一种用于井下定点取套管工具及使用方法技术领域
本发明属于井下取套管工艺技术领域，涉及油田井下套管换取工具及使用方法，特别是涉及一种用于井下定点取套管工具及使用方法。
背景技术
在修井过程当中遇到地表几十米内套管破损、腐蚀等其他原因需要换套管。常规做法是通过大修设备进行提升中合点倒扣完成，此方法倒扣误差存在不确定性，常常需要几次重复倒扣才能完成取套管工作；另一做法是通过下入切割工具将套管割断取出，再进行打捞倒扣取出被割断套管的剩余部分；以上取套管施工都需要大修设备配合完成，且施工繁琐，大修施工费用高，施工周期长。
因此，如何更简单的实施取套管工艺，缩短工作周期，降低费用，已成为本领域人员亟待解决的问题。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种用于井下定点取套管工具及使用方法,其解决了在施工过程中因扭矩不够而无法实现定点取套管的难题，且操作简单、定位准确。
为了实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于井下定点取套管工具，包括：行星减速器、接箍定位器、补偿器及下锚定装置，行星减速器、接箍定位器、补偿器及下锚定装置从上至下依次通过螺纹方式连接。
所述的行星减速器由输入总成、锚定器、减速机构及输出总成组成；减速机构从上至下依次连接有输入总成、锚定器、输出总成；输入总成的力矩输入端的连接扣型为反向钻杆扣，减速机构由凸轮轴齿轮架、中心轴和扭矩输出体组成，锚定器套装在减速机构的凸轮轴齿轮架上，锚定器具有若干个第一锚爪，所述第一锚爪与凸轮轴齿轮架通过第一凸键配合连接，减速机构的中心轴的上部穿过凸轮轴齿轮架与输入总成的下部通过螺纹方式配合连接，减速机构的扭矩输出体的下部与输出总成的上部通过螺纹方式配合连接，输出总成的力矩输出端的连接扣型为正向钻杆扣。
所述的接箍定位器由本体中心轴、支撑环、定位爪及若干个控制剪钉组成，定位爪的上端通过若干个控制剪钉衔套在本体中心轴上，支撑环通过螺纹方式套装于本体中心轴上，且定位爪的下端的内侧壁与支撑环的外侧壁相接触。
所述的补偿器由上接头、伸缩套、伸缩杆及弹簧组成，上接头的下端与伸缩套的上端通过螺纹方式连接；弹簧套装在伸缩杆的上端，伸缩杆的带有弹簧的上端穿过伸缩套底部设置于伸缩套的内部，伸缩杆与伸缩套之间通过键齿配合。
所述的下锚定装置由中心凸轮轴、锚体、若干个第二锚爪及若干个摩擦块组成，锚体套装在中心凸轮轴上，锚体由锚体外套、锚体座、背帽及弹簧片组组成，锚体外套的下端与锚体座的上端通过螺纹方式连接，每个第二锚爪均设置在锚体外套内，每个第二锚爪的上端均与中心凸轮轴通过第二凸键配合连接，在锚体的锚体座上设置有若干个键槽，每个摩擦块均通过弹簧片组支撑和背帽限位设置在一个键槽内。
所述的行星减速器的输出总成的下端与接箍定位器的本体中心轴的上端通过螺纹方式连接。
所述的接箍定位器的本体中心轴的下端与补偿器的上接头的上端通过螺纹方式连接。
所述的补偿器的伸缩杆的下端与下锚定装置的中心凸轮轴的上端通过螺纹方式连接。
本发明所述的用于井下定点取套管工具的工作原理：
用反扣管柱与本发明的井下定点取套管工具连接通过地面修井作业车配合下入井内的预定深度，缓慢上提接箍定位器的定位爪，使定位爪的台肩卡进接箍缝隙，完成接箍定位；地面修井作业车的液压钳反向旋转管柱，反向扭矩经管柱输入至行星减速器，在反向扭矩作用下锚定器的第一锚爪与套管锚定形成反向作用力，反向扭矩通过减速机构改变为正向扭矩、并增大扭矩（若减速机构的减速比为1:n，则扭矩增大n倍，其中n为自然数，例如1、2、3······），正向扭矩通过输出总成输出、并依次经过接箍定位器、补偿器至下锚定装置；在正向扭矩作用下，下锚定装置的第二锚爪与套管壁锚定，形成正向作用力；行星减速器的锚定器的反向作用力与下锚定装置的正向作用力相对作用、形成卸扣作用力，将套管从接箍处卸扣；卸扣过程中套管螺纹退扣位移通过补偿器来补偿。
本发明所述的一种用于井下定点取套管工具的使用方法，其中，所述使用方法包括以下步骤：
步骤一：用反扣的管柱与用于井下定点取套管工具的行星减速器的输入总成的上端相连接，再通过地面修井作业车配合将用于井下定点取套管工具下入需要更换套管的预定深度；
