一种井下管柱电控切割工具的制作方法

1.本发明涉及钻井相关技术领域，具体为一种井下管柱电控切割工具。


背景技术：

2.现如今，随着油气勘探开发的发展，深井、复杂井和特殊工艺井的数量逐年上升，钻井过程中的复杂情况也逐渐增加。在石油钻井及后期修井过程中，由于岩性不均匀、构造复杂、地质年代久远等因素的影响，经常遇到卡钻或封隔器无法起出的现象，常规解卡无效时，就需采用切割工艺来处理这类管柱卡死的情况。
3.传统的切割工艺技术不能解决管柱最小内径小、管材外径大、切割空间受限和管材特殊等难题，且锚定不能完全收回易造成工具串遇卡、刀片易断等劣势。此种方式不仅工作效率低下，消耗了大量的时间，而且也存在一定的安全隐患。为此，我们提出了一种井下管柱电控切割工具以良好的解决上述弊端。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种井下管柱电控切割工具，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种井下管柱电控切割工具，包括从上至下依次首尾相连的顶部接头、穿舱接头、液力筒、液力腔转换接头、顶部锚定活塞密封筒、远刀头锚定管、半环螺纹接头、半螺纹接头安装套、底部锚定活塞密封筒、近刀头锚定管、割刀保持架、割刀和引鞋；
6.所述顶部接头内部装有连接器a；
7.所述液力腔转换接头内部安装连接器b、外部安装有丝堵；
8.所述远刀头锚定管内部装有顶部锚定活塞密封筒，所述顶部锚定活塞密封筒与液力筒通过液力腔转换接头连接；
9.半螺纹接头安装套的端处外侧设置有半螺纹接头；
10.近刀头锚定管的内部设置有底部锚定活塞密封筒，底部锚定活塞密封筒与半螺纹接头安装套通过螺纹连接；
11.所述割刀保持架设置在近刀头锚定管的端处，所述割刀保持架内部的齿轮组件设置有刀架、割刀，所述刀架与引鞋相连接。
12.优选的，所述液力筒的内部从上至下依次设有首尾相连的弹簧座、平衡活塞、复位弹簧、缓冲弹簧、电机缓冲套、柱塞泵、主阀块、电磁阀、副阀块、阀块转换接头、卡套接头a、传感器组件、卡套接头b、液压隔离接头、连接器b，其中：
13.所述平衡活塞、复位弹簧套在弹簧座上；
14.所述缓冲弹簧置于电机缓冲套内部；
15.所述主阀块与副阀块中间装有电磁阀；
16.所述阀块转换接头内部安装卡套接头a；
17.所述液压隔离接头内部安装卡套接头b；
18.所述卡套接头a与卡套接头b通过高压硬管线连接。
19.优选的，所述远刀头锚定管的内部安装有浮动活塞密封轴a、锚定组件a；所述浮动活塞密封轴a的端处设置有浮动活塞a、锚杆复位弹簧一，所述锚杆复位弹簧一的两端分别与所述浮动活塞a、液力腔转换接头的端面抵接。
20.优选的，所述底部锚定活塞密封筒内部装有浮动活塞密封轴b、锚杆复位弹簧二、浮动活塞b，所述锚杆复位弹簧二、浮动活塞b均设置在浮动活塞密封轴b的外侧，且所述锚杆复位弹簧二的两端分别与浮动活塞b、半螺纹接头安装套的端面抵接。
21.优选的，所述近刀头锚定管的内部还设置有半环螺纹接头、动力短节接头二、主旋转电机安装筒、主副轴安装筒；
22.所述半环螺纹接头安装在底部锚定活塞密封筒内，所述半环螺纹接头的外部通过设置动力短节接头二与主旋转电机安装筒螺纹连接；
23.所述主副轴安装筒与主旋转电机安装筒螺纹连接。
24.优选的，所述主旋转电机安装筒的内部从上至下依次安装有主旋转电机悬挂套一、主旋转电机安装法兰、主旋转电机、主旋转连接花键、滑环、进给电机安装套、动力短节接头一、顶部轴承止动套，其中所述滑环安装在主旋转连接花键上。
