一种孔内绳索取心事故钻杆孔底动力切割装置的制作方法

1.本发明涉及绳索取心钻探施工技术领域，特别是涉及一种孔内绳索取心事故钻杆孔底动力切割装置。


背景技术：

2.一般来说，地质岩心钻探工程使用金刚石绳索取心钻进施工过程中，由于地层复杂或人为原因等经常性发生卡钻、埋钻、烧钻等事故，发生上述孔内事故后往往导致钻杆和钻具不能正常打捞提出井口。采用反扣处理时，需配置同长度数量的反扣钻杆，处理过程中花费较大的人力、物力及时间，同时存在安全隐患及附加事故较多等问题，严重影响事故处理效率。
3.目前，在深孔地质岩心钻探施工中发生此类事故时，通常采用机械水力割刀将事故钻杆切割断后再进行打捞处理，此种方法需配置同长度数量的小一径钻杆进行一次性切割，如小一径钻杆数量储备不足，则采用分段切割逐次将钻杆切割完成后再进行打捞。如采用一次性切割方法时，需配置同长度数量的小一径钻杆，现场往往无法满足储备条件，外调过程需要一定时间，会错失事故处理的良机而造成事故升级。但采用分段切割逐次进行打捞方法，存在作业工序繁杂、事故处理周期长、工人劳动强度大、次生安全隐患及附加事故较多等问题，严重影响事故处理效率，同样会错失事故处理的良机而造成事故升级。无论采用反扣处理还是分段切割均需要花费大量的物力和人力，且处理时间和效果皆存在未确定之变数，往往会错过事故处理的最佳第一时机，在事故钻杆还未处理完成前井壁可能会发生坍塌、掉块和环空间岩屑沉淀原因造成钻杆大部分被卡、埋的次生恶性事故，如钻杆大部分被卡、埋则会导致钻孔报废的巨大经济损失。
4.因此，在目前钻探专业设备、技术条件下发明一种操作简单、快捷简便、实用性强的一种绳索取心事故钻杆孔底动力切割装置，是本领域技术人员亟需解决的问题；争取在绳索取心施工中发生卡钻、埋钻、烧钻等事故发生前第一时间内将事故钻杆切割断后提出孔口，将剩余钻具切削磨灭干净，最后将复杂事故进行简便、快捷的成功处理。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种孔内绳索取心事故钻杆孔底动力切割装置，以解决上述现有技术存在的问题，能够实现操作简单、快捷简便、安全可靠达到快速有效的解决绳索取心事故钻杆切割情况，达到将其影响限定在可控范围内，减少人力、物力及时间成本，提高复杂事故处理的成功机率，提高钻探施工效率，降低钻孔因复杂事故处理失败而报废的机率。
6.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
7.本发明提供一种孔内绳索取心事故钻杆孔底动力切割装置，包括孔底动力切割装置本体和辅助装置，其中，所述孔底动力切割装置本体包括底座、轴承套、水力割刀器、螺杆马达、旁通阀、轴承座、单动封水组件、重锤和捞矛头，所述辅助装置包括提升打捞绞车、钢
丝绳、钻机和泥浆泵；
8.所述底座的内部由顶部到底部分别为螺纹孔、短孔和长孔，所述螺纹孔用于与所述轴承套连接，所述长孔顶部两侧的所述底座侧壁上开设有连通外部的水眼，所述底座的外壁上设置有卡接台，所述卡接台能够与事故钻具的座环密封接触；
9.所述水力割刀器包括水力割刀器外壳体、转换接头、封水钢球、柱塞、压缩弹簧、割刀片、推力球轴承一、推力球轴承二、压缩弹簧和自锁螺母一，其中所述水力割刀器外壳体内部设置有柱塞孔和推刀孔，所述水力割刀器外壳体的底部设置有芯轴，所述水力割刀器外壳体的顶端通过所述转换接头连接所述螺杆马达；所述封水钢球设置于所述柱塞的底部圆孔内，且柱塞的底部圆孔的入口由所述封水钢球封堵，所述割刀片安装于所述水力割刀器外壳体上设置的割刀槽内，且每个所述割刀片的内端均通过弹簧销与所述水力割刀器外壳体转动连接，所述割刀片的内端还设置有卡接部，所述卡接部与所述柱塞底部的推杆配合连接，所述柱塞下行时通过所述卡接部驱顶压所述割刀片，使所述割刀片旋转并由所述割刀槽向外伸展打开呈切割工作状态；所述水力割刀器外壳体上还对应设置有泄压孔，所述封水钢球形成的高压腔推动所述柱塞向下移动至所述泄压孔时泄放高压钻井液；所述芯轴上由顶部到底部分别安装所述推力球轴承一、推力球轴承二、压缩弹簧、自锁螺母一和开口销，所述轴承套罩设于所述推力球轴承一的外部，所述自锁螺母一与所述芯轴的底端螺纹连接，所述压缩弹簧设置于所述推力球轴承二与所述自锁螺母一之间；
