一种投放式电动油管内壁钻孔工具的制作方法

本发明涉及油气井井下作业，特别涉及一种投放式电动油管内壁钻孔工具。

背景技术：

1、近些年来，随着各大油田的深度开采，油气井越来越多且井位密集，在常年累月的开采中，很多油气井的井下工具受到地层液的严重腐蚀，需要对井下工具进行检修。为了保证井控安全，修井作业前需要建立循环修井液的通道。由于油气井的井下情况较为复杂，常常出现砂卡、泄油器、滑套失效等问题，导致油管堵塞，无法从地面建立循环，即油管与套管之间的环空不通。这不仅带来了较大的井控风险，而且在起管柱的过程中，油管内液体会被带到地面，洒落钻台，带来环保问题，也会影响施工人员的工作效率，尤其在冬季结冰，会给施工人员带来安全问题。为了实现在油管上打孔作业，常规方法：1)钢丝(电缆)作业输送机械式打孔器，通过上提下放钢丝实现油管打孔，但该方法的打孔效率和成功率都不高，有时甚至出现打孔器在井下遇卡，钢丝落井等复杂情况；2)油管内射孔(炸药爆破)的方法，这些方法不仅花费时间较长，还会导致成本增加，生产时效降低。现有的工具和打孔方法，都无法满足目前井下作业的施工要求。因此，亟需一种使用简单方便、成功率高、安全无风险的油管钻孔工具，提高钻孔作业的施工效率，降低作业成本，保证作业安全。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种无需电缆传送等其他传送方式，可直接投入油管内并到达需要钻孔的深度并实现钻孔的投放式电动油管内壁钻孔工具。

2、为此，本发明技术方案如下：

3、一种投放式电动油管内壁钻孔工具，包括依次连接的钻头加压机构、钻头旋转机构、动力传动机构、动力输出机构和启动机构；钻头加压机构包括支撑杆、上压帽、大压簧、推轮轴座、推轮、推杆座、齿条压盖、齿条框、传动轮、支撑轴、限位块、推轮圆轴、推杆、限位块转轴、推杆转轴和下压帽；钻头旋转机构，其包括钻头、卡盘、拨叉、盖板、拨叉转轴、复位弹簧、花键套、花键轴、大轴承、小锥齿轮、大锥齿轮和第一卡簧；其中，大压簧呈压缩态套装在支撑杆外侧，且两端分别抵在固定于支撑杆的两端侧的上压帽和下压帽上；推轮轴座由依次连接的水平顶板、弧形竖板和水平底板构成；支撑杆竖直固定在推轮轴座顶面中心处；推轮由水平设置的中心管和套装在中心管外侧的圆环体构成，圆环体以其正面朝向弧形竖板的方式设置，且其正面加工为依次相接的上升面、连接小平面、下降面和连接大平面；齿条框为一竖直设置、且框内一侧的竖向边沿上设有齿条的矩形框，其顶端穿设在开设于水平顶板的条形孔内并抵在下压帽上，其底端插装在由推杆座和齿条压盖合围形成的导向限位槽内；传动轮固定在推轮的背面，并与齿条框内齿条啮合，传动轮和推轮可转动地穿设在水平设置且轴端固定在弧形竖板上的传动轴上；限位块为一外侧呈弧面、内侧呈平面的板体，且外侧弧面自缓长至陡短渐变；推杆座的外侧面固定在推轮轴座的水平底板端侧，且自推轮轴座的弧形竖板下侧居中开设有贯通至水平底板的l形通槽；推杆为一竖直设置的长条形杆体，其顶端插装在l形通槽内，其中部通过穿设在推杆内侧面环形体、以及设置在推杆座外侧面的两个推杆转轴支撑架内的推杆转轴铰接在推杆座上；推轮圆轴为一端设有半球形端头、另一端设有外螺纹的圆柱体，其以半球形端头朝向推轮正面的方式固定在自推杆的内侧面上，使其能够利用推轮正面的的上升面与下降面在旋转过程中的空间变化推动推杆绕推杆转轴内、外摆动；限位块水平插装在齿条压盖顶侧开设的通孔内，其缓长端通过竖直固定在齿条压盖上的限位块转轴铰接在通孔内且能做小角度的旋转运动；限位块上开设有能够与齿条压盖上沿轴向开设的轴向通孔相贯通的条形通孔，使具有条形结构的拨叉穿设在限位块和齿条压盖上的条形通孔内并通过水平穿设在齿条压盖和拨叉中心孔内的拨叉转轴铰接在齿条压盖上，以在条形通孔内往复摆动；拨叉的底端设有单齿；卡盘为中心开设有阶梯状通孔、外沿上加工有一个能够与单齿啮合的齿槽的圆形板；花键套前端固定在卡盘的阶梯状通孔内；花键轴为一端设有大直径花键、另一端设有圆头端的轴体，其大直径花键套装在内设有滑键槽的花键套内，其圆头端抵在推杆底端内侧面上；钻头的后端固定在花键轴前端、前端通过卡盘的阶梯状通孔露出至卡盘外侧；复位弹簧套装在钻头外侧，其两端分别抵在卡盘的阶梯状通孔阶梯端面上和大直径花键前端；支撑大轴承套装在花键套外侧，其通过固定在外壁上的连接件固定在推杆座上，且其两端分别抵在内嵌在花键套外壁上的第一卡簧和花键套底端的外环形凸台上；盖板为中心开设有阶梯状通孔的方形板，其套装并固定在花键套外侧；大锥齿轮套装并固定在花键套底端的外环形凸台上，小锥齿轮套装并固定在位于动力传动机构上呈竖直设置的传动轴上，并与大锥齿轮相啮合；动力传动机构内设有减速机构，以将动力输出机构内的电机动力以合适的转速传递给钻头旋转机构；启动机构为内设有驱动动力输出机构的电机启动的激发机构，以驱动动力传动机构的电机工作。

