一种用于针对多种厚壁管材的水力割具

技术领域

本发明涉及油气田勘探开发技术领域，具体涉及一种用于针对多种厚壁管材的水力割具。

背景技术

在油气田勘探开发进程中会出现切割工具的作业。所需切割的工具种类复杂，包括油管、套管、钻杆和加重钻杆等，工具强度大，多为厚壁管材，在切割时多为几种工具组合出现，因此需要一种能切割多种厚壁管材的割具。

如图1所示的目前国内常见用于多层套管切割的水力割刀，刀片的伸出控制原理采用高压液体对活塞的冲击，推动活塞朝向刀片方向运动，进而推动刀片伸出，再对套管进行切割作业。这种采用高压液体冲击的方式控制刀片的伸出，使得刀片的稳定性不高，在对套管进行切割作业时，无法保持刀片受套管的切割阻力与高压液体对活塞的冲击力的一致，由于切割阻力影响，刀片的伸出长度就会发生改变，进而影响切割效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于针对多种厚壁管材的水力割具来解决背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于针对多种厚壁管材的水力割具，包括：中心连杆，所述中心连杆设为管状结构，所述中心连杆的一端连接顶部接头；水眼底座，所述水眼底座连接于所述中心连杆另一端；刀片，所述刀片转动于所述水眼底座远离中心连杆端外壁；连接筒套，所述连接筒套套接于所述中心连杆上，且所述连接筒套设于所述水眼底座远离刀片端，且所述连接筒套与顶部接头之间连接有弹簧；刀体，所述刀体套接于所述水眼底座上，且所述刀体一端连接于所述连接筒套，且所述刀体设有便于所述刀片伸出的通槽，所述刀体远离中心连杆端连接有引锥本体。

作为本发明的一种改进，所述水眼底座上设有大水眼和若干小水眼，所述大水眼设于所述水眼底座远离中心连杆的端部，所述小水眼设于所述水眼底座的侧壁上，且所述小水眼靠近所述大水眼设置，其中所述小水眼连通有液道，所述液道设于所述水眼底座内，所述液道延伸至靠近所述连接筒套端。

作为本发明的一种改进，所述连接筒套包括行程筒套，所述行程筒套套接于所述中心连杆上，所述行程筒套一端固定连接于所述刀体，所述行程筒套靠近所述水眼底座端部设置，且所述行程筒套靠近水眼底座端与所述中心连杆之间设置有液压腔，所述行程筒套内壁设有行程滑块，所述中心连杆外壁设有行程滑槽，所述行程滑块滑动连接于所述行程滑槽中；所述连接筒套还：包括限位套筒，所述限位套筒套接于所述中心连杆上，所述限位套筒一端连接于所述行程筒套另一端，所述限位套筒另一端连接于所述弹簧，所述限位套筒内壁设有限位块，所述中心连杆外壁设有限位槽，所述限位块滑动连接于所述限位槽中，且所述限位槽两端均设置有限位挡块。

作为本发明的一种改进，所述刀片数量为三个，所述刀片呈等角周布于所述水眼底座外壁，所述刀片与所述水眼底座之间连接有弹片。

作为本发明的一种改进，所述引锥本体包括固定板，所述固定板固定连接于所述刀体端部，所述固定板对应所述刀片位置设有推升挡块，所述推升挡块与所述刀片接触位置设为斜面结构，所述引锥本体内壁连固定接有扶正短杆。

作为本发明的一种改进，所述中心连杆上设有回流孔，所述回流孔设于所述行程筒套和水眼底座之间，所述回流孔中设置有单向阀。

作为本发明的一种改进，还包括：若干密封垫圈，所述中心连杆与所述顶部接头和水眼底座连接处设有第一密封垫圈，所述第一密封垫圈套接于所述中心连杆上，所述中心连杆与所述行程筒套连接处设有第二密封垫圈，所述第二密封垫圈嵌设于所述行程筒套内壁。

