本發(fā)明涉及一種深海切割套管的水力式切割裝置,屬石油、天然氣套管修復工具技術領域。

背景技術：

隨著海上油氣田開采年數的增加，一些海上油氣田的儲量和采收率大大降低，很多油氣井甚至進入非生產的狀態(tài)。針對一些已經沒有了開采價值的油氣井，為了減少或消除其對海洋環(huán)境的污染，往往需要對這些已經沒有經濟價值的油氣井進行封井，然后一步步完成棄井作業(yè)。

完成棄井作業(yè)的最后一道工序即為回收井口頭，回收井口頭就涉及到切割套管。目前，針對深海水下的切割技術主要為熱切割和冷切割，熱切割和冷切割各自也包含很多切割方法，然而根據國家海洋局指定的型關法律，及其需要考慮的成本、技術、安全性、可靠性等問題，可供選擇的切割技術并不是很多。

為了安全、高效、優(yōu)質、環(huán)保的完成深水套管切割，機械水力式切割刀切割套管以其安全、穩(wěn)定、經濟的特點而被廣泛的應用。而在目前使用的水力式切割刀中，由于刀片的壽命不夠、切割刀切割后無法自動收回本體、工具結構復雜、操作復雜，不能判定套管是否完全切斷，容易導致切割事故，切割的效率也較低下。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的在于：提供一種結構簡單，使用方便，能有效提高切割套管的效率；且能判定套管是否完全切斷深海切割套管的水力式切割裝置。

本發(fā)明的技術方案是：

一種深海切割套管的水力式切割裝置，包括外殼、連接筒、接頭、空心軸、上套筒、中套筒和下套筒；其特征在于：外殼頂端通過連接筒螺紋安裝有接頭；接頭內設置有擋流孔，擋流孔下方的外殼內設置有上套筒和中套筒，中套筒的下端延伸至外殼外端，延伸至外殼外端的中套筒上螺紋安裝有下套筒，下套筒的圓周上均布有割刀孔，上套筒內安裝有空心軸，空心軸的一端延伸至擋流孔上方，空心軸的另一端經中套筒延伸至下套筒內，延伸至下套筒內的空心軸端頭安裝有推頭，推頭與下套筒之間通過刀具彈簧安裝有切割刀，切割刀的一端延伸至割刀孔內，切割刀的另一端與推頭滑動接觸連接。

所述的上套筒和中套筒之間螺紋連接。

所述的上套筒上通過隔離環(huán)A和隔離環(huán)B裝有上推力軸承，上推力軸承下方的上套筒上通過扶正軸承A和扶正軸承B裝有渦輪組件。

所述的外殼下端口上螺紋安裝有外殼端蓋，外殼端蓋上方的中套筒上裝有下推力軸承，下推力軸承和外殼端蓋之間的中套筒上設置有隔離環(huán)C。

所述的隔離環(huán)A和隔離環(huán)B上分別設置有上流道孔，上套筒上設置有上套筒流道孔，上流道孔與上套筒流道孔連通。

所述的隔離環(huán)C和外殼端蓋分別設置有下流道孔，中套筒上設置有中套筒流道孔，下流道孔與中套筒流道孔連通。

所述的上套筒端口設置有軸套盤，空心軸的頂部通過螺栓安裝有擋流盤，擋流盤與軸套盤之間的空心軸上裝有心軸彈簧。

所述的擋流盤截面為梯形，擋流盤的形狀與擋流孔相對應。

所述的推頭為收腰錐形體。

本發(fā)明的有益效果在于：

該深海切割套管的水力式切割裝置結構簡單，使用方便，工作工程中，由于使用渦輪帶動刀具旋轉，扭矩在傳遞過程中損失小，降低了套管切割的成本；能有效提高切割套管的效率；且切割刀的水平伸出與一般的切割刀旋轉伸出對比，刀具的彈出更加安全可靠；同時通過擋流盤與擋流孔的配合，使鉆井液壓力產生變化，由此可判定套管是否切割完成，解決了現有工具結構復雜、操作復雜，不能判定套管是否完全切斷，容易導致切割事故，且切割效率低的問題。該深海切割套管的水力式切割裝置能夠較好、較快、較安全的完成深海套管的切割，特別適用于深海切割套管使用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結構示意圖；

圖2為圖1的A處放大結構示意圖；

圖3為本發(fā)明的工作狀態(tài)示意圖。

圖中：1、外殼，2、連接筒，3、接頭，4、空心軸，5、上套筒，6、中套筒，7、下套筒，8、擋流孔，9、隔離環(huán)A，10、隔離環(huán)B，11、上推力軸承，12、扶正軸承A，13、扶正軸承B，14、渦輪組件，15、外殼端蓋，16、割刀孔，17、下推力軸承，18、隔離環(huán)C，19、軸套盤，20、螺栓，21、擋流盤，22、心軸彈簧，23、推頭，24、切割刀，25、刀具彈簧，26、上套筒流道孔，27、中套筒流道孔，28、套管。

