[发明专利]一种油气井井下事故处理装置与方法

权利要求书

1.一种油气井井下事故处理装置，包括本体(1)、驱动活塞(2)、复位弹簧(3)、支撑环板(4)、扭簧(5)、棘爪(6)、销轴(7)、卡瓦爪(8)和导头(9)，其特征在于所述本体(1)上设有本体外筒(1a)、本体内筒(1b)和本体连接板(1c)，所述本体外筒(1a)上端设有外筒母扣(1j)，所述本体内筒(1b)上设有沿周向均匀分布的两条轴向花键(1d)、疏流孔(1e)、限位棘齿(1f)、解锁槽(1h)和内筒公扣(1k)，所述本体连接板(1c)上设有钻井液循环孔(1i)，所述限位棘齿(1f)上设有棘齿平面(1g)和止逆台阶(1m)；所述驱动活塞(2)包括活塞大径段(2a)和活塞小径段(2b)，驱动活塞(2)的内壁设有沿周向均匀分布的两条花键槽(2c)，活塞小径段(2b)下端设有活塞公扣(2d)；所述扭簧(5)包括扭簧固定段(5a)和扭簧加载段(5b)；所述棘爪(6)包括棘爪转动孔(6a)、棘爪背面(6b)和棘爪尖端(6c)；所述卡瓦爪(8)包括爪块(8a)、块间纵槽(8c)、扭簧放置槽(8d)、销轴安装孔(8e)和卡瓦爪母扣(8f)，所述爪块(8a)的外壁设有卡瓦牙(8b)，所述爪块(8a)和块间纵槽(8c)周向交错均匀分布，所述卡瓦爪母扣(8f)设置于卡瓦爪(8)的内壁上端，所述扭簧放置槽(8d)内壁设有两个扭簧限位槽(8g)；所述导头(9)包括导头变径段(9a)、导头直筒段(9b)、钻井液通道(9c)和导头母扣(9d)；所述驱动活塞(2)套装在本体外筒(1a)与本体内筒(1b)形成的环形空间内，所述轴向花键(1d)与花键槽(2c)配合，所述支撑环板(4)通过螺纹连接于本体外筒(1a)下端；所述活塞大径段(2a)下端面与支撑环板(4)间设有复位弹簧(3)；所述驱动活塞(2)的活塞公扣(2d)与卡瓦爪(8)的卡瓦爪母扣(8f)配合；所述内筒公扣(1k)与导头母扣(9d)配合；所述扭簧(5)安装于扭簧放置槽(8d)内，扭簧固定段(5a)的两端设于扭簧限位槽(8g)内，所述扭簧加载段(5b)对棘爪背面(6b)施加压力，所述销轴(7)穿过扭簧(5)、棘爪转动孔(6a)和销轴安装孔(8e)，棘爪(6)可绕销轴(7)转动。

2.根据权利要求1所述的一种油气井井下事故处理装置，其特征在于所述销轴安装孔(8e)内通过螺纹连接有堵头(10)。

3.根据权利要求1所述的一种油气井井下事故处理装置，其特征在于所述活塞大径段(2a)与本体外筒(1a)内壁间、支撑环板(4)与卡瓦爪(8)上端外壁间均设有密封圈(11)。

4.根据权利要求1所述的一种油气井井下事故处理装置，其特征在于所述导头变径段(9a)大端的外径与导头直筒段(9b)的外径相等。

5.根据权利要求1所述的一种油气井井下事故处理装置，其特征在于所述限位棘齿(1f)上的棘齿平面(1g)和解锁槽(1h)在圆周方向相差180度。

6.根据权利要求1所述的一种油气井井下事故处理装置的方法，其特征在于，当发生井下事故有落鱼需要打捞时，将所述油气井井下事故处理装置通过外筒母扣(1j)连接于钻柱的最下端下入井内，到达落鱼处时循环钻井液，钻井液从本体连接板(1c)上的钻井液循环孔(1i)进入由本体连接板(1c)下端面、活塞大径段(2a)上端面、本体外筒(1a)内壁和本体内筒(1b)外壁所形成的环形腔体，钻井液推动驱动活塞(2)向下移动并压缩复位弹簧(3)直至活塞大径段(2a)上方环形腔体内的钻井液可通过疏流孔(1e)流至本体内筒(1b)内，钻井液最终通过钻井液流道(9c)进入钻柱与井壁间的外环空；由于驱动活塞(2)与卡瓦爪(8)通过螺纹固定连接，驱动活塞(2)下行过程中带动卡瓦爪(8)向下移动；初始状态下，卡瓦爪(8)上的爪块(8a)的内径大于导头变径段(9a)小端的外径且爪块(8a)的外径小于导头直筒段(9b)外径，导头直筒段(9b)外径小于落鱼内径；当卡瓦爪(8)向下移动时，爪块(8a)下端沿导头变径段(9a)滑动使得爪块外径增大，卡瓦牙(8b)咬紧落鱼内壁，上提管柱，在卡瓦牙(8b)与落鱼内壁摩擦力作用下，卡瓦爪(8)有继续相对导头(9)向下滑动的趋势并使卡瓦爪(8)对落鱼内壁咬得越来越紧，落鱼可随钻柱上提而被打捞出来，在此过程中棘爪(6)随卡瓦爪(8)向下移动，轴向花键(1d)与花键槽(2c)之间的啮合在驱动活塞(2)下行至极限位置时被解除，在扭簧(5)作用下棘爪尖端(6c)始终与本体内筒(1b)外表面接触，棘爪尖端(6c)沿棘齿平面(1g)向下滑动，受止逆台阶(1m)的限制棘爪尖端(6c)只能向下而不能向上滑动；当由于落鱼被卡太紧而无法通过钻柱上提取出时，则需将咬紧落鱼的处理装置取出，此时将钻柱转动180度，本体(1)转动但卡瓦爪(8)咬紧落鱼无法转动，棘爪(6)在限位棘齿(1f)的环槽内滑动直至解锁槽(1h)，微幅振动钻柱，在复位弹簧(3)的作用下，驱动活塞(2)向上移动并带动棘爪(6)沿解锁槽(1h)滑动，爪块(8a)外径减小并松开落鱼，上提钻柱可将井下事故处理装置提出。