[发明专利]一种超深井套管智能刮壁器

权利要求书

1.一种超深井套管智能刮壁器，其特征在于，主要包括：第一上接头(1)、第一剪切销钉(5)、第一刮刀组(6)、第一组鱼鳞式刮刀片(7)、第一承压腔室(9)、第一双母转换接头(13)、第一低密度钢球(16)、第一球座(17)、第一剪销(18)、第一滑套(20)、第一刮壁器(22)、第二上接头(23)、第二剪切销钉(27)、第二刮刀组(28)、第二组鱼鳞式刮刀片(29)、第二承压腔室(31)、第二双母转换接头(35)、第二低密度钢球(38)、第二球座(39)、第二剪销(40)、第二滑套(42)、第二刮壁器(44)、第三上接头(45)、第三剪切销钉(49)、第三刮刀组(50)、第三组鱼鳞式刮刀片(51)、第三承压腔室(53)、第三双母转换接头(57)、第三公扣(58)、第三低密度钢球(60)、第三球座(61)、第三剪销(62)、第三滑套(64)、第三刮壁器(66)；其中，超深井套管智能刮壁器由第一刮壁器(22)、第二刮壁器(44)和第三刮壁器(66)组成，第一刮壁器(22)通过第一上接头(1)与上部管柱连接，第一刮壁器(22)通过第一公扣(14)、第一滑套(20)及第一双母转换接头(13)与第二刮壁器(44)连接，第二刮壁器(44)通过第二公扣(36)、第二滑套(42)及第二双母转换接头(35)与第三刮壁器(66)连接，第三刮壁器(66)通过第三公扣(58)、第三滑套(64)及第三双母转换接头(57)与下部井下工具连接，从而形成可同时实现钻塞、磨铣、通井、刮壁作业的智能化管柱；第一刮壁器(22)由第一上接头(1)、第一本体(2)、第一锁紧螺栓(3)、第一定位压板(4)、第一剪切销钉(5)、第一刮刀组(6)、第一组鱼鳞式刮刀片(7)、第一承压橡胶密封套(8)、第一承压腔室(9)、第一弹簧(10)、第一压块(11)、第一凹槽(12)、第一双母转换接头(13)、第一公扣(14)、第一滑套公扣(15)、第一低密度钢球(16)、第一球座(17)、第一剪销(18)、第一密封垫片(19)、第一滑套(20)、第一滑套母扣(21)组成；第二刮壁器(44)由第二上接头(23)、第二本体(24)、第二锁紧螺栓(25)、第二定位压板(26)、第二剪切销钉(27)、第二刮刀组(28)、第二组鱼鳞式刮刀片(29)、第二承压橡胶密封套(30)、第二承压腔室(31)、第二弹簧(32)、第二压块(33)、第二凹槽(34)、第二双母转换接头(35)、第二公扣(36)、第二滑套公扣(37)、第二低密度钢球(38)、第二球座(39)、第二剪销(40)、第二密封垫片(41)、第二滑套(42)、第二滑套母扣(43)；第三刮壁器(66)由第三上接头(45)、第三本体(46)、第三锁紧螺栓(47)、第三定位压板(48)、第三剪切销钉(49)、第三刮刀组(50)、第三组鱼鳞式刮刀片(51)、第三承压橡胶密封套(52)、第三承压腔室(53)、第三弹簧(54)、第三压块(55)、第三凹槽(56)、第三双母转换接头(57)、第三公扣(58)、第三滑套公扣(59)、第三低密度钢球(60)、第三球座(61)、第三剪销(62)、第三密封垫片(63)、第三滑套(64)、第三滑套母扣(65)组成；第一刮刀组(6)由第一剪切销钉(5)、第一组鱼鳞式刮刀片(7)、第一承压橡胶密封套(8)、第一承压腔室(9)、第一弹簧(10)、第一压块(11)组成，第二刮刀组(28)由第二剪切销钉(27)、第二组鱼鳞式刮刀片(29)、第二承压橡胶密封套(30)、第二承压腔室(31)、第二弹簧(32)、第二压块(33)组成，第三刮刀组(50)由第三剪切销钉(49)、第三组鱼鳞式刮刀片(51)、第三承压橡胶密封套(52)、第三承压腔室(53)、第三弹簧(54)、第三压块(55)组成；第一刮刀组(6)通过第一剪切销钉(5)第一定位压板(4)和第一锁紧螺栓(3)固定在第一凹槽(12)内，第二刮刀组(28)通过第二剪切销钉(27)第二定位压板(26)和第二锁紧螺栓(25)固定在第二凹槽(34)内，第三刮刀组(50)通过第三剪切销钉(49)第三定位压板(48)和第三锁紧螺栓(47)固定在第三凹槽(56)内；第一刮刀组(6)由环向间隔180°的第一组鱼鳞式刮刀片(7)组成，第二刮刀组由环向间隔180°的第二组鱼鳞式刮刀片(29)组成，第三刮刀组由环向