10.所述螺杆马达的顶部连接所述旁通阀，所述旁通阀的顶部连接所述轴承座，所述轴承座内部设置有通孔，所述通孔上设置有一圈限位台阶；
11.所述单动封水组件包括单动芯柱、推力球轴承三、推力球轴承四、自锁螺母二、膨胀橡胶圈和铁垫圈，所述单动芯柱的顶部伸入所述单动封水组件顶部的重锤的通孔内，且所述重锤的通孔底部设置的台阶卡接，所述单动芯柱的底部轴体伸入所述轴承座内，所述轴承座与所述重锤之间的所述单动芯柱的轴体上套设有多个膨胀橡胶圈，各所述膨胀橡胶圈之间设置有铁垫圈，且最底部的铁垫圈的底部设置有伸入所述轴承座的限位套，所述限位套与所述轴承座内的限位台阶之间的所述单动芯柱上安装所述推力球轴承三，所述限位台阶底部的所述单动芯柱上安装所述推力球轴承四，所述推力球轴承四的底部由自锁螺母二限位；
12.所述重锤的外径与所述膨胀橡胶圈的外径、所述轴承座的外径均相等，所述重锤内设置有圆通孔，所述重锤的外壁上设置有连通所述圆通孔与外部进水孔，所述重锤的顶部连接所述捞矛头。
13.优选地，所述水力割刀器还包括圆柱销和弹簧卡簧，所述圆柱销安装于所述柱塞孔的顶端，所述弹簧卡簧安装于所述柱塞孔内并位于所述圆柱销的底部，所述柱塞设置于所述圆柱销的底部，所述圆柱销用于限位所述封水钢球的向上行程，所述弹簧卡簧用于限位所述柱塞的向上行程。
14.优选地，所述水力割刀器还包括开口销一，所述开口销一设置于所述自锁螺母一的底部，并销接于所述芯轴上，所述开口销一用于对自锁螺母一进行限位，防止松扣。
15.优选地，所述柱塞孔的直径大于所述推刀孔的直径，所述柱塞孔的孔底形成限位所述柱塞向下行程的台阶，所述推杆的顶部杆体上套设有复位弹簧，所述复位弹簧位于所述柱塞与所述孔塞孔的孔底之间，所述柱塞工作向下移动时所述复位弹簧被压缩，所述柱
塞工作完成泄压后所述复位弹簧开始伸展使所述柱塞向上移动恢复原位置。
16.优选地，所述推力球轴承一设置有两组，所述推力球轴承二设置有一组，所述推力球轴承一和所述推力球轴承二用于实现所述水力割刀器与所述轴承套间的单动性能。
17.优选地，所述割刀片设置有三片，所述割刀片由凤钢合金材料制作。
18.优选地，所述螺杆马达的底端中空设有锥形螺纹，用于与所述转换接头的上部锥形螺纹连接，所述螺杆马达的顶端中空设有锥形螺纹，用于与所述旁通阀的下部锥形螺纹连接。
19.优选地，所述自锁螺母二底部的所述单动芯柱上销接有开口销二，所述开口销二用于对自锁螺母二进行限位，防止松扣。
20.优选地，所述膨胀橡胶圈设置有3组，所述膨胀橡胶圈为膨胀橡胶件。
21.优选地，所述重锤的顶部设置有用于安装所述捞矛头的台阶孔，所述捞矛头与所述重锤通过弹性圆柱销连接。
22.本发明相对于现有技术取得了以下有益技术效果：
23.1、本发明提供的孔内绳索取心事故钻杆孔底动力切割装置，结构工艺简单、便于操作、安全可靠，可快速有效解决绳索取心事故钻杆切割，将其影响限定在可控范围，减少人力、物力和辅助时间，提高复杂事故处理的成功机率，提高钻探施工效率，降低钻孔因复杂事故处理失败而报废的机率。
24.2、本发明提供的孔内绳索取心事故钻杆孔底动力切割装置，可根据实际使用情况利用辅助打捞提升装置对孔底动力切割装置进行快速下放到位及提升至井口，达到实现金刚石绳索取心钻进过程中发生卡钻、埋钻、烧钻等事故时快速切割钻杆将其完成打捞，将事故进行快速、简单化处理。
