專利名稱：井下液壓倒扣裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及石油工業(yè)的井下作業(yè)設(shè)備，特別是井下液壓倒扣裝置，用于油水井遇
卡管柱的倒扣解卡作業(yè)，尤其適用于倒扣扭矩大的遇卡管柱以及大斜度井和水平井井下管柱的倒扣解卡作業(yè)。
背景技術(shù)：
在油田開發(fā)作業(yè)過程中，油水井井下管柱因各種原因經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)遇卡現(xiàn)象，在大力解卡無效的情況下需要對(duì)管柱實(shí)施倒扣作業(yè)。通常的方法是采用地面動(dòng)力反向旋轉(zhuǎn)倒扣，或直接采用反扣鉆具實(shí)施倒扣，這幾種方式都是地面驅(qū)動(dòng)，不適用于大斜度井和水平井。針對(duì)上述情況石油服務(wù)行業(yè)相繼進(jìn)行了井下液壓倒扣技術(shù)的研究。出現(xiàn)有中國專利《水力倒扣器》專利號(hào)91224158. 6 ;《井下液壓倒扣器》專利號(hào)02135409. X ;《一種井下液壓倒扣裝置》專利號(hào)200720159629. 6。前兩種為水力倒扣，存在輸出扭矩小的問題，都只是一種理想設(shè)計(jì)，也未見現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。專利號(hào)200720159629. 6公布的一種井下液壓倒扣裝置是可實(shí)用的井下液壓倒扣裝置。但仍然存在解卡力小、啟動(dòng)阻力大、馬達(dá)轉(zhuǎn)子軸向力無法平衡掉等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于制造井下液壓倒扣裝置，為油水井井下管柱遇卡，特別是大斜度井和水平井以及解卡阻力大的遇卡管柱解卡作業(yè)提供作業(yè)工具。解決現(xiàn)有工具存在的解卡力小、啟動(dòng)阻力大、馬達(dá)轉(zhuǎn)子軸向力無法平衡的問題。 本發(fā)明的技術(shù)解決方案是井下液壓倒扣裝置包括容積式液壓馬達(dá)、傳動(dòng)軸總成和超越式防轉(zhuǎn)翻板錨，容積式液壓馬達(dá)、傳動(dòng)軸總成和超越式防轉(zhuǎn)翻板錨自上而下順序連接，將空心活齒減速器和空載啟動(dòng)伸縮器順序連接于超越式防轉(zhuǎn)翻板錨的下方，使倒扣扭矩有效地傳遞至井下管柱并通過空心活齒減速器將倒扣扭矩有效放大數(shù)倍，保證解卡成功。 與現(xiàn)有工具相比本發(fā)明具有以下有益的效果倒扣扭矩在被卡管柱上方生成，無需遠(yuǎn)距離傳輸，倒扣扭矩通過空心活齒減速器被放大至數(shù)倍、甚至IO倍，保證解卡成功。本發(fā)明的空載啟動(dòng)伸縮器能夠保證在很大的阻力下容積式液壓馬達(dá)能夠順利啟動(dòng)工作。而傳動(dòng)軸總成的軸向力矩傳遞部分和扭矩傳遞部分可保證將容積式液壓馬達(dá)的軸向力順利抵消，提高裝置的使用壽命，減少了動(dòng)力損失，提高了工作效率，增大了解卡工作范圍，提高倒扣作業(yè)的成功率。本發(fā)明操作簡單，成功率高，有效減少了作業(yè)成本和時(shí)間，保證了井下作業(yè)的順利完成，降低了作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。減輕了一線工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，在井下作業(yè)順利完成的同時(shí)降低了生產(chǎn)成本，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。


圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖的上半圖。
圖2是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖的下半圖。
圖3是圖2中A-A向剖視圖。
