专利名称：一种用于油井、水井的磨铣工具及其使用方法
技术领域：
本发明涉及油井、水井井下落物及卡点的磨铣，特别提供一种用于油井、水井的磨铣工具及其使用方法。
背景技术：
随着我国石油产业的不断发展壮大、时间的不断推移、井下作业的多样化，油井的维修问题也随之越来越重要，磨铣工具的应用也越来越广泛。如在以下情况时，都需要使用磨铣工具进行磨铣作业:下井管柱水泥固死；封隔器卡死在井内；修整井下变形或错断套管；处理无法打捞的钻井或修井过程中井下落物。所以，从钻井作业到修井作业磨铣工作无处不在。目前处理井下落物磨铣的方法主要有大修钻具磨铣，此方法是将传动扭矩通过钻具直接从井口传送到井下落物磨铣位置，在大斜度井、水平井进行磨铣作业时，受各种因素的影响靠，地面作业机提升力很难准确控制井下钻压，操作不当极易造成卡钻或憋钻；并且由于受拐点摩擦力影响，钻具在作业时承受较高的扭矩，且大部分传动扭矩被摩擦力消耗。如果在深井中进行磨套铣作业，使用常规离心满眼磨铣工具存在作业时间长，作业费用大，作业成本太高等问题。如果在深井中进行磨套铣作业，使用常规离心满眼磨铣工具存在作业时间长、危险系数高、作业成本高等问题。因此，为了解决上述的问题，人们一直在研究一种能够准确控制磨铣钻压，又能够保证提供足够的传动扭矩，同时还可以降低修井成本并且高效快捷地完成修井作业的磨铣方法及工具。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于油井、水井的磨铣工具及其使用方法，以解决以往井下落物磨铣作业，尤其针对于大斜度井、水平井磨铣施工既无法准确控制磨铣钻压，又无法保证提供足够的传动扭矩和成本高的问题。本发明提别提供的用于油井、水井的磨铣工具及其使用方法，其中，磨铣工具结构设计人性化，可以高效率、低成本地解决油井磨铣维修工作。如对油井井下落物，下井管柱及工具水泥固死，封隔器卡死在井内，修整井下变形或错断套管，处理无法打捞的钻井或修井过程中井下落物等此类情况的处理。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种用于油井、水井的磨铣工具，所述用于油井、水井的磨铣工具包括液压锚定装置1、钻压控制装置2、液压马达3、动力传动系统4、减速机构5、输出终端6 ；
所述钻压控制装置2包括液压缸9、活塞10，其中，活塞10置于液压缸9内；所述钻压控制装置2主要用于磨铣钻压的控制，在进行磨铣工作时，通过设置输入的工作液压力作用于液压缸9和活塞10得有效承压面积上，将液压势能转换为液压推力，通过控制液压推力大小控制工作钻压；根据不同油井对钻压要求的不同，可以自主的根据需要添加液压缸9，磨铣工具的初始钻压力为0.8吨，若输入的工作液压力为3.5MPa，当增加一级液压缸9后，液压推力提高到17000N，钻压力提高到1.7吨，当增加两级液压缸9后，液压推力提高到24740N，钻压力提高到2.4吨；
所述减速机构5包括输入轴16、内齿套17、行星减速器18、输出轴19，其中，输入轴16的下端与输出轴19的上端连接，内齿套17套接于输入轴16和输出轴19的外，行星减速器18置于输入轴16、输出轴19、内齿套17三者围成的空腔内，且行星减速器18的一端与输入轴16连接，另一端与输出轴19连接；在磨铣工作中要完成磨铣任务必须保证足够的扭矩，由于液压马达3高转速及低扭矩的输出无法达到磨铣工作要求，本发明所提供的磨铣工具使液压马达3输出功率经过减速机构5后实现减小转速以增加传动扭矩，当转速和传动扭矩传递到减速机构5的输入轴16，行星减速器18的主动齿与四个行星齿轮咬合旋转，经过两级减速后输出，达到减速增加传动扭矩的目的，然后转速和传动扭矩通过输出终端6作用于落物鱼顶，配合钻压装置提供的钻压力完成磨铣工作，减速机构5具有效率高、结果简单的特点，其传动比为1:7.11;
所述液压马达3置于钻压控制装置2的液压缸9内，活塞10置于液压马达3上表面，钻压控制装置2的液压缸9上端套接于液压锚定装置I下端外，钻压控制装置2的液压缸9下端套接于动力传动系统4的上端外,减速机构5的内齿套17上端套接于动力传动系统4下端外，输出终端6上端套接于减速机构5下端外。本发明所述用于油井、水井的磨铣工具，其中，所述液压锚定装置I包括锚体7、锚爪8，其中，锚爪8置于锚体7侧面设置的空腔内；所述液压锚定装置I用于解决井下反力矩的问题，水泥车通过钻杆或油管对液压锚定装置I进行打压，使液压锚定装置I的锚爪8伸出锚体7，支撑在套管上，与套管的内壁咬合，这样就防止磨铣工具外壁因磨铣工具工作时产生的反力矩而发生转动。本发明所述的用于油井、水井的磨铣工具，其中，所述液压马达3包括定子11、转子12、动力输出轴13，其中，定子11套接于转子12外，且下端与滑键套14的上端连接，转子12的下端与动力输出轴13的上端连接，动力输出轴13的下端与动力转动轴15的上端连接，滑键套14套接于动力输出轴13外；所述液压马达3为磨铣工具提供动力，工作时，当液体进入液压马达3，液压力促使转子12旋转，液压马达3将液体势能转变为转子12的旋转动能，并将转速和传动扭矩输出。