一种井下套管割缝装置及其使用方法与流程

本发明属于石油井下作业设备，尤其涉及一种井下套管割缝装置及其使用方法。

背景技术：

1、在石油、天然气等矿产资源的钻探过程中，井段的狭缝切割服务，对于实现管道压力均衡、确保管道内部流体循环以及提高砂筛油井的产量都至关重要。各种套管类型、等级和潜在的极端井下条件可能需要大量切割，因此提供一种在极端的井下条件能够稳定工作的割缝装置是急需的。

2、为此，本发明提供了一种井下套管的电割缝工具，通过引入石油井下高温直流无刷电机驱动传动机构，将转矩传动给割刀，并在稳定可靠的进给机构作用下，可实现稳定的切割，解决了上述难题。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种井下套管割缝装置及其使用方法，解决了上述问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种井下套管割缝装置，包括第一管体以及第二管体，所述第二管体安装在第一管体上，还包括：

3、承载架，与转动连接在第一管体上的第一转轴转动连接，用于器件承载；

4、切割刀片，与转动连接在承载架上的第二转轴固定连接，用于对套管进行切割处理；

5、传动机构，安装在第一管体内，用于驱动切割刀片进行转动；

6、进给机构，安装在第二管体内，用于推动承载架进行摆动，促使切割刀片伸出或缩入第一管体内；

7、其中，所述传动机构包括第一电机、第一减速机、第一锥形齿轮、第二锥形齿轮、第一斜齿轮、第二斜齿轮以及第三斜齿轮，所述第一电机以及第一减速机均安装在第一管体内，所述第一减速机与第一电机的输出端连接，所述第一锥形齿轮与第一减速机的输出端固定连接，所述第二锥形齿轮固定连接在第一转轴上且与第一锥形齿轮相啮合，所述第一斜齿轮套设在第一转轴上且与第一转轴固定连接，所述第一斜齿轮与转动连接在承载架上的第二斜齿轮相啮合，所述第二斜齿轮与固定连接在第二转轴上的第三斜齿轮相啮合。

8、在上述技术方案的基础上，本发明还提供以下可选技术方案：

9、进一步的技术方案：所述进给机构包括三角块、座体、第一销轴、第二销轴、鱼眼轴承、丝杠螺母伸缩杆、梯形丝杠、轴承组、第二减速机以及第二电机，所述三角块的顶端上转动连接有推动轴，所述推动轴与开设在承载架上的推动滑槽滑动配合，所述三角块的一个底角端与安装在第二管体内的第二销轴相铰接，所述三角块的另一个底角端与座体相铰接，所述座体通过第一销轴与鱼眼轴承相铰接，所述鱼眼轴承固定连接在丝杠螺母伸缩杆上，所述丝杠螺母伸缩杆与开设在第二管体内的限位滑槽滑动配合，所述丝杠螺母伸缩杆与梯形丝杠螺纹连接，所述梯形丝杠通过轴承组转动连接在第二管体上，所述梯形丝杠与第二减速机的输出端固定连接，所述第二减速机与安装在第二管体内的第二电机的输出端连接。

10、进一步的技术方案：所述承载架上可拆卸安装有柔性防护罩，所述柔性防护罩分布在切割刀片两侧。

11、进一步的技术方案：所述第一锥形齿轮上套设有用于进行密封的旋转密封。

12、一种上述的井下套管电割缝装置的使用方法，包括以下步骤：

13、s1、相关技术人员将第一管体以及第二管体下放至套管边侧，此时启动安装在第二管体上的限位装置将第一管体以及第二管体限定在套管上；

14、s2、启动第一电机，第一电机驱动第一减速机带动第一锥形齿轮进行转动，第一锥形齿轮通过与之啮合的第二锥形齿轮推动第一转轴转动，第一转轴推动第一斜齿轮带动第二斜齿轮转动，第二斜齿轮通过与之啮合的第三斜齿轮推动第二转轴进行转动，第二转轴进一步带动固定安装在第二转轴上的切割刀片进行同步转动；

15、s3、启动第二电机驱动第二减速机带动梯形丝杠转动，梯形丝杠推动与之螺纹连接的丝杠螺母伸缩杆带动鱼眼轴承进行线性运动，鱼眼轴承通过第一销轴推动座体带动三角块以第二销轴为轴进行摆动，此时三角块利用推动轴推动承载架绕着第一转轴转动，即促使通过驱动组件驱动进行转动的切割刀片伸出第一管体对套管进行抵压切割处理；

16、s4、在切割刀片对套管进行切割的过程中通过检测组件对切割刀片的转速以及推动轴给予承载架的压力进行检测，获取转速信息以及压力信息并传输给外部控制器，将获取的转速信息以及压力信息与预设的转速阈值与压力阈值进行对应对比，若转速信息低于转速阈值或压力信息高于压力阈值，说明切割刀片切割遇到阻力，此时启动第二电机促使切割刀片复位对切割刀片进行检查，若切割刀片质量合格，将切割刀片再次下放至切割位，再次启动第二电机推动切割刀片对套管进行切割并确保压力信息位于压力阈值之内；

