CN105443057B - 承扭式双作用丢手工具 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种承扭式双作用丢手工具，其包括：上接头，其内壁设有悬挂台阶；下接头，其密封套设于所述上接头的下部，所述下接头与所述上接头之间通过第一剪切螺钉穿设固定；滑套，其密封穿设于所述上接头内和所述下接头内，所述滑套的外壁凸设有台阶，所述台阶位于所述悬挂台阶的上方，所述滑套的内壁设有卡设钢球的密封锥面，所述滑套于所述密封锥面的上方设有过流孔，所述滑套与所述下接头之间通过第二剪切螺钉穿设固定。本发明同时具有机械式和液压式两种丢手方式，结构简单，可靠性高，承受内压能力强。

Description

承扭式双作用丢手工具

技术领域

本发明涉及油井技术领域，特别是一种丢手工具，具体是一种适用于油井井下压裂、采油、修井作业的承扭式双作用丢手工具。

背景技术

在油井井下压裂、采油、修井、完井作业过程中，各类丢手工具经常被用到，现有的丢手工具按丢手方式划分，主要分为机械式和液压式两种。

现有的机械式丢手工具的主要特点是采用旋转或上提管柱的方式，使丢手工具上下接头之间的剪钉剪断，以完成丢手动作；其中采用旋转管柱剪断剪钉丢手的工具，其承拉力、承内压能力较大，但不能承扭矩载荷，且结构复杂，内通径较小；而采用上提管柱剪断剪钉丢手的工具，其结构较简单，内通径可以做的较大，但不足之处是，管柱的承内压能力直接由剪钉剪断力决定，造成工作时管柱不能承受50MPa以上内压力，当作业过程中管柱内压力波动时，容易造成丢手误动作。

现有的液压式丢手工具的主要特点是，采用管柱内投球，坐封滑套，然后管柱内憋压，滑套打开丢手开关，使工具完成丢手动作，能承受70MPa的高内压，而其不足之处是结构复杂，成本高，组装难度大，而且工具整体承拉力不是很大，在施工过程中对压力、下入工具的速度控制要求高，容易造成提前丢手，丢手可靠性不高。

而且，现有的机械式或液压式的丢手方式都是采用单一的丢手方法，一旦丢手失败，则只能更换丢手工具重新下入管柱，操作繁琐，可靠性低。

有鉴于上述现有技术存在的问题，本发明人结合相关制造领域多年的设计及使用经验，辅以过强的专业知识，对现有的结构进行优化设计，提供一种承扭式双作用丢手工具，来克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种承扭式双作用丢手工具，其同时具有机械式和液压式两种丢手方式，结构简单，可靠性高，承受内压能力强。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

本发明提供一种承扭式双作用丢手工具，其包括：上接头，其内壁设有悬挂台阶；下接头，其密封套设于所述上接头的下部，所述下接头与所述上接头之间通过第一剪切螺钉穿设固定；能隔压的滑套，其密封穿设于所述上接头内和所述下接头内，所述滑套的外壁凸设有台阶，所述台阶位于所述悬挂台阶的上方，所述滑套的内壁设有卡设钢球的密封锥面，所述滑套于所述密封锥面的上方设有过流孔，所述滑套与所述下接头之间通过第二剪切螺钉穿设固定；所述下接头的内壁设有限位台阶，所述限位台阶位于所述滑套的下方，在所述第二剪切螺钉剪断且所述滑套相对所述下接头向下移动的状态下，所述滑套的下端面顶抵在所述限位台阶上；所述限位台阶与所述滑套下端面之间的距离小于或等于所述滑套的台阶与所述悬挂台阶之间的距离。

在优选的实施方式中，所述上接头的下部外壁沿圆周方向设有多个上齿槽，所述下接头的上部外壁沿圆周方向设有多个下齿槽，两两所述上齿槽之间形成有上插入部，两两所述下齿槽之间形成有下插入部，所述上插入部位于所述下齿槽内，所述下插入部位于所述上齿槽内。

在优选的实施方式中，所述下接头的内壁设有承压台阶，所述上接头的下端面与所述承压台阶之间形成承压腔室，在所述第二剪切螺钉剪断且所述滑套相对所述下接头向下移动的状态下，所述过流孔与所述承压腔室相连通。

