本技術涉及石油工業井下套管切割回收工具，特別是一種井下套管切割短節。

背景技術：

1、隨著地下能源的開采，油氣田的開采時間逐年增長，部分油氣水井中的套管已到達了使用壽命或出現套管損壞，對于部分因油氣田的儲量和采收率很低，也沒必要再繼續使用的油水井，需進行棄井封井并對井內套管進行切割。對井內套管進行切割是廢棄井重要的作業項目。但對于那些淺層套管損壞、仍有利用價值的油氣水井，一般采用取換套工藝恢復套管功能，對套管切割也是自套損部位下方取出損壞套管的一項修井作業項目。

2、目前，針對井下套管的切割技術，主要有化學切割、含砂射流切割、機械割刀切割等，其中的機械水力切割具有安全、高效和經濟等優點而被廣泛的使用。但是，多數水力切割刀具在對套管的切割過程中，容易損壞、其刀具的使用壽命也不夠長，且其刀具的結構較復雜、操作也復雜，最重要的是施工過程中不能直觀判定井下的套管是否完全被切斷。

3、經過檢索，目前常用的套管切割工具有以下幾種：專利申請號cn201710651559.4公開的一種用于棄井作業的利用多頭螺旋傳動實現切割不同直徑套管的可變徑水力割刀，其技術方案為：上接頭和殼體通過螺紋相連；噴嘴位于心軸內，并通過螺紋與心軸連接；活塞通過螺紋連接安裝在心軸上端，然后將活塞、心軸與彈簧裝入殼體內部；心軸上開有螺旋槽，心軸與殼體相配合構成多頭螺旋副；蝸桿位于心軸下部，通過花鍵與心軸配合；割刀周向均布并通過鉸鏈銷與殼體相連，割刀體上部蝸輪結構與蝸桿嚙合，實現蝸桿與蝸輪結構的傳動。上述發明通過心軸將直線運動轉換為旋轉運動傳遞給蝸桿，帶動蝸輪結構轉動，從而控制割刀張開角度，可實現對不同管徑套管的連續切割，減少起下鉆次數，大大提高了棄井作業過程中的套管切割效率。

4、但是，切割作業時需要鉆桿旋轉傳遞扭矩帶動割刀切割套管，其切割工作穩定性仍需提高。

5、專利申請號cn201810280686.2公開的一種深水渦輪水力式內切割工具，屬石油、天然氣開采鉆井工具技術領域。它由渦輪轉矩裝置、扭矩傳遞裝置、增壓裝置和套管切割機構構成，渦輪轉矩裝置的一端安裝有扭矩傳遞裝置；扭矩傳遞裝置上通過增壓裝置安裝有套管切割機構。上述發明可有效以減小現有工具在深水作業時產生的較大慣性矩；解決了傳統方式在深水套管切割過程中產生較大的慣性矩從而導致能量大量損失的問題。上述發明通過殼體與卡瓦的配合提高了切割的穩定性，延長了刀具的工作壽命。在套管切割過程中隨著推桿與限位閥桿形成的閥口過流面積變小，閥口處壓降增大，可根據地面觀測鉆井液壓力變化來判斷切割是否完成，方便可靠，可避免發生誤判。

6、但是，該工具結構較為復雜，施工過程對施工人員操作水平和鉆井液固相顆粒標準要求較高。

7、井下套管的切割工具仍需改進。

技術實現思路

1、本實用新型的目的在于提供一種井下套管切割短節，簡化現有工具的結構，提高切割作業時的工作穩定性；同時能夠更加快捷的判斷井下套管是否完全被切斷，提高井下套管切割的作業效率。

2、本實用新型的技術解決方案是：一種井下套管切割短節，設有套管切割機構，套管切割機構中的割刀通過銷軸固定在刀具外殼體中與割刀嚙合軸嚙合，其中：主要由渦輪和上傳動軸組成的渦輪驅動機構安裝在上殼體的上部內腔中，渦輪安裝在上傳動軸的外面，在渦輪的上下兩端分別裝有上扶正軸承和下扶正軸承；設有錨定活塞、活塞導桿和錨定板的錨定機構安裝在上殼體的夾壁腔中，活塞導桿通過底座固定在上殼體中，錨定活塞安裝在活塞導桿外面，在錨定活塞與底座之間裝有活塞復位彈簧，錨定活塞和底座分別通過連桿與上殼體夾壁腔側開口處的錨定板連接；

3、上殼體的兩端分別與連接頭和端蓋連接，在連接頭與上殼體之間還裝有上擋環；上擋環、端蓋、上傳動軸和下傳動軸中均設有液流通道，下傳動軸中還設有泄壓孔；上傳動軸與裝有切割控制活塞的下傳動軸以及刀具外殼體順序連接，固定在切割控制活塞下端的割刀嚙合軸與割刀嚙合；割刀嚙合軸與刀具外殼體之間裝有割刀復位彈簧。

