井下遙控鎖止裝置及遙控鎖止方法
【專利摘要】井下遙控鎖止裝置及遙控鎖止方法，屬于石油、天然氣鉆井【技術(shù)領(lǐng)域】。本體、被鎖體和解鎖套筒上開有旁通孔；被鎖體安裝于本體內(nèi)側(cè)，解鎖套筒安裝于本體的外側(cè)，本體與上殼體用螺紋連接；本體中部開槽，鎖塊安裝于本體的槽內(nèi)，鎖塊與本體的開槽在周向上至少有兩個；被鎖體中部開有凹槽，軸向剖面齒形與鎖塊相嚙合；解鎖套筒下部內(nèi)側(cè)開有環(huán)形凹槽，與鎖塊的斜面凸臺相配合；解鎖套筒彈簧置于解鎖套筒與本體中徑部分上端面之間的環(huán)形空間內(nèi)，被鎖體彈簧置于被鎖體下部與本體大徑端側(cè)面之間的環(huán)形空間內(nèi)；解鎖套筒與本體的相應(yīng)位置有密封圈。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)部件的多次鎖止和釋放。
【專利說明】井下遙控鎖止裝置及遙控鎖止方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及井下遙控鎖止裝置及遙控鎖止方法。屬于石油、天然氣鉆井【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]在石油鉆井的井下工具設(shè)計(jì)中，很多情況都會涉及工具中某一部件的鎖緊與釋放功能。目前大多數(shù)工具中使用的鎖止機(jī)構(gòu)存在以下不足:有些機(jī)構(gòu)不能通過地面遙控的方式來操縱工具中的鎖止機(jī)構(gòu)的鎖止和釋放，不利于工具的控制；有些機(jī)構(gòu)通過銷釘將兩部件固定，在需要分離時，通過投球的方式來增大壓差剪斷銷釘實(shí)現(xiàn)分離，這種機(jī)構(gòu)只能用于釋放一次的鎖止機(jī)構(gòu)，不能重復(fù)使用，不適用于井下需多次控制的工具，而且井下工況復(fù)雜，有時意外的沖擊力也有可能造成銷釘間斷，部件提前釋放，造成不良后果；有些工具應(yīng)用分瓣彈性爪機(jī)構(gòu)或是徑向活塞鎖緊機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)鎖止和釋放功能，彈性爪機(jī)構(gòu)的軸向尺寸比較長，在承受比較大的軸向推力時，會發(fā)生脫開釋放的現(xiàn)象，徑向活塞鎖緊機(jī)構(gòu)存在接觸面積小，應(yīng)力大，容易失效的缺點(diǎn)，而且這兩種機(jī)構(gòu)都要求首先應(yīng)該先確定兩部件的相對軸向位置，再觸發(fā)鎖緊套或是徑向活塞動作進(jìn)行鎖止，操作較為繁瑣。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供井下遙控鎖止裝置及遙控鎖止方法。
[0004]井下遙控鎖止裝置，由上殼體、被鎖體、解鎖套筒彈簧、解鎖套筒、鎖塊、本體、被鎖體彈簧組成；本體、被鎖體和解鎖套筒上開有旁通孔；被鎖體安裝于本體內(nèi)側(cè)，解鎖套筒安裝于本體的外側(cè)，本體與上殼體用螺紋連接；本體中部開槽，鎖塊安裝于本體的槽內(nèi)，鎖塊與本體的開槽在周向上至少有兩個；被鎖體中部開有凹槽，軸向剖面齒形與鎖塊相嚙合；解鎖套筒下部內(nèi)側(cè)開有環(huán)形凹槽，與鎖塊的斜面凸臺相配合；解鎖套筒彈簧置于解鎖套筒與本體中徑部分上端面之間的環(huán)形空間內(nèi)，被鎖體彈簧置于被鎖體下部與本體大徑端側(cè)面之間的環(huán)形空間內(nèi)；解鎖套筒與本體的相應(yīng)位置有密封圈。
[0005]鎖塊一側(cè)有軸向分布的鋸齒輪廓，另一側(cè)有斜面凸臺結(jié)構(gòu)，分別與被鎖體和解鎖套筒的輪廓結(jié)構(gòu)相對應(yīng)，在軸向推力作用下，鎖塊能夠徑向移動。