本发明所述的用于油井、水井的磨铣工具，其中，所述动力传动系统4包括滑键套14、动力转动轴15，其中，滑键套14套接于动力转动轴15外，动力转动轴15的下端与减速机构5的输入轴16的上端连接，滑键套14的下端套接于输入轴16外，并置于输入轴16与内齿套17构成的空腔内；工作时，将钻压控制装置2的液压推力及液压马达3的输出动力传递给减速机构5。本发明所述的用于油井、水井的磨铣工具，其中，所述行星减速器18包括主动齿、四个行星齿轮，其中，四个行星齿轮均分别与主动齿相啮合。本发明所述的用于油井、水井的磨铣工具，其中，所述输出终端6包括对接接头20、输出接头21，其中，对接接头20套接于输出接头21外。本发明所述的用于油井、水井的磨铣工具的使用方法，其中，所述使用方法包括以下步骤，
(I)、用专用通径规通井至油井、水井井下的落物鱼顶或需要修套部位；(2)、用钻杆或油管一端与液压锚定装置I连接，再通过地面修井机将用于油井、水井的磨铣工具下入油井、水井井下的落物鱼顶或需要修套部位；
(3)、用于油井、水井的磨铣工具下至油井、水井井下的落物鱼顶或需要修复部位前，测量用于油井、水井的磨铣工具及钻杆或油管的悬重，并记录，在重力的作用下，用于油井、水井的磨铣工具压缩至最短行程状态，记录钻杆或油杆的深度；测量的深度的数据，作为步骤4参照数据，磨铣工具在磨铣工作中该深度数据会随工作情况发生变化，通过与记录的数据对比了解工具在井下磨铣进度及磨铣情况。(4)、上提用于油井、水井的磨铣工具及钻杆或油杆，直至用于油井、水井的磨铣工具及钻杆或油管的悬重小于步骤(3)所测量悬重0.4 0.6吨；
(5)、用泵车通过钻杆或油杆对用于油井、水井的磨铣工具进行打压，在压力差的作用下，液压锚定装置I内的锚爪8伸出支撑在套管的内壁上，与套管的内壁咬合，实现用于油井、水井的磨铣工具与套管的纵向锚定，当压力达到液压马达3的额定工作压力3 4MPa时，液压马达3开始工作，液压马达3输出扭矩900N/m，转速110 170r/min，液压马达3的输出扭矩及转速通过动力传动系统4的动力转动轴15转动，经减速比为1:7.11的减速机构5，减小转速增大扭矩，输出6399N/m的传动扭矩；与此同时，钻压控制装置2以液压马达3达到的额定工作压力3 4MPa产生8000 24740N的液压推力；最后将8000 24740N的液压推力和增大后的传动扭矩通过输出终端6的输出接头21作用于油井、水井井下的落物鱼顶或修套部位，进行磨统工作；
(6)、当用于油井、水井的磨铣工具完成一次工作行程后，泵车停泵泄压，重复步骤(4)、
(5)，直至磨铣工作完成；
(7 )、完成磨铣工作后，继续用清水洗井一周，再起出磨铣工具。本发明所述的 用于油井、水井的磨铣工具的使用方法，其中，所述液压马达3额定工作压力为3 4MPa，输出扭矩900N/m，转速110 170r/min，对应的钻压控制装置2产生8000 24740N的液压推力，减速机构5减速比为1:7.11，通过减小速转增大扭矩，输出6399N/m的传动扭矩。本发明所述的用于油井、水井的磨铣工具，具体参数如下:总长度为:7785 6985mm ;总重量:420公斤；行程:800mm ;减速比/传动比:2.67*2.67=7.11 ;理论输出力矩:900*7.11=6399N.m (无摩擦时);输出转速:15.45 23.9r/min ;通孔直径:35mm ;工具
传动转向:正转。本发明所述的用于油井、水井的磨铣工具，工作参数如下:
(1)、工作时承载的最大扭矩=液压马达3输出扭矩*传动比=900*7.11=6399N.m (效率为100%时)；
(2)、行星齿轮轮轴的回转工作半径为36mm，所受最大切向力P=6399000/(36/4)=44437.5N ；
钢材抗拉强度与抗剪强度的关系为:τ = σ b/ V 3
42CrMo的抗拉强度为1080 σ b/MPa，根据上面的计算公式求得:
1080/ V 3=624
抗剪力=624 X 82 31 /4=31365N (42CrMo 淬火)；
工作效率为I时，安全系数为0.71 ;工作效率为0.6时，安全系数为1.18。
(3)、减速机构5为两级2K-H行星轮传动，传动比为1:7.11 ;减速器输出轴19的强度校核:工作效率为I时，安全系数为1.15 ;工作效率为0.6时，安全系数为1.4(42CrMo淬火)。本发明所述的用于油井、水井的磨铣工具的使用方法，其中，液压锚定装置I采用的是水力锚。
图1为用于油井、水井磨铣工具的剖面示意具体实施例方式实施例1
本实施例所述用于油井、水井的磨铣工具，如图1所示，包括液压锚定装置1、钻压控制装置2、液压马达3、动力传动系统4、减速机构5、输出终端6 ；