25.优选的，所述主副轴安装筒内部装从上至下依次安装有主旋转电机悬挂套二、进给电机、进给电机减速器、联轴器转换筒、联轴器a、进给电机花键套、联轴器b、进给动力轴、主旋转动力轴、底部轴承止动套，其中：
26.所述主旋转动力轴安装在进给动力轴外部；
27.所述主旋转动力轴外部装有近刀头猫爪保护架和锚定组件b。
28.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
29.1、本发明通过电缆传输，快捷方便，无需油管、钻杆输送，电缆供电，无需水动力，减少施工设备需求；相比较传统技术，本发明使用方便，且操作成本更低，减少非生产时间；
30.2、本发明中液压锚定可靠，切割动作平稳可控，极大降低振动，切割口平整，一趟入井可执行多次切割操作；
31.3、本发明可以实时监测深度、转速、扭矩、进给距离及液压系统压力，实现整个切割过程完全参数“可视化”。
附图说明
32.图1为本发明结构第一段示意图；
33.图2为本发明结构第二段示意图；
34.图3为本发明结构第三段示意图；
35.图4为本发明结构第四段示意图；
36.图5为本发明结构第五段示意图；
37.图6为本发明结构第六段示意图。
38.图中：1、顶部接头；2、连接器a；3、穿舱接头；4、液力筒；5、平衡活塞；6、弹簧座；7、复位弹簧；8、缓冲弹簧；9、电机缓冲套；10、柱塞泵；11、主阀块；12、电磁阀；13、副阀块；14、阀块转换接头；15、卡套接头a；16、传感器组件；17、卡套接头b；18、液压隔离接头；19、连接
器b；20、液力腔转换接头；21、顶部锚定活塞密封筒；22、锚杆复位弹簧一；23、远刀头锚定管；24、浮动活塞a；25、浮动活塞密封轴a；26、丝堵；27、锚定组件a；28、半螺纹接头；29、半螺纹接头安装套；30、底部锚定活塞密封筒；31、浮动活塞密封轴b；32、锚杆复位弹簧二；33、近刀头锚定管；34、浮动活塞b；35、主旋转电机悬挂套一；36、主旋转电机安装法兰；37、主旋转电机安装筒；38、主旋转电机；39、主旋转连接花键；40、滑环；41、动力短节接头一；42、进给电机安装套；43、顶部轴承止动套；44、主副轴安装筒；45、主旋转电机悬挂套二；46、进给电机；47、进给电机减速器；48、联轴器转换筒；49、联轴器a；50、进给电机花键套；51、联轴器b；52、底部轴承止动套；53、主旋转动力轴；54、近刀头猫爪保护架；55、进给动力轴；56、锚定组件b；57、割刀保持架；58、刀架；59、引鞋；60、割刀；61、齿轮组件；62、半环螺纹接头；63、动力短节短接头二。
具体实施方式
39.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
40.请参阅图1-图6，其中图1-图6依次首尾连接，本发明提供一种技术方案：一种井下管柱电控切割工具，包括从上至下依次首尾相连的顶部接头1、穿舱接头3、液力筒4、液力腔转换接头20、顶部锚定活塞密封筒21、远刀头锚定管23、半螺纹接头28、半螺纹接头安装套29、底部锚定活塞密封筒30、近刀头锚定管33、割刀保持架57、割刀60和引鞋59；
41.顶部接头1内部装有连接器a2；
42.液力腔转换接头20内部安装连接器b19、外部安装有丝堵26；
43.远刀头锚定管23内部装有顶部锚定活塞密封筒21，顶部锚定活塞密封筒21与液力筒4通过液力腔转换接头20连接；
