一种行星齿轮倒扣器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种行星齿轮倒扣器，包括：上接头

【技术实现步骤摘要】
一种行星齿轮倒扣器


[0001]本技术涉及油田装备工艺领域，尤其是石油钻杆
、
油管
、
套管的倒扣打捞工艺领域中的一种行星齿轮倒扣器
。

技术介绍

[0002]在油田生产过程中，复杂的工作条件常伴随着井下事故的发生
。
一方面，由于油井倾斜的原因，长期往复运动的抽油杆与生产套管之间不断发生偏磨现象，从而导致生产套管发生磨损脱落及断裂事故；另一方面，由于地层环境复杂多变的原因，油管在井下长期受到温度和应力变化的作用，特别是地层中的二氧化碳
、
硫化氢等长期以来对油管的腐蚀作用，使油管容易发生破损
、
断裂等井下事故
。
此外，随着油田的不断开发，伴随着结蜡井
、
出沙井
、
盐井相继增多，蜡卡
、
砂卡
、
盐卡等其他井下事故的发生频率正在逐渐升高
。
虽然我国在石油开采领域已经有了很长一段历程，从采油技术发展角度分析，技术创新也日益深入，但是开采设备的更新速度较为缓慢，在一些油田当中，可能会存在设备功能单一
、
性能老化和技术创新步调不协调这些问题
。
在开采过程中，部分技术人员没有按照要求对于机械设备进行检查
、
维护，设备长期运行，可能出现带病作业的情况
。
同时，应用老化机械设备参与生产，不利于石油产量
、
开采效率的提升
。
另外，部分企业为了降低成本，未能及时更换老旧设备，导致技术创新和设备更新之间不协调，对于石油开采量的提升极为不利
。
同时，由于套管发生的形变也经常会成为油管遇卡的起因，也需要对油管进行倒扣打捞作业
。
[0003]上世纪，早期油田出现抽油杆遇卡的情况，处理方法有三种：一是上提被卡抽油杆悬重，采用人工倒扣的方法，倒开抽油杆；二是采用通井机进行硬拔，将抽油杆拔断后取出；三是同时将油管取出，使用机械锯断部分抽油杆
。
第一种方法保护抽油杆，但增加劳动强度的同时大大增加了人身事故发生的可能性
。
第二
、
三种方法虽保护了人身安全，但却使抽油杆全部报废
。
[0004]国外对于油田开采的时间较早，经验较丰富，相关技术也比较先进，在自动化钻井修井方面的研究要领先于国内，拥有较为成熟完善的理论体系
。
同时，国外相关的设备也较为先进，特别是在液压倒扣器领域形成垄断地位，并对国内存在一定的技术封锁
。
[0005]国内学者在液压倒扣理论及工艺
的研究同国外相比起步较晚，水平相对较为落后
。
修井卡钻事故处理水平与国外著名油井技术服务公司相比还有很大差距
。
[0006]因此，在液压倒扣器面临国外技术封锁
、
国内研究成果存在局限性无法在行业内大规模推广的现状下，一方面自主研发液压倒扣器技术，一方面研发相关理论技术较为成熟的新型行星齿轮倒扣器并拓展其应用范围，对于提高油田开采与维修的技术水平与效益具有积极意义
。