25.3、本发明提供的孔内绳索取心事故钻杆孔底动力切割装置，采用螺杆马达作为孔底动力钻具，但不仅限于螺杆马达，也可采用其他孔底动力钻具，如涡轮钻具等，可有效消除小一径钻杆使用，有效减小人力、物力和时间的影响。
26.4、本发明提供的孔内绳索取心事故钻杆孔底动力切割装置，无需准备大量的反扣钻杆及小一径钻杆，利用辅助打捞提升装置结合螺杆马达作为孔底动力，以及采用单动和封水装置可完全替代以往耗时耗力、繁琐的处理方式，有效减少操作时间、减轻劳动强度，降低处理成本和提高成功率，随钻孔深度的延伸其经济效益明显增加。
27.5、本发明提供的孔内绳索取心事故钻杆孔底动力切割装置，可根据实际孔内事故钻杆情况适配孔底动力切割装置规格，实现不同规格金刚石绳索取心钻进过程中事故钻杆切割消除作业施工(见附表)，但不限于附表中的螺杆马达规格型号。
附图说明
28.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
29.图1是本发明的使用孔底动力切割装置整体结构示意图；
30.图2是本发明底座整体结构示意图；
31.图3是本发明轴承套整体结构示意图；
32.图4是本发明水力割刀整体结构示意图；
33.图5是本发明螺杆马达整体结构示意图；
34.图6是本发明旁通阀整体结构示意图；
35.图7是本发明轴承座的整体结构示意图；
36.图8是本发明的单动封水组件整体结构示意图；
37.图9是本发明重锤部件的整体结构示意图；
38.图10是本发明的捞矛钩部件的整体结构示意图；
39.图11是本发明的孔底动力切割装置下放到位的工作状态图；
40.图12是本发明的孔底动力切割装置切割工作状态图；
41.图中：1-底座、11-水眼；
42.2-轴承套；
43.3-水力割刀器、31-封水钢球、32-柱塞、33-复位弹簧、34-割刀片、35-推力球轴承一、36-推力球轴承二、37-压缩弹簧、38-自锁螺母一、39-开口销一、310-泄压孔、311-圆柱销、312-弹簧卡簧、313-转换接头、314-水力割刀器外壳体、315-弹簧销；
44.4-螺杆马达、41-定子、42-转子；
45.5-旁通阀、51-阀孔；
46.6-轴承座、61-限位台阶；
47.7-单动封水组件、71-单动芯柱、72-推力球轴承三、73-自锁螺母二、74-开口销二、75-膨胀橡胶圈、76-铁垫圈、77-推力球轴承四；
48.8-重锤、81-进水孔；
49.9-捞矛头、91-弹性圆柱销。
具体实施方式
50.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
51.本发明的目的是提供一种孔内绳索取心事故钻杆孔底动力切割装置，以解决现有技术存在的问题。
52.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
53.本实施例中的孔内绳索取心事故钻杆孔底动力切割装置，如图1-图10所示，包括孔底动力切割装置本体和辅助装置，其中，孔底动力切割装置本体包括底座1、轴承套2、水力割刀器3、螺杆马达4、旁通阀5、轴承座6、单动封水组件7、重锤8和捞矛头9，辅助装置包括提升打捞绞车、钢丝绳、钻机和泥浆泵；
54.底座1的内部由顶部到底部分别为螺纹孔、短孔和长孔，螺纹孔用于与轴承套2连接，长孔顶部两侧的底座1侧壁上开设有连通外部的水眼11，底座1的外壁上设置有卡接台，卡接台底部带有斜面，能够与事故钻具的座环密封接触；