步骤二：用于井下定点取套管工具下至预定深度的位置后，记录此时的地面修井作业车的指重表负荷显示，通过地面修井作业车缓慢上提管柱，当接箍定位器的定位爪台肩卡进套管接箍缝隙，地面修井作业车的指重表负荷显示增加，即已确定用于井下定点取套管工具的接箍定位器在套管接箍位置，在井口处管柱上做好标记，通过标记确定此时用于井下定点取套管工具在井内的位置；
步骤三：上提管柱，地面修井作业车的指重表负荷显示再增加，直至达到所要换取套管的载荷，在井口处管柱上做好标记；
步骤四：通过地面修井作业车的液压钳反向旋转管柱，同时地面人员记录管柱的旋转圈数，并观察地面修井作业车的指重表负荷变化和井口处套管的旋转状态，当指重表负荷逐渐减小，并且井口处套管开始旋转，则此时井下套管开始卸扣；当井口套管端面与步骤三中管柱上的标记之间位移不在变化，且指重表负荷不再变化，则此时井下套管已完全卸扣；地面修井作业车的液压钳停止旋转，通过地面修井作业车起出用于井下定点取套管工具及被换取的套管。
若在步骤四中不能成功卸开井下套管螺纹，则上提管柱，使地面修井作业车的指重表负荷到达接箍定位器的控制剪钉的设计载荷，使控制剪钉剪断，定位爪失去支撑环的支撑与套管接箍脱离，安全起出用于井下定点取套管工具。
本发明的有益效果：
本发明的用于井下定点取套管工具结构设计人性化，制作工艺简单；本发明的用于井下定点取套管工具的使用方法，工作周期短，施工安全可靠，操作简便。
附图说明
图1为本发明的用于井下定点取套管工具的结构示意图；
图2为图1的A-A剖视图；
图3为图1的B-B剖视图；
图中，1—行星减速器，11—输入总成，111—力矩输入端，12—锚定器，121—第一锚爪，13—减速机构，131—凸轮轴齿轮架，132—中心轴，133—扭矩输出体，134—第一凸键，14—输出总成，141—力矩输出端，
2—接箍定位器，21—本体中心轴，22—定位爪，221—内侧壁，23—控制剪钉，24—支撑环，241—外侧壁，
3—补偿器，31—上接头，32—伸缩套，33—伸缩杆，34—弹簧，35—键齿，
4—下锚定装置，41—中心凸轮轴，42—第二锚爪，43—摩擦块，44—锚体，441—锚体外套，442—锚体座，443—背帽，444—弹簧片组，45—第二凸键，46—键槽。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
如图1~图3所示，一种用于井下定点取套管工具，包括：行星减速器1、接箍定位器2、补偿器3、下锚定装置4，行星减速器1的下端与接箍定位器2的上端通过螺纹方式相连接，接箍定位器2的下端与补偿器3的上端通过螺纹方式相连接，补偿器3的下端与下锚定装置4的上端通过螺纹方式相连接。
所述的行星减速器1由输入总成11、锚定器12、减速机构13及输出总成14组成；减速机构13从上至下依次连接有输入总成11、锚定器12、输出总成14；减速机构13由凸轮轴齿轮架131、中心轴132和扭矩输出体133组成，锚定器12套装在减速机构13的凸轮轴齿轮架131上，锚定器12具有三个沿圆周均布的第一锚爪121，所述第一锚爪121与凸轮轴齿轮架131通过第一凸键134配合连接，减速机构13的中心轴132的上部穿过凸轮轴齿轮架131与输入总成11的下部通过螺纹方式配合连接，减速机构13的扭矩输出体133的下部与输出总成14的上部通过螺纹方式配合连接；施工时，输入总成11用于反向扭矩的输入；在反扭矩作用下锚定器12的第一锚爪121与套管锚定，形成反向作用力；减速机构13将反向扭矩增大并改变为正向扭矩，正向扭矩经输出总成14输出，输入总成11的力矩输入端111（上端）的连接扣型为反向钻杆扣，输出总成14的力矩输出端141（下端）的连接扣型为正向钻杆扣，行星减速器1输入反向扭矩，输出正向扭矩。
所述的接箍定位器2由本体中心轴21、支撑环24、定位爪22及四个控制剪钉23组成，定位爪22的上端通过四个控制剪钉23衔套在本体中心轴21上，在本体中心轴21上设置有四个限位槽，定位爪22的上端通过四个控制剪钉23限位在本体中心轴21的限位槽内，支撑环24通过螺纹方式套装于本体中心轴21上，且定位爪22的下端的内侧壁221与支撑环24的外侧壁241相接触；在整个施工过程中，接箍定位器2用于确定接箍，便于准确定位、卸开套管位置。