所述钻压控制装置2包括液压缸9、活塞10，如图1所示，活塞10置于液压缸9内；所述钻压控制装置2主要用于磨铣钻压的控制，在进行磨铣工作时，通过设置输入的工作液压力作用于液压缸9和活塞10得有效承压面积上，将液压势能转换为液压推力，通过控制液压推力大小控制工作钻压；根据不同油井对钻压要求的不同，可以自主的根据需要添加液压缸9，磨铣工具的初始钻压力为0.8吨，若输入的工作液压力为3.5MPa，当增加一级液压缸9后，液压推力提高到17000N，钻压力提高到1.7吨，当增加两级液压缸9后，液压推力提高到24740N，钻压力提高到2.4吨；
所述减速机构5包括输入轴16、内齿套17、行星减速器18、输出轴19，如图1所示，输入轴16的下端与输出轴19的上端连接，内齿套17套接于输入轴16和输出轴19的外，行星减速器18置于输入轴16、输出轴19、内齿套17三者围成的空腔内，且行星减速器18的一端与输入轴16连接，另一端与输出轴19连接；在磨铣工作中要完成磨铣任务必须保证足够的扭矩，由于液压马达3高转速及低扭矩的输出无法达到磨铣工作要求，本发明所提供的磨铣工具使液压马达3输出功率经过减速机构5后实现减小转速以增加传动扭矩，当转速和传动扭矩传递到减速机构5的输入轴16，行星减速器18的主动齿与四个行星齿轮咬合旋转，经过两级减速后输出，达到减速增加传动扭矩的目的，然后转速和传动扭矩通过输出终端6作用于落物鱼顶，配合钻压装置提供的钻压力完成磨铣工作，改减速机构5具有效率高、结果简单的特点，其传动比为1:7.11 ;
所述液压马达3置于钻压控制装置2的液压缸9内，活塞10置于液压马达3上表面，钻压控制装置2的液压缸9上端套接于液压锚定装置I下端外，钻压控制装置2的液压缸9下端套接于动力传动系统4的上端外,减速机构5的内齿套17上端套接于动力传动系统4下端外，输出终端6上端套接于减速机构5下端外。本实施例所述用于油井、水井的磨铣工具，如图1所示，所述液压锚定装置I包括锚体7、锚爪8，其中，锚爪8置于锚体7侧面设置的空腔内；所述液压锚定装置I用于解决井下反力矩的问题，水泥车通过钻杆或油杆对液压锚定装置I进行打压，使液压锚定装置I的锚爪8伸出锚体7，支撑在套管上，与套管的内壁咬合，这样就防止磨铣工具外壁因磨铣工具工作时产生的反力矩而发生转动。
本实施例所述的用于油井、水井的磨铣工具，如图1所示，所述液压马达3包括定子11、转子12、动力输出轴13，其中，定子11套接于转子12外，且下端与滑键套14的上端连接，转子12的下端与动力输出轴13的上端连接，动力输出轴13的下端与动力转动轴15的上端连接，滑键套14套接于动力输出轴13外；所述液压马达3为磨铣工具提供动力，工作时，当液体进入液压马达3，液压力促使转子12旋转，液压马达3将液体势能转变为转子12的旋转动能，并将转速和传动扭矩输出。本实施例所述的用于油井、水井的磨统工具,如图1所示,所述动力传动系统4包括滑键套14、动力转动轴15，其中，滑键套14套接于动力转动轴15外，动力转动轴15的下端与减速机构5的输入轴16的上端连接，滑键套14的下端套接于输入轴16外，并置于输入轴16与内齿套17构成的空腔内；工作时，将钻压控制装置2的液压推力及液压马达3的输出动力传递给减速机构5。本实施例所述的用于油井、水井的磨铣工具，如图1所示，所述行星减速器18包括主动齿、四个行星齿轮，其中，四个行星齿轮均分别与主动齿相啮合。本实施例所述的用于油井、水井的磨铣工具，如图1所示，所述输出终端6包括对接接头20、输出接头21，其中，对接接头20套接于输出接头21外。本实施例所述的用于油井、水井的磨铣工具的使用方法，其中，所述使用方法包括以下步骤，
(1)、用专用通径规通井至油井、水井井下的落物鱼顶或需要修套部位；
(2)、用钻杆或油管一端与液压锚定装置I连接，再通过地面修井机将用于油井、水井的磨铣工具下入油井、水井井下的落物鱼顶或需要修套部位；
(3)、用于油井、水井的磨铣工具下至油井、水井井下的落物鱼顶或需要修复部位前，测量用于油井、水井的磨铣工具及钻杆或油管的悬重，并记录，在重力的作用下，用于油井、水井的磨铣工具压缩至最短行程状态，记录钻杆或油杆的深度；测量的深度的数据，作为步骤4参照数据，磨铣工具在磨铣工作中该深度数据会随工作情况发生变化，通过与记录的数据对比了解工具在井下磨铣进度及磨铣情况。(4)、上提用于油井、水井的磨铣工具及钻杆或油杆，直至用于油井、水井的磨铣工具及钻杆或油管的悬重小于步骤(3)所测量悬重0.4 0.6吨；
(5)、用泵车通过钻杆或油杆对用于油井、水井的磨铣工具进行打压，在压力差的作用下，液压锚定装置I内的锚爪8伸出支撑在套管的内壁上，与套管的内壁咬合，实现用于油井、水井的磨铣工具与套管的纵向锚定，当压力达到液压马达3的额定工作压力3MPa时，液压马达3开始工作，液压马达3输出扭矩900N/m，转速110r/min，液压马达3的输出扭矩及转速通过动力传动系统4的动力转动轴15转动，经减速比为1:7.11的减速机构5，减小转速增大扭矩，输出6399N/m的传动扭矩；与此同时，钻压控制装置2以液压马达3达到的额定工作压力3MPa产生8000N的液压推力；最后将8000N的液压推力和增大后的传动扭矩通过输出终端6的输出接头21作用于油井、水井井下的落物鱼顶或修套部位，进行磨铣工作；