55.水力割刀器3包括水力割刀器外壳体314、转换接头313、封水钢球31、柱塞32、压缩弹簧37、割刀片34、推力球轴承一35、推力球轴承二36、压缩弹簧37和自锁螺母一38，其中水力割刀器外壳体314内部设置有柱塞孔和推刀孔，水力割刀器外壳体314的底部设置有芯轴，水力割刀器外壳体314的顶端通过转换接头313连接螺杆马达4；封水钢球31设置于柱塞32的底部圆孔内，且柱塞32的底部圆孔的入口由封水钢球31封堵，割刀片34安装于水力割刀器外壳体314上设置的割刀槽内，且每个割刀片34的内端均通过弹簧销315与水力割刀器外壳体314转动连接，割刀片34的内端还设置有卡接部，卡接部与柱塞32底部的推杆配合连接，柱塞32下行时通过卡接部驱顶压割刀片34，使割刀片34旋转并由割刀槽向外伸展打开呈切割工作状态；水力割刀器外壳体314上还对应设置有泄压孔310，封水钢球31形成的高压腔推动柱塞32向下移动至泄压孔时泄放高压钻井液；芯轴上由顶部到底部分别安装推力球轴承一35、推力球轴承二36、压缩弹簧37、自锁螺母一38和开口销39，轴承套2罩设于推力球轴承一35的外部，自锁螺母一38与芯轴的底端螺纹连接，压缩弹簧37设置于推力球轴承二36与自锁螺母一38之间；
56.螺杆马达4的顶部连接旁通阀5，旁通阀5的顶部连接轴承座6，轴承座6内部设置有通孔，通孔上设置有一圈限位台阶61；
57.单动封水组件7包括单动芯柱71、推力球轴承三72、推力球轴承四77、自锁螺母二73、膨胀橡胶圈75和铁垫圈76，单动芯柱71的顶部伸入单动封水组件7顶部的重锤8的通孔内，且重锤8的通孔底部设置的台阶卡接，单动芯柱71的底部轴体伸入轴承座6内，轴承座6与重锤8之间的单动芯柱71的轴体上套设有多个膨胀橡胶圈75，各膨胀橡胶圈75之间设置有铁垫圈76，且最底部的铁垫圈76的底部设置有伸入轴承座6的限位套，限位套与轴承座6内的限位台阶之间的单动芯柱71上安装推力球轴承三72，限位台阶底部的单动芯柱71上安装推力球轴承四77，推力球轴承四77的底部由自锁螺母二73限位；
58.重锤8的外径与膨胀橡胶圈75的外径、轴承座6的外径均相等，重锤8内设置有圆通孔，重锤8的外壁上设置有连通圆通孔与外部进水孔81，进水孔81为上斜向外的倾斜孔；重锤8的顶部连接捞矛头9。重锤8外部为直径与膨胀橡胶圈75一致的长型圆柱件，用于孔底动力切割装置本体工作下放到位时重锤8靠自重向下压缩膨胀橡胶圈75，使膨胀橡胶圈75被压缩膨胀外缘与事故钻杆内壁贴紧、膨胀橡胶圈75内缘与单动芯柱71外缘贴紧达到密封作用；捞矛头9上部呈圆锥形的捞矛钩，用于捞矛头9与打捞绞车及钢丝绳辅助装置捞矛钩自锁连接，实现孔底动力切割装置在事故钻杆内下放、提升工作。
59.于本具体实施例中，底座1为下段外径略小起到孔底动力切割装置本体下放到位时，用于底座1下段插入事故钻具和座环内，起到稳定孔底动力切割装置本体的作用；其中，底座1设计为中段外径略大、中段下部为斜面，中段下部斜面部位起到与钻具座环斜面紧密坐实固定、同时实现密封作用；底座1中段外径略大部位起到减小底座1与事故钻具间隙，达到孔底动力切割装置稳定作用。底座1的长孔上段设有2-3个水眼11，用于高压钻井液流入井底及外环空。
60.于本具体实施例中，水力割刀器3外壳体外部设为上段相应规格(见附表)，可根据事故钻杆规格(见附表)选择相适应规格的孔底动力切割装置。
61.于本具体实施例中，水力割刀器3还包括圆柱销311和弹簧卡簧312，圆柱销311安装于柱塞孔的顶端，弹簧卡簧312安装于柱塞孔内并位于圆柱销311的底部，柱塞32设置于
圆柱销311的底部，圆柱销311用于限位封水钢球31的向上行程，弹簧卡簧312用于限位柱塞32的向上行程。
62.于本具体实施例中，水力割刀器3还包括开口销一39，开口销一39设置于自锁螺母一38的底部，并销接于芯轴上，开口销一39用于对自锁螺母一38进行限位，防止松扣。