圖4是圖2中B-B向剖視圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳述參見圖1和圖2，井下液壓倒扣裝置，包括容積式液壓馬達(dá)1、傳動(dòng)軸總成2和超越式防轉(zhuǎn)翻板錨3，容積式液壓馬達(dá)1、傳動(dòng)軸總成2和超越式防轉(zhuǎn)翻板錨3自上而下順序連接，將空心活齒減速器4和空載啟動(dòng)伸縮器5順序連接于超越式防轉(zhuǎn)翻板錨3的下方，使倒扣扭矩有效地傳遞至井下管柱并通過空心活齒減速器4將倒扣扭矩有效放大數(shù)倍，保證解卡成功。傳動(dòng)軸總成2包括軸向力矩傳遞部分和扭矩傳遞部分，軸向力矩傳遞部分和扭矩傳遞部分安裝在殼體7內(nèi)，軸向力矩傳遞部分和扭矩傳遞部分通過齒輪嚙合。殼體7起固定聯(lián)接其它部分的作用，上齒輪軸12和聯(lián)接套18分別與容積式液壓馬達(dá)1和超越式防轉(zhuǎn)翻板錨3連接，起傳動(dòng)作用。軸向力矩傳遞部分包括上齒輪軸12、上固球體13、下固球體14、下齒輪軸15和鋼球17，上齒輪軸12、上固球體13、鋼球17、下固球體14和下齒輪軸15自上而下順序安裝，起到傳遞軸向力矩的作用。下固球體14球窩的半徑大于鋼球17的半徑，使鋼球17可在球窩中滾動(dòng)。扭矩傳遞部分包括背帽6、彈簧8、上壓帽9、上密封套10、齒輪套11、下密封套16、下壓帽和聯(lián)接套18，在齒輪套11的內(nèi)圓對(duì)應(yīng)上齒輪軸12和下齒輪軸15設(shè)計(jì)齒輪嚙合臺(tái)面，將背帽6、彈簧8、上壓帽9、上密封套10、齒輪套11、下密封套16、下壓帽和聯(lián)接套18依次自上而下連接，起到傳遞扭矩的作用。軸向力矩傳遞部分和扭矩傳遞部分通過齒輪嚙合，如此傳動(dòng)軸總成2將容積式液壓馬達(dá)1的行星運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)閭鲃?dòng)軸總成2的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)。齒輪套11、上齒輪軸12、下齒輪軸15的齒數(shù)和模數(shù)相同。但變位系數(shù)不同，即齒輪套11與上齒輪軸12、下齒輪軸15嚙合齒之間存在一定的間隙，所以允許上齒輪軸12轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)有一定的偏心量，上齒輪軸12與容積式液壓馬達(dá)l的馬達(dá)轉(zhuǎn)子相聯(lián)接，將馬達(dá)轉(zhuǎn)子的偏心轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為定軸傳動(dòng)。本發(fā)明采用了零齒差內(nèi)嚙合齒輪傳動(dòng)副與球面副組合的設(shè)計(jì)，利用零齒差內(nèi)嚙合齒輪傳動(dòng)原理實(shí)現(xiàn)，將馬達(dá)轉(zhuǎn)子的偏心轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為定軸轉(zhuǎn)動(dòng)。即上齒輪軸12相對(duì)于下齒輪軸15的相對(duì)行星偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。同時(shí)，在上齒輪軸12和下齒輪軸15這兩個(gè)傳動(dòng)齒輪端面之間放置一個(gè)鋼球17，通過上、下固球體13和14限位。鋼球17 —半嵌在上固球體13的球窩中，另一半在下固球體14的球窩中滾動(dòng)，高效率地將容積式液壓馬達(dá)1的扭矩傳遞給空心活齒減速器4，將軸向力轉(zhuǎn)移至扭矩傳遞部分承擔(dān)。傳動(dòng)軸總成2是把容積式液壓馬達(dá)1的行星運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)閭鲃?dòng)軸總成2的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，將容積式液壓馬達(dá)1產(chǎn)生的扭矩及轉(zhuǎn)速傳遞給空心活齒減速器4?？招幕铨X減速器4包括偏心軸19、上接頭20、軸承組21、固齒齒輪22、變矩傳遞部分、軸承組25、活齒輪26、軸承組27和下背帽28，下背帽28和上接頭20通過絲扣與固齒齒輪22聯(lián)接，軸承組21和25、活齒輪26和軸承組27依次靠臺(tái)肩定位聯(lián)接在偏心軸19與固齒齒輪22之間，在上接頭20與活齒輪26之間裝有變矩傳遞部分。固齒齒輪22的內(nèi)圓呈圓弧齒狀結(jié)構(gòu)，活齒輪26的上部輪體設(shè)有徑向通槽。變矩傳遞部分包括激波盤23和滾輪24，激波盤23套裝在偏心軸19的偏心部分，滾輪24嵌裝在活齒輪26的徑向通槽中；激波盤23與滾輪24和固齒齒輪22相嚙合。參見圖3，其中偏心軸19為動(dòng)力的輸入端，活齒輪26為動(dòng)力的輸出端。偏心軸19做定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)激波盤23做偏心轉(zhuǎn)動(dòng)。從而激波盤23偏心一