4、进一步地，动力传动机构包括固定座、密封传动轴、大齿轮、小齿轮、底座、第一轴承、第二轴承、第三轴承、传动轴和第二卡簧；其中，固定座由圆柱台体和竖直固定在台体顶面中心处的固定板构成；固定板上部固定在推杆座上、下部通过开设的通孔套装并固定在支撑大轴承外侧；密封传动轴竖直插装在圆柱台上开设的通孔内，且在圆柱台体底面上开设有与插装密封传动轴的通孔相连通的第一轴承与大齿轮安装孔、以及与第一轴承与大齿轮安装孔相连通的小齿轮安装孔；第一轴承和大齿轮自下而上依次套装并固定在密封传动轴上，并内置于第一轴承与大齿轮安装孔内，使密封传动轴带动大齿轮安装孔自由转动；小齿轮内置在小齿轮安装孔内，并与大齿轮啮合；底座固定在圆柱台体的底面上，传动轴通过第三轴承竖直穿设在底座的中心通孔内，其顶端穿装并固定在小齿轮的中心孔内；第三轴承底端通过设置在中心通孔孔壁上的第二卡簧限位；传动轴底端通过第二轴承可转动地固定在底座顶面上开设的盲孔内。

5、进一步地，动力输出机构包括电机筒、电机卡盘、联轴器、电机、连接头、电池筒、第一母插头、控制电路板、电线、电池和第一橡胶夹持体；启动机构包括转接头、激发套、剪切钉、激发头、第二母插头、公插针和第二橡胶夹持体；其中，电机筒、连接头、电池筒、转接头和激发套自上而下依次连接；电机以其输出轴竖直朝上的方式通过电机卡盘固定在电机筒内，且其输出轴通过联轴器与传动轴连接；第一母插头以母口朝上的方式通过第一橡胶夹持体固定在连接头的上腔室内，控制电路板固定在连接头的下腔室内；电池内置在电池筒内，且电池筒的内腔中灌注有环氧树脂；第二母插头以母口朝下的方式通过第二橡胶夹持体固定在转接头的中心孔内；激发头为顶面中心处开设有盲孔的柱形体，其密封套装在激发套内，且顶端密封插接在自转接头底面环绕中心孔开设的环形插槽内，其底端为自激发套的轴向通孔伸出至外侧锥形端；公插针以其公端头竖直朝上的方式设置在激发头的盲孔孔底；激发头通过对称设置在激发套上的两个铜质剪切钉固定在激发套上；电机的正极、第一母插头和连接控制电路板的一个接线依次通过电线电性连接，电池的负极通过电线电性连接至电机筒的内壁上；控制电路板的另一端通过电线与电池的正极电性连接；电池的负极通过电线与第二母插头电性连接。

6、进一步地，钻头加压机构还包括支撑柱；支撑柱为一端设有锥形端头、中部设有环形凸缘、另一端设有外螺纹的圆柱体，其螺纹端自推杆的外侧面穿设并固定在开设于推轮圆轴下方的支撑螺纹孔内，支撑柱中部的环形凸缘抵在推杆的外侧面上。

7、进一步地，钻头旋转机构还包括有护套，护套为一竖直设置的半圆环形护板，其设置在与钻头相对的一侧的推杆外侧，并固定在固定座的顶面上。

8、进一步地，动力传动机构还包括两个密封压盖和两个旋转密封，且密封压盖与旋转密封的结构相适应；在圆柱台体的顶面上开设有与插装密封传动轴的通孔相连通的密封孔；两个旋转密封和两个密封压盖分别以一个密封压盖压配在一个旋转密封上方的方式穿装在密封传动轴上并内置于密封孔内，且两个密封压盖依次穿设的螺钉固定在连通密封孔孔底。

9、进一步地，动力输出机构还包括电机支架、支撑弹簧、支撑座、第三卡簧；电机支架、支撑弹簧和支撑座通过设置在电机筒内壁上的第三卡簧自上而下设置在电机筒内，使电机支架顶端支撑在电机的底面上。

10、与现有技术相比，该投放式电动油管内壁钻孔工具无需电缆传送等其他传送方式，可直接投入油管内，一旦钻孔工具到达需要钻孔的深度，下方启动机构撞击开启，电池提供动力源启动电机，通过动力传动机构输出扭矩至钻头旋转机构，并通过钻头加压机构给钻头施加钻压，使钻头旋转前进吃入油管钻孔，完成作业后钻头自动回缩，电路自动切断，使工具的操作极其简单方便，成功率高，从而减少施工工序，有效降低劳动强度和作业风险，大幅提高施工效率，节约生产成本，实现降本增效。