可導向式液壓丟手工具的製作方法

2023-08-10 07:14:06 1

本發明涉及丟手工具技術領域，具體涉及石油鑽井、完井作業用的可導向式液壓丟手工具。

背景技術：

隨著完井技術的不斷發展，對同一完井工具的功能和安全性要求越來越高。目前海洋鑽井深井逐年增多，為了解決管柱不易下入和修井機噸位小的問題，經常下入井下脫手工具。現有井下脫手工具在中途遇阻後不能實現下壓正轉或反轉操作，對管柱的順利下入帶來了極大的不便。同時，在脫手分採管柱中，若沒有進行管柱回接，只有起出原管柱才能進行滑套開關或投、撈堵塞器的施工，導致作業成本大大增加；若進行管柱回接，則大大增加了油管、回接筒等器材的器材費及作業時間。因此，各作業現場都一直在積極尋求安全性高、結構簡單、功能齊全的導向脫手工具。目前國內外所使用的井下脫手工具大都結構較複雜、後繼打撈作業較困難，時效性不高。

技術實現要素：

本發明的目的是針對現有技術中存在的技術缺陷，而提供結構設計合理、操作使用方便的可導向式液壓丟手工具。

為實現本發明的目的所採用的技術方案是：

可導向式液壓丟手工具，包括外套管、上體組件、下體組件；所述上體組件包括筒狀的上體、通過徑向布置的剪切銷釘安裝在上體密封面內的中心有通孔的球座、與所述上體的下部螺紋連接的球座捕捉器，所述球座的外圓面與所述上體密封面密封配合；所述下體組件包括筒狀的下體、與所述下體的下部螺紋連接的密封筒、與所述密封筒螺紋連接的下接頭；所述外套筒與下體螺紋連接，所述上體裝配於所述下體中並與所述下體通過徑向布置在錐形的球定位孔中的連接球連接；所述球座上端具有錐形密封面，以使投入的密封球在高壓作用下將所述通孔自上端密封；外部壓力值大於所述剪切銷釘的剪切值時，，所述球座及連接球先後落下由所述球座捕捉器捕捉，所述上體組件可自所述外套管的上端脫離。

所述錐形的球定位孔包括形成在所述上體的筒壁上的上體定位孔與形成所述下體的筒壁上的下體定位孔，所述上體裝配於所述下體中後，所述上體定位孔與下體定位孔在孔心重合而形成所述錐形定定位孔。

所述上體的筒壁上加工有上體銷釘孔，所述下體的筒壁上加工有下體銷釘孔，所述下體銷釘孔與上體銷釘孔的中心軸線重合且所述下體銷釘孔的直徑大於所述上體銷釘孔的直徑，所述球座的外圓面上加工有銷釘定位槽；所述剪切銷釘穿過所述下體銷釘孔而安裝在所述上體銷釘孔中並插入所述銷釘定位槽中。

所述球座捕捉器的本體為一個上端敞口的筒體，所述筒體的筒壁上加工有捕捉器循環洩壓孔，所述筒體的底部設有帶有篩孔的底板。

所述下體的筒壁上加工有下體循環洩壓孔，所述下體循環洩壓孔與捕捉器循環洩壓孔通過下體組件與上體組件間形成的腔體相通。

所述上體露出於所述外套管外的外露部的外徑通過錐面過渡縮徑形成縮徑部，所述縮徑部的內螺紋與所述球座捕捉器螺紋連接，所述球座捕捉器與縮徑部的外徑相同並均小於所述密封筒的內徑。

所述外套管的內壁上形成有外套筒環狀臺階面，所述上體的外壁上形成有上體環狀臺階面，所述下體由所述外套筒所覆蓋的覆蓋部位於所述外套筒環狀臺階面與上體環狀臺階面之間並與所述上體、外套管之間通過o形密封圈形成密封。

所述上體密封面的上端形成有環形限位臺階，在限制所述球座的向上軸向移動。

所述球座通過上下兩道o形密封圈與所述上體密封面形成雙密封。

所述上體內上部加工有用於連接鑽具的內螺紋，所述下接頭的外部加工用於連接丟手管柱的外螺紋。

本發明結構設計合理、操作使用方便，能實現下壓正轉或反轉的功能，通過投密封球憋後通過打壓，將球座銷釘剪切，使球座下移，同時連接球被釋放，上提上體，如此上體組件與下體組件、外套筒分開，實現了安全快速脫手。

附圖說明

圖1是可導向式液壓丟手工具的示意圖；

圖2是圖1中的局部示意圖；

圖3是可導向式液壓丟手工具的脫手示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。

參見圖1-3所示，可導向式液壓丟手工具，包括外套管1、上體組件、下體組件；所述上體組件包括筒狀的上體2、通過徑向布置的剪切銷釘5安裝在上體密封面內的中心有通孔70的球座7、與所述上體的下部螺紋連接的球座捕捉器8(球座捕捉器上有外螺紋，上體的下部是內螺紋)，所述球座的外圓面與所述上體內孔的上體密封面密封配合；所述下體組件包括筒狀的下體4、與所述下體的下部螺紋連接的密封筒9(密封筒上有外螺紋，下體的下部是內螺紋)、與所述密封筒螺紋連接的下接頭(下接頭上有外螺紋，密封筒下部是內螺紋)；所述外套筒與下體螺紋連接(下體上有外螺紋，外套筒下部是內螺紋)，所述上體2裝配於所述下體4中，並與所述下體通過徑向布置在錐形的球定位孔中的連接球6連接；所述球座上端具有錐形密封面71，以使投入的密封球3在高壓作用下將所述通孔70自上端密封；外部壓力值大於所述剪切銷釘5的剪切值時，所述球座7落下由球座捕捉器捕捉，所述連接球由於失去球座對其的限制而落下，落在球座上端，所述上體組件可自所述外套管的上端脫離。