4側(cè)施加于滾輪24 —向外的力，因滾輪24與固齒齒輪22上的圓弧齒狀結(jié)構(gòu)相嚙合，限制了 滾輪24的運(yùn)動(dòng)軌跡。所以滾輪24沿固齒齒輪22的曲面向外運(yùn)動(dòng)，從而使?jié)L輪24帶動(dòng)活 齒輪26做定軸轉(zhuǎn)動(dòng)。綜上所述，空心活齒減速器4是采用多齒嚙合實(shí)現(xiàn)降速增扭的效果， 具有承載能力大，滾動(dòng)接觸，傳動(dòng)效率高，減速比大等優(yōu)點(diǎn)?？蛰d啟動(dòng)伸縮器5包括上中心 管29、壓帽30、殼體31、滑鍵32和壓帽33，其中上中心管29上端與空心活齒減速器4的活 齒輪26連接、下端裝有壓帽33，中間突出的臺(tái)肩嵌在壓帽30與殼體31聯(lián)接形成的環(huán)形槽 內(nèi)，其臺(tái)肩的下方設(shè)有花鍵。參見圖4，滑鍵32裝在上中心管29與殼體31之間，從而實(shí)現(xiàn) 了上中心管29與殼體31的軸向定位?；I32內(nèi)圓設(shè)有鍵槽、外圓設(shè)有螺紋，內(nèi)圓的鍵槽 與上中心管29的花鍵配合，外圓的螺紋與殼體31的螺紋配合。上中心管29轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可帶動(dòng) 滑鍵32轉(zhuǎn)動(dòng)，而殼體31因落魚的螺紋預(yù)緊力不能轉(zhuǎn)動(dòng)，使得滑鍵32向下方運(yùn)動(dòng)，當(dāng)滑鍵32 運(yùn)動(dòng)到與壓帽33相接觸時(shí)不能再向下運(yùn)動(dòng)，從而使得滑鍵32與殼體31之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)也 消失，帶動(dòng)殼體31克服落魚螺紋預(yù)緊力轉(zhuǎn)動(dòng)，即實(shí)現(xiàn)了倒扣作業(yè)。空載啟動(dòng)伸縮器5的空 載啟動(dòng)能保證容積式液壓馬達(dá)1啟動(dòng)時(shí)能空載啟動(dòng)。具體使用時(shí)，本發(fā)明隨打撈管柱下井， 在空載啟動(dòng)伸縮器5下接反扣可退式打撈工具，并使空載啟動(dòng)伸縮器5處于最長狀態(tài)，下井 直接碰撈油管，上提確定油管撈住。注水打壓，容積式液壓馬達(dá)1啟動(dòng)，將水壓轉(zhuǎn)化為機(jī)械 扭矩，扭矩通過傳動(dòng)軸總成2傳遞給空心活齒減速器4，空心活齒減速器4將扭矩放大數(shù)倍 后傳遞給空載啟動(dòng)伸縮器5?；I32下行，此時(shí)滑鍵32以下部件不轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)滑鍵32轉(zhuǎn)動(dòng) 到與壓帽33相接觸時(shí)，空載啟動(dòng)伸縮器5開始轉(zhuǎn)動(dòng)，將倒扣力轉(zhuǎn)到落魚上。連接本發(fā)明的 打撈管柱受到落魚的反作用力轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，超越式防轉(zhuǎn)翻板錨3張開錨定管柱。持續(xù)加壓直到 落魚扣倒開，然后上提打撈管柱，倒扣作業(yè)完成。
權(quán)利要求
井下液壓倒扣裝置，包括容積式液壓馬達(dá)(1)、傳動(dòng)軸總成(2)和超越式防轉(zhuǎn)翻板錨(3)，容積式液壓馬達(dá)(1)、傳動(dòng)軸總成(2)和超越式防轉(zhuǎn)翻板錨(3)自上而下順序連接，其特征是將空心活齒減速器(4)和空載啟動(dòng)伸縮器(5)順序連接于超越式防轉(zhuǎn)翻板錨(3)的下方。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的井下液壓倒扣裝置，其特征是傳動(dòng)軸總成(2)包括上齒輪軸(12)、聯(lián)接套(18)、軸向力矩傳遞部分和扭矩傳遞部分，軸向力矩傳遞部分和扭矩傳遞部分安裝在殼體(7)內(nèi)，軸向力矩傳遞部分和扭矩傳遞部分通過齒輪嚙合，由上齒輪軸(12)和聯(lián)接套(18)分別與容積式液壓馬達(dá)(1)和超越式防轉(zhuǎn)翻板錨(3)連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的井下液壓倒扣裝置，其特征是軸向力矩傳遞部分包括上齒輪軸(12)、上固球體(13)、下固球體(14)、下齒輪軸(15)和鋼球(17)，上齒輪軸(12)、上固球體(13)、鋼球(17)、下固球體(14)和下齒輪軸(15)自上而下順序安裝。