投球式冲洗切割一体割刀的制作方法

本实用新型属于水力切割领域，具体的说，是涉及一种可实现冲洗、切割一体的割刀。

背景技术：

当前在油气井大修作业中，水力切割作为一项成熟的技术，在弃井、出砂井治理、中心管打捞等方面得到了广泛的应用，将套管、油管、筛盲管等井下落物在设计位置进行切割，使套管、油管、筛盲管切割开，遇卡位置留在井内，进而实现分段打捞。

现在常规的水力切割工艺程序为先下入冲砂管柱冲洗防砂管柱内部，满足割刀顺利下至预计切割深度，再下入切割钻具实现切割分段打捞的目的，趟数多、工序杂、操作繁琐。且每趟作业间隔时间长，易发生地层返吐导致割刀无法下钻至设计切割深度等现象，影响作业效果，甚至导致返工。除此之外，现行常用的水力割刀困于其自身结构，易在下井过程中刀片提前张开，造成割刀无法顺利下到位或者损坏切割工具的情况发生。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种投球式冲洗切割一体割刀，将水力切割与冲洗作业有机地结合在一起，且使刀片张开时机的把握变得更加可控，从而根本性地提高水力切割作业的时效，以期达到降本增效的目的。

本实用新型通过以下的技术方案予以实现：

一种投球式冲洗切割一体割刀，包括沿轴向设置有中心孔的上接头，所述上接头下部密封连接有割刀本体；所述割刀本体沿轴向设置有中心孔且径向均布地设置有多个刀槽，每个所述刀槽中设置有通过销轴固定于所述割刀本体的刀片，所述刀片能够以所述销轴为轴心旋转；每个所述刀片末端设置有一凸起结构；所述割刀本体通过剪切销钉固定有设置于其内部的活塞本体，所述活塞本体与所述割刀本体之间形成密封，所述活塞本体沿轴向设置有中心孔，所述活塞本体与所述割刀本体之间设置有环空并安装有弹簧，所述弹簧的上端和下端分别由活塞本体的台肩和割刀本体的台肩限位；所述活塞本体对应于所述刀槽和所述刀片径向均布有三个活塞控制槽，所述活塞控制槽使所对应所述刀片的凸起结构卡在其中，并在所述活塞本体下行或上行时通过推动所述凸起结构使所述刀片以所述销轴为中心旋转；所述活塞本体上端连接有位于所述割刀本体内且设置有中心孔的球座，所述上接头的中心孔、所述球座的中心孔、所述活塞本体的中心孔、所述割刀本体的中心孔依次连通构成主流道孔，所述球座在钢球投入后对其限位而封堵所述主流道孔，所述球座径向均布地设置有副流道孔，所述副流道孔在所述钢球投入封堵所述主流道孔后，可将所述钢球上下的所述主流道孔连通；所述钢球投入封堵所述主流道孔后产生压差，剪断所述剪切销钉，所述活塞本体下行推动所述凸起结构使所述刀片旋转而伸出所述刀槽；停泵后所述弹簧使所述活塞本体复位，所述活塞本体上行带动所述凸起结构使所述刀片旋转而收回所述刀槽。

其中，所述刀片的所述凸起结构与所述刀片的主体部分呈120°～140°夹角。

其中，所述刀片、所述刀槽、所述活塞控制槽均设置有三个。

其中，所述刀片、所述副流道孔设置有三个。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型的可投球式冲洗切割一体割刀，可以实现在割刀无法下钻到位时允许开泵大排量循环冲洗，确保切割工具顺利下钻至设计切割位置，使刀片在某设定压差下才可以张开接触被切割管柱，避免管柱压力激动造成刀片在下钻途中张开，从源头上杜绝起下割刀过程提前张开无法下钻到位或损坏刀片的情况发生，不仅确保切割工具顺利下钻至预定位置，而且有效地保护了切割工具的安全，达到了降本增效的目的，填补了海洋石油领域的技术空白区。

附图说明

图1是本实用新型所提供的投球式冲洗切割一体割刀的结构示意图；

图2是图1的A-A剖面图(刀片张开状态)；

图3是割刀本体的结构示意图；

图4是图3的B-B剖面图；

图5是刀片的结构示意图；

图6是活塞本体的结构示意图；

图7是图6的G-G剖面图。

图中：1—上接头；2—第一O型密封圈；3—钢球；4—球座；5-副流道孔；6—Y型密封圈；7—活塞本体；70—活塞控制槽；8—割刀本体；80—刀槽；9—弹簧；10-销轴；11—刀片；110—凸起结构；12—剪切销钉；13—第二O型密封圈；14—主流道孔；15—螺钉。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的内容、特点及效果，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

如图1和图2所示，本实用新型提供了一种投球式冲洗切割一体割刀，包括上接头1、第一O型密封圈2、钢球3、球座4、副流道孔5、Y型密封圈6、活塞本体7、割刀本体8、弹簧9、销轴10、刀片11、剪切销钉12、第二O型密封圈13、主流道孔14、螺钉15。

沿轴向设置有中心孔的上接头1上部用于连接钻具或相关打捞工具，上接头1下部设置有外螺纹，并通过螺纹连接割刀本体8。上接头1在与割刀本体8的连接处设置有密封槽，密封槽内安装有第一O型密封圈2，以在上接头1与割刀本体8之间形成密封。