其中，所述錐形的球定位孔包括形成在所述上體的筒壁上的錐形狀的上體定位孔22與形成所述下體的筒壁上的錐形狀的下體定位孔42，所述上體裝配於所述下體中後，所述上體定位孔與下體定位孔在孔心重合而形成所述錐形定定位孔。所述連接球為多個，錐形的球定位孔為多個，間隔布置，所述連接球分別定位放在所述錐形狀的球定位孔中。優選的，所述連接球為六個。

所述剪切銷釘為兩個以上，均勻布置在沿徑向方向設置的銷釘孔中。

其中，所述上體的筒壁上加工有上體銷釘孔23，所述下體的筒壁上加工有下體銷釘孔43，所述下體銷釘孔與上體銷釘孔的中心軸線重合且所述下體銷釘孔的直徑大於所述上體銷釘孔的直徑，所述球座的外圓面上加工有銷釘定位槽72；所述剪切銷釘5穿過所述下體銷釘孔，而安裝在所述上體銷釘孔中，並插入所述銷釘定位槽中，以實現將所述球座固定在所述上體的上體密封面中，並與上體密封面形成密封的結構。

所述剪切銷釘與所述上體銷釘孔23為螺紋連接。

其中，所述球座捕捉器8的本體為一個上端敞口的筒體，所述筒體的筒壁上加工有捕捉器循環洩壓孔81，用於球座落下後使來自球座上方的工作壓力洩壓，所述筒體的底部設有帶有篩孔80的底板，用以捕捉落下的球座以及連接球。

進一步的，所述下體4的筒壁上加工有下體循環洩壓孔41，所述下體循環洩壓孔與捕捉器循環洩壓孔通過下體組件與上體組件間形成的腔體相通。當所述球座由所述球座捕捉器捕捉並與球座捕捉器的底部接後，所述捕捉器循環洩壓孔及下體循環洩壓孔露出，可以實現快速的洩壓。

進一步的，所述上體露出於所述外套管外的外露部的外徑通過錐面過渡縮徑形成縮徑部21，所述縮徑部的內螺紋與所述球座捕捉器的外螺紋連接，所述球座捕捉器與縮徑部的外徑相同並均小於所述密封筒的內徑，從而在下體組件與上體組件間形成非密封的空腔結構15，以使所述下體循環洩壓孔與捕捉器循環洩壓孔相連通。

其中，所述外套管的內壁上形成有外套筒環狀臺階面44，所述上體的外壁上形成有上體環狀臺階面24，所述下體由所述外套筒所覆蓋的覆蓋部40位於所述外套筒環狀臺階面與上體環狀臺階面之間，覆蓋部40與所述上體、外套管之間通過o形密封圈形成密封，包括上道密封圈12以及下道密封圈13，且覆蓋部40的上端在所述外套筒與上體之間形成縫隙11。

其中，所述上體密封面為圓形面，形成於所述上體的內孔中，其上端形成有環形限位臺階(未示出)，以限制所述球座的向上軸向移動。

其中，所述球座通過上下兩道o形密封圈14與所述上體密封面形成雙密封。

其中，所述上體2內上部加工有用於連接鑽具的內螺紋20，形成在錐形接口的內壁上，所述下接頭10為y形接頭，其外部加工用於連接丟手管柱的外螺紋101，形成在下接問的錐形狀連接部的外壁上。

在油氣井作業中，將上體的上端連接鑽具，下體接頭連接丟手管柱，下至井下預定位置後，將密封球投入鑽杆內，開泵向鑽柱泵高壓，密封球在壓力的作用下落入球座的密封錐面，由於球座的密封圈與上體密封面形成密封，壓力繼續上升，當壓力超過剪切銷釘的剪切值，球座落入球座捕捉器內，壓力從球座捕捉器的循環洩壓孔釋放，球座落入球座捕捉器後，連接球失去支撐和限位，落入球座捕捉器內，上提上體，上體組件與下體組件、外套筒分開，實現脫手。

本發明的有益效果如下：

1)實現了下壓正轉或反轉的功能：丟手管柱下入時，由於可導向式液壓丟手工具的上體組件與下體組件採用連接球連接，並利用球座限制鋼球移動，實現了下壓正轉或反轉。

2)實現了安全快速脫手：投密封球憋後通過打壓，將球座銷釘剪切，使球座下移，同時連接球被釋放，上提上體，上體組件與下體組件、外套筒分開，即可實現快速脫離。

3)針對鋼絲作業：可導向式液壓丟手工具的最大外徑與套管間隙較小，在下接頭下部安裝大直徑變扣，解決了在未回接情況下進行鋼絲作業的問題。

4)可快速回接：為滿足同井抽注需要，可導向式液壓丟手工具的下部帶有密封筒，可以實現快速回接。

5)針對打撈作業：

(1)增大了工具內徑，在可導向式液壓丟手工具的下部留有一定空間，可以接住掉落的電纜護罩，且不影響打撈作業；

(2)工具上部留有打撈頭，可以使用打撈矛進行快速打撈作業；

(3)下體的下部側壁有循環洩壓孔，打撈時若不能將工具輕鬆提出，抓住後可進行大排量循環洩壓。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出的是，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。