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的井下液壓倒扣裝置，其特征是下固球體(14)球窩的半徑大于鋼球(17)的半徑。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的井下液壓倒扣裝置，其特征是扭矩傳遞部分包括背帽(6)、彈簧(8)、上壓帽(9)、上密封套(10)、齒輪套(11)、下密封套(16)、下壓帽和聯(lián)接套(18)，在齒輪套(11)的內(nèi)圓對(duì)應(yīng)上齒輪軸(12)和下齒輪軸(15)設(shè)計(jì)齒輪嚙合臺(tái)面，將背帽(6)、彈簧(8)、上壓帽(9)、上密封套(10)、齒輪套(11)、下密封套(16)、下壓帽和聯(lián)接套(18)依次自上而下連接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的井下液壓倒扣裝置，其特征是上齒輪軸(12)與齒輪套(11)和下齒輪軸(15)的齒數(shù)和模數(shù)相同，但齒間隙小于齒輪套(11)和下齒輪軸(15)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下液壓倒扣裝置，其特征是空心活齒減速器(4)包括偏心軸(19)、上接頭(20)、軸承組(21)、固齒齒輪(22)、變矩傳遞部分、軸承組(25)、活齒輪(26)、軸承組(27)和下背帽(28)，下背帽(28)和上接頭(20)通過絲扣與固齒齒輪(22)聯(lián)接，軸承組(21)和(25)、活齒輪(26)和軸承組(27)依次靠臺(tái)肩定位聯(lián)接在偏心軸(19)與固齒齒輪(22)之間，在上接頭(20)與活齒輪(26)之間裝有變矩傳遞部分。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的井下液壓倒扣裝置，其特征是固齒齒輪(22)的內(nèi)圓呈圓弧齒狀結(jié)構(gòu)，活齒輪(26)的上部輪體設(shè)有徑向通槽；變矩傳遞部分包括激波盤(23)和滾輪(24)，激波盤(23)套裝在偏心軸(19)的偏心部分，滾輪(24)嵌裝在活齒輪(26)的徑向通槽中，激波盤(23)與滾輪(24)和固齒齒輪(22)相嚙合。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的井下液壓倒扣裝置，其特征是空載啟動(dòng)伸縮器(5)包括上中心管(29)、壓帽(30)、殼體(31)、滑鍵(32)和壓帽(33)，其中上中心管(29)上端與空心活齒減速器(4)的活齒輪(26)連接、下端裝有壓帽(33)，中間突出的臺(tái)肩嵌在壓帽(30)與殼體(31)聯(lián)接形成的環(huán)形槽內(nèi)；滑鍵(32)裝在上中心管(29)與殼體(31)之間。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的井下液壓倒扣裝置，其特征是滑鍵(32)內(nèi)圓設(shè)有鍵槽、外圓設(shè)有螺紋，內(nèi)圓的鍵槽與上中心管(29)的花鍵配合，外圓的螺紋與殼體(31)的螺紋配合。
全文摘要
本發(fā)明公開的井下液壓倒扣裝置屬于石油工業(yè)的井下作業(yè)工具，用于油水井遇卡管柱的倒扣解卡作業(yè)，尤其適用于倒扣扭矩大的遇卡管柱以及大斜度井和水平井井下管柱的倒扣解卡作業(yè)。本裝置包括容積式液壓馬達(dá)、傳動(dòng)軸總成和超越式防轉(zhuǎn)翻板錨，容積式液壓馬達(dá)、傳動(dòng)軸總成和超越式防轉(zhuǎn)翻板錨自上而下順序連接，將空心活齒減速器和空載啟動(dòng)伸縮器順序連接于超越式防轉(zhuǎn)翻板錨的下方，使倒扣扭矩有效地傳遞至井下管柱并通過空心活齒減速器將倒扣扭矩有效放大數(shù)倍，保證解卡成功。本發(fā)明操作簡單，成功率高，有效減少了作業(yè)成本和時(shí)間，保證了井下作業(yè)的順利完成，降低作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，在井下作業(yè)順利完成的同時(shí)降低了生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)E21B31/00GK101761318SQ201010116378
公開日2010年6月30日 申請(qǐng)日期2010年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月25日
發(fā)明者劉長志, 李穎, 王剛, 王紅, 綦耀升, 舒明鎖, 黃傳家 申請(qǐng)人:中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司河口采油廠