(7 )、完成磨铣工作后，继续用清水洗井一周，再起出磨铣工具。本发明所述的用于油井、水井的磨铣工具的使用方法，其中，所述液压马达3额定工作压力为3MPa，输出扭矩900N/m，转速110r/min,对应的钻压控制装置2产生8000N的液压推力，减速机构5减速比为1:7.11，通过减小速转增大扭矩，输出6399N/m的传动扭矩。实施例2
本实施例所述用于油井、水井的磨铣工具，如图1所示，包括液压锚定装置1、钻压控制装置2、液压马达3、动力传动系统4、减速机构5、输出终端6 ；
所述钻压控制装置2包括液压缸9、活塞10，如图1所示，活塞10置于液压缸9内；所述钻压控制装置2主要用于磨铣钻压的控制，在进行磨铣工作时，通过设置输入的工作液压力作用于液压缸9和活塞10得有效承压面积上，将液压势能转换为液压推力，通过控制液压推力大小控制工作钻压；根据不同油井对钻压要求的不同，可以自主的根据需要添加液压缸9，磨铣工具的初始钻压力为0.8吨，若输入的工作液压力为3.5MPa，当增加一级液压缸9后，液压推力提高到17000N，钻压力提高到1.7吨，当增加两级液压缸9后，液压推力提高到24740N，钻压力提高到2.4吨；
所述减速机构5包括输入轴16、内齿套17、行星减速器18、输出轴19，如图1所示，输入轴16的下端与输出轴19的上端连接，内齿套17套接于输入轴16和输出轴19的外，行星减速器18置于输入轴16、输出轴19、内齿套17三者围成的空腔内，且行星减速器18的一端与输入轴16连接，另一端与输出轴19连接；在磨铣工作中要完成磨铣任务必须保证足够的扭矩，由于液压马达3高转速及低扭矩的输出无法达到磨铣工作要求，本发明所提供的磨铣工具使液压马达3输出功率经过减速机构5后实现减小转速以增加传动扭矩，当转速和传动扭矩传递到减速机构5的输入轴16，行星减速器18的主动齿与四个行星齿轮咬合旋转，经过两级减速后输出，达到减速增加传动扭矩的目的，然后转速和传动扭矩通过输出终端6作用于落物鱼顶，配合钻压装置提供的钻压力完成磨铣工作，改减速机构5具有效率高、结果简单的特点，其传动比为1:7.11 ;
所述液压马达3置于钻压控制装置2的液压缸9内，活塞10置于液压马达3上表面，钻压控制装置2的液压缸9上端套接于液压锚定装置I下端外，钻压控制装置2的液压缸9下端套接于动力传动系统4的上端外,减速机构5的内齿套17上端套接于动力传动系统4下端外，输出终端6上端套接于减速机构5下端外。本实施例所述用于油井、水井的磨铣工具，如图1所示，所述液压锚定装置I包括锚体7、锚爪8，其中，锚爪8置于锚体7侧面设置的空腔内；所述液压锚定装置I用于解决井下反力矩的问题，水泥车通过钻杆或油杆对液压锚定装置I进行打压，使液压锚定装置I的锚爪8伸出锚体7，支撑在套管上，与套管的内壁咬合，这样就防止磨铣工具外壁因磨铣工具工作时产生的反力矩而发生转动。本实施例所述的用于油井、水井的磨铣工具，如图1所示，所述液压马达3包括定子11、转子12、动力输出轴13，其中，定子11套接于转子12外，且下端与滑键套14的上端连接，转子12的下端与动力输出轴13的上端连接，动力输出轴13的下端与动力转动轴15的上端连接，滑键套14套接于动力输出轴13外；所述液压马达3为磨铣工具提供动力，工作时，当液体进入液压马达3，液压力促使转子12旋转，液压马达3将液体势能转变为转子12的旋转动能，并将转速和传动扭矩输出。本实施例所述的用于油井、水井的磨统工具,如图1所示,所述动力传动系统4包括滑键套14、动力转动轴15，其中，滑键套14套接于动力转动轴15外，动力转动轴15的下端与减速机构5的输入轴16的上端连接，滑键套14的下端套接于输入轴16外，并置于输入轴16与内齿套17构成的空腔内；工作时，将钻压控制装置2的液压推力及液压马达3的输出动力传递给减速机构5。本实施例所述的用于油井、水井的磨铣工具，如图1所示，所述行星减速器18包括主动齿、四个行星齿轮，其中，四个行星齿轮均分别与主动齿相啮合。本实施例所述的用于油井、水井的磨铣工具，如图1所示，所述输出终端6包括对接接头20、输出接头21，其中，对接接头20套接于输出接头21外。本实施例所述的用于油井、水井的磨铣工具的使用方法，其中，所述使用方法包括以下步骤，
(1)、用专用通径规通井至油井、水井井下的落物鱼顶或需要修套部位；
(2)、用钻杆或油管一端与液压锚定装置I连接，再通过地面修井机将用于油井、水井的磨铣工具下入油井、水井井下的落物鱼顶或需要修套部位；