作为本发明的一种改进，所述水眼底座外壁设有直角切槽，所述直角切槽竖直内壁固定连接有安装柱，所述刀片套接于所述安装柱上，所述安装柱顶端设有防脱组件，所述防脱组件包括第一滑动槽，所述第一滑动槽设于所述安装柱内，所述第一滑动槽内滑动连接有第一滑块，所述第一滑块顶端与所述第一滑动槽槽底之间连接有第一弹簧，所述第一滑块底端设有连接杆，所述连接杆设为直角折弯结构，所述连接杆一端连接于所述第一滑块底端，所述连接杆另一端固定连接有齿条，所述第一滑动槽远离水眼底座端设有转动槽，所述转动槽与所述第一滑动槽之间转动连接有转轴，所述转轴伸入所述第一滑动槽端固定连接有直齿轮，所述直齿轮啮合连接于所述齿条，所述转轴伸入所述转动槽端固定连接有主动斜齿轮，所述主动斜齿轮上啮合连接有四个从动斜齿轮，四个所述从动斜齿轮周向均匀布置于所述主动斜齿轮侧端，所述从动斜齿轮圆心位置固定连接有连接轴，所述连接轴顶端设有防脱槽，所述防脱槽内滑动连接有防脱块，所述防脱块与所述防脱槽槽底之间连接有防脱弹簧，所述防脱槽与所述连接轴偏心设置，所述连接轴侧端伸入所述防脱槽中，所述连接轴顶端设为斜弧面结构，所述防脱块底端接触所述斜弧面结构设置，所述防脱块侧边贴合所述刀片侧边设置。

作为本发明的一种改进，还包括：刀片固定组件，所述刀片固定组件包括刀背槽，所述刀背槽设于所述斜面结构顶面，且当所述刀片处于展开状态时，所述刀片卡设于所述刀背槽中，所述刀背槽底端设有第二滑动槽，所述第二滑动槽内滑动连接有第二滑块，所述第二滑块底端与所述第二滑动槽槽底之间连接有第二弹簧，且所述第二滑块设为锥形结构，所述第二滑块两侧对称布置有转动杆，所述转动杆设有平移块，所述转动杆顶端转动连接于所述平移块，所述转动杆底端贴合所述第二滑块侧边设置，所述转动杆靠近第二滑块端设有转动轴，所述转动杆侧端设置有拉杆，所述拉杆一端转动连接于所述平移块，所述拉杆另一端转动连接于所述刀背槽内壁，所述拉杆平行于所述转动杆设置，且所述拉杆长度与所述转动杆顶端到所述转动轴的长度相等，所述平移块靠近转动杆端固定连接有压板，且所述压板垂直于所述平移块设置。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为一种水力割刀结构示意图；

图2为本发明结构外观图；

图3为本发明图2中A-A剖面图；

图4为本发明刀片安装示意图；

图5为本发明图4中B处的结构详图；

图6为本发明刀片固定组件结构示意图。

图中各构件为：

1为中心连杆、101为回流孔、102为单向阀、2为顶部接头、3为水眼底座、301为大水眼、302为小水眼、4为刀片、5为连接筒套、51为行程筒套、 511为行程滑块、512为行程滑槽、52为限位套筒、521为限位块、522为限位槽、523为限位挡块、6为弹簧、7为刀体、8为液压腔、9为引锥本体、901 为固定板、902为推升挡块、903为斜面结构、904为扶正短杆、1001为第一密封垫圈、1002为第二密封垫圈、11为安装柱、1101为第一滑动槽、1102 为第一滑块、1103为第一弹簧、1104为连接杆、1105为齿条、1106为转动槽、1107为转轴、1108为直齿轮、1109为主动斜齿轮、1110为从动斜齿轮、 1111为连接轴、1112为防脱槽、1113为防脱块、1114为防脱弹簧、1201为刀背槽、1202为第二滑动槽、1203为第二滑块、1204为第二弹簧、1205为转动杆、1206为平移块、1207为转动轴、1208为拉杆、1209为压板。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图2-图6，一种用于针对多种厚壁管材的水力割具，包括：中心连杆1，所述中心连杆1设为管状结构，所述中心连杆1的一端连接顶部接头 2；水眼底座3，所述水眼底座3连接于所述中心连杆1另一端；刀片4，所述刀片4转动于所述水眼底座3远离中心连杆1端外壁；连接筒套5，所述连接筒套5套接于所述中心连杆1上，且所述连接筒套5设于所述水眼底座3 远离刀片4端，且所述连接筒套5与顶部接头2之间连接有弹簧6；刀体7，所述刀体7套接于所述水眼底座3上，且所述刀体7一端连接于所述连接筒套5，且所述刀体7设有便于所述刀片4伸出的通槽，所述刀体7远离中心连杆1端连接有引锥本体9。