间隔180°的第三组鱼鳞式刮刀片(51)组成；第一组鱼鳞式刮刀片(7)、第二组鱼鳞式刮刀片(29)和第三组鱼鳞式刮刀片(51)径向截面为圆弧形且中心角为60°，未工作时，外径与第一本体(2)、第二本体(24)、第三本体(46)外径相同，且第一刮刀组(6)上的第一组鱼鳞式刮刀片(7)与第二刮刀组(28)上的第二组鱼鳞式刮刀片(29)之间的相位角为60°，第二刮刀组(28)上的第二组鱼鳞式刮刀片(29)和第三刮刀组(50)上的第三组鱼鳞式刮刀片(51)之间的相位角为60°；第一剪切销钉(5)、第二剪切销钉(27)和第三剪切销钉(49)被剪断前，第一定位压板(4)和第一锁紧螺栓(3)用于固定第一压块(11)，第二定位压板(26)和第二锁紧螺栓(25)用于固定第二压块(33)，第三定位压板(48)和第三锁紧螺栓(47)用于固定第三压块(55)，而第一剪切销钉(5)、第二剪切销钉(27)和第三剪切销钉(49)被剪断后，第一定位压板(4)和第一锁紧螺栓(3)用于限制第一组鱼鳞式刮刀片(7)的径向位移，第二定位压板(26)和第二锁紧螺栓(25)用于限制第二组鱼鳞式刮刀片(29)的径向位移，第三定位压板(48)和第三锁紧螺栓(47)用于限制第三组鱼鳞式刮刀片(51)的径向位移；第一滑套(20)由第一滑套公扣(15)、第一低密度钢球(16)、第一球座(17)、第一剪销(18)、第一密封垫片(19)、第一滑套母扣(21)组成，第一滑套公扣(15)与第一双母转换接头(13)连接，第一低密度钢球(16)与第一球座(17)坐封配合，第一滑套母扣(21)与第二上接头(23)连接；第二滑套(42)由第二滑套公扣(37)、第二低密度钢球(38)、第二球座(39)、第二剪销(40)、第二密封垫片(41)、第二滑套母扣(43)组成，第二滑套公扣(37)与第二双母转换接头(35)连接，第二低密度钢球(38)与第二球座(39)坐封配合，第二滑套母扣(43)与第三上接头(45)连接；第三滑套(64)由第三滑套公扣(59)、第三低密度钢球(60)、第三球座(61)、第三剪销(62)、第三密封垫片(63)、第三滑套母扣(65)组成，第三滑套公扣(59)与第三双母转换接头(57)连接，第三低密度钢球(60)与第三球座(61)坐封配合，第三滑套母扣(65)与下部井下工具连接；所述超深井套管智能刮壁器的刮刀片呈向下倾斜的鱼鳞式分布，且第一剪切销钉(5)、第二剪切销钉(27)和第三剪切销钉(49)几何尺寸相同，抗剪强度依次递减；第一剪销(18)的抗剪强度等于第一剪切销钉(5)的抗剪强度，第二剪销(40)的抗剪强度等于第二剪切销钉(27)的抗剪强度，第三剪销(62)的抗剪强度等于第三剪切销钉(49)的抗剪强度，确保在相同压力下同时被剪断；第一球座(17)、第二球座(39)、第三球座(61)内径依次减小；第一低密度钢球(16)、第二低密度钢球(38)和第三低密度钢球(60)外径依次减小；作业时，将所述智能化管柱下入需要刮壁作业的目标深度，投放第三低密度钢球(60)坐封到第三球座(61)，向套管内打压，随着第三承压腔室(53)内的压力达到第三剪切销钉(49)的极限剪断压力、同时第三本体(46)内的压力达到第三剪钉(62)的极限剪断压力时，第三剪切销钉(49)及第三剪销(62)被剪断，在第三弹簧(54)的弹力下弹出第三组鱼鳞式刮刀片(51)并紧贴在套管内壁，同时第三低密度钢球(60)及第三球座(61)脱落；其次，投放第二低密度钢球(38)坐封到第二球座(39)，向套管内打压，随着第二承压腔室(31)内的压力达到第二剪切销钉(27)及第二剪销(40)极限剪断压力、同时第二本体(24)内的压力达到第二剪钉(40)的极限剪断压力时，第二剪切销钉(27)及第二剪销(40)被剪断，在第二弹簧(32)的作用下弹出第二组鱼鳞式刮刀片(29)并紧贴在套管内壁，同时第二低密度钢球(38)及第二球座(39)脱落；最后，投放第一低密度钢球(16)坐封到第一球座(17)，向套管内打压，随着第一承压腔室(9)内压力达到第一剪切销钉(5)的极限剪断压力、同时第一本体(2)内压力达到第一剪钉(18)的极限剪断压力时，在第一弹簧(10)的作用下弹出第一组鱼鳞式刮刀片(7)并紧贴在套管内壁，同时第一低密度钢球(16)及第一球座(17)脱落，从而实现刮套管非旋转式360°无死角智能刮壁作业。