具體實施方式

該深海切割套管的水力式切割裝置包括外殼1、連接筒2、接頭3、空心軸4、上套筒5、中套筒6和下套筒7。外殼1頂端通過連接筒2螺紋安裝有接頭3；接頭3內壁上設置有擋流孔8，擋流孔8為錐形孔。擋流孔8下方的外殼1內設置有上套筒5和中套筒6，上套筒5和中套筒6之間螺紋連接。上套筒5上通過隔離環(huán)A9和隔離環(huán)B10裝有上推力軸承11，上推力軸承11下方的上套筒5上通過扶正軸承A12和扶正軸承B13裝有渦輪組件14，渦輪組件14包括轉子和定子。

外殼1的下端口上螺紋安裝有外殼端蓋15，中套筒6的下端穿過外殼端蓋15延伸至外殼1外端，延伸至外殼1外端的中套筒6上螺紋安裝有下套筒7，下套筒7的圓周上均布多個有割刀孔16。外殼端蓋15上方的中套筒6上裝有下推力軸承17，下推力軸承17和外殼端蓋16之間的中套筒6上設置有隔離環(huán)C18。

上套筒5的端口設置有軸套盤19，上套筒5內安裝有空心軸4，空心軸4的一端穿過軸套盤19延伸至擋流孔8上方，空心軸8的頂部通過螺栓20固定安裝有擋流盤21，擋流盤21截面為梯形，擋流盤21的形狀與擋流孔8相對應，擋流盤21與擋流孔8之間為滑動密封連接。擋流盤21與軸套盤19之間的空心軸4上裝有心軸彈簧22。

空心軸4的另一端經中套筒6延伸至下套筒7內，延伸至下套筒7內的空心軸4端頭固裝有推頭23，推頭23為收腰錐形體。推頭23與下套筒7之間通過刀具彈簧25安裝有切割刀24，切割刀24的一端延伸至割刀孔16內，切割刀24的另一端與推頭23滑動接觸連接。

該切割裝置的切割刀24由刀頭、刀體和刀尾構成，前端的刀頭為硬質合金，可使切割效率更高，中段為十字形使刀具水平運動更加穩(wěn)定，后端的刀尾為圓弧狀，通過圓弧狀的刀尾與推頭23弧形的收腰處的配合，從而使其兩者之間的滑動更為順暢，進而使切割刀24更容易壓出至割刀孔16外。刀體上臨近刀尾處的凸緣，在刀具彈簧25的作用下，可保證切割刀24在非工作狀態(tài)下與推頭23的接觸，并對切割刀24形成支撐，從而使切割刀24保持水平狀態(tài)。

該切割裝置的隔離環(huán)A9和隔離環(huán)B10上分別設置有上流道孔，上套筒5圓周上設置有4個上套筒流道孔26，上流道孔與上套筒流道孔26連通。

隔離環(huán)C18和外殼端蓋15上分別設置有下流道孔，中套筒6圓周上設置有4個中套筒流道孔27，下流道孔與中套筒流道孔27連通。

該切割裝置工作時，鉆井液由接頭3進入；由于鉆井液的壓力，擋流盤21帶動空心軸4和推頭23在套筒內沿軸向向下移動并壓縮心軸彈簧22，這一過程中下移的推頭23對切割刀24形成徑向擠壓，從而將切割刀24逐步推出至割刀孔16外端并與待切割的套管28接觸，這一過程，刀具彈簧25隨著推頭23的下移逐漸被壓縮。在切割刀24被擠出的同時，鉆井液經上流道孔和上套筒流道孔26作用在渦輪組件14上并驅動其轉動，然后鉆井液經中套筒流道孔27和下流道孔排出。在鉆井液作用下渦輪組件14并帶動上套筒5轉動，進而帶動中套筒6和下套筒7轉動，由此帶動切割刀24對待切割的套管28進行轉動切割。在轉動切割的過程中，由于鉆井液的壓力使空心軸4始終保持一個下行的趨勢，進而在推頭23的作用下使切割刀24始終保持一個進刀的趨勢，直至將套管28割穿（斷離）。

該切割裝置的擋流盤21與擋流孔8的距離等于切割刀24的刀尖到套管28外壁的距離。當切割刀24的刀尖伸出至套管28外壁后，擋流盤21下行正好與擋流孔8吻合從而形成密封，此時，依據鉆井液壓力值的變化，即可判定套管28是否切割完成。

套管28切割完成后，停止打壓鉆井液，擋流盤21所受壓力消失，在心軸彈簧22的作用下空心軸4上行，空心軸4上行的同時，推頭23作用在切割刀24上的擠壓力也逐步消失，在刀具彈簧25的作用下；切割刀24回縮復位，至此切割工作完成。該切割裝置結構簡單，使用方便，解決了現有工具結構復雜、操作復雜，不能判定套管是否完全切斷，容易導致切割事故，且切割效率低的問題。該切割裝置由于使用渦輪帶動刀具旋轉，扭矩在傳遞過程中損失小，降低了套管切割的成本，有效提高了切割套管的效率；特別適用于深海切割套管使用。