63.于本具体实施例中，柱塞孔的直径大于推刀孔的直径，柱塞孔的孔底形成限位柱塞32向下行程的台阶，推杆的顶部杆体上套设有复位弹簧33，复位弹簧33位于柱塞32与孔塞孔的孔底之间，柱塞32工作向下移动时复位弹簧33被压缩，柱塞32工作完成泄压后复位弹簧33开始伸展使柱塞32向上移动恢复原位置。
64.于本具体实施例中，推力球轴承一35设置有两组，推力球轴承二36设置有一组，推力球轴承一35和推力球轴承二36用于实现水力割刀器3与轴承套2间的单动性能。
65.于本具体实施例中，割刀片34设置有三片，割刀片34由凤钢合金材料制作。
66.于本具体实施例中，螺杆马达4包括外壳、定子41和转子42，螺杆马达4的底端中空设有锥形螺纹，用于与转换接头313的上部锥形螺纹连接，螺杆马达4的顶端中空设有锥形螺纹，用于与旁通阀5的下部锥形螺纹连接，旁通阀5的外壳上设置有连通内部圆孔的阀孔51。
67.于本具体实施例中，自锁螺母二73底部的单动芯柱71上销接有开口销二74，开口销二74用于对自锁螺母二73进行限位，防止松扣。
68.于本具体实施例中，膨胀橡胶圈75设置有3组，膨胀橡胶圈75为膨胀橡胶件。根据事故钻杆内孔规格和单动芯柱71外径规格配套相应规格膨胀橡胶圈75。膨胀橡胶圈75和单动芯柱71外径规格相匹配制作，铁垫圈76其内、外径与膨胀橡胶圈75一致，铁垫圈76其厚度为能承担膨胀橡胶圈75膨胀压力而不变形为宜。
69.于本具体实施例中，重锤8的顶部设置有用于安装捞矛头9的台阶孔，捞矛头9与重锤8通过弹性圆柱销91连接。
70.各结构使用规格配合表
[0071][0072]
工作过程如下：
[0073]
将检查维护好的孔底动力切割装置本体采用提升打捞绞车及钢丝绳下放到位后，将提升打捞绞车及钢丝绳与捞矛头9正常脱卡提出孔口，此时膨胀橡胶圈75在重锤8和铁垫圈76压缩作用下产生膨胀将膨胀橡胶圈75与事故钻杆内壁和单动芯柱71进行密封；
[0074]
进一步，再将钻机、泥浆泵管线辅助装置与事故钻杆连接牢靠密封，此时完成孔底动力切割装置的安装工作，孔底动力切割装置处于待切割状态。
[0075]
进一步，检查好钻机立轴、泥浆泵设备的性能，钻井液输送管线的密封情况等。
[0076]
进一步，启动泥浆泵向井内事故钻杆输送钻井液，采用截流阀逐次增加泵量和泵压，泵量大小的控制以达到螺杆马达和水力切割器正常工作压力(2.0-2.5mpa)为宜，达到额定工作压力时，钻井液流向由重锤8的进水孔81(3-5个)进入单动芯柱71内孔向下流入旁通阀5和螺杆马达4，在钻井液流量及压力作用下，螺杆马达4开始旋转工作，从而带动水力切割器3开始旋转；
[0077]
进一步，钻井液流至水力切割器3上部的密封高压腔内，随着钻井液流量和压力增加，在封水钢球31密封作用下，钻井液推动柱塞32向下移动至泄压孔310，此时，水力切割器3的割刀片34在柱塞32向下顶压作用下向外伸展打开呈切割工作状态；另外钻井液继续向下流至底座1的水眼11，往底座1的内部圆孔向下流至事故钻具乃至井底。
[0078]
进一步，增加至正常流量和泵压，达到螺杆马达4的额定工作压力时，螺杆马达4继续进行旋转工作，从而带动水力切割器3的割刀片34沿圆周进行切割事故钻杆工作，在切割中，可缓慢增加泥浆泵流量和泵压，使水力切割器3的割刀片34能随着切割深度增加而继续扩大切割尺寸，同时也可适当提高螺杆马达4转速(从初始切割的100r/min逐渐递加至后期的200r/min)，加快事故钻杆切割进度。
[0079]
最后，切割时间达到60min～90min时，水力切割器3的割刀片34将事故钻杆切割断后，泵压降低，此时可停止输送钻井液，完成事故钻杆的一次切割工作。
[0080]
