一种变频锤击式套管水泥环破碎器的制作方法

本发明涉及废弃井套管处理，尤其涉及一种变频锤击式套管水泥环破碎器。

背景技术：

1、石油工程在钻井过程中需要进行固井作业，固井作业是通过将水泥注入套管与井眼之间的缝隙并形成坚硬的固体达到稳固井筒的作用，由水泥凝固后形成的固体称之为水泥环，水泥环越坚固也就表示固井效果越好，井筒越稳定。

2、但是在油井废弃后在需要对套管进行切割时，坚固的水泥环却造成套管的切割及提升困难，由于未破碎的水泥环坚固且沉重，对于套管的切割及上提回收造成极大的难度，导致切割时间和效率以及上提的套管长度受到了极大的限制，对时间及作业成本造成了极大的消耗。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，本发明提供一种变频锤击式套管水泥环破碎器。可对水泥环进行破碎，使后续的切割套管时不需要再克服水泥环带来的阻力；在提升作业中没有水泥环与套管的附着阻力，减轻了管段的重量，提高了提升套管的长度，也减小了重复切割套管的次数，大大缩减了时间和成本。

2、本发明为解决其问题所采用的技术方案是：

3、一种变频锤击式套管水泥环破碎器，包括：管壁锚定机构，所述管壁锚定机构至少部分外凸，用于锚定套管内壁；液压控制机构，所述液压控制机构的一端与管壁锚定机构连接；锤击机构，所述锤击机构与所述液压控制机构的另一端连接；其中，所述锤击机构至少部分外凸与套管内壁相抵，所述液压控制机构驱动所述锤击机构运动，用于使所述锤击机构锤击与套管内壁相抵的部分。

4、通过采用上述方案，可通过液压控制机构对锤击机构提供驱动力，从而带动锤击机构进行锤击，实现对水泥环的破碎作用。

5、进一步地，所述管壁锚定机构包括：上接头，所述上接头用于外接驱动设备；防转套，所述防转套一端与上接头连接；芯轴，所述芯轴位于防转套内，所述芯轴一端穿入上接头内，另一端与所述液压控制机构连接；过流套，所述过流套套接于防转套内部的芯轴上，且与所述防转套连接。

6、通过采用上述方案，可通过上接头连接驱动设备，并通过芯轴传送驱动设备的扭力及冲击力，实现对液压控制机构提供驱动力的效果。

7、进一步地，所述防转套外表周向分布有两个以上的防转棱，所述防转棱均沿所述防转套轴向设置，每个所述防转棱上均设置有至少两个锚爪。

8、通过采用上述方案，可通过防转棱上的锚爪对套管内壁进行临时的抓持，实现对防转套的临时固定效果。

9、进一步地，所述芯轴上套设有第一垫环、第二垫环和第三垫环，所述第一垫环位于所述上接头和所述防转套之间，所述第二垫环位于防转套内部，用于限位过流套，所述第三垫环位于防转套与液压控制机构之间。

10、通过采用上述方案，可提高芯轴的稳定性。

11、进一步地，所述液压控制机构包括：活塞套，所述活塞套一端与管壁锚定机构内芯轴的另一端连接，所述活塞套内包括轴向连接的活塞轴和活塞；锤套，所述锤套的一端与活塞套的另一端连接，所述锤套内设置有震击锤，所述震击锤与活塞连接。

12、通过采用上述方案，可实现对震击锤的液压驱动效果。

13、进一步地，所述活塞轴与活塞之间设置有第一活塞环和密封环，所述活塞与活塞套之间设置有第二活塞环，用于将活塞轴、活塞与活塞套之间密封。

14、通过采用上述方案，提高液压驱动的气密性，从而提高液压驱动力。

15、进一步地，所述锤击机构包括下接头、变扣和震击套，所述震击套位于所述下接头和变扣之间，用于连接下接头和变扣，所述震击套内具有活动腔，所述活动腔内设有锥套，所述锥套一端与活动腔的一端抵接，所述锥套另一端与活动腔的另一端通过震击弹簧抵接。

