本發(fā)明涉及一種一次完成切割多層不同直徑套管的泄壓式水力割刀，可用于油氣勘探開采過程中的不同規(guī)格套管切割以及后期的棄井作業(yè)。

背景技術(shù)：

隨著海洋石油開采逐步向深海發(fā)展，原有的棄井作業(yè)切割技術(shù)，已經(jīng)不能適應(yīng)當(dāng)前的深海作業(yè)條件。對(duì)于棄井作業(yè)高達(dá)數(shù)百萬(wàn)美元的成本，打撈回收的作業(yè)費(fèi)用是該行業(yè)的主要成本。

套管切割是棄井作業(yè)中的重要工序，對(duì)于永久棄井作業(yè)，其中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)就是切割套管。套管切割作業(yè)首先切割回收的是9-5/8″和13-3/8″套管，屬小直徑薄壁管，單層切割回收，套管的切割質(zhì)量將會(huì)決定之后的打撈回收等一系列的操作。

現(xiàn)有的機(jī)械切割技術(shù)無(wú)法滿足深海復(fù)雜的水下情況，缺乏對(duì)切割完成的準(zhǔn)確判斷、容易導(dǎo)致切割事故，切割效率也較為低下。為了實(shí)現(xiàn)高效、迅速、優(yōu)質(zhì)、環(huán)保的完成套管切割，并且達(dá)到工具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，作業(yè)安全、能適應(yīng)多種井況和不同井口大小的目標(biāo)，設(shè)計(jì)了一次完成多層切割的泄壓式水力割刀。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于：克服現(xiàn)有機(jī)械切割套管技術(shù)中劇烈振動(dòng)、偏心的問題，以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，作業(yè)安全、能適應(yīng)多種井況和不同井口大小為目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)棄井作業(yè)的高效進(jìn)行、套管的多層一次性切割，從而達(dá)到節(jié)約棄井作業(yè)成本的目的。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是新型水力割刀主要由上接頭、噴嘴、上中心體、割刀本體、活塞、彈簧、刀片、下中心體、密封膠體、限位螺釘、彈性擋圈、螺紋套筒等機(jī)構(gòu)組成。上接頭與割刀本體通過螺紋連接；上中心體限位機(jī)構(gòu)主要由噴嘴、上中心體、限位塊組成，上中心體與限位塊通過螺紋連接，連接的具體位置取決于所需切割套管的尺寸，限位塊與刀體之間通過間隙配合放置在刀體內(nèi)，噴嘴的外緣和通道內(nèi)緣之間設(shè)有o型圈，限位塊設(shè)有4個(gè)均與分布的通孔；活塞為十字型，與上中心體之間通過特制的接頭接觸，接頭通過螺紋連接在活塞上，密封膠體通過彈簧擋圈固定在活塞上；彈簧放置于活塞與割刀體之間的腔體內(nèi)；刀片通過銷軸與割刀本體連接；下中心體通過螺紋連接固定在螺紋套筒上，再通過螺紋套筒放置在刀體內(nèi)，通過限位螺釘固定，下中心體主要起到支撐刀具以及停止活塞行程的作用。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)比較，其有益效果是：（1）與目前常用割刀結(jié)構(gòu)相比該割刀結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易損件少，刀片張開角度更大，能適應(yīng)更廣的切割范圍和復(fù)雜的作業(yè)情況；（2）有割刀限位裝置，當(dāng)導(dǎo)管被割斷，活塞的繼續(xù)下行帶來(lái)急速泄壓，少，讓操作者可以及時(shí)判斷導(dǎo)管已是否被割斷，可避免因數(shù)據(jù)變化不明顯，重復(fù)切割而耗費(fèi)不必要的工時(shí)；（3）刀片采用了雙刃帶排屑槽的凹形結(jié)構(gòu)，提高了切割效率且有利于刀片的順利回收；（4）可以控制活塞的運(yùn)動(dòng)行程以及切割時(shí)刀片張開角度的大小等切割參數(shù)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述的一次完成多層切割的泄壓式水力割刀的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1-上接頭、2-噴嘴、3-o型密封圈、4-上中心體、5-限位塊、6-接觸頭、7-活塞、8-彈簧、9-刀片、10-銷軸、11-下中心體、12-割刀本體、13-限位螺釘、14-彈性擋圈、15-密封膠體、16-螺紋套筒。

