井下打捞工具DOC

第4章井下打捞工具

在修井作业中，打捞作业占三分之二以上，而井下落物种类繁多，形态各异，其中主要有管类落物、杆类落物、绳类落物、井下仪器工具类落物、破损胶皮、卡瓦及磨套铣金属碎屑等。打捞工具就是针对不同落物的特点设计制造的，用来打捞井下落物的工具。打捞工具按照境内落物的类型，可分为管类打捞工具、杆类打捞工具、绳缆类打捞工具、测井仪器类打捞工具、小物件类打捞工具。比如打捞筒、打捞矛、公锥、母锥、强磁打捞器、内钩、外钩、一把抓、捞杯、钢丝刷等。

4.1 锥类打捞工具

锥类打捞工具是一种专门从管类落物(油管、钻杆、封隔器、配水器等下井工具)的内孔或外壁上进行造扣而打捞落物的专用工具，打捞成功率较高，操作也较容易掌握。锥类打捞工具分为公锥和母锥两种形式。

4.1.1 公锥

公锥由连接头和锥体两部分组成，一般是长锥形整体结构。锥体的螺纹有三角形螺纹和锯齿形螺纹两种，同时又分有排屑槽和无排屑槽形式，公锥的结构如图4-1所示。

图4-1 公锥结构示意图

工作原理：当公锥进入打捞落物内孔之后，加适当的钻压，并转动钻具，迫使打捞螺纹挤压吃入落鱼内壁进行造扣。当所造之扣能承受一定的拉力和扭矩时，可采用上提或倒扣的办法将落物全部或部分捞出。

4.1.2 母锥

母锥是长筒形整体结构，由接头与本体两部分构成。接头上有正、反扣标志槽，本体内锥面上有打捞螺纹。打捞螺纹与公锥相同，有三角形螺纹和锯齿形螺纹两种，同时也分有排屑槽和无排屑槽两种形式，母锥的结构如图4-2所示。

工作原理：母锥工作原理与公锥相同，均依靠打捞螺纹在钻具压力与扭矩作用下，吃入落物外壁造扣，将落物捞出。就造扣机理而言，属挤压吃入，不产生切屑。

图4-2 母锥结构示意图

4.2 矛类打捞工具

矛类打捞工具按作用原理可分为水力式打捞矛和机械式打捞矛；按工具结构特点可分为不可退式滑块捞矛、接箍捞矛、可退式捞矛3大类。其中滑块捞矛又有单牙块与双牙块两种；接箍捞矛又分为抽油杆接箍捞矛和油管接箍捞矛两种。

4.2.1 水力打捞矛

用途：水力打捞矛用于从落鱼内孔打捞各种大直径管类落鱼，如断裂的套铣管、提打捞简和大直径冲铣管等。

结构：水力打捞矛由上接头、矛体、活塞、活塞推杆、弹簧、卡瓦及锥体等组成，结构如图4-3所示。

1-上接头，2-矛体，3-密封圈，4-活塞，5-活塞推杆，

6-卡瓦，7-拉簧，8-弹簧

图4-3 水力打捞矛结构示意图

工作原理：当工具进入落物内腔之后，开泵憋压，迫使活塞推杆带动卡瓦销子沿直槽向下滑动，推动卡瓦沿锥面向下使卡瓦张开，直至与落鱼内孔完全结合将落鱼捞获为止。当活塞下行一定长度之后，矛体中部连接通孔打开，如果此时卡瓦未处于打捞位置时可继续下行，直至连通孔处于打捞位置为止。然后上提钻柱，由于落鱼的自重使落鱼、卡瓦、锥体三者卡死，将落鱼捞出。

4.2.2 滑块捞矛

（1）结构原理

用途：滑块捞矛是内捞工具，它可以打捞钻杆、油管、套铣管、衬管、封隔器、配水器、配产器等具有内孔的落物，又可对遇卡落物进行倒扣作业或配合其他工具使用(如震击器、倒扣器等)，结构如图4-4所示。

1-上接头，2-矛杆，3-滑块，4-锁块，5-螺钉

图4-4 滑块捞矛结构示意图

工作原理：当矛杆与滑块进入鱼腔之后，滑块依靠自重向下滑动，滑块与斜面

产生相对位移，滑块齿面与矛杆中心线距离增加，使其打捞尺寸逐渐加大，直至与鱼腔内壁接触为止。上提矛杆时，斜面向上运动所产生的径向分力，迫使滑块咬入落物内壁，抓住了落物。

（2）滑块捞矛受力分析

①打捞状态下矛杆受力分析

取矛杆为研究对象，如图4-5所示，矛杆受到 8 个力的作用：竖直向上的上部钻具的拉力F ，竖直向下的滑块重力G 1、G 2，竖直向下的矛杆重力G 3 ，垂直于与矛

杆轴线呈θ夹角的斜面斜向下方的滑块压力F N1、F N2，沿与矛杆轴线呈θ夹角的斜面

斜向下方的滑块对矛杆的静摩擦力f 1、f 2 。

图4-5 矛杆受力分析图

由于滑块和斜面均与矛杆轴线呈θ夹角，得

21G G = （4-1）

21f f = （4-2）

21N N F F = （4-3）

由力的平衡条件得

0)cos cos cos sin (2121321=++++++-=θθθθf f F F G G G F F N N y 合 （4-4）

由式上几式得

θθcos 2sin 221131f F G G F N +++= （4-5）

②打捞状态下滑块受力分析

取滑块为研究对象，如图4-6所示，滑块受到 5 个力的作用，竖直向下的滑块重力G 1，竖直向下的滑块与鱼腔内壁的摩擦力f ，水平向右的鱼腔内壁对滑块的压

力F NG ，垂直于斜面斜向上方的矛杆压力F N1’，沿斜面斜向上方的矛杆拉力f 1。

图4-6 滑块受力示意图

设滑块与鱼腔内壁的轴向静摩擦系数为μ，根据摩擦定律得

NG F f μ= （4-6）

由力的平衡条件得

0sin cos 111=--'+='f G F f F N y θθ合 （4-7）

由式（4-6）、式（4-7）得

θμθsin cos 111'-+='N NG F F G f （4-8）

由于1f 与'1f ，1N F 与 '1N F 是作用力与反作用力，根据牛顿第三定律得

'=11f f （4-9）

'=11N N F F （4-10）

由式（4-8）-（4-10）得

θμθsin cos 111N NG F F G f -+= （4-11）

由式（4-5）和式（4-11）得

μ243

1G G F F NG --= （4-12）

由于1G 、3G 是常数，由式（12）可知，水平向右的鱼腔内壁对滑块的压力NG F