井下遥控锁止装置及遥控锁止方法
【专利摘要】井下遥控锁止装置及遥控锁止方法，属于石油、天然气钻井【技术领域】。本体、被锁体和解锁套筒上开有旁通孔；被锁体安装于本体内侧，解锁套筒安装于本体的外侧，本体与上壳体用螺纹连接；本体中部开槽，锁块安装于本体的槽内，锁块与本体的开槽在周向上至少有两个；被锁体中部开有凹槽，轴向剖面齿形与锁块相啮合；解锁套筒下部内侧开有环形凹槽，与锁块的斜面凸台相配合；解锁套筒弹簧置于解锁套筒与本体中径部分上端面之间的环形空间内，被锁体弹簧置于被锁体下部与本体大径端侧面之间的环形空间内；解锁套筒与本体的相应位置有密封圈。本发明实现部件的多次锁止和释放。
【专利说明】井下遥控锁止装置及遥控锁止方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及井下遥控锁止装置及遥控锁止方法。属于石油、天然气钻井【技术领域】。
【背景技术】
[0002]在石油钻井的井下工具设计中，很多情况都会涉及工具中某一部件的锁紧与释放功能。目前大多数工具中使用的锁止机构存在以下不足:有些机构不能通过地面遥控的方式来操纵工具中的锁止机构的锁止和释放，不利于工具的控制；有些机构通过销钉将两部件固定，在需要分离时，通过投球的方式来增大压差剪断销钉实现分离，这种机构只能用于释放一次的锁止机构，不能重复使用，不适用于井下需多次控制的工具，而且井下工况复杂，有时意外的冲击力也有可能造成销钉间断，部件提前释放，造成不良后果；有些工具应用分瓣弹性爪机构或是径向活塞锁紧机构来实现锁止和释放功能，弹性爪机构的轴向尺寸比较长，在承受比较大的轴向推力时，会发生脱开释放的现象，径向活塞锁紧机构存在接触面积小，应力大，容易失效的缺点，而且这两种机构都要求首先应该先确定两部件的相对轴向位置，再触发锁紧套或是径向活塞动作进行锁止，操作较为繁琐。
【发明内容】
[0003]为了克服现有技术的不足，本发明提供井下遥控锁止装置及遥控锁止方法。
[0004]井下遥控锁止装置，由上壳体、被锁体、解锁套筒弹簧、解锁套筒、锁块、本体、被锁体弹簧组成；本体、被锁体和解锁套筒上开有旁通孔；被锁体安装于本体内侧，解锁套筒安装于本体的外侧，本体与上壳体用螺纹连接；本体中部开槽，锁块安装于本体的槽内，锁块与本体的开槽在周向上至少有两个；被锁体中部开有凹槽，轴向剖面齿形与锁块相啮合；解锁套筒下部内侧开有环形凹槽，与锁块的斜面凸台相配合；解锁套筒弹簧置于解锁套筒与本体中径部分上端面之间的环形空间内，被锁体弹簧置于被锁体下部与本体大径端侧面之间的环形空间内；解锁套筒与本体的相应位置有密封圈。
[0005]锁块一侧有轴向分布的锯齿轮廓，另一侧有斜面凸台结构，分别与被锁体和解锁套筒的轮廓结构相对应，在轴向推力作用下，锁块能够径向移动。
[0006]当被锁体与锁块的锯齿轮廓完全啮合时，被锁体与本体上的旁通孔轴向对齐；解锁套筒的凸台下部有旁通孔与环空相通。
[0007]一种井下遥控锁止方法，含有以下步骤:
[0008]正常钻进时，机构处于释放状态，当需要进行锁定时，增大工作排量至控制排量，被锁体在压差作用下压缩被锁体弹簧下行，直至被锁体上端的台阶面与上壳体的台阶面相接触，此时被锁体的旁通孔与本体的旁通孔对齐，钻井液通过旁通孔流入解锁套筒上部的环形空间，在内外环空压差的作用下，解锁套筒压缩解锁套筒弹簧下行，锁块的凸台在解锁套筒的轴向推力下脱离凹槽，向机构中心方向移动，并与被锁体的锯齿形凹槽相啮合；此时，恢复为正常工作排量，由于解锁套筒依然受内外环空压差作用，虽然压差较控制排量时减小，但仍然存在较大压差保证解锁套筒不能回位至机构释放状态，所以锁块的径向运动被限定，此时机构仍然处于锁止状态；