(3)、用于油井、水井磨铣工具下至油井、水井井下的落物鱼顶或需要修复部位前，测量用于油井、水井的磨铣工具及钻杆或油管的悬重，并记录，在重力的作用下，用于油井、水井的磨铣工具压缩至最短行程状态，记录钻杆或油杆的深度；测量的深度的数据，作为步骤4参照数据，磨铣工具在磨铣工作中该深度数据会随工作情况发生变化，通过与记录的数据对比了解工具在井下磨铣进度及磨铣情况。(4)、上提用于油井、水井的磨铣工具及钻杆或油杆，直至用于油井、水井的磨铣工具及钻杆或油管的悬重小于步骤(3)所测量悬重0.4 0.6吨；
(5)、用泵车通过钻杆或油杆对用于油井、水井的磨铣工具进行打压，在压力差的作用下，液压锚定装置I内的锚爪8伸出支撑在套管的内壁上，与套管的内壁咬合，实现用于油井、水井的磨铣工具与套管的纵向锚定，当压力达到液压马达3的额定工作压力4MPa时，液压马达3开始工作，液压马达3输出扭矩900N/m，转速170r/min，液压马达3的输出扭矩及转速通过动力传动系统4的动力转动轴15转动，经减速比为1:7.11的减速机构5，减小转速增大扭矩，输出6399N/m的传动扭矩；与此同时，钻压控制装置2以液压马达3达到的额定工作压力4MPa产生24740N的液压推力；最后将24740N的液压推力和增大后的传动扭矩通过输出终端6的输出接头21作用于油井、水井井下的落物鱼顶或修套部位，进行磨铣工作；
(6)、当用于油井、水井的磨铣工具完成一次工作行程后，泵车停泵泄压，重复步骤(4)、
(5)，直至磨铣工作完成；
(7 )、完成磨铣工作后，继续用清水洗井一周，再起出磨铣工具。本发明所述的用于油井、水井的磨铣工具的使用方法，其中，所述液压马达3额定工作压力为4MPa，输出扭矩900N/m，转速170r/min，对应的钻压控制装置2产生24740N的液压推力，减速机构5减速比为1:7.11，通过减小速转增大扭矩，输出6399N/m的传动扭矩。实施例3
本实施例所述用于油井、水井的磨铣工具，如图1所示，包括液压锚定装置1、钻压控制装置2、液压马达3、动力传动系统4、减速机构5、输出终端6 ；
所述钻压控制装置2包括液压缸9、活塞10，如图1所示，活塞10置于液压缸9内；所述钻压控制装置2主要用于磨铣钻压的控制，在进行磨铣工作时，通过设置输入的工作液压力作用于液压缸9和活塞10得有效承压面积上，将液压势能转换为液压推力，通过控制液压推力大小控制工作钻压；根据不同油井对钻压要求的不同，可以自主的根据需要添加液压缸9，磨铣工具的初始钻压力为0.8吨，若输入的工作液压力为3.5MPa，当增加一级液压缸9后，液压推力提高到17000N，钻压力提高到1.7吨，当增加两级液压缸9后，液压推力提高到24740N，钻压力提高到2.4吨；
所述减速机构5包括输入轴16、内齿套17、行星减速器18、输出轴19，如图1所示，输入轴16的下端与输出轴19的上端连接，内齿套17套接于输入轴16和输出轴19的外，行星减速器18置于输入轴16、输出轴19、内齿套17三者围成的空腔内，且行星减速器18的一端与输入轴16连接，另一端与输出轴19连接；在磨铣工作中要完成磨铣任务必须保证足够的扭矩，由于液压马达3高转速及低扭矩的输出无法达到磨铣工作要求，本发明所提供的磨铣工具使液压马达3输出功率经过减速机构5后实现减小转速以增加传动扭矩，当转速和传动扭矩传递到减速机构5的输入轴16，行星减速器18的主动齿与四个行星齿轮咬合旋转，经过两级减速后输出，达到减速增加传动扭矩的目的，然后转速和传动扭矩通过输出终端6作用于落物鱼顶，配合钻压装置提供的钻压力完成磨铣工作，改减速机构5具有效率高、结果简单的特点，其传动比为1:7.11 ;
所述液压马达3置于钻压控制装置2的液压缸9内，活塞10置于液压马达3上表面，钻压控制装置2的液压缸9上端套接于液压锚定装置I下端外，钻压控制装置2的液压缸9下端套接于动力传动系统4的上端外,减速机构5的内齿套17上端套接于动力传动系统4下端外，输出终端6上端套接于减速机构5下端外。本实施例所述用于油井、水井的磨铣工具，如图1所示，所述液压锚定装置I包括锚体7、锚爪8，其中，锚爪8置于锚体7侧面设置的空腔内；所述液压锚定装置I用于解决井下反力矩的问题，水泥车通过钻杆或油杆对液压锚定装置I进行打压，使液压锚定装置I的锚爪8伸出锚体7，支撑在套管上，与套管的内壁咬合，这样就防止磨铣工具外壁因磨铣工具工作时产生的反力矩而发生转动。本实施例所述的用于油井、水井的磨铣工具，如图1所示，所述液压马达3包括定子11、转子12、动力输出轴13，其中，定子11套接于转子12外，且下端与滑键套14的上端连接，转子12的下端与动力输出轴13的上端连接，动力输出轴13的下端与动力转动轴15的上端连接，滑键套14套接于动力输出轴13外；所述液压马达3为磨铣工具提供动力，工作时，当液体进入液压马达3，液压力促使转子12旋转，液压马达3将液体势能转变为转子12的旋转动能，并将转速和传动扭矩输出。