在优选的实施方式中，所述上接头的外壁凹设有密封沟槽，所述密封沟槽内设有密封圈。

在优选的实施方式中，所述滑套的外壁凹设有多个密封沟槽，多个所述密封沟槽内分别设有密封圈。

在优选的实施方式中，所述滑套的密封沟槽为四个，两个所述滑套的密封沟槽与所述上接头的内壁相贴靠，两个所述滑套的密封沟槽与所述下接头的内壁相贴靠。

在优选的实施方式中，所述上接头的上端设有母螺纹，所述下接头的下端设有公螺纹。

本发明承扭式双作用丢手工具的特点及优点是：

1、本发明具有两种丢手方式，可采用上提管柱拉断剪切螺钉的机械式丢手方式，也可采用管柱内投球的液压式丢手方式，实现油井井下丢手稳定脱接，使丢手的可靠性大大提高；

2、本发明在上接头和下接头内设有滑套，同时在上接头与下接头之间设置第一剪切螺钉，并在下接头与滑套之间设置第二剪切螺钉，使滑套具有隔压功能，能承受较现有技术更高的高内压，较佳的，本发明能承受70兆帕(MPa)高内压，可满足高工作内压的井下作业要求，而且，可根据作业需要单独调整上提拉断丢手时的拉力大小，以满足不同的工况作业需求，适用范围广；

3、本发明通过上接头、下接头的各齿槽与各插入部的相互嵌设的承扭式结构设置，使其能够承受大负荷扭矩，较佳的，其能承受5800牛米(N·m)的扭矩载荷，可适应更多井况的作业要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明承扭式双作用丢手工具的结构示意图；

图2为图1中的A-A向剖切线的截面示意图；

图3为本发明承扭式双作用丢手工具上提脱接时的结构示意图；

图4为本发明承扭式双作用丢手工具投球脱接时的结构示意图。

附图标号说明：

1上接头，1-1上齿槽，1-1＇上插入部，1-2第一剪切槽，1-3密封沟槽，1-4悬挂台阶，2下接头，2-1下齿槽，2-1＇下插入部，2-2打捞颈，2-3第一螺钉孔，2-4第二螺钉孔，2-5限位台阶，3第一剪切螺钉，4密封圈，5密封圈，6滑套，6-1台阶，6-2过流孔，6-3密封锥面，6-4密封沟槽，6-5第二剪切槽，7第二剪切螺钉，8钢球，9承压台阶，10承压腔室，H1距离，H2距离。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供一种承扭式双作用丢手工具，其包括：上接头1，其内壁设有悬挂台阶1-4；下接头2，其密封套设于所述上接头1的下部，所述下接头2与所述上接头1之间通过第一剪切螺钉3穿设固定；滑套6，其密封穿设于所述上接头1内和所述下接头2内，所述滑套6的外壁凸设有台阶6-1，所述台阶6-1位于所述悬挂台阶1-4的上方，所述滑套6的内壁设有卡设钢球8的密封锥面6-3，所述滑套6于所述密封锥面6-3的上方设有过流孔6-2，所述滑套6与所述下接头2之间通过第二剪切螺钉7穿设固定。

具体的，上接头1内部设有通孔，上接头1的下部外壁径向凹设有第一剪切槽1-2，下接头2的内部也设有通孔，并与上接头1的通孔相连通，下接头2的上部径向设有第一螺钉孔2-3，下接头2的下部径向设有第二螺钉孔2-4，下接头2的上部的第一螺钉孔2-3与上接头1的第一剪切槽1-2相对应并通过第一剪切螺钉3穿设固定，以承受上接头1与下接头2之间的拉力，滑套6呈圆筒形，滑套6穿设于上接头1的通孔和下接头2的通孔内，使本发明能承受70兆帕(MPa)的高内压，滑套6内壁设置的密封锥面6-3自上接头1一侧向下接头2一侧渐缩，以承接落下的钢球8，滑套6的外壁径向凹设有第二剪切槽6-5，滑套6的第二剪切槽6-5与下接头2的下部的第二螺钉孔2-4相对应并通过第二剪切螺钉7穿设固定，以承受下接头2与滑套6之间的拉力；

