一种自居中旋转切割工具

摘要

本发明涉及一种自居中旋转切割工具，其特征在于，包括均呈空心结构的上接头、第一壳体及第二壳体，所述上接头、第二壳体及所述第一壳体形成组合腔体，所述第二壳体的右端设有堵头，在所述第二壳体的外壁对称设有三个刀柄槽，刀柄槽中设有可收放刀柄；还包括芯轴，所述芯轴插装在所述组合腔体中，所述芯轴上固定有复位环，所述复位环与第二壳体之间形成第一空腔，所述芯轴上设有第一导流孔及第二导流孔，所述第一导流孔与所述第一空腔相连通，所述芯轴与所述堵头之间还设有第二空腔。本发明的有益效果是，能够保持切割刀具居中，降低了油管切偏的风险，对外层油、套管起到保护作用。

权利要求

1.一种自居中旋转切割工具，其特征在于，包括均呈空心结构的上接头、第一壳体及第二壳体，所述上接头和第二壳体分别连接在所述第一壳体的右端和左端并形成组合腔体，所述第二壳体的右端设有堵头，在所述第二壳体的外壁对称设有三个刀柄槽，每个所述刀柄槽中设有可收放刀柄；还包括呈空心结构的芯轴，所述芯轴可滑动插装在所述组合腔体中，所述芯轴上固定套装有复位环，所述复位环可在第一壳体的内壁密封滑动，所述复位环的右端与第二壳体的左端之间形成第一空腔，所述芯轴上设有第一导流孔及第二导流孔，所述第一导流孔与所述第一空腔相连通，所述第二导流孔与所述第二壳体的外部连通；在所述复位环的左端与所述上接头右端之间形成弹簧腔，所述弹簧腔里设有复位弹簧；在所述芯轴右端与所述堵头左端之间还设有第二空腔。

2.根据权利要求1所述的自居中旋转切割工具，其特征在于，所述芯轴的右端直径大于左端直径，在所述刀柄槽部位形成弧形缩颈，所述弧形缩颈与所述刀柄相适配。

3.根据权利要求1或2所述的自居中旋转切割工具，其特征在于，所述芯轴的右端还设有泄压槽，当芯轴移动到最左端时，所述泄压槽使芯轴的内部与所述第二壳体的外部连通。

4.根据权利要求1或2所述的自居中旋转切割工具，其特征在于，所述刀柄槽中设有销轴，所述刀柄通过所述销轴与所述第二壳体相铰接。

5.根据权利要求1或2所述的自居中旋转切割工具，其特征在于，所述刀柄槽中设有用于限定所述刀柄最大开度的限位台。

说明书

一种自居中旋转切割工具

技术领域

[0001] 本发明涉及油田设备领域，尤其涉及一种自居中旋转切割工具。

背景技术

[0002] 在现有油田生产中切割工具均与油管、钻杆连接使用，依靠油管、钻杆的转动带动切割工具旋转，实现油、套管的切割。由于受到油管、钻杆尺寸的限制，切割工具无法实现小直径油管的切割。另一方面由于油管、钻杆长度限制，切割工具下放速度慢，切割效率较低。

[0003] 随着井下作业新工艺新技术的发展，管柱井下遇卡无法解卡的情况越来越多，遇卡位置常常集中在水平段，另一方面遇卡管柱的内径也越来越小，无法利用油管、钻杆连接切割工具进行切割。现有的常规解决办法是采取化学、爆破等切割方式对遇卡管柱进行切割解卡，这样很容易造成外层油、套管的损伤，影响后期的油、气井的连续生产。

发明内容

[0004] 本发明针对现有技术存在的不足，提供了一种体积小巧，使用方便能有效保护外层油、套管切偏的自居中旋转切割工具。

[0005] 本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种自居中旋转切割工具，其特征在于，包括均呈空心结构的上接头、第一壳体及第二壳体，所述上接头和第二壳体分别连接在所述第一壳体的右端和左端并形成组合腔体，所述第二壳体的右端设有堵头，在所述第二壳体的外壁对称设有三个刀柄槽，每个所述刀柄槽中设有可收放刀柄；还包括呈空心结构的芯轴，所述芯轴可滑动插装在所述组合腔体中，所述芯轴上固定套装有复位环，所述复位环可在第一壳体的内壁密封滑动，所述复位环的右端与第二壳体的左端之间形成第一空腔，所述芯轴上设有第一导流孔及第二导流孔，所述第一导流孔与所述第一空腔相连通，所述第二导流孔与所述第二壳体的外部连通。在所述复位环的左端与所述上接头右端之间形成弹簧腔，所述弹簧腔里设有复位弹簧。