本实施例所述的用于油井、水井的磨统工具,如图1所示,所述动力传动系统4包括滑键套14、动力转动轴15，其中，滑键套14套接于动力转动轴15外，动力转动轴15的下端与减速机构5的输入轴16的上端连接，滑键套14的下端套接于输入轴16外，并置于输入轴16与内齿套17构成的空腔内；工作时，将钻压控制装置2的液压推力及液压马达3的输出动力传递给减速机构5。本实施例所述的用于油井、水井的磨铣工具，如图1所示，所述行星减速器18包括主动齿、四个行星齿轮，其中，四个行星齿轮均分别与主动齿相啮合。本实施例所述的用于油井、水井的磨铣工具，如图1所示，所述输出终端6包括对接接头20、输出接头21，其中，对接接头20套接于输出接头21外。
本实施例所述的用于油井、水井的磨铣工具的使用方法，其中，所述使用方法包括以下步骤，
(1)、用专用通径规通井至油井、水井井下的落物鱼顶或需要修套部位；
(2)、用钻杆或油管一端与液压锚定装置I连接，再通过地面修井机将用于油井、水井的磨铣工具下入油井、水井井下的落物鱼顶或需要修套部位；
(3)、用于油井、水井的磨铣工具下至油井、水井井下的落物鱼顶或需要修复部位前，测量用于油井、水井的磨铣工具及钻杆或油管的悬重，并记录，在重力的作用下，用于油井、水井的磨铣工具压缩至最短行程状态，记录钻杆或油杆的深度；测量的深度的数据，作为步骤4参照数据，磨铣工具在磨铣工作中该深度数据会随工作情况发生变化，通过与记录的数据对比了解工具在井下磨铣进度及磨铣情况。(4)、上提用于油井、水井的磨铣工具及钻杆或油杆，直至用于油井、水井的磨铣工具及钻杆或油管的悬重小于步骤(3)所测量悬重0.4 0.6吨；
(5)、用泵车通过钻杆或油杆对用于油井、水井的磨铣工具进行打压，在压力差的作用下，液压锚定装置I内的锚爪8伸出支撑在套管的内壁上，与套管的内壁咬合，实现用于油井、水井的磨铣工具与套管的纵向锚定，当压力达到液压马达3的额定工作压力3.5MPa时，液压马达3开始工作，液压马达3输出扭矩900N/m，转速140r/min，液压马达3的输出扭矩及转速通过动力传动系统4的动力转动轴15转动,经减速比为1:7.11的减速机构5,减小转速增大扭矩，输出6399N/m的传动扭矩；与此同时，钻压控制装置2以液压马达3达到的额定工作压力3.5MPa产生17000N的液压推力；最后将17000N的液压推力和增大后的传动扭矩通过输出终端6的输出接头21作用于油井、水井井下的落物鱼顶或修套部位，进行磨铣工作；
(6)、当用于油井、水井的磨铣工具完成一次工作行程后，泵车停泵泄压，重复步骤(4)、
(5)，直至磨铣工作完成；
(7 )、完成磨铣工作后，继续用清水洗井一周，再起出磨铣工具。本发明所述的用于油井、水井的磨铣工具的使用方法，其中，所述液压马达3额定工作压力为3.5MPa，输出扭矩900N/m，转速140r/min，对应的钻压控制装置2产生17000N的液压推力，减速机构5减速比为1:7.11，通过减小速转增大扭矩，输出6399N/m的传动扭矩。实施例4
本实施例所述用于油井、水井的磨铣工具，如图1所示，包括液压锚定装置1、钻压控制装置2、液压马达3、动力传动系统4、减速机构5、输出终端6 ；
所述钻压控制装置2包括液压缸9、活塞10，如图1所示，活塞10置于液压缸9内；所述钻压控制装置2主要用于磨铣钻压的控制，在进行磨铣工作时，通过设置输入的工作液压力作用于液压缸9和活塞10得有效承压面积上，将液压势能转换为液压推力，通过控制液压推力大小控制工作钻压；根据不同油井对钻压要求的不同，可以自主的根据需要添加液压缸9，磨铣工具的初始钻压力为0.8吨，若输入的工作液压力为3.5MPa，当增加一级液压缸9后，液压推力提高到17000N，钻压力提高到1.7吨，当增加两级液压缸9后，液压推力提高到24740N，钻压力提高到2.4吨；
所述减速机构5包括输入轴16、内齿套17、行星减速器18、输出轴19，如图1所示，输入轴16的下端与输出轴19的上端连接，内齿套17套接于输入轴16和输出轴19的外，行星减速器18置于输入轴16、输出轴19、内齿套17三者围成的空腔内，且行星减速器18的一端与输入轴16连接，另一端与输出轴19连接；在磨铣工作中要完成磨铣任务必须保证足够的扭矩，由于液压马达3高转速及低扭矩的输出无法达到磨铣工作要求，本发明所提供的磨铣工具使液压马达3输出功率经过减速机构5后实现减小转速以增加传动扭矩，当转速和传动扭矩传递到减速机构5的输入轴16，行星减速器18的主动齿与四个行星齿轮咬合旋转，经过两级减速后输出，达到减速增加传动扭矩的目的，然后转速和传动扭矩通过输出终端6作用于落物鱼顶，配合钻压装置提供的钻压力完成磨铣工作，改减速机构5具有效率高、结果简单的特点，其传动比为1:7.11 ;