在一实施例中，上接头1的第一剪切槽1-2和滑套6的第二剪切槽6-5可分别为沿上接头1的圆周方向和滑套6的圆周方向间隔设置的多个凹槽，下接头2的第一螺钉孔2-3和第二螺钉孔2-4也分别为沿上接头1的圆周方向和滑套6的圆周方向间隔设置的多个通孔，其数量分别与第一剪切槽1-2和第二剪切槽6-5的数量相同，通过多个第一剪切螺钉3分别穿设于多个第一螺钉孔2-3和与其对应的第一剪切槽1-2，以承受上接头1与下接头2之间的剪切拉力，且通过调整第一剪切螺钉3的数量实现上接头1与下接头2之间脱接所需拉力大小的调整，同时，通过多个第二剪切螺钉7分别穿设于多个第二螺钉孔2-4和与其对应的第二剪切槽6-5，以承受下接头2与滑套6之间的剪切拉力，且通过调整第二剪切螺钉7的数量实现下接头2与滑套6之间脱接所需拉力大小的调整；当然，也可以根据作业要求选择具有不同抗剪切力的第一剪切螺钉3和第二剪切螺钉7；

在另一实施例中，上接头1的第一剪切槽1-2和滑套6的第二剪切槽6-5可分别为沿圆周方向设置的环形凹槽，下接头2的第一螺钉孔2-3和第二螺钉孔2-4分别为沿圆周方向间隔设置的多个通孔，较佳的，如图1所示，第一螺钉孔2-3为两个且径向对称设置，第二螺钉孔2-4也为两个且径向对称设置，使第一螺钉孔2-3与第一剪切槽1-2、第二螺钉孔2-4与第二剪切槽6-5的对准更加方便，上接头1、下接头2与滑套6之间的安装更加简便。

进一步的，如图2所示，所述上接头1的下部外壁沿圆周方向设有多个上齿槽1-1，所述下接头2的上部外壁沿圆周方向设有多个下齿槽2-1，两两所述上齿槽1-1之间形成有上插入部1-1＇，两两所述下齿槽2-1之间形成有下插入部2-1＇，所述上插入部1-1＇位于所述下齿槽2-1内，所述下插入部2-1＇位于所述上齿槽1-1内，使本发明的承扭式双作用丢手工具可承受上接头1与下接头2之间的扭矩，特别适用于需要大负荷工作扭矩的场合，较佳的，本发明能承受5800牛米(N·m)的扭矩载荷。

进一步的，所述下接头2的内壁设有承压台阶9，所述上接头1的下端面与所述承压台阶9之间形成承压腔室10，在所述第二剪切螺钉7剪断且所述滑套6相对所述下接头2向下移动的状态下，所述过流孔6-2与所述承压腔室10相连通，使作业管柱内的液体压力可通过过流孔6-2传递到承压腔室10内，在上接头1与下接头2之间产生较大的液压力，并传递作用到第一剪切螺钉3使其剪断，而实现上接头1与下接头2之间脱接。

进一步的，所述下接头2的内壁设有限位台阶2-5，所述限位台阶2-5位于所述滑套6的下方，在所述第二剪切螺钉7剪断且所述滑套6相对所述下接头2向下移动的状态下，所述滑套6的下端面顶抵在所述限位台阶2-5上，以限制滑套6在液压力作用下的下移距离，更进一步的，所述限位台阶2-5与所述滑套6下端面之间的距离H2小于或等于所述滑套6的台阶6-1与所述悬挂台阶1-4之间的距离H1。

进一步的，所述上接头1的外壁凹设有密封沟槽1-3，所述密封沟槽1-3内设有密封圈5，以实现上接头1与下接头2接触处的密封，其中，密封沟槽1-3和密封圈5的数量可以对应分别设置为多个。所述滑套6的外壁凹设有多个密封沟槽6-4，多个所述密封沟槽6-4内分别设有密封圈4，以实现滑套6与上接头1和下接头2的密封，较佳的，所述滑套6的密封沟槽6-4为四个，两个所述滑套6的密封沟槽6-4与所述上接头1的内壁相贴靠，两个所述滑套6的密封沟槽6-4与所述下接头2的内壁相贴靠，每一密封沟槽6-4内设有一密封圈4，以实现均匀密封。