16、通过采用上述方案，可使锤击机构的锥套通过震击弹簧复位，并通过液压控制机构为锥套提供驱动力。

17、进一步地，所述震击套设置有沿周向分布的锤击孔，所述锤击孔内设置有可向锤击孔外延伸的锤块，所述锤块两端设置有用于防止锤块脱离锤击孔的抵接部。

18、通过采用上述方案，用于锤击管套实现破碎水泥的作用。

19、进一步地，所述锥套表面设置有至少两个台阶环，所述台阶环用于在所述锥套做直线往复运动时带动锤块沿锤击孔开孔方向做直线往复运动。

20、通过采用上述方案，当所述锥套滑动时可带动锤块沿锤击孔做直线往复运动，实现对套管内壁的锤击效果。

21、进一步地，所述上接头连接有旋转设备，用于带动所述液压控制机构和锤击机构旋转。

22、通过采用上述方案，可使锤击机构旋转，提高对套管内壁的锤击范围。

23、综上所述，本发明提供的一种变频锤击式套管水泥环破碎器具有如下技术效果：所述管壁锚定机构在驱动设备或者专门的驱动装置的驱动下旋转，并带动芯轴及液压控制机构、锤击机构与其同步旋转，在旋转的同时对管柱进行液体打压操作，使得锤块进行一定频率的锤击套管内壁，锤击的频率及力度可以通过管柱的旋转速度及液体压力及流速进行调整，锤击的力通过套管壁传递至水泥环，使水泥环破碎。解决了废弃油井由于未破碎的水泥环坚固且沉重的问题，解决了对于套管的切割及上提回收造成的难度较大问题，大大提高了切割套管的长度及切割效率，节省了多次切割的时间及成本。

技术特征：

1.一种变频锤击式套管水泥环破碎器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种变频锤击式套管水泥环破碎器，其特征在于，所述管壁锚定机构(100)包括：

3.根据权利要求2所述的一种变频锤击式套管水泥环破碎器，其特征在于，所述防转套(104)外表周向分布有两个以上的防转棱(110)，所述防转棱(110)均沿所述防转套(104)轴向设置，每个所述防转棱(110)上均设置有至少两个锚爪(105)。

4.根据权利要求2所述的一种变频锤击式套管水泥环破碎器，其特征在于，所述芯轴(102)上套设有第一垫环(103)、第二垫环(106)和第三垫环(109)，所述第一垫环(103)位于所述上接头(101)和所述防转套(104)之间，所述第二垫环(106)位于防转套(104)内部，用于限位过流套(108)，所述第三垫环(109)位于防转套(104)与液压控制机构(200)之间。

5.根据权利要求1所述的一种变频锤击式套管水泥环破碎器，其特征在于，所述液压控制机构(200)包括：

6.根据权利要求5所述的一种变频锤击式套管水泥环破碎器，其特征在于，所述活塞轴(201)与活塞(202)之间设置有第一活塞环(204)和密封环(203)，所述活塞(202)与活塞套(206)之间设置有第二活塞环(205)，用于将活塞轴(201)、活塞(202)与活塞套(206)之间密封。

7.根据权利要求1所述的一种变频锤击式套管水泥环破碎器，其特征在于，所述锤击机构(300)包括下接头(306)、变扣(301)和震击套(302)，所述震击套(302)位于所述下接头(306)和变扣(301)之间，用于连接下接头(306)和变扣(301)，所述震击套(302)内具有活动腔，所述活动腔内设有锥套(303)，所述锥套(303)一端与活动腔的一端抵接，所述锥套(303)另一端与活动腔的另一端通过震击弹簧(307)抵接。

8.根据权利要求7所述的一种变频锤击式套管水泥环破碎器，其特征在于，所述震击套(302)设置有沿周向分布的锤击孔，所述锤击孔内设置有可向锤击孔外延伸的锤块(304)，所述锤块(304)两端设置有用于防止锤块(304)脱离锤击孔的抵接部(308)。

9.根据权利要求8所述的一种变频锤击式套管水泥环破碎器，其特征在于，所述锥套(303)表面设置有至少两个台阶环(309)，所述台阶环(309)用于在所述锥套(303)做直线往复运动时带动锤块(304)沿锤击孔开孔方向做直线往复运动。

10.根据权利要求2所述的一种变频锤击式套管水泥环破碎器，其特征在于，所述上接头(101)连接有旋转设备，用于带动所述液压控制机构(200)和锤击机构(300)旋转。

技术总结
本发明公开了一种变频锤击式套管水泥环破碎器，包括：管壁锚定机构，所述管壁锚定机构至少部分外凸，用于锚定套管内壁；液压控制机构，所述液压控制机构的一端与管壁锚定机构连接；锤击机构，所述锤击机构与所述液压控制机构的另一端连接；其中，所述锤击机构至少部分外凸与套管内壁相抵，所述液压控制机构驱动所述锤击机构运动，用于使所述锤击机构锤击与套管内壁相抵的部分。本发明可对水泥环进行破碎，使后续的切割套管时不需要再克服水泥环带来的阻力；在提升作业中没有水泥环与套管的附着阻力，减轻了管段的重量，提高了提升套管的长度，也减小了重复切割套管的次数，大大缩减了时间和成本。

技术研发人员：蔡万伟,洪东来,王明皓
受保护的技术使用者：博德世达（天津）能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15