所述液压马达3置于钻压控制装置2的液压缸9内，活塞10置于液压马达3上表面，钻压控制装置2的液压缸9上端套接于液压锚定装置I下端外，钻压控制装置2的液压缸9下端套接于动力传动系统4的上端外,减速机构5的内齿套17上端套接于动力传动系统4下端外，输出终端6上端套接于减速机构5下端外。本实施例所述用于油井、水井的磨铣工具，如图1所示，所述液压锚定装置I包括锚体7、锚爪8，其中，锚爪8置于锚体7侧面设置的空腔内；所述液压锚定装置I用于解决井下反力矩的问题，水泥车通过钻杆或油杆对液压锚定装置I进行打压，使液压锚定装置I的锚爪8伸出锚体7，支撑在套管上，与套管的内壁咬合，这样就防止磨铣工具外壁因磨铣工具工作时产生的反力矩而发生转动。本实施例所述的用于油井、水井的磨铣工具，如图1所示，所述液压马达3包括定子11、转子12、动力输出轴13，其中，定子11套接于转子12外，且下端与滑键套14的上端连接，转子12的下端与动力输出轴13的上端连接，动力输出轴13的下端与动力转动轴15的上端连接，滑键套14套接于动力输出轴13外；所述液压马达3为磨铣工具提供动力，工作时，当液体进入液压马达3，液压力促使转子12旋转，液压马达3将液体势能转变为转子12的旋转动能，并将转速和传动扭矩输出。本实施例所述的用于油井、水井的磨统工具,如图1所示，所述动力传动系统4包括滑键套14、动力转动轴15，其中，滑键套14套接于动力转动轴15外，动力转动轴15的下端与减速机构5的输入轴16的上端连接，滑键套14的下端套接于输入轴16外，并置于输入轴16与内齿套17构成的空腔内；工作时，将钻压控制装置2的液压推力及液压马达3的输出动力传递给减速机构5。本实施例所述的用于油井、水井的磨铣工具，如图1所示，所述行星减速器18包括主动齿、四个行星齿轮，其中，四个行星齿轮均分别与主动齿相啮合。本实施例所述的用于油井、水井的磨铣工具，如图1所示，所述输出终端6包括对接接头20、输出接头21，其中，对接接头20套接于输出接头21外。实施例5
本实施例所述用于油井、水井的磨铣工具，如图1所示，包括液压锚定装置1、钻压控制装置2、液压马达3、动力传动系统4、减速机构5、输出终端6 ；
所述钻压控制装置2包括液压缸9、活塞10，如图1所示，活塞10置于液压缸9内；所述钻压控制装置2主要用于磨铣钻压的控制，在进行磨铣工作时，通过设置输入的工作液压力作用于液压缸9和活塞10得有效承压面积上，将液压势能转换为液压推力，通过控制液压推力大小控制工作钻压；根据不同油井对钻压要求的不同，可以自主的根据需要添加液压缸9，磨铣工具的初始钻压力为0.8吨，若输入的工作液压力为3.5MPa，当增加一级液压缸9后，液压推力提高到17000N，钻压力提高到1.7吨，当增加两级液压缸9后，液压推力提高到24740N，钻压力提高到2.4吨；
所述减速机构5包括输入轴16、内齿套17、行星减速器18、输出轴19，如图1所示，输入轴16的下端与输出轴19的上端连接，内齿套17套接于输入轴16和输出轴19的外，行星减速器18置于输入轴16、输出轴19、内齿套17三者围成的空腔内，且行星减速器18的一端与输入轴16连接，另一端与输出轴19连接；在磨铣工作中要完成磨铣任务必须保证足够的扭矩，由于液压马达3高转速及低扭矩的输出无法达到磨铣工作要求，本发明所提供的磨铣工具使液压马达3输出功率经过减速机构5后实现减小转速以增加传动扭矩，当转速和传动扭矩传递到减速机构5的输入轴16，行星减速器18的主动齿与四个行星齿轮咬合旋转，经过两级减速后输出，达到减速增加传动扭矩的目的，然后转速和传动扭矩通过输出终端6作用于落物鱼顶，配合钻压装置提供的钻压力完成磨铣工作，改减速机构5具有效率高、结果简单的特点，其传动比为1:7.11 ;
所述液压马达3置于钻压控制装置2的液压缸9内，活塞10置于液压马达3上表面，钻压控制装置2的液压缸9上端套接于液压锚定装置I下端外，钻压控制装置2的液压缸9下端套接于动力传动系统4的上端外,减速机构5的内齿套17上端套接于动力传动系统4下端外，输出终端6上端套接于减速机构5下端外。
权利要求
1.一种用于油井、水井的磨铣工具，其特征在于: 所述用于油井、水井的磨铣工具包括液压锚定装置(I)、钻压控制装置(2)、液压马达(3)、动力传动系统(4)、减速机构(5)、输出终端(6)； 所述钻压控制装置(2 )包括液压缸(9 )、活塞(10 )，其中，活塞(10 )置于液压缸(9 )内； 所述减速机构(5)包括输入轴(16)、内齿套(17)、行星减速器(18)、输出轴(19)，其中，输入轴(16)的下端与输出轴(19)的上端连接，内齿套(17)套接于输入轴(16)和输出轴(19)的外，行星减速器(18)置于输入轴(16)、输出轴(19)、内齿套(17)三者围成的空腔内，且行星减速器(18)的一端与输入轴(16)连接，另一端与输出轴(19)连接； 所述液压马达(3)置于钻压控制装置(2)的液压缸(9)内，活塞(10)置于液压马达(3)上表面，钻压控制装置(2 )的液压缸(9 )上端套接于液压锚定装置(I)下端外，钻压控制装置(2)的液压缸(9)下端套接于动力传动系统(4)的上端外，减速机构(5)的内齿套(17)上端套接于动力传动系统(4)下端外，输出终端(6)上端套接于减速机构(5)下端外。