本发明的承扭式双作用丢手工具在安装时，先在各密封沟槽内安装密封圈，然后将滑套6插入下接头2的通孔中，再将上接头1的下部插入下接头2的通孔中，并使上插入部1-1＇插入下齿槽2-1中，下插入部2-1＇插入上齿槽1-1中，接着在第一螺钉孔2-3和第一剪切槽1-2内插入第一剪切螺钉3固定，并在第二螺钉孔2-4和第二剪切槽6-5中插入第二剪切螺钉7固定，同时，所述上接头1的上端设有母螺纹，可与丢手工具上方的作业管柱相连，所述下接头2的下端设有公螺纹，可与丢手工具下方的作业工具串相连，如此即完成安装。

本发明的承扭式双作用丢手工具主要用于辅助油井井下压裂、采油、修井、完井等作业，其在工作时，作为辅助工具与各种井下工具相连并一起下放到井底，当井下开采工具作业需要传递较大扭矩时，如图2所示，可以旋转管柱，通过上接头1与下接头2的齿槽与插入部的相互嵌入的结构，实现扭矩的传递；当井下工具需要脱接时，可通过地面设备上提管柱，拉断本发明的各剪切螺钉，从而使承扭式双作用丢手工具脱接，或者，通过地面设备对管柱内进行投球，然后在管柱内打内压，从而使其脱接，具体说明如下：

当井下工具需要丢手时，可采用机械式丢手方式，如图3所示，通过地面设备上提作业井筒内的管柱，上提拉力通过井筒内管柱传递到本发明的上接头1上，当上提管柱的拉力大于第一剪切螺钉3的抗剪断力时，第一剪切螺钉3会发生剪断，第一剪切螺钉3被剪断后，在重力的作用下，下接头2带着滑套6下移，上接头1在拉力作用下于下接头2和滑套6之间继续上移，直至滑套6的台阶6-1挂到上接头1的悬挂台阶1-4上，然后上提管柱的拉力通过上接头1、滑套6而作用于第二剪切螺钉7，当拉力大于第二剪切螺钉7的抗剪断力时，第二剪切螺钉7也被剪断，上接头1与下接头2最后脱接，完成丢手动作，然后通过上提管柱带动上接头1和滑套6一起向上移动，将其一起提出油井；其中，第一剪切螺钉3的抗剪断力可以等于第二剪切螺钉7的抗剪断力，当然第一剪切螺钉3的抗剪断力也可以不等于第二剪切螺钉7的抗剪断力，同时根据作业需要，可以调整第一剪切螺钉3和第二剪切螺钉7的抗剪断力变大或变小，以满足不同作业工况下管柱上提拉断剪切螺钉而实现丢手；

当采用液压式丢手方式实现丢手时，如图4所示，通过地面设备，向管柱内投入钢球8，钢球8最后进入滑套6并坐封于滑套6的密封锥面6-3上，然后，通过地面的泵压设备，向作业管柱内打内压，当内压达到一定值时，作用到钢球8与滑套6上的液压力会大于第二剪切螺钉7的抗剪断力，第二剪切螺钉7会发生剪断，第二剪切螺钉7被剪断后，滑套6在液压力作用下继续于上接头1和下接头2内下移，直至滑套6的下端抵触到下接头2的限位台阶2-5上，此时，滑套6上的过流孔6-2恰好下移到上接头1与下接头2之间的承压腔室10处，并与承压腔室10连通，作业管柱内的液体压力通过过流孔6-2传递到承压腔室10，并在上接头1与下接头2之间产生较大的液压力，当该液压力大于第一剪切螺钉3的抗剪断力时，第一剪切螺钉3被剪断，下接头2与滑套6一起向下移动，直至滑套6的台阶6-1挂到上接头1的悬挂台阶1-4处，滑套6停止下落，下接头2继续落下，上接头1与下接头2脱接，实现丢手动作；当井下工具已完成作业，需要将井下工具打捞出油井时，可以向管柱内下入打捞工具，并通过打捞工具钩设在下接头2的打捞颈2-2，即可完成打捞，操作方便；