[0006]當(dāng)被鎖體與鎖塊的鋸齒輪廓完全嚙合時，被鎖體與本體上的旁通孔軸向?qū)R；解鎖套筒的凸臺下部有旁通孔與環(huán)空相通。
[0007]一種井下遙控鎖止方法，含有以下步驟:
[0008]正常鉆進(jìn)時，機(jī)構(gòu)處于釋放狀態(tài)，當(dāng)需要進(jìn)行鎖定時，增大工作排量至控制排量，被鎖體在壓差作用下壓縮被鎖體彈簧下行，直至被鎖體上端的臺階面與上殼體的臺階面相接觸，此時被鎖體的旁通孔與本體的旁通孔對齊，鉆井液通過旁通孔流入解鎖套筒上部的環(huán)形空間，在內(nèi)外環(huán)空壓差的作用下，解鎖套筒壓縮解鎖套筒彈簧下行，鎖塊的凸臺在解鎖套筒的軸向推力下脫離凹槽，向機(jī)構(gòu)中心方向移動，并與被鎖體的鋸齒形凹槽相嚙合；此時，恢復(fù)為正常工作排量，由于解鎖套筒依然受內(nèi)外環(huán)空壓差作用，雖然壓差較控制排量時減小，但仍然存在較大壓差保證解鎖套筒不能回位至機(jī)構(gòu)釋放狀態(tài)，所以鎖塊的徑向運(yùn)動被限定，此時機(jī)構(gòu)仍然處于鎖止?fàn)顟B(tài)；
[0009]當(dāng)需要進(jìn)行釋放時，停泵，解鎖套筒上下端面的壓差不存在了，在解鎖套筒彈簧的回復(fù)力作用下上行，直至解鎖套筒上端面與上殼體的臺階面相接觸，此時解鎖套筒的環(huán)形凹槽與鎖塊的凸臺軸向?qū)?yīng)；同時，停泵時被鎖體受被鎖體彈簧向上的回復(fù)力作用，在鎖塊與被鎖體的斜面接觸作用下，鎖塊有向本體外側(cè)運(yùn)動的趨勢，當(dāng)解鎖套筒的環(huán)形凹槽與鎖塊的凸臺軸向?qū)?yīng)時，鎖塊徑向向外運(yùn)動，凸臺與凹槽結(jié)合，機(jī)構(gòu)完成釋放動作。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是提供一種能廣泛應(yīng)用于井下工具，可通過地面遙控的方式，實(shí)現(xiàn)部件的多次鎖止和釋放。在正常鉆進(jìn)時，機(jī)構(gòu)處于釋放狀態(tài)；當(dāng)需要進(jìn)行鎖定時，增大工作排量至控制排量，觸發(fā)機(jī)構(gòu)動作，動作完成后恢復(fù)正常排量，鎖止機(jī)構(gòu)處于鎖止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)需要進(jìn)行釋放時，停泵，機(jī)構(gòu)完成釋放動作。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]當(dāng)結(jié)合附圖考慮時，通過參照下面的詳細(xì)描述，能夠更完整更好地理解本發(fā)明以及容易得知其中許多伴隨的優(yōu)點(diǎn)，但此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本發(fā)明的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定，如圖其中:
[0012]圖1是本發(fā)明在鎖止?fàn)顟B(tài)時的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2是本發(fā)明在釋放狀態(tài)時的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。

【具體實(shí)施方式】
[0015]顯然，本領(lǐng)域技術(shù)人員基于本發(fā)明的宗旨所做的許多修改和變化屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0016]實(shí)施例1:如圖1、圖2所示，
