電纜式電液控制割管工具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種石油井下電纜式割管工具，特別是涉及一種電纜式電液控制割管工具。
【背景技術(shù)】
[0002]井下割管工具產(chǎn)品的主要設(shè)計(jì)來(lái)源，是用于油氣田徑向水平井、側(cè)鉆水平井、修復(fù)套損井、石油鉆井廢棄平臺(tái)，以及煤層氣、地?zé)?、天然氣、?yè)巖氣、蒸汽井及鹽井等的需求，具有廣闊的市場(chǎng)前景。
[0003]當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外可用于上述場(chǎng)合的切割技術(shù)主要有聚能切割、化學(xué)切割、金剛石切割繩技術(shù)、磨料水射流技術(shù)及機(jī)械切割等，其中機(jī)械切割是一種比較傳統(tǒng)的套管切割方法，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易加工制造且成本低，但是現(xiàn)有的技術(shù)手段和十幾年前差別不大，而且存在許多不足之處，現(xiàn)有的機(jī)械割刀在切割過(guò)程中由于振動(dòng)比較大、刀具容易偏心及缺乏可靠的故障回收模式，使得切割效率比較低，主要原因是錨固穩(wěn)定性差、故障回收模式靈活性低造成的，以英國(guó)SUNDEX公司研制的電動(dòng)切割套管工具(EP1241321B1，US6868901B2)為代表，該工具具有安全、清潔、可控及精度高等優(yōu)點(diǎn)，但是該系統(tǒng)存在錨固力小調(diào)節(jié)困難，且故障回收成功率低等缺點(diǎn)，此外還存在切割范圍裕度小易造成切割藕斷絲連情形，難以使得切割作業(yè)順利進(jìn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種電纜式電液控制割管工具，通過(guò)本技術(shù)方案采用電液控制方式產(chǎn)生錨固力，該錨固力大而可控、故障回收方便，同時(shí)具備切割范圍裕度大的特點(diǎn)，從而有效的彌補(bǔ)了現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種電纜式電液控制割管工具，包括錨固模塊和切割模塊，所述錨固模塊設(shè)置在后部，切割模塊設(shè)置在前部，所述錨固模塊由電液油源裝置、環(huán)境壓力平衡裝置、電液驅(qū)動(dòng)控制裝置和錨固執(zhí)行裝置構(gòu)成，所述電液油源裝置由錨固電機(jī)、錨固電機(jī)減速器和液壓栗構(gòu)成，所述錨固電機(jī)通過(guò)錨固電機(jī)減速器與液壓栗相連接，所述環(huán)境壓力平衡裝置由環(huán)境平衡活塞接頭、錨固濾網(wǎng)組件、錨固環(huán)境壓力平衡彈簧、油箱和錨固活塞組件構(gòu)成，所述錨固濾網(wǎng)組件安裝在環(huán)境壓力平衡活塞接頭上，錨固活塞組件與環(huán)境壓力平衡活塞接頭之間設(shè)置有錨固環(huán)境壓力平衡彈簧，錨固活塞組件之后的錨固電機(jī)栗腔為油箱，所述電液驅(qū)動(dòng)控制裝置由單向閥、溢流閥、二位二通電磁閥、二位三通電磁閥和液壓雙向鎖構(gòu)成，所述單向閥進(jìn)口連接在液壓栗出口上，單向閥出口旁路連接溢流閥，單向閥出口主油路并聯(lián)連接兩個(gè)二位三通電磁閥的A 口，每個(gè)二位三通閥P 口均連接一個(gè)液控單向閥及二位三通閥T 口與油箱連通，兩個(gè)液控單向閥構(gòu)成液壓雙向鎖結(jié)構(gòu)，兩個(gè)液控單向閥出口與液壓缸進(jìn)出口相連接，所述液壓缸的無(wú)桿腔與二位二通電磁閥相連通，液壓缸與錨固執(zhí)行裝置相連。
