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　　本专利针对油井、水井井下落物、卡死封隔器及变形套管等复杂维修场景，提出一种集成液压锚定、钻压控制与减速传动的磨铣工具。通过液压马达驱动减速机构提升扭矩输出，结合锚定装置实现稳定作业，解决了传统方法效率低、成本高的问题，实现高效低成本的井下维修。

　　—种用于油井、水井的磨铣工具技术领域[0001]本实用新型涉及油井、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。

　　[0002]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。[0003]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。[0004]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。[0005]实用新型内容[0006]本实用新型的目的在于提供一种用于油井、水井的磨铣工具，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。[0007]本实用新型提别提供的用于油井、水井的磨铣工具，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。[0008]本实用新型提别提供的用于油井、水井的磨铣工具，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，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。[0009]本实用新型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 ;[0010]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;[0011]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的外部，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，本实用新型所 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 ;[0012]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。[0013]本实用新型所述用于油井、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。[0014]本实用新型所述的用于油井、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。[0015]本实用新型所述的用于油井、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。[0016]本实用新型所述的用于油井、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。[0017]本实用新型所述的用于油井、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。[0018]本实用新型所述的用于油井、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，[0019]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；[0020]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；[0021]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。[0022]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；[0023]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；[0024]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；[0025]7、完成磨铣工作后，继续用清水洗井一周，再起出磨铣工具。[0026]本实用新型所 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。[0027]本实用新型所述的用于油井、水井的磨铣工具，具体参数如下:总长度为:77856985mm ;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.ll=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。[0028]本实用新型所述的用于油井、水井的磨铣工具，工作参数如下:[0029]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；[0030]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 ；[0031]钢材抗拉强度与抗剪强度的关系为:τ = σ b/ V 3[0032]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=624XP31 /4=31365M2CrMo 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1.442CrMo淬火。本实用新型所述用于油井、水井的磨铣工具，其中，液压锚定装置I采用的是水力锚。

　　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1 0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的外部，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，本实用新型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的外部，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，本实用新型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 ;[0053]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)的外部，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。

　　专利摘要一种用于油井、水井的磨铣工具，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；本实用新型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。

　　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

　　技术研发人员：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

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