[0017]井下遙控鎖止裝置，由上殼體1、被鎖體2、解鎖套筒彈簧3、解鎖套筒4、鎖塊5、本體6、被鎖體彈簧7組成。本體6、被鎖體2和解鎖套筒4上開有旁通孔。被鎖體2安裝于本體6內(nèi)側(cè)，解鎖套筒4安裝于本體6的外側(cè)，本體6與上殼體I用螺紋連接。本體6中部開槽，鎖塊5安裝于本體6的槽內(nèi)，鎖塊5與本體6的開槽在周向上至少有兩個。被鎖體2中部開有凹槽，軸向剖面齒形與鎖塊5相嚙合，軸向齒數(shù)多，則分配在每個齒上的軸向推力小，有助于提高強(qiáng)度。解鎖套筒4下部內(nèi)側(cè)開有環(huán)形凹槽，與鎖塊5的斜面凸臺相配合。解鎖套筒彈簧3置于解鎖套筒4與本體6中徑部分上端面之間的環(huán)形空間內(nèi)，被鎖體彈簧7置于被鎖體2下部與本體6大徑端側(cè)面之間的環(huán)形空間內(nèi)。解鎖套筒4與本體6的相應(yīng)位置連接密封圈。
[0018]井下遙控鎖止方法，含有以下步驟:
[0019]正常鉆進(jìn)時，機(jī)構(gòu)處于釋放狀態(tài)，當(dāng)需要進(jìn)行鎖定時，增大工作排量至控制排量，被鎖體2在壓差作用下壓縮被鎖體彈簧7下行，直至被鎖體2上端的臺階面與上殼體的臺階面相接觸，此時被鎖體2的旁通孔與本體6的旁通孔對齊，鉆井液通過旁通孔流入解鎖套筒4上部的環(huán)形空間，在內(nèi)外環(huán)空壓差的作用下，解鎖套筒4壓縮解鎖套筒彈簧3下行，鎖塊5的凸臺在解鎖套筒4的軸向推力下脫離凹槽，向機(jī)構(gòu)中心方向移動，并與被鎖體2的鋸齒形凹槽相嚙合；此時，恢復(fù)為正常工作排量，由于解鎖套筒依然受內(nèi)外環(huán)空壓差作用，雖然壓差較控制排量時減小，但仍然存在較大壓差保證解鎖套筒4不能回位至機(jī)構(gòu)釋放狀態(tài)，所以鎖塊5的徑向運(yùn)動被限定，此時機(jī)構(gòu)仍然處于鎖止?fàn)顟B(tài)；
[0020]當(dāng)需要進(jìn)行釋放時，停泵，解鎖套筒4上下端面的壓差不存在了，在解鎖套筒彈簧3的回復(fù)力作用下上行，直至解鎖套筒4上端面與上殼體I的臺階面相接觸，此時解鎖套筒4的環(huán)形凹槽與鎖塊5的凸臺軸向?qū)?yīng)；同時，停泵時被鎖體2受被鎖體彈簧7向上的回復(fù)力作用，在鎖塊5與被鎖體2的斜面接觸作用下，鎖塊5有向本體6外側(cè)運(yùn)動的趨勢，當(dāng)解鎖套筒4的環(huán)形凹槽與鎖塊5的凸臺軸向?qū)?yīng)時，鎖塊5徑向向外運(yùn)動，凸臺與凹槽結(jié)合，機(jī)構(gòu)完成釋放動作。
[0021]實(shí)施例2:如圖1、圖2所示，
[0022]在本體中部與下部臺階面上分別放置被鎖體彈簧和解鎖套筒彈簧，將鎖塊安裝于本體的通孔內(nèi)，在本體外部安裝解鎖套筒，將上殼體與本體用螺紋連接，最后將被鎖體自上而下裝入本體內(nèi)部。
[0023]正常鉆進(jìn)時，機(jī)構(gòu)處于釋放狀態(tài)，當(dāng)需要進(jìn)行鎖定時，增大工作排量至控制排量，被鎖體與本體的旁通孔對齊，解鎖套筒在內(nèi)外環(huán)空壓差的作用下下行，鎖塊與被鎖體的環(huán)形槽相嚙合。此時，恢復(fù)為正常工作排量，機(jī)構(gòu)仍然處于鎖止?fàn)顟B(tài)。
[0024]當(dāng)需要進(jìn)行釋放時，停泵，解鎖套筒在解鎖套筒彈簧的回復(fù)力作用下上行，其環(huán)形凹槽與鎖塊的凸臺軸向?qū)?yīng)。被鎖體受被鎖體彈簧向上的回復(fù)力作用，當(dāng)解鎖套筒的環(huán)形凹槽與鎖塊的凸臺軸向?qū)?yīng)時，鎖塊徑向向外運(yùn)動，凸臺與凹槽結(jié)合，機(jī)構(gòu)完成釋放動作。