[0006]所述錨固模塊的錨固執(zhí)行裝置由從動(dòng)桿、大彈簧擋塊、大彈簧、小彈簧擋塊、小彈簧、外推筒、下曲柄連桿機(jī)構(gòu)和上曲柄連桿機(jī)構(gòu)構(gòu)成，所述從動(dòng)桿的前端與液壓缸活塞桿末端相連，從動(dòng)桿上由前向后設(shè)置有大圓柱段和小圓柱段，所述大彈簧擋塊、大彈簧和小彈簧擋塊、小彈簧分別套裝在從動(dòng)桿所對(duì)應(yīng)的大圓柱段和小圓柱段上，所述大彈簧和小彈簧的前端分別抵壓在從動(dòng)桿上，大彈簧和小彈簧的后端分別抵壓在所對(duì)應(yīng)的大彈簧擋塊和小彈簧擋塊上，所述大彈簧擋塊分別通過(guò)外推筒與下曲柄連桿機(jī)構(gòu)連接，所述小彈簧擋塊與上曲柄連桿機(jī)構(gòu)相連。
[0007]所述大彈簧的剛度大于小彈簧的彈簧剛度。
[0008]所述切割模塊由切割驅(qū)動(dòng)裝置、浸油電機(jī)環(huán)境壓力平衡裝置和切割執(zhí)行裝置構(gòu)成，所述切割驅(qū)動(dòng)裝置包括有切割電機(jī)、切割減速器和主旋轉(zhuǎn)軸，所述切割電機(jī)通過(guò)切割減速器與主旋轉(zhuǎn)軸相連，所述切割執(zhí)行裝置包括刀頭主軸、扭矩限制器輪、相對(duì)固定齒輪、行星齒輪、錐齒輪嚙合副、旋轉(zhuǎn)絲桿、絲母、刀片架和刀片，所述刀頭主軸與切割驅(qū)動(dòng)裝置中的主旋轉(zhuǎn)軸相連接，扭矩限制器輪同軸設(shè)置在切割驅(qū)動(dòng)裝置中的主旋轉(zhuǎn)軸的外側(cè)，扭矩限制器輪的端部固定設(shè)置有相對(duì)固定齒輪，相對(duì)固定齒輪通過(guò)行星齒輪和錐齒輪嚙合副與旋轉(zhuǎn)絲桿相連，絲母固定在刀片架上，旋轉(zhuǎn)絲桿旋裝在絲母上，刀片固定在刀片架上。
[0009]所述切割模塊的切割執(zhí)行裝置中，還包括扭矩設(shè)定組件，所述扭矩設(shè)定組件作用在扭矩限制器輪的外表面上。
[0010]所述切割模塊中的浸油電機(jī)環(huán)境壓力平衡裝置由切割濾網(wǎng)組件、切割密封圈、切割平衡活塞接頭和切割彈簧構(gòu)成，所述切割濾網(wǎng)組件安裝在切割平衡活塞接頭上，切割平衡活塞接頭與切割活塞組件之間設(shè)置有切割彈簧。
[0011]所述刀片切割徑向最大直徑與刀頭直徑比為1.97:1。
[0012]采用上述技術(shù)方案后的有益效果是:一種井下電纜式電液控制割管工具，通過(guò)本技術(shù)方案，采用模塊化設(shè)計(jì)，利用電液系統(tǒng)功率重量比大、卸荷方便的特點(diǎn)，利用新的刀片進(jìn)給機(jī)制，以實(shí)現(xiàn)錨固輸出力大且可控、故障回收方便的特點(diǎn)，具備錨固狀態(tài)預(yù)緊功能，以防止外界振動(dòng)使得錨固失效進(jìn)而提高切割作業(yè)穩(wěn)定性之特性，具備切割范圍裕度大的特點(diǎn)，避免井下套管變形而導(dǎo)致切割工作藕斷絲連情況。所述刀片切割徑向最大直徑與刀頭直徑比為1.97:1，通過(guò)采用模塊化設(shè)計(jì)，具有較高的互換性和維修方便的特點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為本發(fā)明的前端結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2為本發(fā)明的前段A-A向剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖3為本發(fā)明的前段B-B向剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖4為本發(fā)明的中段A-A向剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖5為本發(fā)明的中段B-B向剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖6為本發(fā)明的后段A-A向剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖7為本發(fā)明的后段B-B向剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖中，1錨固電機(jī)、2錨固電機(jī)減速器、3液壓栗、4環(huán)境壓力平衡活塞接頭、5錨固濾網(wǎng)組件、6錨固環(huán)境壓力平衡彈簧、7油箱、8錨固活塞組件、9平衡彈簧腔10單向閥、11溢流閥、12 