本发明中的钻孔内绳索取心事故钻杆孔底动力切割装置在使用前，需完成组装与调试。
[0081]
具体组装调试步骤：首先，检查所有零部件的规格、尺寸合格，外表及孔眼无毛刺、泥砂，将推力球轴承注好润滑油备用，同时检查外购螺杆马达4及旁通阀5的性能指标，以满足使用要求；然后组装孔底动力切割装置。具体步骤如下：
[0082]
第一步，组装水力切割器3：将三个割刀片34采用弹簧销315安装于水力切割器3外壳的下部的孔眼，检查三个割刀片34在孔槽中的自由活动情况，需确保灵活度；
[0083]
进一步，将封水钢球31装入柱塞32内，采用圆柱销311装入柱塞圆孔以限制封水钢球31行程；
[0084]
进一步，将复位弹簧33套入柱塞32下部小径，紧接着，将柱塞32与复位弹簧33一起装入水力切割器3的上部圆孔内，此时检查柱塞32与复位弹簧33抵压三个割刀片34的情况，以柱塞32顶部行程往下压至水眼310时三个割刀片34向外完全伸开呈切割工作状态为宜，检查好后将弹簧卡簧312装入水力切割器3的弹簧槽内以限制柱塞32的行程；
[0085]
紧接着，将转换接头313的下部外螺纹与水力切割器3上部内螺纹进行连接；
[0086]
进一步，将推力球轴承35一(2副)安装于水力切割器3下部台阶，紧接着，将轴承套2套入轴承和水力切割器3下部芯轴上，紧接着，将推力球轴承二36(1副)及压缩弹簧37套入水力切割器3下部芯轴上，紧接着，将自锁螺母38安装于水力切割器3下部芯轴螺纹上，自锁螺母38锁紧行程以轴承套2与水力切割器3芯轴达到灵活自由旋转为宜，紧接着，将开口销一39装入水力切割器3下部芯轴的孔眼内，以限制自锁螺母38回扣；此时完成水力切割器3的组装工作。
[0087]
第二步，组装单动封水组件7和重锤8：首先将单动芯柱71自重锤8的内孔插入进行安装，再将铁垫圈76和膨胀橡胶圈75交叉套入单动芯柱71上，最后将推力球轴承三72套入单动芯柱71上；
[0088]
进一步，轴承座6套入单动芯柱71上，推力球轴承三72套入单动芯柱71上，自锁螺母二73安装于单动芯柱71下部螺纹上，自锁螺母二73锁紧行程以轴承座6与单动芯柱71达到灵活自由旋转为宜；再将开口销二74装入单动芯柱71下部孔眼内，以限制自锁螺母二73回扣，此时完成单动封水组件7、轴承座6及重锤8的组装；
[0089]
第三步，进行各个功能部件组装：首先，将组装好的水力切割器3的轴承套2下部螺纹与底座上部螺纹进行连接；
[0090]
进一步，将转换接头313的上部外螺纹与螺杆马达4下部内螺纹进行连接；
[0091]
进一步，将旁通阀5下部外螺纹与螺杆马达4上部内螺纹进行连接；
[0092]
进一步，将组装于单动封水组件7的轴承座6下部外螺纹与旁通阀5上部内螺纹进行连接；
[0093]
进一步，将组装于单动封水组件7的重锤8上部与捞矛头9采用弹性圆柱销91进行连接，完成孔底动力切割装置的组装；再次检查孔底动力切割装置的单动性能情况，如不符合要求，及时进行调整；
[0094]
最后，使用操作前将孔底动力切割装置与钻机、泥浆泵管线进行现场连接，启动泥浆泵进行地表试验，验证孔底动力切割装置的性能良好情况及收集各项工作参数，用于指导孔底动力切割装置下入井内的工作状态。
[0095]
具体的操作使用步骤是：
[0096]
步骤一，金刚石绳索取心钻进施工过程中发生卡钻、埋钻、烧钻等事故钻杆不能正常提升打捞时，将储备的孔底动力切割装置捞矛头9与提升打捞绞车及钢丝绳与捞矛钩进行连接，再使用提升打捞绞车将孔底动力切割装置往事故钻杆内送至钻孔内绳取取心事故钻具座环处，确认到位后投入脱卡器将钢丝绳与捞矛钩提出井口(见图11)。注意在安装下放孔底动力切割装置前先将取心内管总成打捞出井口，确认钻具安装孔底动力切割装置部位完整良好；
[0097]