当然，在实际工作中，也可以采用上提管柱拉断剪切螺钉的机械式与向管柱内投球的液压式相结合，共同实现丢手作业，例如，通过上提管柱拉断第一剪切螺钉3，并通过向管柱内投入钢球8，同时注入内压，实现第二剪切螺钉7的剪断，由此实现丢手。

本发明承扭式双作用丢手工具的特点及优点是：

1、本发明具有两种丢手方式，可采用上提管柱拉断剪切螺钉的机械式丢手方式，也可采用管柱内投球的液压式丢手方式，实现油井井下丢手稳定脱接，使丢手的可靠性大大提高；

2、本发明在上接头1和下接头2内设有滑套6，同时在上接头1与下接头2之间设置第一剪切螺钉3，并在下接头2与滑套6之间设置第二剪切螺钉7，使滑套6具有隔压功能，能承受较现有技术更高的高内压，较佳的，本发明能承受70兆帕(MPa)高内压，可满足高工作内压的井下作业要求，而且，可根据作业需要单独调整上提拉断丢手时的拉力大小，以满足不同的工况作业需求，适用范围广；

3、本发明通过上接头1、下接头2的各齿槽与各插入部的相互嵌设的承扭式结构设置，使其能够承受大负荷扭矩，较佳的，其能承受5800牛米(N·m)的扭矩载荷，可适应更多井况的作业要求。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种承扭式双作用丢手工具，其特征在于，所述承扭式双作用丢手工具包括：

上接头，其内壁设有悬挂台阶；

下接头，其密封套设于所述上接头的下部，所述下接头与所述上接头之间通过第一剪切螺钉穿设固定；

能隔压的滑套，其密封穿设于所述上接头内和所述下接头内，所述滑套的外壁凸设有台阶，所述台阶位于所述悬挂台阶的上方，所述滑套的内壁设有卡设钢球的密封锥面，所述滑套于所述密封锥面的上方设有过流孔，所述滑套与所述下接头之间通过第二剪切螺钉穿设固定；

所述下接头的内壁设有限位台阶，所述限位台阶位于所述滑套的下方，在所述第二剪切螺钉剪断且所述滑套相对所述下接头向下移动的状态下，所述滑套的下端面顶抵在所述限位台阶上；所述限位台阶与所述滑套下端面之间的距离小于或等于所述滑套的台阶与所述悬挂台阶之间的距离。

2.根据权利要求1所述的承扭式双作用丢手工具，其特征在于，所述上接头的下部外壁沿圆周方向设有多个上齿槽，所述下接头的上部外壁沿圆周方向设有多个下齿槽，两两所述上齿槽之间形成有上插入部，两两所述下齿槽之间形成有下插入部，所述上插入部位于所述下齿槽内，所述下插入部位于所述上齿槽内。

3.根据权利要求1所述的承扭式双作用丢手工具，其特征在于，所述下接头的内壁设有承压台阶，所述上接头的下端面与所述承压台阶之间形成承压腔室，在所述第二剪切螺钉剪断且所述滑套相对所述下接头向下移动的状态下，所述过流孔与所述承压腔室相连通。

4.根据权利要求1所述的承扭式双作用丢手工具，其特征在于，所述上接头的外壁凹设有密封沟槽，所述密封沟槽内设有密封圈。

5.根据权利要求1所述的承扭式双作用丢手工具，其特征在于，所述滑套的外壁凹设有多个密封沟槽，多个所述密封沟槽内分别设有密封圈。

6.根据权利要求5所述的承扭式双作用丢手工具，其特征在于，所述滑套的密封沟槽为四个，两个所述滑套的密封沟槽与所述上接头的内壁相贴靠，两个所述滑套的密封沟槽与所述下接头的内壁相贴靠。

7.根据权利要求1所述的承扭式双作用丢手工具，其特征在于，所述上接头的上端设有母螺纹，所述下接头的下端设有公螺纹。