上述技术方案的工作原理和有益效果：本发明在使用时，当割具送至预设位置时，高压液体通过顶部接头2注入，高压液体进入中心连杆1中，再达到水眼底座3，高压液体通过水眼底座3设置的水眼进入水眼底座3和连接筒套5之间的位置，高压液体在水眼底座3和连接筒套5之间的位置形成高压液腔，在高压液体的压强作用下，连接筒套5在中心连杆1上发生滑动，连接筒套5带动刀体7同步运动，引锥本体9接触刀片4的自由端，随着刀体7继续滑动，引锥本体9推动刀片4发生转动，刀片4的自由端从刀体7 上的通槽伸出，弹簧6被压缩蓄能，这时通过旋转割具，刀片4便可以对管材进行切割作业，当切割作业完成后，高压液体停止注入，弹簧6压缩蓄能被释放，推动连接筒套5逐渐回复到初始位置，刀片4重新落回刀体7上的通槽中。本发明通过对高压液体压强的调节，控制连接筒套5在中心连杆1 上的位移距离，从而控制刀片4伸出的距离，实现对不同厚壁管材的切割作业，由于高压液体压强更好的可控性，因此刀片4的稳定性更高，切割效果较为理想，且结构简单。

在本发明的一个实施例中，所述水眼底座3上设有大水眼301和若干小水眼302，所述大水眼301设于所述水眼底座3远离中心连杆1的端部，所述小水眼302设于所述水眼底座3的侧壁上，且所述小水眼302靠近所述大水眼301设置，其中所述小水眼302连通有液道，所述液道设于所述水眼底座3 内，所述液道延伸至靠近所述连接筒套5端。

上述技术方案的工作原理和有益效果：割具到达预定位置时，投入钢球，钢球与大水眼301进行机械密封，当高压液体进入水眼底座3中，高压液体通过小水眼302节流释放形成内部压力，内部压力达到水眼底座3与中心连杆1之间设置的液压腔8中，通过液压腔8中的高压液体的压强推动连接筒套5朝向远离水眼底座3方向运动，大水眼301用于在切割作业结束后，快速对中心连杆1中的高压液体进行排出，有利于弹簧6的快速回复，减小弹簧6的机械劳损，降低机械维护成本。

在本发明的一个实施例中，所述连接筒套5包括行程筒套51，所述行程筒套51套接于所述中心连杆1上，所述行程筒套51一端固定连接于所述刀体7，所述行程筒套51靠近所述水眼底座3端部设置，且所述行程筒套51靠近水眼底座3端与所述中心连杆1之间设置有液压腔8，所述行程筒套51内壁设有行程滑块511，所述中心连杆1外壁设有行程滑槽512，所述行程滑块511滑动连接于所述行程滑槽512中；所述连接筒套5包括限位套筒52，所述限位套筒52套接于所述中心连杆1上，所述限位套筒52一端连接于所述行程筒套51另一端，所述限位套筒52另一端连接于所述弹簧6，所述限位套筒52内壁设有限位块521，所述中心连杆1外壁设有限位槽522，所述限位块521滑动连接于所述限位槽522中，且所述限位槽522两端均设置有限位挡块523。

上述技术方案的工作原理和有益效果：当行程筒套51被高压液体的压强推动发生位移时，行程滑块511在行程滑槽512中进行滑动，通过对行程滑块511在行程滑槽512中滑动距离的检测，根据割具上安装的刀片4的规格，可以计算出刀片4的伸出长度，从而有利操作人员准确把握割具的切割范围；当行程筒套51被高压液体的压强推动发生位移时，行程筒套51带动限位套筒52发生位移，限位块521在限位槽522中滑动，限位挡块523用于限制限位块521的位移范围，从而控制刀片4的伸出长度的最大值，方便操作人员可以根据切割需求灵活选择不同切割范围的割具进行切割作业。

在本发明的一个实施例中，所述刀片4数量为三个，所述刀片4呈等角周布于所述水眼底座3外壁，所述刀片4与所述水眼底座3之间连接有弹片。

上述技术方案的工作原理和有益效果：三个刀片4呈等角周布于水眼底座3外壁，刀片4之间的距离相同，当割具高速旋转时，任意相邻的两个刀片4对管材任意一个点的切割周期均相同，切割作业更加的稳定。当刀片4 处于伸出状态时，刀片4与水眼底座3之间设置的弹片被拉伸作用，当刀片4 需要回落时，弹片的回弹，有利于刀片4回落至初始位置，刀片4会被收纳于通槽中，在割具的运输途中，刀片4不会伸出通槽，更有利于保护刀片4。

