液压内切刀刀片结构研究及应用

·202·0 2020年10月02日 能源科学 中文科技期刊数据库（全文版） 液压内刀刃结构的自然科学研究与应用 中国海洋石油服务股份有限公司董占祥油田生产事业部，天津摘要: 液压内切刀应用于数千米井筒，在高温、高压、高液流冲击和井筒介质脏污的情况下，在多砂环境下，常因刀片失效而导致切割失败，导致切割失效。影响作业效率，甚至使井下情况变得复杂化。通过对以往液压切割作业的数据进行统计分析，发现传统液压切割机的切割成功率。 75%左右，已经不能满足现场施工作业的要求。因此，以达到提高液压切割作业的时效性和成功率、降低作业成本的目的。本文对普通液压内刀片的结构和材料进行研究。通过室内实验和现场实际应用，开发出一种切割效果良好的液压内切刀刀片结构，对于液压内切刀的持续优化具有重要意义。具有良好的借鉴意义，对液压内铣刀的升级换代起到积极的推动作用。关键词：液压内切刀；叶片结构；室内实验；现场应用 CLC号：TE358.4 文献标识码：A 引言本文从液压内切刀刀片结构出发，基于目前常用的液压内切刀刀片结构，提出了多种液压内切刀刀片结构改进方案。通过室内实验和实际现场应用的对比进行分析。综上所述，提出了液压内刀刀片结构的优化设计方案，大大提高了液压内刀切割作业的成功率，提高了现场作业的及时性，达到降本增效的目的。

1 液压内铣刀 液压内铣刀的原理是利用钻具将液压内铣刀下移至预定切削位置，启动泵循环并逐渐增大排量，修复完井液通过上下阀门产生压力差，推动滑阀克服弹簧力的阻力向下移动。滑阀的顶杆推动刀片向外旋转，进入切割状态。此时，旋转的钻具带动刀具进行切削。当鱼被切断并且泵停止时，压力差消失。在弹簧力的作用下，滑阀向上复位，刀片缩回旋转复位，即可将刀具提出。液压内切刀结构示意图如图1所示。 2 常规液压内切刀刀片结构及切削原理。刀片结构特点：刀片底部全部由不均匀颗粒状钨钢研磨材料有序排列焊接而成。切割时，主要用粒状钨钢对切割后的管状液滴进行研磨。将鱼的内壁由内向外逐渐磨碎，实现切割。图1 液压内切刀结构示意图 图2 原液压内切刀刀片侧视图 图3 原液压内切刀刀片俯视图 表1 四种方案的模型设计及实验结果 模型刀片设计切割方法 室内实验结果总结刀片切削特性模型1高效磨铣合金刀片；沿切割旋转方向垂直布置并焊接在主面刀​​片上，切割鱼管内壁并切割4-1/2”~7”套管作业10次，成功9次，切割时间90~120分钟，刀片断裂8次，无法实现多次切割，套管也没有一次被切断。优点：1）切割式切割，切割成功率高； 2）初始切削时接触面呈直线；缺点：1）刀片受力不均匀容易折断； 2）无法实现多种切削模式2高效磨削合金刀片；垂直排列，中间焊接，两侧焊接钨钢研磨材料。当磨损严重时，两侧钨钢磨料同时作用于管鱼内壁，切割4-1/2"~7"套管作业，共进行10次，全部成功。切割时间为60至100分钟。该刀片可实现多重切割优点：1）切割+铣削切割，切割时间较上次缩短约30分钟。分钟; 2）刀片偶尔可以切割两次； 3）初始切削时接触面呈直线；缺点：1）加工难度大，价格昂贵； 2）切割主要是通过合金刀片的外露部分来实现的。如果井况不好，刀尖很容易折断型号3高效研磨合金刀片；垂直排列，中间焊接（两片刀片），两侧和中间焊接钨钢研磨材料。当磨损严重时，两侧的钨钢磨料同时作用于管状鱼的内壁。 4-1/2”~7”套管作业进行10次，全部成功，切割时间60~100分钟，刀片可实现多次切割优势： 1）切割+铣削切割，切割时间缩短约与上一次相比缩短了30分钟； 2）刀片偶尔可以实现一刀成功切割两次的功能； 3）初始切削时接触面呈直线；缺点：1）加工难度大，价格昂贵； 2）切割主要是通过合金刀刃外露部分来实现 式切割，如果井况不好，刀尖很容易折断。 4型高效研磨合金刀片；垂直排列，中间焊接（两片刀片），两侧和中间焊接钨钢研磨材料。当磨损严重时，两侧的钨钢磨料同时作用于管状鱼的内壁。 4-1/2~7"套管操作10次，全部成功刀刀切割，切割时间50~60分钟优点：1）切割式，切割时间短；2）刀片可实现多次切割，最多可切割三次用一把刀片成功制作；3）初始切割时接触面是线性的