44.半螺纹接头安装套29的端处外侧设置有半螺纹接头28；
45.近刀头锚定管33的内部设置有底部锚定活塞密封筒30，底部锚定活塞密封筒30与半螺纹接头安装套29通过螺纹连接；
46.割刀保持架57设置在近刀头锚定管的端处，割刀保持架57内部的齿轮组件61设置有刀架58、割刀60，刀架58与引鞋59相连接。
47.液力筒4的内部从上至下依次设有首尾相连的弹簧座6、平衡活塞5、复位弹簧7、缓冲弹簧8、电机缓冲套9、柱塞泵10、主阀块11、电磁阀12、副阀块13、阀块转换接头14、卡套接头a15、传感器组件16、卡套接头b17、液压隔离接头18、连接器b19，其中：
48.平衡活塞5、复位弹簧7套在弹簧座6上；
49.缓冲弹簧8置于电机缓冲套9内部；
50.主阀块11与副阀块13中间装有电磁阀12；
51.阀块转换接头14内部安装卡套接头a15；
52.液压隔离接头18内部安装卡套接头b17；
53.卡套接头a15与卡套接头b17通过高压硬管线连接。
54.远刀头锚定管23的内部安装有浮动活塞密封轴a25、锚定组件a27；浮动活塞密封
轴a25的端处设置有浮动活塞a24、锚杆复位弹簧一22，锚杆复位弹簧一22的两端分别与浮动活塞a24、液力腔转换接头20的端面抵接。
55.底部锚定活塞密封筒30内部装有浮动活塞密封轴b31、锚杆复位弹簧二32、浮动活塞b34，锚杆复位弹簧二32、浮动活塞b34均设置在浮动活塞密封轴b31的外侧，且锚杆复位弹簧二32的两端分别与浮动活塞b34、半螺纹接头安装套29的端面抵接。
56.近刀头锚定管33的内部还设置有半环螺纹接头62、动力短节短接头二63、主旋转电机安装筒37、主副轴安装筒44；
57.半环螺纹接头62安装在底部锚定活塞密封筒30内，半环螺纹接头62的外部通过设置动力短节接头二63与主旋转电机安装筒37螺纹连接；
58.主副轴安装筒44与主旋转电机安装筒37螺纹连接。
59.主旋转电机安装筒37的内部从上至下依次安装有主旋转电机悬挂套一35、主旋转电机安装法兰36、主旋转电机38、主旋转连接花键39、滑环40、动力短节接头一41、进给电机安装套42、顶部轴承止动套43，其中滑环40安装在主旋转连接花键39上。
60.主副轴安装筒44内部装从上至下依次安装有主旋转电机悬挂套二45、进给电机46、进给电机减速器47、联轴器转换筒48、联轴器a49、进给电机花键套50、联轴器b51、进给动力轴55、主旋转动力轴53、底部轴承止动套52，其中：
61.主旋转动力轴53安装在进给动力轴55外部；
62.主旋转动力轴53外部装有近刀头猫爪保护架54和锚定组件b56。
63.具体的，使用本发明时，启动地面直流电源系统。当地面和井下该工具的通信指示正常后，操作控制软件启动锚定功能。指令信号通过电缆传输之后到达井下电控及通信单元，启动锚定执行系统动力总成驱动锚定系统工作，将工具支撑在管柱的轴心位置。柱塞泵10和电磁阀12开始运转，底部锚定活塞密封筒30和顶部锚定活塞密封筒21的液压油流向液力筒4，从下到上流进路线为半螺纹接头安装套29、顶部锚定活塞密封筒21、浮动活塞密封轴a25、液力腔转换接头20、卡套接头b17、卡套接头a15、副阀块13、主阀块11、液力筒4。
64.此时浮动活塞b34和近刀头锚定管33向上移动，锚杆复位弹簧二32被压缩，锚定组件b56处于回缩状态；同时浮动活塞a24和远刀头锚定管23向上运动，锚定组件a27张开，达到锚定效果。