[0025]如上所述，對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)地說明，但是只要實(shí)質(zhì)上沒有脫離本發(fā)明的發(fā)明點(diǎn)及效果可以有很多的變形，這對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是顯而易見的。因此，這樣的變形例也全部包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種井下遙控鎖止方法，其特征在于含有以下步驟: 正常鉆進(jìn)時，機(jī)構(gòu)處于釋放狀態(tài)，當(dāng)需要進(jìn)行鎖定時，增大工作排量至控制排量，被鎖體在壓差作用下壓縮被鎖體彈簧下行，直至被鎖體上端的臺階面與上殼體的臺階面相接觸，此時被鎖體的旁通孔與本體的旁通孔對齊，鉆井液通過旁通孔流入解鎖套筒上部的環(huán)形空間，在內(nèi)外環(huán)空壓差的作用下，解鎖套筒壓縮解鎖套筒彈簧下行，鎖塊的凸臺在解鎖套筒的軸向推力下脫離凹槽，向機(jī)構(gòu)中心方向移動，并與被鎖體的鋸齒形凹槽相嚙合；此時，恢復(fù)為正常工作排量，由于解鎖套筒依然受內(nèi)外環(huán)空壓差作用，雖然壓差較控制排量時減小，但仍然存在較大壓差保證解鎖套筒不能回位至機(jī)構(gòu)釋放狀態(tài)，所以鎖塊的徑向運(yùn)動被限定，此時機(jī)構(gòu)仍然處于鎖止?fàn)顟B(tài)； 當(dāng)需要進(jìn)行釋放時，停泵，解鎖套筒上下端面的壓差不存在了，在解鎖套筒彈簧的回復(fù)力作用下上行，直至解鎖套筒上端面與上殼體的臺階面相接觸，此時解鎖套筒的環(huán)形凹槽與鎖塊的凸臺軸向?qū)?yīng)；同時，停泵時被鎖體受被鎖體彈簧向上的回復(fù)力作用，在鎖塊與被鎖體的斜面接觸作用下，鎖塊有向本體外側(cè)運(yùn)動的趨勢，當(dāng)解鎖套筒的環(huán)形凹槽與鎖塊的凸臺軸向?qū)?yīng)時，鎖塊徑向向外運(yùn)動，凸臺與凹槽結(jié)合，機(jī)構(gòu)完成釋放動作。
2.井下遙控鎖止裝置，其特征在于，由上殼體、被鎖體、解鎖套筒彈簧、解鎖套筒、鎖塊、本體、被鎖體彈簧組成；本體、被鎖體和解鎖套筒上開有旁通孔；被鎖體安裝于本體內(nèi)側(cè)，解鎖套筒安裝于本體的外側(cè)，本體與上殼體用螺紋連接；本體中部開槽，鎖塊安裝于本體的槽內(nèi)，鎖塊與本體的開槽在周向上至少有兩個；被鎖體中部開有凹槽，軸向剖面齒形與鎖塊相嚙合；解鎖套筒下部內(nèi)側(cè)開有環(huán)形凹槽，與鎖塊的斜面凸臺相配合；解鎖套筒彈簧置于解鎖套筒與本體中徑部分上端面之間的環(huán)形空間內(nèi)，被鎖體彈簧置于被鎖體下部與本體大徑端側(cè)面之間的環(huán)形空間內(nèi)；解鎖套筒與本體的相應(yīng)位置有密封圈。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的井下遙控鎖止裝置，其特征是:鎖塊一側(cè)有軸向分布的鋸齒輪廓，另一側(cè)有斜面凸臺結(jié)構(gòu)，分別與被鎖體和解鎖套筒的輪廓結(jié)構(gòu)相對應(yīng)，在軸向推力作用下，鎖塊能夠徑向移動。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的井下遙控鎖止裝置，其特征是:當(dāng)被鎖體與鎖塊的鋸齒輪廓完全嚙合時，被鎖體與本體上的旁通孔軸向?qū)R；解鎖套筒的凸臺下部有旁通孔與環(huán)空相通。
【文檔編號】E21B23/00GK104047560SQ201310083044
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2013年3月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月15日
【發(fā)明者】林雅玲, 崔凱, 徐丙貴, 郭慧娟, 王雪 申請人:中國石油天然氣集團(tuán)公司, 中國石油集團(tuán)鉆井工程技術(shù)研究院