[0006] 本发明的有益效果是：通过在所述第二壳体的外壁对称设有三个刀柄槽，及每个所述刀柄槽中设有可收放刀柄；使得三个刀柄在芯轴作用下张开后形成一个支撑圆，起到了扶正器的作用，能够支撑切割工具在油、套管内居中，降低了切偏的风险，对外层油、套管起到保护作用。

[0007] 在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

[0008] 进一步，所述芯轴的右端直径大于左端直径，在所述刀柄槽部位形成弧形缩颈，所述弧形缩颈与所述刀柄相适配。

[0009] 采用上述进一步方案的有益效果是，当芯轴向左移动时，保证在弧形缩颈的作用下使三个刀柄同步收张，弧形缩颈对刀柄起到对称支撑作用。

[0010] 进一步，在所述芯轴右端与所述堵头左端之间还设有第二空腔。

[0011] 采用上述进一步方案的有益效果是，具备了双级液缸的效果，也通过改变内部密封形式，可以由双级液缸变为单级液缸。

[0012] 进一步，所述芯轴的右端还设有泄压槽，当芯轴移动到最左端时，所述泄压槽使芯轴的内部与所述第二壳体的外部连通。

[0013] 采用上述进一步方案的有益效果是，当芯轴移动到右端时，该泄压槽封闭在所述第二壳体的壁上；当芯轴移动到左端时，该泄压槽使得组合腔体与外部导通，从而使组合空腔中液压迅速泄压，该压力波动信号通过管路传导到井上液压系统，从而得知刀柄已经张开到最大范围。

[0014] 进一步，所述刀柄槽中设有销轴，所述刀柄通过所述销轴与所述第二壳体相铰接。

[0015] 采用上述进一步方案的有益效果是，使刀柄更换简单、快捷，转动灵活。

[0016] 进一步，所述刀柄槽中设有用于限定所述刀柄最大开度的限位台。

[0017] 采用上述进一步方案的有益效果是，保证在刀柄到最大开度时限定位置。

附图说明

[0018] 图1为本发明的结构示意图；

[0019] 图2为芯轴的结构示意图；

[0020] 图3为本发明工作状态图：

[0021] 图4为图3的中芯轴的A-A向剖面示意图。

[0022] 在图1到图4中，1、上接头；2、第一壳体；3、复位弹簧；4、复位环；5、销钉；6、第二壳体；6-1、刀柄槽；7、销轴；8、刀柄；9、芯轴；9-1、第一导流孔；9-2、第二导流孔；9-3、泄压槽；9-4、弧形缩颈；10、堵头；11、第一空腔；12、第二空腔。

具体实施方式

[0023] 以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

[0024] 如图1至图4所示，一种自居中旋转切割工具，包括均呈空心结构的上接头1、第一壳体2及第二壳体6，所述上接头1和第二壳体6分别连接在所述第一壳体2的右端和左端并形成组合腔体，所述第二壳体6的右端设有堵头10，在所述第二壳体6的外壁对称设有三个刀柄槽6-1，每个所述刀柄槽中设有可收放刀柄8；还包括呈空心结构的芯轴9，所述芯轴9可滑动插装在所述组合腔体中，所述芯轴9上固定套装有复位环4，所述复位环可在第一壳体2的内壁密封滑动，所述复位环的右端与第二壳体6的左端之间形成第一空腔11，所述芯轴9上设有第一导流孔9-1及第二导流孔9-2，所述第一导流孔与所述第一空腔相连通，所述第二导流孔与所述第二壳体6的外部连通。在所述复位环的左端与所述上接头右端之间形成弹簧腔，所述弹簧腔里设有复位弹簧3。所述复位环4通过销钉5与所述芯轴9固定。