[0009]当需要进行释放时，停泵，解锁套筒上下端面的压差不存在了，在解锁套筒弹簧的回复力作用下上行，直至解锁套筒上端面与上壳体的台阶面相接触，此时解锁套筒的环形凹槽与锁块的凸台轴向对应；同时，停泵时被锁体受被锁体弹簧向上的回复力作用，在锁块与被锁体的斜面接触作用下，锁块有向本体外侧运动的趋势，当解锁套筒的环形凹槽与锁块的凸台轴向对应时，锁块径向向外运动，凸台与凹槽结合，机构完成释放动作。
[0010]本发明的优点是提供一种能广泛应用于井下工具，可通过地面遥控的方式，实现部件的多次锁止和释放。在正常钻进时，机构处于释放状态；当需要进行锁定时，增大工作排量至控制排量，触发机构动作，动作完成后恢复正常排量，锁止机构处于锁止状态，当需要进行释放时，停泵，机构完成释放动作。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，如图其中:
[0012]图1是本发明在锁止状态时的整体结构示意图。
[0013]图2是本发明在释放状态时的整体结构示意图。
[0014]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
【具体实施方式】
[0015]显然，本领域技术人员基于本发明的宗旨所做的许多修改和变化属于本发明的保护范围。
[0016]实施例1:如图1、图2所示，
[0017]井下遥控锁止装置，由上壳体1、被锁体2、解锁套筒弹簧3、解锁套筒4、锁块5、本体6、被锁体弹簧7组成。本体6、被锁体2和解锁套筒4上开有旁通孔。被锁体2安装于本体6内侧，解锁套筒4安装于本体6的外侧，本体6与上壳体I用螺纹连接。本体6中部开槽，锁块5安装于本体6的槽内，锁块5与本体6的开槽在周向上至少有两个。被锁体2中部开有凹槽，轴向剖面齿形与锁块5相啮合，轴向齿数多，则分配在每个齿上的轴向推力小，有助于提高强度。解锁套筒4下部内侧开有环形凹槽，与锁块5的斜面凸台相配合。解锁套筒弹簧3置于解锁套筒4与本体6中径部分上端面之间的环形空间内，被锁体弹簧7置于被锁体2下部与本体6大径端侧面之间的环形空间内。解锁套筒4与本体6的相应位置连接密封圈。
[0018]井下遥控锁止方法，含有以下步骤:
[0019]正常钻进时，机构处于释放状态，当需要进行锁定时，增大工作排量至控制排量，被锁体2在压差作用下压缩被锁体弹簧7下行，直至被锁体2上端的台阶面与上壳体的台阶面相接触，此时被锁体2的旁通孔与本体6的旁通孔对齐，钻井液通过旁通孔流入解锁套筒4上部的环形空间，在内外环空压差的作用下，解锁套筒4压缩解锁套筒弹簧3下行，锁块5的凸台在解锁套筒4的轴向推力下脱离凹槽，向机构中心方向移动，并与被锁体2的锯齿形凹槽相啮合；此时，恢复为正常工作排量，由于解锁套筒依然受内外环空压差作用，虽然压差较控制排量时减小，但仍然存在较大压差保证解锁套筒4不能回位至机构释放状态，所以锁块5的径向运动被限定，此时机构仍然处于锁止状态；
[0020]当需要进行释放时，停泵，解锁套筒4上下端面的压差不存在了，在解锁套筒弹簧3的回复力作用下上行，直至解锁套筒4上端面与上壳体I的台阶面相接触，此时解锁套筒4的环形凹槽与锁块5的凸台轴向对应；同时，停泵时被锁体2受被锁体弹簧7向上的回复力作用，在锁块5与被锁体2的斜面接触作用下，锁块5有向本体6外侧运动的趋势，当解锁套筒4的环形凹槽与锁块5的凸台轴向对应时，锁块5径向向外运动，凸台与凹槽结合，机构完成释放动作。
[0021]实施例2:如图1、图2所示，
[0022]在本体中部与下部台阶面上分别放置被锁体弹簧和解锁套筒弹簧，将锁块安装于本体的通孔内，在本体外部安装解锁套筒，将上壳体与本体用螺纹连接，最后将被锁体自上而下装入本体内部。