4、優選的，在所述上擋環與上扶正軸承之間的上傳動軸外面還裝有推力軸承二和上墊環，所述上墊環中心孔的孔徑大于上傳動軸的外徑、形成液流通道。

5、優選的，所述上擋環是法蘭盤狀本體且小直徑段的外徑等于或小于上殼體上部內腔的內徑，所述上擋環的中心孔大于上傳動軸的上部外徑；所述上擋環小直徑段外周的大直徑段本體中設有液流通道，所述的液流通道由三個以上的液流孔組成且與上殼體的夾壁腔相對應。

6、優選的，所述上傳動軸的外圓是非等徑外圓且下部設有外螺紋與下傳動軸螺紋連接；所述上傳動軸中的液流通道設置在上傳動軸上部的小直徑段中，所述的液流通道設置在二條以上；上傳動軸中液流通道的進口與上擋環中的液流通道相連通且液流通道的出口與上墊環中的液流通道相連通；所述的推力軸承二也設置在上傳動軸上部的小直徑段外面。

7、優選的，在所述活塞導桿的頂部設有限位臺，該限位臺的外徑大于錨定活塞中心孔的孔徑，所述的錨定活塞套裝在該限位臺下方的活塞導桿外面。

8、優選的，所述下傳動軸的兩端分別設有內螺紋和外螺紋且能夠分別與上傳動軸和刀具外殼體螺紋連接；所述割刀復位彈簧的上、下兩端分別安裝在割刀嚙合軸下端和刀具外殼體底部設置的彈簧安裝座中；所述割刀嚙合軸的下部設有齒條且能夠與割刀嚙合端的齒輪相嚙合。

9、優選的，所述下傳動軸是非等徑外圓且上部外圓的外徑大于下部外圓的外徑、形成推力軸承卡持臺階；在該推力軸承卡持臺階下方與端蓋之間安裝推力軸承一和下墊環。

10、優選的，所述下墊環中心孔的孔徑大于端蓋中的液流通道形成的最大外徑；所述連接頭的內腔呈喇叭狀且上部內腔設有內螺紋與鉆桿連接。

11、優選的，所述下傳動軸中的液流通道至少設有二條且液流通道的進口設置在推力軸承卡持臺階上方的本體中、液流通道的出口設置在推力軸承一下方的本體中；所述下傳動軸中的液流通道的出口和泄壓孔均與下墊環的中心孔相對應。

12、優選的，所述下傳動軸中的泄壓孔設置在二個以上并且是下斜孔；割刀刀頭的制造材料為硬質合金；所述切割控制活塞在下傳動軸中的初始安裝位置根據刀具外殼體的外圓到被切割套管外圓之間的距離確定。

13、本實用新型的有益效果在于：本實用新型中的渦輪驅動機構、錨定機構以及套管切割機構的動力、割刀的伸出動力，均由鉆井液的液壓力提供，不需鉆桿旋轉傳遞扭矩，動力在傳動過程中的損失較少，使得套管切割更加安全、高效、經濟。

14、在本工具下入到套管中設定的切割深度時，來自地面的鉆井液由連接頭進入上傳動軸和上殼體的夾壁腔中，首先將錨定機構支撐在套管壁上面，保證本工具在切割過程中穩定工作。在該錨定支撐過程中，當鉆井液的液壓力升高后，液壓力將錨定活塞下壓，與錨定活塞和底座連接的連桿推動錨定板向外伸出并錨定在套管內壁上面，保證本工具工作的穩定性。

15、隨著鉆井液的壓力繼續升高，通過上傳動軸和上擋環中的液流通道進入上殼體上部腔體中的鉆井液，推動渦輪旋轉并通過上傳動軸帶動下傳動軸和刀具外殼體一同轉動；與此同時，持續升高的鉆井液將下傳動軸中安裝的切割控制活塞向下推動，割刀嚙合軸帶動割刀轉動并逐漸向外旋轉伸出、切割套管。

16、在對套管的切割過程中，來自地面的鉆井液可以沿著上擋環、上傳動軸、下傳動軸和端蓋中設置的液流通道流至本工具與套管之間的環空內，對切割中的割刀降溫、冷卻，延長割刀的使用壽命。

17、割刀的嚙合端設置了齒輪，割刀嚙合軸的下部設置了齒條，由下行的割刀嚙合軸帶動割刀向外旋轉伸出，與現有的割刀的水平伸出和旋轉伸出相對比，齒條與齒輪嚙合帶動的割刀的旋轉伸出，更加的安全可靠和精準。

18、當割刀完成切割時，切割控制活塞恰好下行至下傳動軸中泄壓孔的下方，下傳動軸中的鉆井液從泄壓孔中流出，鉆井液對切割控制活塞的壓力減小，同時在割刀復位彈簧的作用下，切割控制活塞不再下行。在地面根據觀測到的鉆井液壓力降低，可方便且準確地判斷套管的切割完成情況。

19、本實用新型的結構簡單、全部運用水力液壓工作，地面的工作人員可方便地通過加壓泵操縱和控制井下套管的切割過程，其操控簡單、可避免套管切割發生誤判的情況出現。本工具對井下套管的切割效率高，具有很好的使用效果。