[0025] 所述芯轴的右端直径大于左端直径，在所述刀柄槽6-1部位形成弧形缩颈，所述弧形缩颈9-4与所述刀柄8相适配。

[0026] 在所述芯轴9右端与所述堵头10左端之间还设有第二空腔12。

[0027] 所述芯轴的右端还设有泄压槽9-3，当芯轴9移动到最左端时，所述泄压槽9-3使芯轴的内部与所述第二壳体6的外部连通。

[0028] 所述刀柄槽中设有销轴7，所述刀柄8通过所述销轴7与所述第二壳体6相铰接。

[0029] 所述刀柄槽6-1中设有用于限定所述刀柄最大开度的限位台。

[0030] 本发明的工作原理如下：

[0031] 所述自居中旋转切割工具需要搭配螺杆钻具使用。螺杆钻具通过上接头1与本发明连接，当自居中旋转切割工具串下放到需切割位置后，由地面泵送液体，螺杆钻具在液力泵的作用下转动，从而带动自居中旋转切割工具转动。由于第二壳体6的右端设有堵头10，堵头10起到密封作用。液体通过芯轴9的中心孔后，一部分液体进入到第一空腔11中，另一部分进入到第二空腔12中，第三部分由第二导流孔9-2流到工具外部。根据伯努利原理液体流经第二导流孔9-2后产生压力差，即第二导流孔9-2的两端存在一个液体压力差。由于第一导流孔9-1与第一空腔11连同，待第一空腔11内充满液体后，第一导流孔9-1两端无压力差，即第一空腔11内的压力与芯轴9中心孔的压力相等。根据液体压力特性(忽略第一导流孔9-1与第二导流孔9-2之间的摩擦损耗)，芯轴9的中心孔各点处压力相等，即第一空腔11内的压力与第二空腔内12内的压力相等。

[0032] 第一空腔11内的液体压力作用在复位环4的右侧截面，形成第一级液缸。第二空腔12内的液体压力作用在芯轴9的右侧端面，形成第二级液缸。由于芯轴9可以在上接头1和第二壳体6的组合腔体内自由轴向滑动，故在双级液缸的作用下推动芯轴9有向左移动趋势，芯轴9向左移动时压缩弹簧3被压缩，产生一个压缩力作用在复位环4的左侧面上，当芯轴9受到的向左的力大于压缩弹簧3产生的弹簧力时，芯轴9向左移动，直至芯轴9移动到极限位置。当芯轴9受到向左的力小于复位弹簧3产生的弹簧力时芯轴便向右移动，直至芯轴右端与堵头10接触。

[0033] 芯轴9受到向左的力的大小主要取决于第一空腔11和第二空腔12内的压力。通过改变自居中旋转切割工具结构，可以只形成单级液缸推动芯轴9向左运动。由于芯轴9右端直径大于左端，芯轴9向左移动后，芯轴9的缩颈右端与刀柄8接触，并迫使刀柄8绕着销轴7向外侧张开，3个刀柄8同时向外张开。

[0034] 逐步增大流经芯轴9的液体排量，液体流经第二导流孔9-2产生的压力差就随之增大，第一空腔11和第二空腔12内的压力也同时增大，在双级液缸作用下芯轴9受到向左的力不断增加，克服复位弹簧3产生的压缩力，刀柄8张开的范围逐渐增大，当芯轴9向左移动到最大位移后，刀柄8张开的角度达到最大。由于第二壳体6内部有弧形缩颈9-4，芯轴9右端的直径大于缩颈，芯轴9便停止向左移动，此时若再增加排量，芯轴9也不会向左移动。另一方面当芯轴9到达最左端位置后，芯轴9右端面上开有泄压槽9-3便露出，与自居中旋转切割工具外部连通，增加了液体流经芯轴9后流出通道，在液体排量不变的情况下，此时流经第二导流孔9-2产生的压力差便减少，系统压力便降低，给操作者一提示。该泄压槽可以沿芯轴外部与第二空腔12连通，也可以沿径向与芯轴的内孔连通。

[0035] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。