17、s5、在压力信息与转速信息均在对应的转速阈值以及压力阈值之内时，对压力信息以及转速信息进行无量纲化处理后导入阻力模型中，输出阻力系数，若阻力系数超过预设的阻力阈值，则降低切割刀片的转速或减小推动轴对承载架的压力，直至阻力系数位于阻力阈值之内，所述阻力模型表示为：

18、

19、其中，表示阻力系数，表示转速信息，表示压力信息，表示转速影响因子，表示压力影响因子，表示套管材质影响因子，，，。

20、进一步的技术方案：所述检测组件包括转速传感器以及压力传感器，所述转速传感器安装在切割刀片上，所述压力传感器安装在抵压板，所述抵压板嵌入安装在推动滑槽内，所述压力传感器与推动滑槽内壁固定连接。

21、本发明提供了一种井下套管割缝装置及其使用方法，与现有技术相比具备以下有益效果：

22、相关技术人员将第一管体以及第二管体下放至套管边侧，此时启动安装在第二管体上的限位装置将第一管体以及第二管体限定在套管上，此时启动第一电机，第一电机驱动第一减速机带动第一锥形齿轮进行转动，第一锥形齿轮通过与之啮合的第二锥形齿轮推动第一转轴转动，第一转轴推动第一斜齿轮带动第二斜齿轮转动，第二斜齿轮通过与之啮合的第三斜齿轮推动第二转轴进行转动，第二转轴进一步带动固定安装在第二转轴上的切割刀片进行同步转动，此时启动第二电机驱动第二减速机带动梯形丝杠转动，梯形丝杠推动与之螺纹连接的丝杠螺母伸缩杆带动鱼眼轴承进行线性运动，鱼眼轴承推动座体带动三角块以第二销轴为轴进行摆动，此时三角块推动承载架绕着第一转轴转动，即促使通过驱动组件驱动进行转动的切割刀片伸出第一管体对套管进行抵压切割处理；

23、本发明能够对切割刀的切割状态进行评估，防止切割刀绷断，造成套管或进给机构以及传动机构的损伤，并能进一步增加套管切割效率。

技术特征：

1.一种井下套管割缝装置，包括第一管体（1）以及第二管体（2），所述第二管体（2）安装在第一管体（1）上，其特征在于，还包括：

2.根据权利要求1所述的井下套管割缝装置，其特征在于，所述进给机构包括三角块（16）、座体（17）、第一销轴（18）、第二销轴（21）、鱼眼轴承（22）、丝杠螺母伸缩杆（23）、梯形丝杠（24）、轴承组（25）、第二减速机（19）以及第二电机（20），所述三角块（16）的顶端上转动连接有推动轴，所述推动轴与开设在承载架（9）上的推动滑槽滑动配合，所述三角块（16）的一个底角端与安装在第二管体（2）内的第二销轴（21）相铰接，所述三角块（16）的另一个底角端与座体（17）相铰接，所述座体（17）通过第一销轴（18）与鱼眼轴承（22）相铰接，所述鱼眼轴承（22）固定连接在丝杠螺母伸缩杆（23）上，所述丝杠螺母伸缩杆（23）与开设在第二管体（2）内的限位滑槽滑动配合，所述丝杠螺母伸缩杆（23）与梯形丝杠（24）螺纹连接，所述梯形丝杠（24）通过轴承组（25）转动连接在第二管体（2）上，所述梯形丝杠（24）与第二减速机（19）的输出端固定连接，所述第二减速机（19）与安装在第二管体（2）内的第二电机（20）的输出端连接。

3.根据权利要求2所述的井下套管割缝装置，其特征在于，所述承载架（9）上可拆卸安装有柔性防护罩（15），所述柔性防护罩（15）分布在切割刀片（14）两侧。

4.根据权利要求1所述的井下套管割缝装置，其特征在于，所述第一锥形齿轮（6）上套设有用于进行密封的旋转密封（5）。

5.一种权利要求2所述的井下套管电割缝装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述检测组件包括转速传感器以及压力传感器，所述转速传感器安装在切割刀片（14）上，所述压力传感器安装在嵌入安装在推动滑槽内抵压板上，所述压力传感器与推动滑槽内壁固定连接。

技术总结
本发明公开了一种井下套管割缝装置及其使用方法，属于石油井下作业设备技术领域，包括第一管体以及第二管体，所述第二管体安装在第一管体上，还包括：承载架，与转动连接在第一管体上的第一转轴转动连接，用于器件承载；切割刀片，与转动连接在承载架上的第二转轴固定连接，用于对套管进行切割处理；传动机构，安装在第一管体内，用于驱动切割刀片进行转动；进给机构，安装在第二管体内，用于推动承载架进行摆动，促使切割刀片伸出或缩入第一管体内；本发明引入石油井下高温直流无刷电机驱动传动机构，将转矩传动给割刀，并在稳定可靠的进给机构作用下，可对井下套管进行稳定切割。

技术研发人员：侯立东,李超,闫冰,白劲松,邓渝庆,杨晨婷,徐千,陈春雷,刘书欣,胡美丽
受保护的技术使用者：合力（天津）能源科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23