2.按照权利要求1所述用于油井、水井的磨铣工具，其特征在于:所述液压锚定装置(I)包括锚体(7)、锚爪(8)，其中，锚爪(8)置于锚体(7)侧面设置的空腔内。
3.按照权利要求1所述的用于油井、水井的磨铣工具，其特征在于:所述动力传动系统(4)包括滑键套(14)、动力转动轴(15)，其`中，滑键套(14)套接于动力转动轴(15)外，动力转动轴(15)的下端与减速机构(5)的输入轴(16)的上端连接，滑键套(14)的下端套接于输入轴(16)外,并置于输入轴(16)与内齿套(17)构成的空腔内。
4.按照权利要求1所述的用于油井、水井的磨铣工具，其特征在于:所述液压马达(3)包括定子(11)、转子(12)、动力输出轴(13)，其中，定子(11)套接于转子(12)外，且下端与滑键套(14)的上端连接，转子(12)的下端与动力输出轴(13)的上端连接。
5.按照权利要求1所述的用于油井、水井的磨铣工具，其特征在于:所述行星减速器(18)包括主动齿、四个行星齿轮,其中，四个行星齿轮均分别与主动齿相啮合。
6.按照权利要求1所述的用于油井、水井的磨铣工具，其特征在于:所述输出终端(6)包括对接接头(20)、输出接头(21)，其中，对接接头(20)套接于输出接头(21)外。
7.按照权利要求1 6任一项所述的用于油井、水井的磨铣工具的使用方法，其特征在于:所述使用方法包括以下步骤， (1)、用专用通径规通井至油井、水井井下的落物鱼顶或需要修套部位； (2)、用钻杆或油管一端与液压锚定装置(I)连接，再通过地面修井机将用于油井、水井的磨铣工具下入油井、水井井下的落物鱼顶或需要修套部位； (3)、用于油井、水井的磨铣工具下至油井、水井井下的落物鱼顶或需要修复部位前，测量用于油井、水井的磨铣工具及钻杆或油管的悬重，并记录，在重力的作用下，用于油井、水井的磨铣工具压缩至最短行程状态，记录钻杆或油杆的深度； (4)、上提用于油井、水井的磨铣工具及钻杆或油杆，直至用于油井、水井的磨铣工具及钻杆或油管的悬重小于步骤(3)所测量悬重0.4 0.6吨； (5)、用泵车通过钻杆或油杆对用于油井、水井的磨铣工具进行打压，在压力差的作用下，液压锚定装置(I)内的锚爪(8)伸出支撑在套管的内壁上，与套管的内壁咬合，实现用于油井、水井的磨铣工具与套管的纵向锚定，当压力达到液压马达(3)的额定工作压力3 4MPa时，液压马达(3)开始工作，液压马达(3)带动动力传动系统(4)的动力转动轴(15)转动，动力转动轴(15)的转速经减速机构(5)减小转速并增大液压马达(3)的传动扭矩以提供足够大的传动扭矩；与此同时，钻压控制装置(2) (2)以液压马达(3)达到的额定工作压力3 4MPa产生8000 24740N的液压推力；最后将8000 24740N的液压推力和增大后的传动扭矩通过输出终端(6)的输出接头(21)作用于油井、水井井下的落物鱼顶或修套部位，进行磨统工作；(6)、当用于油井、水井的磨铣工具完成一次工作行程后，泵车停泵泄压，重复步骤(4)、(5)，直至磨铣工作完成； (7 )、完成磨铣工作后，继续用清水洗井一周，再起出磨铣工具。
8.按照权利要求7所述的用于油井、水井的磨铣工具的使用方法，其特征在于:所述液压马达(3)的额定工作压力为3 4MPa，输出扭矩900N/m，转速110 170r/min。
9.按照权利要求7或8所述的用于油井、水井的磨铣工具的使用方法，其特征在于:所述减速机构(5)减速比为 1:7.11，通过减小速转增大扭矩，输出6399N/m的传动扭矩。
全文摘要
一种用于油井、水井的磨铣工具及其使用方法，所述磨铣工具包括液压锚定装置(1)、钻压控制装置(2)、液压马达(3)、动力传动系统(4)、减速机构(5)、输出终端(6)，液压马达(3)置于钻压控制装置(2)的液压缸(9)内，钻压控制装置(2)的液压缸(9)上端套接于液压锚定装置(1)下端外，钻压控制装置(2)的液压缸(9)下端套接于动力传动系统(4)的上端外，输出终端(6)上端套接于减速机构(5)下端外；本发明提别提供的用于油井、水井的磨铣工具，可以高效率、低成本地解决油井磨铣维修工作，如对油井、水井井下落物，封隔器卡死在井内，修整井下变形或错断套管，无法打捞的钻井或修井过程中井下落物等此类情况的处理。
文档编号E21B29/00GK103147711SQ20131009440
公开日2013年6月12日 申请日期2013年3月23日 优先权日2013年3月23日
发明者刘建勇, 奚乃茂, 王家暖, 沈军, 孙古华, 闫鹏翱, 王杰, 靳虹焘, 王剑, 苏玉奇, 汲建华, 张庆, 刘继海, 杨文学, 李发智 申请人:盘锦勇盛利石油科技开发有限公司