65.地面作业人员确认锚定完成后，发送启动指令，井下电控及通信单元接到指令后启动主旋转电机38，依次带动主旋转连接花键39、动力短节接头一41、进给电机安装套42、联轴器转换筒48、联轴器a49、进给电机花键套50、主旋转动力轴53、割刀保持架57、刀架58、引鞋59转动；实现旋转切割。
66.当主轴电机启动正常后，井下电子控制单元向地面发送切割准备就绪信号。当地面控制软件接收到准备就绪的信号之后，可设定切割半径、切割进给速度以及切割转速等信息，并启动管柱切割指令。井下电子控制单元接到切割指令后，启动进给电机46。动进给电机46依次带动进给电机减速器47、联轴器转换筒48、联轴器a49、进给电机花键套50、进给动力轴55、齿轮组件61转动，割刀60从刀架58中逐步扩大切割半径，直到完成切割作业。其中传感器组件16将采集的信息通过电缆传输到地面。
67.当完成切割作业后，下达收刀指令，割刀60收回到刀架58中，然后柱塞泵10和电磁阀12开始运转，液力筒4液压油流向顶部锚定活塞密封筒21和底部锚定活塞密封筒30，从上
到下流经路线为液力筒4、主阀块11、副阀块13、卡套接头a15、卡套接头b17、液力腔转换接头20、浮动活塞密封轴a25、顶部锚定活塞密封筒21、半螺纹接头安装套29。此时浮动活塞b34和近刀头锚定管33向下移动，锚杆复位弹簧二32复位，锚定组件b56处于张开状态；同时浮动活塞a24和远刀头锚定管23向下运动，锚定组件a27闭合，达到收回效果，整个切削作业完成。
68.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
69.此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
70.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
71.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种井下管柱电控切割工具，其特征在于，包括从上至下依次首尾相连的顶部接头(1)、穿舱接头(3)、液力筒(4)、液力腔转换接头(20)、顶部锚定活塞密封筒(21)、远刀头锚定管(23)、半环螺纹接头(28)、半螺纹接头安装套(29)、底部锚定活塞密封筒(30)、近刀头锚定管(33)、割刀保持架(57)、割刀(60)和引鞋(59)；所述顶部接头(1)内部装有连接器a(2)；所述液力腔转换接头(20)内部安装连接器b(19)、外部安装有丝堵(26)；所述远刀头锚定管(23)内部装有顶部锚定活塞密封筒(21)，所述顶部锚定活塞密封筒(21)与液力筒(4)通过液力腔转换接头(20)连接；半螺纹接头安装套(29)的端处外侧设置有半螺纹接头(28)；近刀头锚定管(33)的内部设置有底部锚定活塞密封筒(30)，底部锚定活塞密封筒(30)与半螺纹接头安装套(29)通过螺纹连接；所述割刀保持架(57)设置在近刀头锚定管的端处，所述割刀保持架(57)内部的齿轮组件(61)设置有刀架(58)、割刀(60)，所述刀架(58)与引鞋(59)相连接。2.根据权利要求1所述的一种井下管柱电控切割工具，其特征在于：所述液力筒(4)的内部从上至下依次设有首尾相连的弹簧座(6)、平衡活塞(5)、复位弹簧(7)、缓冲弹簧(8)、电机缓冲套(9)、柱塞泵(10)、主阀块(11)、电磁阀(12)、副阀块(13)、阀块转换接头(14)、卡套接头a(15)、传感器组件(16)、卡套接头b(17)、液压隔离接头(18)、连接器b(19)，其中：所述平衡活塞(5)、复位弹簧(7)套在弹簧座(6)上；所述缓冲弹簧(8)置于电机缓冲套(9)内部；所述主阀块(11)与副阀块(13)中间装有电磁阀(12)；所述阀块转换接头(14)内部安装卡套接头a(15)；所述液压隔离接头(18)内部安装卡套接头b(17)；所述卡套接头a(15)与卡套接头b(17)通过高压硬管线连接。