在本发明的一个实施例中，所述引锥本体9包括固定板901，所述固定板 901固定连接于所述刀体7端部，所述固定板901对应所述刀片4位置设有推升挡块902，所述推升挡块902与所述刀片4接触位置设为斜面结构903，所述引锥本体9内壁连固定接有扶正短杆904。

上述技术方案的工作原理和有益效果：当刀体7朝向远离刀片4方向运动时，刀体7带动引锥本体9朝向刀片4运动，推升挡块902接触到刀片4 的自由端，随着推升挡块902的继续运动，斜面结构903推动刀片4的自由端发送转动，刀片4的自由端伸出通槽，扶正短杆904接触刀片4固定点位置，形成扶正短杆904和斜面结构903对刀片4的两点支撑，刀片4更加的稳定。

在本发明的一个实施例中，所述中心连杆1上设有回流孔101，所述回流孔101设于所述行程筒套61和水眼底座3之间，所述回流孔101中设置有单向阀102。

上述技术方案的工作原理和有益效果：当高压液体停止注入时，中心连杆1中液体压强减小，在弹簧6的回弹力的作用下，液压腔8中的压强高于中心连杆1中液体压强，单向阀102被开启，液压腔8中的液体由回流孔101 进入中心连杆1，随着液压腔8中的液体进入中心连杆1，弹簧6继续回弹，直至割刀整体恢复至初始状态。

在本发明的一个实施例中，还包括：若干密封垫圈，所述中心连杆1与所述顶部接头2和水眼底座3连接处设有第一密封垫圈1001，所述第一密封垫圈1001套接于所述中心连杆1上，所述中心连杆1与所述行程筒套51连接处设有第二密封垫圈1002，所述第二密封垫圈1002嵌设于所述行程筒套51内壁。

上述技术方案的工作原理和有益效果：中心连杆1上套设的第一密封垫圈1001，保证了高压液体不会由中心连杆1与顶部接头2和水眼底座3的连接处发生泄漏；行程筒套51内壁嵌设第二密封垫圈1002，保证了液压腔8中的高压液体不会由中心连杆1与行程筒套51的连接处发生泄漏，有利于保持高压液体压强的稳定性，从而控制刀片4的稳定性。

在本发明的一个实施例中，所述水眼底座3外壁设有直角切槽，所述直角切槽竖直内壁固定连接有安装柱11，所述刀片4套接于所述安装柱11上，所述安装柱11顶端设有防脱组件，所述防脱组件包括第一滑动槽1101，所述第一滑动槽1101设于所述安装柱11内，所述第一滑动槽1101内滑动连接有第一滑块1102，所述第一滑块1102顶端与所述第一滑动槽1101槽底之间连接有第一弹簧1103，所述第一滑块1102底端设有连接杆1104，所述连接杆1104设为直角折弯结构，所述连接杆1104一端连接于所述第一滑块1102底端，所述连接杆1104另一端固定连接有齿条1105，所述第一滑动槽1101远离水眼底座3端设有转动槽1106，所述转动槽1106与所述第一滑动槽1101 之间转动连接有转轴1107，所述转轴1107伸入所述第一滑动槽1101端固定连接有直齿轮1108，所述直齿轮1108啮合连接于所述齿条1105，所述转轴 1107伸入所述转动槽1106端固定连接有主动斜齿轮1109，所述主动斜齿轮 1109上啮合连接有四个从动斜齿轮1110，四个所述从动斜齿轮1110周向均匀布置于所述主动斜齿轮1109侧端，所述从动斜齿轮1110圆心位置固定连接有连接轴1111，所述连接轴1111顶端设有防脱槽1112，所述防脱槽1112 内滑动连接有防脱块1113，所述防脱块1113与所述防脱槽1112槽底之间连接有防脱弹簧1114，所述防脱槽1112与所述连接轴1111偏心设置，所述连接轴1111侧端伸入所述防脱槽1112中，所述连接轴1111顶端设为斜弧面结构，所述防脱块1113底端接触所述斜弧面结构设置，所述防脱块1113侧边贴合所述刀片4侧边设置。