结合图3和图4所示，沿轴向设置有中心孔的割刀本体8上部设置有内螺纹，并通过螺纹连接上接头1。割刀本体8径向均布有三个刀槽80，每个刀槽80内设置有刀片11，每个刀片11穿装有销轴10，销轴10两端通过螺钉15固定于割刀本体8。这样刀片11通过销轴10固定于割刀本体8的刀槽80中，并能够以销轴10为中心由刀槽80内向割刀本体8的外部旋转而张开，或以销轴10为中心由割刀本体8的外部向刀槽80内旋转而收回。

结合图5所示，每个刀片11末端设置有一凸起结构110，该凸起结构110与刀片11主体部分呈140°夹角，该角度的设置以凸起结构110能否控制刀片11伸出收回或割刀本体8为原则，一般取值在120°～140°范围内。

结合图6和图7所示，割刀本体8内部设置有活塞本体7，活塞本体7沿轴向设置有中心孔，活塞本体7与割刀本体8在刀槽80下方位置通过径向均布的两个剪切销钉12固定。剪切销钉12应满足一定的剪应力及安全系数要求，保证其在相应压力下不会被剪断，而当达到设计的剪应力及安全系数时，剪切销钉12可被剪断，此时活塞本体7相对于割刀本体8下行。活塞本体7在剪切销钉12的下方位置设置有密封槽，密封槽内安装有第二O型密封圈13，以在活塞本体7与割刀本体8之间形成密封，防止活塞本体7刺漏。活塞本体7径向均布有三个活塞控制槽70，活塞控制槽70的位置和宽度设计应满足每个活塞控制槽70能够恰好使所对应刀片11末端的凸起结构110卡在其中，并在活塞本体7下行或上行时通过推动刀片11末端的凸起结构110使刀片11以销轴10为中心旋转。活塞本体7与割刀本体8之间在活塞控制槽70的上方位置形成一环形空腔，该环形空腔内安装有弹簧9，弹簧9的上、下两端分别由活塞本体7的台肩和割刀本体8的台肩限位。活塞本体7在弹簧9的上方位置设置有密封槽，密封槽内安装有Y型密封圈6，以在活塞本体7与割刀本体8之间形成密封，防止活塞本体7刺漏。

活塞本体7上端设置有内螺纹，通过螺纹连接有球座4，球座4沿轴向设置有中心孔。这样，上接头1的中心孔、球座4的中心孔、活塞本体7的中心孔、割刀本体8的中心孔依次连通构成主流道孔14。球座4在钢球3投入后对其限位，以封堵主流道孔14。球座4在其中心孔周围径向均布地设置有三个副流道孔5，副流道孔5在钢球3投入封堵主流道孔14后，可将钢球3上下的主流道孔14连通，使过流量大大减少。

本实用新型的工作过程如下：

割刀本体8外径4-1/2"，抗拉＞80T，抗扭＞20KN·m，内部流道在泵排量＞40m³/h的情况下压耗＜5MPa。活塞本体7面积63cm²，水眼直径分别是24mm，5mm，水眼流道孔当量截面积(4个水眼流道孔之和)5.3cm²，水眼流道孔当量直径26mm，排量13.8L/s(50m³/h)，活塞压降：0.36MPa，活塞推力2077N。通过两个剪切销钉12连接活塞本体7与割刀本体8，设计剪应力2077/17.56＝118.3MPa，安全系数448/118.3＝3.79，剪切销钉12不会断，而与此同时刀片11安置于割刀本体8的刀槽80内不会伸出割刀本体8。

当冲洗到位后准备进行切割时投一个30mm钢球3，泵送8L/s排量流体送球，钢球3到达球座4位置前后压差：5MPa。钢球3到位后，水眼流道孔当量直径9.8毫米，排量8L/s(28m³/h)，活塞压降：5.9MPa，推力37170N。剪切销钉12剪应力37170/17.56＝2116.7MPa，安全系数448/2116.7＝0.21，剪断剪切销钉12，使活塞本体7相对于割刀本体8下行，活塞本体7将会推动刀片11末端的凸起结构110而使刀片11以销轴10为中心旋转，进而使刀片11的刀刃部分伸出割刀本体8的刀槽80，旋转接触被切割管柱实行切割。

回收时停泵后，内外无压差，通过弹簧9的回复力使活塞本体7复位，活塞本体7通过其活塞控制槽70带动刀片11末端的凸起结构110回到初始位置，而刀片11以销轴10为中心旋转进割刀本体8的刀槽80内部，刀片11回收，便于起下钻。

可见，本实用新型的投球式冲洗切割一体割刀主要能够起到以下作用：

1、限位割刀的刀片11，防止其在下钻过程中提前打开，造成事故；

2、大排量冲洗状态下保证刀片11不张开，实现冲洗功能；

3、泵压达到某一设定之后剪切剪切销钉12，活塞本体7下行，刀片11伸出，泵压下降，使刀片11张开时机变得更加可控，现场显示也更加明显，方便操作人员判断井下情况。

尽管上面结合附图对本实用新型的优选实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式的具体变换，这些均属于本实用新型的保护范围之内。