一种棘齿型井下打捞装置的制作方法

本发明涉及一种打捞装置，特别是一种棘齿型井下打捞装置，属于石油工程或机械工程技术领域。

背景技术

随着我国经济的不断发展，对于油气资源使用量也越来越大，因此油气资源的开采力度也越来越大。而随着石油钻井技术的不断发展，钻井的深度也日益增加，井下的环境也更加的复杂，例如岩石强度和硬度随井深的增加而增大。在此情况下，钻井周期加长，钻柱所需承受的钻柱重量增加，作用于钻柱上的扭矩也增大，容易出现钻柱断裂等现象而发生井下工具掉落事故。一旦发生井下工具掉落事故，就必须进行对井下钻具进行打捞作业。因为井下落物对油田的开采工作危害非常大，容易堵塞油层，严重时还会造成油气井报废，造成巨大的时间和经济损失。

而进行打捞作业所用的工具为打捞矛，国内目前主流的打捞矛是一种可退式卡瓦打捞矛，在打捞过程中如果遇卡，不能取出落鱼，则可以退出打捞矛，防止二次井下事故的发生。但许多打捞矛的打捞卡瓦与落鱼内壁接触面积小，径向胀紧力集中，容易胀裂落鱼，失去打捞效果，并且打捞卡瓦容易脱落掉入井中，造成新的事故。因此设计一种操作方便、结构简单、安全可靠的打捞工具有重要意义。

技术实现要素：

本发明的目的在于为了克服上述难点，特提出一种棘齿型井下打捞装置，用于提高深井的钻井效率。

为达到上述目的，本发明解决此技术问题采用的技术方案是：

一种棘齿型井下打捞装置，主要由棘齿芯轴、弹簧、挡环、卡瓦、引导锥、棘爪、扭簧和销轴组成，其特征在于：所述棘齿芯轴为阶梯轴，设有锥形轴、棘齿和连接螺纹；所述棘齿设在锥形轴上并只沿锥形轴圆周覆盖了180°；所述弹簧套装在棘齿芯轴外，其上端作用于棘齿芯轴的台阶底面，下端作用于挡环的顶面；所述挡环安装于棘齿芯轴上用于限制弹簧；所述卡瓦设有环形孔、倒扣、纵槽、棘齿槽、锥形腔、销孔和扭簧孔；所述环形孔和纵槽的数量为三个，并沿卡瓦的周向均匀布置；所述棘齿槽和销孔的数量为两个，并沿卡瓦周向间隔120°布置；所述纵槽将卡瓦分割成三部分，使得卡瓦能够被压缩和撑开；所述卡瓦套装在棘齿芯轴上，并且锥形腔与棘齿芯轴的配合为间隙配合；所述引导锥与棘齿芯轴通过螺纹连接，引导锥的上端用于限定卡瓦的轴向移动；所述棘爪通过扭簧和销轴装配在卡瓦上；在进行打捞作业时，根据落鱼水眼尺寸选择所述打捞装置的规格，且卡瓦的外径应比落鱼水眼尺寸大1～3mm；操作时，缓慢下放打捞装置，当打捞装置进入落鱼水眼时，由于卡瓦尺寸大于落鱼水眼尺寸，卡瓦被径向压缩，当卡瓦与落鱼内壁间的摩擦力大于弹簧的弹力时，卡瓦停止向下移动，继续加压下放打捞装置，此时棘齿芯轴相对于卡瓦向下运动，锥形轴将卡瓦撑开，使得卡瓦通过倒扣咬住落鱼；当停止下放打捞装置时，棘爪在扭簧的作用下卡入棘齿内，使得卡瓦始终保持撑开状态咬住落鱼；在上提打捞装置后，将落鱼取出；如果打捞遇卡，无法正常取出落鱼，则将棘齿芯轴转动180°，使得棘爪与棘齿分离，再上提打捞装置，棘齿芯轴相对于卡瓦向上运动，卡瓦回缩，放开落鱼，即可将打捞装置退出落鱼。

本发明与现有技术相比，具有的优点是：(1)本发明采用棘齿机构，在打捞遇卡时，只需旋转钻柱180°即可安全退出打捞矛，操作方便，安全可靠；(2)本发明打捞卡瓦与落鱼内壁接触面积大，且采用锥形轴与锥形腔相配合的胀紧方式，有效避免了胀紧力的集中，从而避免落鱼被胀裂。

