一种井下机械传动式锚定切割工具

专利2025-05-17  16


本发明涉及井下工具,具体涉及一种井下机械传动式锚定切割工具。


背景技术:

1、井下切割工具是油气开采中必不可少的设备,广泛应用于井下作业,如套管切割、钻杆切割、生产管道切割等。其主要功能是通过机械、热能或化学等手段在井下完成切割任务,为后续作业提供条件。这类工具通常需要在高温高压、强腐蚀性流体等恶劣环境中工作,对工具的性能、耐用性及操作便捷性提出了较高要求。

2、目前常见的井下切割工具主要包括有机械切割、爆燃切割和化学切割。然而许多机械和爆燃切割工具切割精度低,容易损伤其他井下设备。爆燃切割和化学切割工具在安全隐患,如操作过程中可能引发井下爆炸或火灾。部分高精度切割工具设备昂贵,维护难度大,增加了作业成本。


技术实现思路

1、本发明目的在于一种井下机械传动式锚定切割工具,采用机械切割方式,提高工具的使用性能并提升井下作业效率和安全性。

2、为实现上述目的,本发明通过以下技术方案实现:

3、一种井下机械传动式锚定切割工具,包括锚定装置部分、传动装置部分及切割部分。

4、所述锚定装置部分包括锚定外壳、锚定块、锚定活塞、推缸;锚定外壳的上端与工具的其他结构连接,外壳沿周向开有4条滑槽,滑槽内左右两侧设置有滑道;锚定块采用梯形台的结构,其左右两侧开设对称分布的斜槽,底端开有t形斜槽;锚定活塞的上方分布4个凸台,凸台与锚定块底端的t形斜槽配合并能相对运动,锚定活塞下方与推缸通过螺栓连接形成整体;推缸的上端通过4个圆柱体与下端固定相连;当推缸带动锚定活塞沿工具轴向向上运动时,锚定活塞与锚定块相对运动,推出锚定块实现工具锚定。

5、所述传动装置部分包括上外壳体、传动活塞、弹簧、电机衬套、传动电机、减速器、联轴器、传动轴;传动活塞下方安装弹簧,其底部连接电机衬套;电机衬套内安装传动电机,传动电机输出轴与减速器相连接,减速器输出轴端通过联轴器和传动轴连接。

6、所述切割部分包括下外壳体、推力球轴承、割刀;下外壳体的上端设有通孔,其外侧设置圆柱形凸台并开有通道;推力球轴承的数量设为2个,安装在下外壳体圆柱形凸台的上方和下方位置处;割刀通过轴销安装在下外壳体的通道内。

7、作为本发明的进一步技术方案,所述锚定块数量设置为4个,分布在锚定外壳的滑槽内,与滑道配合;锚定块左右及下方的斜槽分别与滑槽内滑道和锚定活塞上凸台相配合,因此锚定块只发生相对锚定外壳的径向运动。

8、作为本发明的进一步技术方案,所述工具中心处设置有空心轴,空心轴穿过锚定外壳、锚定活塞、推缸、传动活塞和电机衬套,空心轴内设置液压流道,上外壳体内开有液压管线可使液压油流经推缸下方及传动活塞上方的空腔内;空心轴内布置电缆,电缆穿过电机衬套为其内部的传动电机提供电能。

9、作为本发明的进一步技术方案,所述上外壳体内部开有4个圆通孔,推缸中间4个圆柱体穿过通孔,实现推缸能在壳体内部作轴向运动;上外壳体下部设置有2个凸台,下外壳体的圆柱凸台安装在这2个凸台之间,用于限制下外壳体的轴向运动。

10、作为本发明的进一步技术方案,所述传动活塞上方空腔内输入液压油时,传动活塞向下轴向移动,同时推动电机衬套、传动电机、减速器、联轴器和传动轴向下轴向移动,传动轴向下轴向运动可推动割刀绕轴销旋转,完成刀具的进给。

11、作为本发明的进一步技术方案,所述传动轴的上部分设置为勒洛三角形,下部分设置为圆柱形,其中间开槽;当传动电机通过减速器与联轴器带动传动轴旋转时,传动轴上部分通过勒洛三角形的结构带动下外壳体旋转,下外壳体通过圆柱形凸台及安装的推力球轴承与上外壳体只发生相对转动。

12、与现有技术相比,本发明的有益效果如下:

13、1、本发明中锚定块采用梯形台结构,两侧及下方开设斜槽便于安装与拆卸,同时使锚定过程更加平稳;通过更换锚定块可实现工具在不同井况下完成锚定,适用范围广。

14、2、本发明结构紧凑,其中心处的空心轴内布置有液压管线、电缆,避免在工具壳体内开设管路,增强了工具的整体强度,提高装置的密封性。

15、3、本发明中传动轴通过勒洛三角形结构,替代现有工具通过键连接实现传动轴带动下外壳体旋转,显著降低扭矩对下外壳体的剪切影响,提高了轴的强度及工具的使用性能。



技术特征:

1.一种井下机械传动式锚定切割工具,其特征在于:包括锚定装置部分、传动装置部分及切割部分;

2.根据权利要求1所述的一种井下机械传动式锚定切割工具,其特征在于:工具中心处设置有空心轴(16),空心轴(16)穿过锚定外壳(1)、锚定活塞(3)、推缸(4)、传动活塞(6)和电机衬套(8),空心轴(16)内设置液压流道,上外壳体(5)内开有液压管线可使液压油流经推缸(4)下方及传动活塞(6)上方的空腔内;空心轴(16)内布置电缆,电缆穿过电机衬套(8)为其内部的传动电机(9)提供电能。

3.根据权利要求1所述的一种井下机械传动式锚定切割工具,其特征在于:传动轴(12)上部分设置为勒洛三角形,下部分设置为圆柱形,其中间开槽;传动轴(12)沿工具向下轴向运动时推动割刀(15)绕轴销旋转,完成刀具的进给;当传动电机(9)通过减速器(10)与联轴器(11)带动传动轴(12)旋转时,传动轴(12)的上部分通过勒洛三角形的结构可带动下外壳体(13)旋转;下外壳体(13)通过圆柱形凸台及推力球轴承(14)与上外壳体(5)只做相对转动。


技术总结
本发明公开了一种井下机械传动式锚定切割工具,包括锚定装置部分、传动装置部分及切割部分。锚定装置部分包括锚定外壳、锚定块、锚定活塞、推缸;传动装置部分包括上外壳体、传动活塞、弹簧、电机衬套、传动电机、减速器、联轴器、传动轴;切割部分包括下外壳体、推力球轴承、割刀。本发明放置于井下工作位置时,液压管线分别向推缸下方及传动活塞上方的空腔内输送液压油,推缸和传动活塞开始相对工具作轴向运动,分别带动锚定活塞及传动轴轴向运动,从而完成工具的锚定和刀具的进给。此时传动电机开始工作,传动轴旋转带动割刀进行切割。切割完成后,推缸和传动活塞复位,结束锚定并收回割刀,工具随即回收。

技术研发人员:钟林,孙振,陈磊,王国荣,王川,曾裕峰,谢冲,罗文梓
受保护的技术使用者:西南石油大学
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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