3.根据权利要求1所述的一种井下管柱电控切割工具，其特征在于：所述远刀头锚定管(23)的内部安装有浮动活塞密封轴a(25)、锚定组件a(27)；所述浮动活塞密封轴a(25)的端处设置有浮动活塞a(24)、锚杆复位弹簧一(22)，所述锚杆复位弹簧一(22)的两端分别与所述浮动活塞a(24)、液力腔转换接头(20)的端面抵接。4.根据权利要求1所述的一种井下管柱电控切割工具，其特征在于：所述底部锚定活塞密封筒(30)内部装有浮动活塞密封轴b(31)、锚杆复位弹簧二(32)、浮动活塞b(34)，所述锚杆复位弹簧二(32)、浮动活塞b(34)均设置在浮动活塞密封轴b(31)的外侧，且所述锚杆复位弹簧二(32)的两端分别与浮动活塞b(34)、半螺纹接头安装套(29)的端面抵接。5.根据权利要求1所述的一种井下管柱电控切割工具，其特征在于：所述近刀头锚定管(33)的内部还设置有半环螺纹接头(62)、动力短节接头二(63)、主旋转电机安装筒(37)、主副轴安装筒(44)；所述半环螺纹接头(62)安装在底部锚定活塞密封筒(30)内，所述半环螺纹接头(62)的外部通过设置动力短节接头二(63)与主旋转电机安装筒(37)螺纹连接；所述主副轴安装筒(44)与主旋转电机安装筒(37)螺纹连接。6.根据权利要求5所述的一种井下管柱电控切割工具，其特征在于：所述主旋转电机安装筒(37)的内部从上至下依次安装有主旋转电机悬挂套一(35)、主旋转电机安装法兰
(36)、主旋转电机(38)、主旋转连接花键(39)、滑环(40)、动力短节接头一(41)、进给电机安装套(42)、轴承、顶部轴承止动套(43)，其中所述滑环(40)安装在主旋转连接花键(39)上。7.根据权利要求5所述的一种井下管柱电控切割工具，其特征在于：所述主副轴安装筒(44)内部装从上至下依次安装有主旋转电机悬挂套二(45)、进给电机(46)、进给电机减速器(47)、联轴器转换筒(48)、联轴器a(49)、进给电机花键套(50)、联轴器b(51)、进给动力轴(55)、主旋转动力轴(53)、底部轴承止动套(52)，其中：所述主旋转动力轴(53)安装在进给动力轴(55)外部；所述主旋转动力轴(53)外部装有近刀头猫爪保护架(54)和锚定组件b(56)。

技术总结
本发明公开了一种井下管柱电控切割工具，包括从上至下依次首尾相连的顶部接头、穿舱接头、液力筒、液力腔转换接头、顶部锚定活塞密封筒、远刀头锚定管、半环螺纹接头、半螺纹接头安装套、底部锚定活塞密封筒、近刀头锚定管、割刀保持架、割刀和引鞋；所述顶部接头内部装有连接器A；所述液力腔转换接头内部安装连接器B、外部安装有丝堵；所述远刀头锚定管内部装有顶部锚定活塞密封筒，所述顶部锚定活塞密封筒与液力筒通过液力腔转换接头连接；半螺纹接头安装套的端处外侧设置有半螺纹接头；本发明的有益效果是：液压锚定可靠，切割动作平稳可控，极大降低振动，切割口平整，一趟入井可执行多次切割操作。切割操作。切割操作。


技术研发人员：侯立东 石庆伟 王伟
受保护的技术使用者：泰坦（天津）能源技术有限公司
技术研发日：2023.07.17
技术公布日：2023/9/9