圖2為本發(fā)明所述的一次完成多層切割的泄壓式水力割刀的切割狀態(tài)示意圖。

圖中：1-上接頭、2-噴嘴、3-o型密封圈、4-上中心體、5-限位塊、6-接觸頭、7-活塞、8-彈簧、9-刀片、10-銷軸、11-下中心體、12-割刀本體、13-限位螺釘、14-彈性擋圈、15-密封膠體、16-螺紋套筒。

圖3為本發(fā)明圖1中a-a面的截面圖。

圖4為本發(fā)明圖1中b-b面的截面圖。

具體實(shí)施方式

根據(jù)附圖所示，.一次完成多層切割的泄壓式水力割刀，主要由上接頭、噴嘴、o型密封圈、上中心體、限位塊、接觸頭、活塞、彈簧、密封膠體、彈性擋圈、刀片、銷軸、下中心體、螺紋套筒、限位螺釘、割刀本體組成，其特征在于該工具整體由上接頭1與割刀本體12通過螺紋連接組成，內(nèi)部由上中心體4、限位塊5、活塞7、刀片9、下中心體11構(gòu)成；上中心體4與限位塊5通過螺紋連接，限位塊設(shè)有均勻分布的4個(gè)通孔，限位塊5通過間隙配合放置在割刀本體12內(nèi)；活塞7為十字型，活塞7上端與上中心體4之間通過特制的接觸頭6接觸，活塞7下端始終于刀片9接觸，彈簧8放置于活塞7與割刀體12之間的腔體內(nèi)，活塞7通過間隙配合置于割刀本體12內(nèi)；刀片9通過銷軸10與割刀本體12連接，4個(gè)刀片周向均布；下中心體11通過螺紋連接固定在螺紋套筒16上，再通過螺紋套筒16放置在割刀本體12內(nèi)，通過限位螺釘固定13，下中心體11主要起到支撐刀片9以及停止活塞7行程的作用；

當(dāng)水力割刀下放到指定位置后，通入鉆井液，剛開始時(shí)，一部分鉆井液從接桿流道經(jīng)噴嘴、上中心體、活塞的流道向下流動(dòng)，另一部分鉆井液流經(jīng)限位塊上的4個(gè)通孔，當(dāng)上中心體與活塞的空腔充滿鉆井液后，所有鉆井液經(jīng)噴嘴上的小孔向下流去。由于噴嘴的節(jié)流作用，鉆井液在噴嘴處產(chǎn)生壓耗，且上中心體較長(zhǎng)，鉆井液在流經(jīng)上中心體時(shí)會(huì)產(chǎn)生沿程損失壓耗，由這兩部分壓耗產(chǎn)生的液體壓力推動(dòng)上中心體與活塞下行，活塞下端面推動(dòng)刀片端部下行，由于刀片與水力割刀殼體之間通過銷軸連接，則刀片張開，周向切割套管。切割完成時(shí)，上中心體與限位塊因?yàn)橄尬粺o(wú)法繼續(xù)下行，而活塞繼續(xù)向下移動(dòng)，此時(shí)上中心體與活塞間的作用力為零，導(dǎo)致上中心體下端面與活塞接頭分離開。鉆井液只在活塞處產(chǎn)生壓降，此時(shí)產(chǎn)生的壓降明顯低于水力割刀正常作業(yè)中的壓降，故在平臺(tái)上通過壓降的顯著變化可以判斷切割是否完成。當(dāng)切割完成后，停止鉆井液循環(huán)供給，活塞在彈簧作用力下復(fù)位，割刀片在自身重力作用下收回。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種一次完成多層切割的泄壓式水力割刀，屬于水下井口棄井工具技術(shù)領(lǐng)域，其技術(shù)方案是：上接頭與割刀本體通過螺紋連接；上中心體與限位塊通過螺紋連接，與刀體之間通過間隙配合放置在刀體內(nèi)；活塞為十字型，與上中心體之間通過特制的接頭接觸，接頭通過螺紋連接在活塞上，密封膠體通過彈簧擋圈固定在活塞上；彈簧放置于活塞與割刀體之間的腔體內(nèi)；刀片通過銷軸與割刀本體連接；下中心體通過螺紋連接固定在螺紋套筒上，再通過螺紋套筒放置在刀體內(nèi)，通過限位螺釘固定。本發(fā)明可完成對(duì)9?5/8″至13?3/8″套管的高效切割，節(jié)省棄井作業(yè)時(shí)間，從而達(dá)到節(jié)約成本的目的。

技術(shù)研發(fā)人員：田家林;周思奇;楊琳;李居瑞;何虹志;周儀;黎根銀;熊潔
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西南石油大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.08.02
技術(shù)公布日：2017.10.24