步骤二，将钻机立轴、泥浆泵管线与事故钻杆于井口处进行连接，同时检查好各类仪器仪表，确保性能正常良好；
[0098]
步骤三，启动泥浆泵，先确认泥浆泵工作正常后，再往井内事故钻杆逐步由小至大送入钻井液，注意观察仪器仪表，待泵量及压力达到孔底动力切割装置工作参数时，稳住泵量及压力，孔底动力切割装置即开始切割工作(见图12)，注意观察孔底动力切割装置在井内工作情况，如有异常及时进行检查和消除隐患，必要时，可停机检查待隐患消除后继续实施切割工作，切割工作中注意观察压力表，待达到切割时间和压力突然降低时，可确认已完成事故钻杆的切割工作；
[0099]
步骤四，切割工作完成后，卸开钻机立轴、泥浆泵管线，将打捞钢丝绳与捞矛钩在井口沿事故钻杆下放，放至孔底动力切割装置捞矛头9部位将孔底动力切割装置提出井口；
[0100]
步骤五，将钻机立轴、泥浆泵管线再次与事故钻杆在井口进行连接，往井内送入钻井液及启动钻机进行试回转，如回转无反扭力和泵压表无憋压则可确认切割正常完成，紧接着，将事故钻杆完全提出井口，紧接着，将残留事故钻具采用磨、铣方法消灭干净则快速、高效的全部完成一次复杂事故的处理工作；
[0101]
最后，将孔底动力切割装置本体底座1、轴承套2、水力切割器3、螺杆马达4、旁通阀5、轴承座6、单动封水组件7、重锤8、捞矛头9和零部件进行拆卸分离、涂油维护保养后，更换好损坏的割刀片34，再次进行完整组装以备下次使用。
[0102]
本发明应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

技术特征：
1.一种孔内绳索取心事故钻杆孔底动力切割装置，其特征在于：包括孔底动力切割装置本体和辅助装置，其中，所述孔底动力切割装置本体包括底座、轴承套、水力割刀器、螺杆马达、旁通阀、轴承座、单动封水组件、重锤和捞矛头，所述辅助装置包括提升打捞绞车、钢丝绳、钻机和泥浆泵；所述底座的内部由顶部到底部分别为螺纹孔、短孔和长孔，所述螺纹孔用于与所述轴承套连接，所述长孔顶部两侧的所述底座侧壁上开设有连通外部的水眼，所述底座的外壁上设置有卡接台，所述卡接台能够与事故钻具的座环密封接触；所述水力割刀器包括水力割刀器外壳体、转换接头、封水钢球、柱塞、压缩弹簧、割刀片、推力球轴承一、推力球轴承二、压缩弹簧和自锁螺母一，其中所述水力割刀器外壳体内部设置有柱塞孔和推刀孔，所述水力割刀器外壳体的底部设置有芯轴，所述水力割刀器外壳体的顶端通过所述转换接头连接所述螺杆马达；所述封水钢球设置于所述柱塞的底部圆孔内，且柱塞的底部圆孔的入口由所述封水钢球封堵，所述割刀片安装于所述水力割刀器外壳体上设置的割刀槽内，且每个所述割刀片的内端均通过弹簧销与所述水力割刀器外壳体转动连接，所述割刀片的内端还设置有卡接部，所述卡接部与所述柱塞底部的推杆配合连接，所述柱塞下行时通过所述卡接部驱顶压所述割刀片，使所述割刀片旋转并由所述割刀槽向外伸展打开呈切割工作状态；所述水力割刀器外壳体上还对应设置有泄压孔，所述封水钢球形成的高压腔推动所述柱塞向下移动至所述泄压孔时泄放高压钻井液；所述芯轴上由顶部到底部分别安装所述推力球轴承一、推力球轴承二、压缩弹簧、自锁螺母一和开口销，所述轴承套罩设于所述推力球轴承一的外部，所述自锁螺母一与所述芯轴的底端螺纹连接，所述压缩弹簧设置于所述推力球轴承二与所述自锁螺母一之间；所述螺杆马达的顶部连接所述旁通阀，所述旁通阀的顶部连接所述轴承座，所述轴承座内部设置有通孔，所述通孔上设置有一圈限位台阶；所述单动封水组件包括单动芯柱、推力球轴承三、推力球轴承四、自锁螺母二、膨胀橡胶圈和铁垫圈，所述单动芯柱的顶部伸入所述单动封水组件顶部的重锤的通孔内，且所述重锤的通孔底部设置的台阶卡接，所述单动芯柱的底部轴体伸入所述轴承座内