[0023]正常钻进时，机构处于释放状态，当需要进行锁定时，增大工作排量至控制排量，被锁体与本体的旁通孔对齐，解锁套筒在内外环空压差的作用下下行，锁块与被锁体的环形槽相啮合。此时，恢复为正常工作排量，机构仍然处于锁止状态。
[0024]当需要进行释放时，停泵，解锁套筒在解锁套筒弹簧的回复力作用下上行，其环形凹槽与锁块的凸台轴向对应。被锁体受被锁体弹簧向上的回复力作用，当解锁套筒的环形凹槽与锁块的凸台轴向对应时，锁块径向向外运动，凸台与凹槽结合，机构完成释放动作。
[0025]如上所述，对本发明的实施例进行了详细地说明，但是只要实质上没有脱离本发明的发明点及效果可以有很多的变形，这对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，这样的变形例也全部包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种井下遥控锁止方法，其特征在于含有以下步骤: 正常钻进时，机构处于释放状态，当需要进行锁定时，增大工作排量至控制排量，被锁体在压差作用下压缩被锁体弹簧下行，直至被锁体上端的台阶面与上壳体的台阶面相接触，此时被锁体的旁通孔与本体的旁通孔对齐，钻井液通过旁通孔流入解锁套筒上部的环形空间，在内外环空压差的作用下，解锁套筒压缩解锁套筒弹簧下行，锁块的凸台在解锁套筒的轴向推力下脱离凹槽，向机构中心方向移动，并与被锁体的锯齿形凹槽相啮合；此时，恢复为正常工作排量，由于解锁套筒依然受内外环空压差作用，虽然压差较控制排量时减小，但仍然存在较大压差保证解锁套筒不能回位至机构释放状态，所以锁块的径向运动被限定，此时机构仍然处于锁止状态； 当需要进行释放时，停泵，解锁套筒上下端面的压差不存在了，在解锁套筒弹簧的回复力作用下上行，直至解锁套筒上端面与上壳体的台阶面相接触，此时解锁套筒的环形凹槽与锁块的凸台轴向对应；同时，停泵时被锁体受被锁体弹簧向上的回复力作用，在锁块与被锁体的斜面接触作用下，锁块有向本体外侧运动的趋势，当解锁套筒的环形凹槽与锁块的凸台轴向对应时，锁块径向向外运动，凸台与凹槽结合，机构完成释放动作。
2.井下遥控锁止装置，其特征在于，由上壳体、被锁体、解锁套筒弹簧、解锁套筒、锁块、本体、被锁体弹簧组成；本体、被锁体和解锁套筒上开有旁通孔；被锁体安装于本体内侧，解锁套筒安装于本体的外侧，本体与上壳体用螺纹连接；本体中部开槽，锁块安装于本体的槽内，锁块与本体的开槽在周向上至少有两个；被锁体中部开有凹槽，轴向剖面齿形与锁块相啮合；解锁套筒下部内侧开有环形凹槽，与锁块的斜面凸台相配合；解锁套筒弹簧置于解锁套筒与本体中径部分上端面之间的环形空间内，被锁体弹簧置于被锁体下部与本体大径端侧面之间的环形空间内；解锁套筒与本体的相应位置有密封圈。
3.根据权利要求2所述的井下遥控锁止装置，其特征是:锁块一侧有轴向分布的锯齿轮廓，另一侧有斜面凸台结构，分别与被锁体和解锁套筒的轮廓结构相对应，在轴向推力作用下，锁块能够径向移动。
4.根据权利要求2所述的井下遥控锁止装置，其特征是:当被锁体与锁块的锯齿轮廓完全啮合时，被锁体与本体上的旁通孔轴向对齐；解锁套筒的凸台下部有旁通孔与环空相通。
【文档编号】E21B23/00GK104047560SQ201310083044
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2013年3月15日 优先权日:2013年3月15日
【发明者】林雅玲, 崔凯, 徐丙贵, 郭慧娟, 王雪 申请人:中国石油天然气集团公司, 中国石油集团钻井工程技术研究院