上述技术方案的工作原理和有益效果：当刀片4安装于直角切槽中时，直角切槽并不会对刀片4的转动打开造成影响，当割具开始旋转切割作业时，第一滑块1102受离心力的作用，第一滑块1102顺着第一滑动槽1101向上滑动，第一弹簧1103受压缩作用，第一滑块1102的移动带动连接杆1104向上运动，连接杆1104带动齿条1105平移，与齿条1105啮合连接的直齿轮1108 发生转动，直齿轮1108带动转轴1107转动，转轴1107带动主动斜齿轮1109转动，主动斜齿轮1109上啮合连接的四个从动斜齿轮1110均同步发生转动，从动斜齿轮1110带动连接轴1111转动，由于连接轴1111顶端设置的斜弧面结构，且防脱槽1112与连接轴1111偏心设置，导致防脱块1113与连接轴1111 接触点的高度发生了变化，随着连接轴1111的转动，接触点的高度逐渐提高，连接轴1111逐渐将防脱块1113向防脱槽1112槽外顶升，防脱弹簧1114受拉伸作用，随着防脱块1113脱离防脱槽1112槽口位置，防脱块1113贴合刀片4的侧壁，阻止刀片4安装处发生横向移动，刀片4在切割作业时，刀片4 不易发生脱落，安全性能提高，当刀片4切割作业结束时，在第一弹簧1103 和防脱弹簧1114的回弹力的作用下，防脱组件恢复到初始位置，并不会对磨损刀片4的拆装造成影响，非常的方便。

在本发明的一个实施例中，还包括：刀片固定组件，所述刀片固定组件包括刀背槽1201，所述刀背槽1201设于所述斜面结构903顶面，且当所述刀片4处于展开状态时，所述刀片4卡设于所述刀背槽1201中，所述刀背槽1201 底端设有第二滑动槽1202，所述第二滑动槽1202内滑动连接有第二滑块 1203，所述第二滑块1203底端与所述第二滑动槽1202槽底之间连接有第二弹簧1204，且所述第二滑块1203设为锥形结构，所述第二滑块1203两侧对称布置有转动杆1205，所述转动杆1205设有平移块1206，所述转动杆1205 顶端转动连接于所述平移块1206，所述转动杆1205底端贴合所述第二滑块 1203侧边设置，所述转动杆1205靠近第二滑块1203端设有转动轴1207，所述转动杆1205侧端设置有拉杆1208，所述拉杆1208一端转动连接于所述平移块1206，所述拉杆1208另一端转动连接于所述刀背槽1201内壁，所述拉杆1208平行于所述转动杆1205设置，且所述拉杆1208长度与所述转动杆1205 顶端到所述转动轴1207的长度相等，所述平移块1206靠近转动杆1205端固定连接有压板1209，且所述压板1209垂直于所述平移块1206设置。

上述技术方案的工作原理和有益效果：当刀体7发生位移带动斜面结构 903接触刀片4，刀片4卡入刀背槽1201中，当割具开始旋转切割作业时，第二滑块1203受离心力的作用，第二滑块1203在第二滑动槽1202向上滑动，第二弹簧1204受拉伸作用，由于第二滑块1203为锥形结构，随着第二滑块 1203的向上运动，转动杆1205底端与第二滑块1203接触点位置发生变化，第二滑块1203侧边推动转动杆1205绕转动轴1207发生转动，由于拉杆1208长度与转动杆1205顶端到转动轴1207的长度相等，且拉杆1208于转动杆1205 平行设置，当转动杆1205发生转动时，转动杆1205带动平移块1206移动，且平移块1206始终保持水平状态，随着两块平移块1206逐渐靠近，平移块 1206上竖直连接的压板1209接触到刀片4侧端，对刀片4进行固定，实现了当割具开始旋转切割作业时，实时产生对刀片4的加固作用，减轻了刀片4 自由端在切割作业时发生的震荡位移，减轻了刀片4的切割损耗，安全性能进一步提高。压板1209只有在割具切割作业时，才会对刀片4有挤压加固作用，配合防脱块1113的设置，当割具切割作业时，割具处于高速旋转中时，防脱块1113用于限制刀片4安装转动点发生位移，压板1209用于限制刀片4 自由端发生位移，对刀片4采用了两点固定，刀片4的工作状态可以保持地更加的稳定，且这两个固定作用均是通过离心力来实现的，当割具处于静止状态时，两个固定作用都会消失，不影响刀片4的拆装，非常的方便，刀片4 的结构稳定性更好。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内中。