力差，以确保切割和打捞设备的正常工作。由于现有设备钻杆内的水眼很小。水眼就是封时水泥浆的通道。封井时水泥浆在通过小水眼时，还未到达预定深度水泥浆就会凝固，导致无法再继续注入水泥浆，影响封井质量。因此采用现有地面封井设备只能采用两步封井方式。两步封井方式不适用于海底封井作业。当切割完套管将套管和导管从废井中打捞出来时，海底的泥沙会很快将废井井口掩埋，当需要再进行封井作业时，很难找到原来的井口。如果遇到台风或者大浪时钻井平台需要回港躲避，回来后根本找不到原来的井口，只能选择放弃封井。这样井下长时间累积的油汽就有可能涌出井口对海洋造成污染。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种同时完成海底切割套管和封井作业的装置，使该装置与打捞装置配合使用，可一次下钻完成将套管切断，并将套管和导管从井内打捞上来，在上提钻杆时，同时向井内注入水泥浆，完成封井作业，这不但可满足海底封井作业要求，也可大大提高提高海底封井作业效率，减小能源消耗，从而克服现有技术的不足。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术的一种同时完成海底切割套管和封井作业的装置，一种同时完成海底切割套管和封井作业的装置，包括上接头、外管，球座，活塞，限流座、下接头；活塞上设有推动割刀向外张开的齿槽和水泥浆流通的通道孔；外管上设有一组沿圆周均布的割刀槽，割刀槽内设有割刀，割刀经销轴与外管铰接。前述装置中，外管内设有活塞，活塞外圆与外管内孔滑动连接，活塞外圆与割刀槽对应位置设有齿槽，齿槽与割刀上的齿键转动连接；当活塞在外管内向下滑动时的齿槽推动割刀向外张开抵紧井下套管内壁；通过外管带动割刀旋转完成对套管的切割。前述装置中，投入钢球落入球座的孔口后，通过钢球上方的水泥浆压力将销钉剪断，并使球座落入活塞内孔并推动活塞一起向下滑动至打开活塞上的通道孔，使水泥浆经过上接头内孔、活塞上端外圆及活塞上的通道孔进入活塞下部内孔流入下接头内孔构成用于封井的水泥浆通道，进而实现封井。前述装置中，所述活塞上设有活塞环，活塞环位于下接头顶端，在活塞环顶面与活塞的轴肩之间设有弹簧；在活塞上部内孔中设有喷嘴座，喷嘴座上设有限流孔；由于限流孔的作用，活塞上部压力大于活塞下部压力，使活塞克服弹簧作用力在外管内向下滑动并通过活塞上的齿槽推动割刀向外张开。前述装置中，所述外管上端与上接头螺纹连接用于接收来自上部钻具的旋转扭矩；外管下端与下接头连接用于将扭矩传递自下级井下工具。前述装置中，所述上接头内孔底部设有球座，球座经销钉与上接头连接；球座上设有能在套管切割完成后由地面通过管柱投入钢球的孔口，当钢球落入球座的孔口后，通过钢球上方的水泥浆压力将销钉剪断使球座落入活塞内孔并推动活塞一起向下滑动至打开活塞上的通道孔，使活塞上部压力经活塞上的通道孔与活塞下部压力达到平衡，活塞在弹簧的作用下沿外管内向上滑动，带动割刀向内收缩至割刀槽内。前述装置中，所述割刀槽两端与活塞外圆的滑动连接处、球座外圆与上接头和活塞内圆之间、以及所有螺纹连接处两端均设有密封圈。前述装置中，所述弹簧作用力与活塞上部压力达到平衡状态时，活塞停止下移，割刀向外张开固定。通过调节活塞上部压力控制割刀向外张开角度，直至将套管完全切断。前述装置中，所述密封圈根据结构要求选择AB圈、防尘圈或不同截面的O型圈。由于采用了上述技术方案，本专利技术打捞装置配合使用，可以一次下钻同时完成海底油井的套管切割，套管和导管的打捞，以及油井的封井作业。与现有技术相比，解决了起钻后海底泥沙掩埋井眼，再次下钻进行封井作业时很难找到之前的井眼或无法找到井眼的技术问题。可减少反复起下钻的人工和能源消耗。也避免了因找不到井眼直接弃井，造成井内长时间累积的油汽返出井口对海洋造成污染，也可防止船只经过时碰撞到海底的废弃石油设施造成事故。本专利技术具有结构简单，制作成本低，运行可靠的特点。附图说明图1是本专利技术的结构示意图。图中标记为：1-上接头、2-外管、3-销钉、4-球座、5-活塞、6-限流座、7-限流孔、8-割刀、9-弹簧、10-活塞、11-下接头、12-割刀槽、13-销轴、14-钢球、15-齿键、16-齿槽、17-通道孔。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。