本发明专利技术公开了一种压力环境中使用的金属管柱热熔切割装置，由控制外壳、控制短节、隔热填料、气瓶、高压惰性气体、高压电磁阀、单向阀、挡板、弹簧、陶瓷隔热阀、石墨隔热层、工具外壳、石墨、点火药柱、喷口结构、密封套筒、回收杆组成。控制外壳右端与工具外壳螺纹连接，工具壳体右端与喷口结构螺纹连接，喷口结构上的密封环与回收杆上的密封环同时用于紧固密封套筒；控制短节上的电线依次穿过隔热填料、气瓶和控制外壳之间的间隙，其中一根电线连接高压电磁阀，高压电磁阀与单向阀连接，单向阀通过挡板和弹簧连接到陶瓷隔热阀，另一根电线穿过挡板与控制外壳的间隙以及从石墨隔热层和点火药柱的中间孔穿入控制点火药柱。本发明专利技术通过惰性气体的热膨胀实现增压，提高工具在深井高压环境中的作业能力。境中的作业能力。境中的作业能力。
【技术实现步骤摘要】
一种压力环境中使用的金属管柱热熔切割装置
[0001]本专利技术涉及一种横向熔融工具，特别是用于一种压力环境中使用的金属管柱热熔切割装置，属于机械工程或燃烧
技术介绍
[0002]钻井过程中不可避免地会发生各种井下事故，从而延缓勘探、开发的进程。钻井工程井下事故多种多样，其中包括粘吸卡钻事故、坍塌卡钻事故、砂桥卡钻事故、缩径卡钻事故、钻具断落事故等。上述事故中坍塌卡钻事故最为严重，这是因为坍塌卡钻处理起来费时费力，如果处理不当则有可能造成井眼报废，目前现场仍然多数采用传统的解卡方式，通过使用提升装置直接上提，或者采用活动上提等操作方式后仍旧不能解卡的管柱，通常需要采用倒扣的方式，如还不能解卡，最终采用将管柱在井下切断后直接提出井外的方式解卡。目前切割方法有爆炸切割技术、水力切割技术、化学切割技术、机械割刀切割技术等。爆炸切割技术涉及危险品类居多，审批严格容易延误最佳事故处理的最佳时机；水力切割技术较大的钻压易使割刀折断；化学切割技术容易造成周围其他管柱受损；机械割刀切割技术切割效率低。而熔融切割工具利用铝热反应将产生的高温熔融金属径向喷射至钻杆内壁进行切割。
技术实现思路
[0003]本专利技术目的是提供一种使用高温熔融钻杆的装置，可以在井下小空间内实现高效安全的切割作业。
[0004]本专利技术所使用的技术方案是:
[0005]一种压力环境中使用的金属管柱热熔切割装置，主要由控制外壳、控制短节、隔热填料、气瓶、高压惰性气体、高压电磁阀、单向阀、挡板、弹簧、陶瓷隔热阀、石墨隔热层、工具外壳、石墨、点火药柱、喷口结构、密封套筒、回收杆组成。其特征在于：控制短节控制高压电磁阀的开关及点火药柱的点燃；其中工具在未作业时控制短节通过控制高压电磁阀使气瓶中的高压惰性气体经过高压电磁阀和单向阀从陶瓷隔热阀流入反应药腔中，通过压差使密封套筒一直在喷口结构上对工具进行密封，防止外部环境对点火药柱造成污染。
[0006]工具在低压环境下作业时，控制短节通过控制高压电磁阀使气瓶中的高压惰性气体全部涌出至反应药腔，工具内部压力迅速上升，产生的压强使密封套筒与回收杆之间的铜销联接失效密封套筒脱落，此时开始点火，高温火焰伴随高压惰性气体共同涌出喷射孔。
[0007]工具在高压环境下作业时，控制短节通过控制高压电磁阀使气瓶中的高压惰性气体涌出至反应药腔，此时工具内部压力上升，内外压强差减小后开始点火，工具内部的压力再次升高产生的冲击使密封套筒与回收杆之间的铜销联接失效密封套筒下滑使喷射孔暴露在外；随着药剂反应进行，控制短节通过控制高压电磁阀来使气瓶中的高压惰性气体全部涌出，进一步将远离喷射孔一端的点火药柱反应物及产生的高温火焰推向喷射孔，从而最大化的实现高温熔融切割钻柱，完成处理作业。
[0008]弹簧连接挡板与陶瓷隔热阀，连接挡板固定不动，当气瓶喷出高压惰性气体时，推动陶瓷隔热阀向右移动，高压惰性气体涌向点火药柱，同时石墨隔热层、陶瓷隔热阀和挡板也能阻止点火药柱点燃而产生巨大热能传递到工具左侧和零件被烧蚀，保证工具能正常作业。
[0009]本专利技术的压力环境中使用的金属管柱热熔切割装置与现有技术相比，所带来的技术特点在于：控制短节通过控制高压电磁阀来控制工具内部压强，切割工具的密封性得到了加强，保证工具内部环境不被污染。
附图说明
[0010]图1是一种压力环境中使用的金属管柱热熔切割装置整体示意图；
[0011]图2是本专利技术的高压电磁阀结构示意图；
[0012]图3是挡板结构示意图；
[0013]图4是陶瓷隔热阀示意图。
[0014]图中：1.控制外壳，2.控制短节，3.隔热填料，4.气瓶，5.高压惰性气体，6.高压电磁阀，7.单向阀，8.挡板，9.弹簧，10.陶瓷隔热阀，11.石墨隔热层，12.工具外壳，13.石墨，14.点火药柱，15.喷口结构，16.密封套筒，17.回收杆。
具体实施方式
[0015]下面结合附图对本专利技术做进一步说明。