技术实现思路

[0007]为了解决
技术介绍
中存在的问题，本技术提供了一种行星齿轮倒扣器
。
[0008]行星齿轮倒扣器是一种应用于石油钻杆
、
油管
、
套管工艺行业中的倒扣打捞装置，
其利用行星齿轮将正向输入扭矩转换成作用于落鱼的反向输出扭矩从而实现倒扣作业
。
行星齿轮倒扣器可以使倒扣器输出端的转速降低，进而增大输入扭矩转换后传递给落鱼的输出扭矩
。
由于结构简单
、
无需反扣钻杆
、
安全稳定等优点，行星齿轮倒扣器被广泛应用于我国的南阳油田
、
胜利油田等
。
[0009]本技术的技术方案是，所述行星齿轮倒扣器由连接机构，输入机构，锚定机构，换向机构，离合自锁机构组成；其中连接机构包括上接头
、
下接头
、
长轴；上接头的上部通过母扣连接钻杆，下部通过牙嵌连接固定环传递扭矩
。
其内部结构的最上部为与钻杆连接的正扣内螺纹；中间部位为上接头与长轴的接触部位，此部分需添加密封防止液体外泄；下部为与长轴连接的正扣内螺纹；最下部为与固定环牙嵌配合的牙嵌结构，其作用是将上部正扣钻杆的扭矩传递给固定环，同时连接固定长轴
。
下接头的上部通过公扣连接连接套，下部通过公扣连接落鱼
。
其结构最上部有键槽，与离合轴的键配合实现锁定与离合；上端和中下部两侧开孔与离合轴
、
自锁轴
、
自锁销
、
弹簧配合实现离合轴的定位锁定；上部有与连接套连接的反扣外螺纹；最下部为与落鱼连接的正扣外螺纹
。
其作用是在上扣阶段在离合轴的作用下正旋，通过螺纹与落鱼连接；在倒扣阶段在连接套的作用下反旋，将换向机构产生的反向扭矩传递给落鱼，最终完成倒扣作业
。
长轴是行星齿轮倒扣器最重要的零部件，其结构见图2，上端通过正扣螺纹与上接头连接固定；通过花键轴段与固定环连接，将正向扭矩传递到长轴上；中部太阳轮轴段通过齿轮将扭矩传递到换向机构行星齿轮系中，通过换向机构产生反向扭矩传递到下接头实现倒扣作业；下部通过正扣螺纹连接支撑螺母和定位螺母；内部有通孔用来循环钻井液，同时与离合轴上部进行轴心定位
。
[0010]其中输入机构包括固定环
、
固定套；固定环的上部为牙嵌结构，与上接头的牙嵌结构配合将扭矩传递到固定环，故此处的牙嵌结构与上接头的牙嵌结构类似，但固定环的牙嵌结构深度应大于上接头的牙嵌结构，避免配合出现干涉
。
固定环的内部为花键结构，与长轴的花键轴段配合建扭矩传递给长轴
。
固定套的设计为较厚的圆环套，其功能是为固定环等提供轴向定位
。
[0011]其中锚定机构包括固定外筒
、
活塞；固定外筒的上部侧壁设计有均匀分布的十五个活塞孔，外部设计有压条槽，下端为与上齿轮座配合的牙嵌结构，见图
3。
此处牙嵌结构的尺寸与受力情况与上接头牙嵌结构的情况类似
。
固定外筒的作用是为锚定机构的活塞提供支撑，锚定后通过牙嵌结构固定齿轮座使行星齿轮轴不能公转，即转速为
0。
活塞的外部设计有牙，以增大与套管壁接触时的摩擦力，中间设计有弹簧安装孔，尾部设计有密封，其作用是与套管壁接触，为锚定提供所需的摩擦力
。
[0012]其中换向机构包括上齿轮座
、
行星齿轮轴
、
下齿轮座
、
下齿轮座垫
、
内齿轮筒
、
支撑环
、
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种行星齿轮倒扣器，其特征在于，所述倒扣器由连接机构，输入机构，锚定机构，换向机构，离合自锁机构组成；所述连接机构包括上接头
、
下接头
、
长轴；所述输入机构包括固定环
、
固定套；所述锚定机构包括固定外筒
、
活塞；所述换向机构包括上齿轮座
、
行星齿轮轴
、
下齿轮座
、
下齿轮座垫
、
内齿轮筒
、
支撑环
、
支撑螺母
、
连接套；所述离合自锁机构包括定位环
、
离合套
、
定位螺母
、
离合轴
、
自锁轴
、
自锁球
、
自锁销；所述连接机构的上接头的上部通过母扣连接钻杆，下部通过牙嵌连接固定环传递扭矩；所述输入机构的固定环与长轴的花键轴段配合将扭矩传递给长轴；所述输入机构的固定套为固定环提供轴向定位；所述锚定机构的固定外筒为活塞提供支撑，锚定后通过牙嵌结构固定齿轮座使行星齿轮轴不能公转；所述锚定机构的活塞与套管壁接触，为锚定提供所需的摩擦力；所述换向机构的上齿轮座的上部设计有与固定外筒下部牙嵌结构相配合的牙嵌槽，传递锚定扭矩，下端开有四个轴孔用来安装行星齿轮轴，与下齿轮座配合为行星齿轮轴提供支撑和轴向固定，同时利用锚定机构产生的扭矩使行星齿轮轴在锚定阶段不会围绕长轴太阳轮轴段公转，从而使换向机构产生反向倒扣扭矩；所述换向机构的行星齿轮轴将长轴太阳轮轴段的正向扭矩传递到内齿轮筒，使其完成扭矩的换向功能；所述换向机构的下齿轮座与上齿轮座配合为行星齿轮轴提供支撑和轴向固定；所述换向机构的下齿轮座垫为下齿轮座提供轴向固定；所述换向机构的内齿轮筒在倒扣器实现锚定后，将行星齿轮轴传递扭矩转换为倒扣所需的反向扭矩，并将扭矩传递给连接套；所述换向机构的支撑环为内齿轮筒提供轴向定位；所述换向机构的支撑螺母与支撑环配合为上方的所有零部件提供轴向定位支撑，保证其上方的所有零部件不会出现轴向窜动；所述换向机构的连接套将内齿轮筒产生的反向扭矩传递到下接头实现倒扣；所述离合自锁机构的定位环与定位螺母配合防止离合套发生轴向窜动；所述离合自锁机构的离合套与离合轴配合实现下接头与长轴在上扣之后的离合，上扣完成前，离合套与离合轴处于锁定状态，将长轴扭矩传递到下接头，完成上扣作业，上扣完成后，在自锁结构的作用下，离合套与离合轴处于离合状态，离合套随长轴正向旋转，离合轴随下接头反向旋转；所述离合自锁机构的定位螺母与定位环配合为离合套提供轴向定位，保证离合套不会发生轴向窜动且在离合状态下不会滑落；所述离合自锁机构的离合轴在上扣完成前与离合套配合将长轴扭矩传递到下接头，上扣完成后与离合套通过斜键配合实现自动离合，同时带动自锁轴轴向运动实现离合自锁；所述离合自锁机构的自锁轴为自锁球和自锁销的安装提供支撑，在离合轴的带动下与自锁球
、
自锁轴配合实现离合自锁；所述离合自锁机构的自锁球与自锁弹簧配合在自锁轴轴向运动后推动自锁销的伸出；所述离合自锁机构的自锁销在自锁球的推动下伸出进入下接头两侧的通孔中，使自锁轴无法轴向运动，实现离合轴的自锁功能
。2.
根据权利要求1所述的行星齿轮倒扣器，其特征是，所述上接头
(1)
的上部通过母扣连接钻杆，下部通过牙嵌连接固定环
(2)
传递扭矩，所述下接头
(24)
的上部通过公扣连接连
接套
(17)
，下部通过公扣连接落鱼，所述长轴
(4)
上端通过正扣螺纹与上接头
(1)
连接固定，通过花键轴段与固定环
(2)
连接，将正向扭矩传递到长轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：王战强，车顺顺，王泽楠，高雷雷，曲芸朋，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：新型
国别省市：