，所述轴承座与所述重锤之间的所述单动芯柱的轴体上套设有多个膨胀橡胶圈，各所述膨胀橡胶圈之间设置有铁垫圈，且最底部的铁垫圈的底部设置有伸入所述轴承座的限位套，所述限位套与所述轴承座内的限位台阶之间的所述单动芯柱上安装所述推力球轴承三，所述限位台阶底部的所述单动芯柱上安装所述推力球轴承四，所述推力球轴承四的底部由自锁螺母二限位；所述重锤的外径与所述膨胀橡胶圈的外径、所述轴承座的外径均相等，所述重锤内设置有圆通孔，所述重锤的外壁上设置有连通所述圆通孔与外部进水孔，所述重锤的顶部连接所述捞矛头。2.根据权利要求1所述的孔内绳索取心事故钻杆孔底动力切割装置，其特征在于：所述水力割刀器还包括圆柱销和弹簧卡簧，所述圆柱销安装于所述柱塞孔的顶端，所述弹簧卡簧安装于所述柱塞孔内并位于所述圆柱销的底部，所述柱塞设置于所述圆柱销的底部，所述圆柱销用于限位所述封水钢球的向上行程，所述弹簧卡簧用于限位所述柱塞的向上行程。3.根据权利要求1所述的孔内绳索取心事故钻杆孔底动力切割装置，其特征在于：所述
水力割刀器还包括开口销一，所述开口销一设置于所述自锁螺母一的底部，并销接于所述芯轴上，所述开口销一用于对自锁螺母一进行限位，防止松扣。4.根据权利要求1所述的孔内绳索取心事故钻杆孔底动力切割装置，其特征在于：所述柱塞孔的直径大于所述推刀孔的直径，所述柱塞孔的孔底形成限位所述柱塞向下行程的台阶，所述推杆的顶部杆体上套设有复位弹簧，所述复位弹簧位于所述柱塞与所述孔塞孔的孔底之间，所述柱塞工作向下移动时所述复位弹簧被压缩，所述柱塞工作完成泄压后所述复位弹簧开始伸展使所述柱塞向上移动恢复原位置。5.根据权利要求1所述的孔内绳索取心事故钻杆孔底动力切割装置，其特征在于：所述推力球轴承一设置有两组，所述推力球轴承二设置有一组，所述推力球轴承一和所述推力球轴承二用于实现所述水力割刀器与所述轴承套间的单动性能。6.根据权利要求1所述的孔内绳索取心事故钻杆孔底动力切割装置，其特征在于：所述割刀片设置有三片，所述割刀片由凤钢合金材料制作。7.根据权利要求1所述的孔内绳索取心事故钻杆孔底动力切割装置，其特征在于：所述螺杆马达的底端中空设有锥形螺纹，用于与所述转换接头的上部锥形螺纹连接，所述螺杆马达的顶端中空设有锥形螺纹，用于与所述旁通阀的下部锥形螺纹连接。8.根据权利要求1所述的孔内绳索取心事故钻杆孔底动力切割装置，其特征在于：所述自锁螺母二底部的所述单动芯柱上销接有开口销二，所述开口销二用于对自锁螺母二进行限位，防止松扣。9.根据权利要求1所述的孔内绳索取心事故钻杆孔底动力切割装置，其特征在于：所述膨胀橡胶圈设置有3组，所述膨胀橡胶圈为膨胀橡胶件。10.根据权利要求1所述的孔内绳索取心事故钻杆孔底动力切割装置，其特征在于：所述重锤的顶部设置有用于安装所述捞矛头的台阶孔，所述捞矛头与所述重锤通过弹性圆柱销连接。

技术总结
本发明公开了一种孔内绳索取心事故钻杆孔底动力切割装置，包括孔底动力切割装置本体和辅助装置，其中，所述孔底动力切割装置本体包括底座、轴承套、水力割刀器、螺杆马达、旁通阀、轴承座、单动封水组件、重锤和捞矛头，所述辅助装置包括提升打捞绞车、钢丝绳、钻机和泥浆泵；本发明能够实现操作简单、快捷简便、安全可靠达到快速有效的解决绳索取心事故钻杆切割情况，达到将其影响限定在可控范围内，减少人力、物力及时间成本，提高复杂事故处理的成功机率，提高钻探施工效率，降低钻孔因复杂事故处理失败而报废的机率。故处理失败而报废的机率。故处理失败而报废的机率。


技术研发人员：冯美贵 易强忠 蒋睿 张培丰 翁炜 徐军军 刘皓 吴烁 郭强 杨鹏 赵志涛 贺云超 欧阳志勇 张德龙
受保护的技术使用者：北京探矿工程研究所
技术研发日：2023.06.29
技术公布日：2023/8/13