本专利技术的一种同时完成海底切割套管和封井作业的装置，如图1所示，包括上接头1、外管2，球座4，活塞5，限流座6、下接头11；其特征在于：活塞5上设有推动割刀8向外张开的齿槽16和水泥浆流通的通道孔17；外管2上设有一组沿圆周均布的割刀槽12，割刀槽12内设有割刀8，割刀8经销轴13与外管2铰接。外管2内设有活塞5，活塞5外圆与外管2内孔滑动连接，活塞5外圆与割刀槽12对应位置设有齿槽16，齿槽16与割刀8上的齿键15转动连接；当活塞5在外管2内向下滑动时的齿槽16推动割刀8向外张开抵紧井下套管内壁；通过外管2带动割刀8旋转完成对套管的切割。投入钢球14落入球座4的孔口后，通过钢球14上方的水泥浆压力将销钉3剪断，并使球座4落入活塞5内孔并推动活塞5一起向下滑动至打开活塞5上的通道孔17，使水泥浆经过上接头1内孔、活塞5上端外圆及活塞5上的通道孔17进入活塞5下部内孔流入下接头11内孔构成用于封井的水泥浆通道，进而实现封井。活塞5上设有活塞环10，活塞环10位于下接头11顶端，在活塞环10顶面与活塞5的轴肩之间设有弹簧9；在活塞10上部内孔中设有喷嘴座6，喷嘴座6上设有限流孔7；由于限流孔7的作用，活塞5上部压力大于活塞5下部压力，使活塞5克服弹簧9作用力在外管2内向下滑动并通过活塞5上的齿槽16推动割刀8向外张开。外管2上端与上接头1螺纹连接用于接收来自上部钻具的旋转扭矩；外管2下端与下接头11连接用于将扭矩传递自下级井下工具。上接头1内孔底部设有球座4，球座4经销钉3与上接头1连接；球座4上设有能在套管切割完成后由地面通过管柱投入钢球14的孔口，当钢球14落入球座4的孔口后，通过钢球14上方的水泥浆压力将销钉3剪断使球座4落入活塞5内孔并推动活塞5一起向下滑动至打开活塞5上的通道孔17，使活塞5上部压力经活塞5上的通道孔17与活塞5下部压力达到平衡，活塞5在弹簧9的作用下沿外管2内向上滑动，带动割刀8向内收缩至割刀槽12内。割刀槽12两端与活塞5外圆的滑动连接处、球座4外圆与上接头1和活塞5内圆之间、以及本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种同时完成海底切割套管和封井作业的装置，包括上接头（1）、外管（2），球座（4），活塞（5），限流座（6）、下接头（11）；其特征在于：活塞（5）上设有推动割刀（8）向外张开的齿槽（16）和水泥浆流通的通道孔（17）；外管（2）上设有一组沿圆周均布的割刀槽（12），割刀槽（12）内设有割刀（8），割刀（8）经销轴（13）与外管（2）铰接。

【技术特征摘要】
1.一种同时完成海底切割套管和封井作业的装置，包括上接头（1）、外管（2），球座（4），活塞（5），限流座（6）、下接头（11）；其特征在于：活塞（5）上设有推动割刀（8）向外张开的齿槽（16）和水泥浆流通的通道孔（17）；外管（2）上设有一组沿圆周均布的割刀槽（12），割刀槽（12）内设有割刀（8），割刀（8）经销轴（13）与外管（2）铰接。2.根据权利要求1所述装置，其特征在于：外管（2）内设有活塞（5），活塞（5）外圆与外管（2）内孔滑动连接，活塞（5）外圆与割刀槽（12）对应位置设有齿槽（16），齿槽（16）与割刀（8）上的齿键（15）转动连接；当活塞（5）在外管（2）内向下滑动时的齿槽（16）推动割刀（8）向外张开抵紧井下套管内壁；通过外管（2）带动割刀（8）旋转完成对套管的切割。3.根据权利要求2所述装置，其特征在于：投入钢球（14）落入球座（4）的孔口后，通过钢球（14）上方的水泥浆压力将销钉（3）剪断，并使球座（4）落入活塞（5）内孔并推动活塞（5）一起向下滑动至打开活塞（5）上的通道孔（17），使水泥浆经过上接头（1）内孔、活塞（5）上端外圆及活塞（5）上的通道孔（17）进入活塞（5）下部内孔流入下接头（11）内孔构成用于封井的水泥浆通道，进而实现封井。4.根据权利要求3所述装置，其特征在于：所述活塞（5）上设有活塞环（10），活塞环（10）位于下接头（11）顶端，在活塞环（10）顶面与活塞（5）的轴肩之间设有弹簧（9）；在活塞（10）上部内孔中设有喷嘴座（6），喷嘴座（6）上设有限流孔（7）；由于限流孔（7）的作用，活塞...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑廷碧，沈赤卫，洪德强，补声军，王凌，郑波强，
申请(专利权)人：贵州高峰石油机械股份有限公司，
类型：发明
国别省市：贵州,52