二位二通電磁閥、13 二位三通電磁閥、14液控單向閥、15液壓缸、16從動(dòng)桿、17大彈簧擋塊、18大彈簧、19小彈簧擋塊、20小彈簧、21外推筒、22下曲柄連桿機(jī)構(gòu)、23上曲柄連桿機(jī)構(gòu)(大曲柄在下)、24切割電機(jī)、25切割減速器、26主旋轉(zhuǎn)軸，27刀頭主軸、28扭矩限制器輪、29相對(duì)固定齒輪、30行星齒輪、31錐齒輪嚙合副、32旋轉(zhuǎn)絲桿、33絲母、34刀片架、35刀片，36扭矩設(shè)定組件、37切割濾網(wǎng)組件、38切割活塞組件、39切割平衡活塞接頭、40切割彈簧。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明中具體實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0022]如圖1-圖7所示，本發(fā)明涉及的電纜式電液控制割管工具，包括錨固模塊和切割模塊，所述錨固模塊設(shè)置在后部，切割模塊設(shè)置在前部，所述錨固模塊由電液油源裝置、環(huán)境壓力平衡裝置、電液驅(qū)動(dòng)控制裝置和錨固執(zhí)行裝置構(gòu)成，所述電液油源裝置由錨固電機(jī)1、錨固電機(jī)減速器2和液壓栗3構(gòu)成，所述錨固電機(jī)1通過(guò)錨固電機(jī)減速器2與液壓栗3相連接，所述環(huán)境壓力平衡裝置由環(huán)境平衡活塞接頭4、錨固濾網(wǎng)組件5、錨固環(huán)境壓力平衡彈簧6、油箱7和錨固活塞組件8構(gòu)成，所述錨固濾網(wǎng)組件5安裝在環(huán)境壓力平衡活塞接頭4上，錨固活塞組件8與環(huán)境壓力平衡活塞接頭4之間設(shè)置有錨固環(huán)境壓力平衡彈簧6，錨固活塞組件8之后的錨固電機(jī)栗腔為油箱7，所述電液驅(qū)動(dòng)控制裝置由單向閥10、溢流閥
11、二位二通電磁閥12、二位三通電磁閥13和液壓雙向鎖構(gòu)成，所述單向閥10進(jìn)口連接在液壓栗3出口上，單向閥10出口旁路連接溢流閥11，單向閥11出口主油路并聯(lián)連接兩個(gè)二位三通電磁閥13的A 口，每個(gè)二位三通閥13的P 口均連接一個(gè)液控單向閥14及二位三通閥13的T 口與油箱7連通，兩個(gè)液控單向閥14構(gòu)成液壓雙向鎖結(jié)構(gòu)，兩個(gè)液控單向閥14出口與液壓缸15進(jìn)出口相連接，所述液壓缸15的無(wú)桿腔與二位二通電磁閥12相連通，液壓缸15與錨固執(zhí)行裝置相連。
[0023]所述錨固模塊的錨固執(zhí)行裝置由從動(dòng)桿16、大彈簧擋塊17、大彈簧18、小彈簧擋塊19、小彈簧20、外推筒21、下曲柄連桿機(jī)構(gòu)22和上曲柄連桿機(jī)構(gòu)23構(gòu)成，所述從動(dòng)桿16的前端與液壓缸15活塞桿末端相連，從動(dòng)桿16上由前向后設(shè)置有大圓柱段和小圓柱段，所述大彈簧擋塊17、大彈簧18和小彈簧擋塊19、小彈簧20分別套裝在從動(dòng)桿16所對(duì)應(yīng)的大圓柱段和小圓柱段上，所述大彈簧18和小彈簧20的前端分別抵壓在從動(dòng)桿16上，大彈簧18和小彈簧20的后端分別抵壓在所對(duì)應(yīng)的大彈簧擋塊17和小彈簧擋塊19上，所述大彈簧擋塊17分別通過(guò)外推筒21與下曲柄連桿機(jī)構(gòu)22連接，所述小彈簧擋塊19與上曲柄連桿機(jī)構(gòu)23相連。
[0024]所述大彈簧18的剛度大于小彈簧20的彈簧剛度。
[0025]所述切割模塊由切割驅(qū)動(dòng)裝置、浸油電機(jī)環(huán)境壓力平衡裝置和切割執(zhí)行裝置構(gòu)成，所述切割驅(qū)動(dòng)裝置包括有切割電機(jī)24、切割減速器25和主旋轉(zhuǎn)軸26，所述切割電機(jī)24通過(guò)切割減速器25與主旋轉(zhuǎn)軸26相連，所述切割執(zhí)行裝置包括刀頭主軸27、扭矩限制器輪28、相對(duì)固定齒輪29、行星齒輪30、錐齒輪嚙