附图说明

图1为本发明一种棘齿型井下打捞装置的结构示意图；

图2为图1中的a向示意图；

图3为图2中的i部分的局部放大示意图；

图4为本发明专利中棘齿芯轴的结构示意图；

图5为本发明专利中卡瓦的结构示意图；

图6为本发明专利中棘爪的结构示意图；

图7为本发明专利中扭簧的结构示意图；

图8为本发明专利中扭簧的另一结构示意图。

图中：1.棘齿芯轴，1a.锥形轴，1b.棘齿，1c.连接螺纹，2.弹簧，3.挡环，4.卡瓦，4a.环形孔，4b.倒扣，4c.纵槽，4d.棘齿槽，4e.锥形腔，4f.销孔，4g.扭簧孔，5.引导锥，6.棘爪，7.扭簧，8.销轴。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

如图1-图6所示，一种棘齿型井下打捞装置，主要由棘齿芯轴1、弹簧2、挡环3、卡瓦4、引导锥5、棘爪6、扭簧7和销轴8组成，其特征在于：所述棘齿芯轴1为阶梯轴，设有锥形轴1a、棘齿1b和连接螺纹1c；所述棘齿1b设在锥形轴1a上并只沿锥形轴1a圆周覆盖了180°；所述弹簧2套装在棘齿芯轴1外，其上端作用于棘齿芯轴1的台阶底面，下端作用于挡环3的顶面；所述挡环3安装于棘齿芯轴1上用于限制弹簧2；所述卡瓦4设有环形孔4a、倒扣4b、纵槽4c、棘齿槽4d、锥形腔4e、销孔4f和扭簧孔4g；所述环形孔4a和纵槽4c的数量为三个，并沿卡瓦4的周向均匀布置；所述棘齿槽4d和销孔4f的数量为两个，并沿卡瓦4周向间隔120°布置；所述纵槽4c将卡瓦4分割成三部分，使得卡瓦4能够被压缩和撑开；所述卡瓦4套装在棘齿芯轴1上，并且锥形腔4e与棘齿芯轴1的配合为间隙配合；所述引导锥5与棘齿芯轴1通过螺纹连接，引导锥5的上端用于限定卡瓦4的轴向移动；所述棘爪6通过扭簧7和销轴8装配在卡瓦4上；在进行打捞作业时，根据落鱼水眼尺寸选择所述打捞装置的规格，且卡瓦4的外径应比落鱼水眼尺寸大1～3mm；操作时，缓慢下放打捞装置，当打捞装置进入落鱼水眼时，由于卡瓦4尺寸大于落鱼水眼尺寸，卡瓦4被径向压缩，当卡瓦4与落鱼内壁间的摩擦力大于弹簧的弹力时，卡瓦4停止向下移动，继续加压下放打捞装置，此时棘齿芯轴1相对于卡瓦4向下运动，锥形轴1a将卡瓦4撑开，使得卡瓦4通过倒扣4b咬住落鱼；当停止下放打捞装置时，棘爪6在扭簧7的作用下卡入棘齿1b内，使得卡瓦4始终保持撑开状态咬住落鱼；在上提打捞装置后，将落鱼取出；如果打捞遇卡，无法正常取出落鱼，则将棘齿芯轴1转动180°，使得棘爪6与棘齿1b分离，再上提打捞装置，棘齿芯轴1相对于卡瓦4向上运动，卡瓦4回缩，放开落鱼，即可将打捞装置退出落鱼。

如图1-图3所述的一种棘齿型井下打捞装置，其特征在于由于卡瓦4的外径比落鱼水眼尺寸略大，而卡瓦4可径向微幅张开或收缩，因此当将所述打捞装置下入井底时，卡瓦4可咬住落鱼；在此基础上轴向加压，卡瓦4相对落鱼静止而棘齿芯轴1相对落鱼向下运动，对应弹簧2被压缩；由于棘齿芯轴1设有锥形轴1a，因此加压过程中锥形轴1a使卡瓦4向外扩张，使得卡瓦4对落鱼咬得更紧；在此过程中，卡瓦4与落鱼的咬紧程度可通过棘爪6与棘齿1b间的配合来保证；由于扭簧7的作用，棘齿芯轴1相对于棘爪6可轻易地向下移动而无法逆向移动，因此棘爪6作用于棘齿1b不同位置也代表卡瓦4与落鱼不同的咬紧程度。当需要将所述打捞装置退出落鱼时，则须将棘爪6与棘齿1b间的配合去除，由于卡瓦4与落鱼咬紧，此时则可转动所述打捞装置使得棘爪6作用于无棘齿1b的锥形轴1a上，此时由于棘爪6无法限制棘齿芯轴1使得上部钻具在上提时卡瓦4微幅径向收缩，从而将所述打捞装置提出井底。

以上所述具体实施方式用于说明本发明而非限制本发明的范围，任何本领域的技术人员在不脱离本发明的构思和原则前提下所作出的等同变化与修改，均属于本发明系统的保护范围。