[0016]如图1和图2所示，一种压力环境中使用的金属管柱热熔切割装置，由控制外壳1、控制短节2、隔热填料3、气瓶4、高压惰性气体5、高压电磁阀6、单向阀7、挡板8、弹簧9、陶瓷隔热阀10、石墨隔热层11、工具外壳12、石墨13、点火药柱14、喷口结构15、密封套筒16、回收杆17组成。其特征在于：所述控制外壳1右端与工具外壳12螺纹连接，工具壳体12右端与喷口结构15采用锥度为5
°
的金属锥面连接，密封套筒16与喷口结构15采用锥度为5
°
的金属锥面密封，密封套筒16与回收杆17之间用铜销联接，控制短节2上的电线依次穿过隔热填料3、气瓶4和控制外壳1之间的间隙，电线连接高压电磁阀6，高压电磁阀6与单向阀7连接，单向阀7通过挡板8和弹簧9连接到陶瓷隔热阀10。
[0017]控制短节2控制高压电磁阀6的开关及点火药柱14的点燃；其中工具在未作业时控制短节2通过控制高压电磁阀6使气瓶4中的高压惰性气体5经过高压电磁阀6和单向阀7从陶瓷隔热阀10流入反应药腔中，通过压差使密封套筒16一直在喷口结构15上对工具进行密封，防止外部环境对点火药柱14造成污染。
[0018]弹簧9连接挡板8与陶瓷隔热阀10，连接挡板8固定不动，当气瓶4喷出高压惰性气体5时，推动陶瓷隔热阀10向右移动，高压惰性气体5涌向点火药柱14，同时石墨隔热层11、陶瓷隔热阀10和挡板8也能阻止点火药柱14点燃而产生巨大热能传递到工具左侧和零件被烧蚀，保证工具能正常作业。
[0019]本专利技术当工具开始井下作业时控制短节的工作原理：
[0020]工具的处理作业主要是高温熔融金属切割钻杆，将工具下放至井下合适位置，控制短节2从地面控制终端完成工具的井下定位，在低压环境下，控制短节2先控制高压电磁阀6开关使高压惰性气体5从气瓶4中全部涌入反应药腔中使工具内部压强迅速升高，促使
密封套筒16与回收杆17之间的铜销联接失效，密封套筒16下滑使喷射孔暴露在外，同时控制点火药柱14点燃,高压惰性气体5与高温火焰共同涌出喷射孔，加大火焰对钻杆的高温冲击熔融切割；在高压环境下，控制短节2先控制高压电磁阀6开关使高压惰性气体5从气瓶4中涌入反应药腔中使工具内部压强升高，再控制点火药柱14点燃,此时点火药柱14发生反应产生大量气体以及极高的温度，工具内部压力迅速升高促使密封套筒16与回收杆17之间的铜销联接失效，密封套筒16下滑使喷射孔暴露在外，随着药剂反应进行产生高温熔融切割钻杆，在点火药柱燃烧的同时，高压电磁阀6的开关打开使高压惰性气体5被彻底释放，大量气体的涌入推动点火药柱14产生的高温火焰向喷射孔方向聚集，加速钻杆的高温熔融切割。
[0021]以上所述具体实施方式用于说明本专利而非限制本专利的范围，任何本领域的技术人员在不脱离本专利的构思和原则前提下所作出的等同变化与修改，均属于本专利系统的保护范围。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种压力环境中使用的金属管柱热熔切割装置，由控制外壳(1)、控制短节(2)、隔热填料(3)、气瓶(4)、高压惰性气体(5)、高压电磁阀(6)、单向阀(7)、挡板(8)、弹簧(9)、陶瓷隔热阀(10)、石墨隔热层(11)、工具外壳(12)、石墨(13)、点火药柱(14)、喷口结构(15)、密封套筒(16)、回收杆(17)组成。其特征在于：所述控制外壳(1)右端与工具外壳(12)螺纹连接，工具壳体(12)右端与喷口结构(15)采用锥度为5
°
的金属锥面连接，密封套筒(16)与喷口结构(15)采用锥度为5
°
的金属锥面密封，密封套筒(16)与回收杆(17)之间用铜销联接，控制短节(2)上的电线依次穿过隔热填料(3)、气瓶(4)和控制外壳(1)之间的间隙，电线连接高压电磁阀(6)，高压电磁阀(6)与单向阀(7)连接，单向阀(7)通过挡板(8)和弹簧(9)连接到陶瓷隔热阀(10)。2.如权利要求1所述的一种压力环境中使用的金属管柱热熔切割装置，其特征在于：控制短节(2)控制高压电磁阀(6)的开关及点火药柱(14)的点燃；其中工具在未作业时控制短节(2)通过控制高压电磁阀(6)使气瓶(4)中的高压惰性气体(5)经过高压电磁阀(6)和单向阀(7)从陶瓷隔热阀(10)流入反应药腔中，通过压差使密封套筒(16)一直在喷口结构(15)上对工具进行密封，防止外部环境对点火药柱(14)造成污染。3.如权利要求1所述的一种压力环境中使用的金属管柱热熔...
【专利技术属性】
技术研发人员：童华，秦如意，祝效华，敬俊，钟佳航，田洋，方浩宇，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：
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