所述的补偿器3由上接头31、伸缩套32、伸缩杆33及弹簧34组成，上接头31的下端与伸缩套32的上端通过螺纹方式连接；弹簧34套装在伸缩杆33的上端，伸缩杆33的带有弹簧34的上端穿过伸缩套32的底部设置于伸缩套32的内部，伸缩杆33与伸缩套32之间通过键齿35配合，补偿器3在整个取套管施工过程中用于补偿套管卸扣时螺纹位移距离。
所述的下锚定装置4由中心凸轮轴41、锚体44、三个第二锚爪42及四个摩擦块43组成，锚体44套装在中心凸轮轴41上，锚体44由锚体外套441、锚体座442、背帽443及弹簧片组444组成，锚体外套441的下端与锚体座442的上端通过螺纹方式连接，每个第二锚爪42均设置在锚体外套441内，每个第二锚爪42的上端均与中心凸轮轴41通过第二凸键45配合连接，在锚体44的锚体座442上设置有四个键槽46，每个摩擦块43均通过弹簧片组444支撑和两个背帽443限位设置在一个键槽46内，弹簧片组444用于支撑摩擦块43，背帽443用于固定摩擦块43的上、下端；工作时摩擦块43始终撑在套管上，取套管施工时的正向扭矩带动中心凸轮轴41正向旋转，在摩擦块43的反向摩擦阻力作用力及中心凸轮轴41的正向旋转作用力下，三个第二锚爪42伸出与套管壁锚定。
所述的行星减速器1的输出总成14的力矩输出端141与接箍定位器2的本体中心轴21的上端通过螺纹方式连接。
所述的接箍定位器2的本体中心轴21的下端与补偿器3的上接头31的上端通过螺纹方式连接。
所述的补偿器3的伸缩杆33下端与下锚定装置4的中心凸轮轴41的上端通过螺纹方式连接。
本发明所述的用于井下定点取套管工具的工作原理：
用反扣管柱与本发明的井下定点取套管工具连接通过地面修井作业车配合下入井内的预定深度，缓慢上提接箍定位器2的定位爪22，使定位爪22的台肩卡进接箍缝隙，完成接箍定位；地面修井作业车的液压钳反向旋转管柱，反向扭矩经管柱输入至行星减速器1，在反向扭矩作用下锚定器12的第一锚爪121与套管锚定形成反向作用力，反向扭矩通过减速机构13改变为正向扭矩、并增大扭矩（若减速机构13的减速比为1:3，则扭矩增大3倍），正向扭矩通过输出总成14输出、并依次经过接箍定位器2、补偿器3至下锚定装置4；在正向扭矩作用下，下锚定装置4的第二锚爪42与套管壁锚定，形成正向作用力；行星减速器1的锚定器11的反向作用力与下锚定装置4的正向作用力相对作用、形成卸扣作用力，将套管从接箍处卸扣；卸扣过程中套管螺纹退扣位移通过补偿器3来补偿。
本发明所述的一种用于井下定点取套管工具的使用方法，其中，所述使用方法包括以下步骤：
步骤一：用反扣的管柱（即反扣钻杆）与用于井下定点取套管工具的行星减速器1的输入总成11的反向钻杆扣相连接，再通过地面修井作业车配合将用于井下定点取套管工具下入需要更换套管的预定深度；
步骤二：用于井下定点取套管工具下至预定深度的位置后，记录此时的地面修井作业车的指重表负荷显示，通过地面修井作业车缓慢上提管柱，当接箍定位器2的定位爪22台肩卡进套管接箍缝隙，地面修井作业车的指重表负荷显示增加，即已确定用于井下定点取套管工具的接箍定位器2在套管接箍位置，在井口处管柱上做好标记，通过标记确定此时用于井下定点取套管工具在井内的位置；
步骤三：上提管柱，地面修井作业车的指重表负荷显示再增加，直至达到所要换取套管的载荷，在井口处管柱上做好标记；
步骤四：通过地面修井作业车的液压钳反向旋转管柱，即向行星减速器1输入反向扭矩，锚定器12的第一锚爪121与套管锚定形成反向作用力，通过减速机构13将反向扭矩改变为正向扭矩，同时扭矩增大（采用减速机构13的减速比为1:3，则扭矩增大3倍）；正向扭矩通过输出总成14输出、并依次经过接箍定位器2、补偿器3至下锚定装置4；在正向扭矩作用下，下锚定装置4的第二锚爪42与套管壁锚定，形成正向作用力；行星减速器1的锚定器11的反向作用力与下锚定装置4的正向作用力相对作用、形成卸扣作用力，同时地面人员记录管柱的旋转圈数，并观察地面修井作业车的指重表负荷变化和井口处套管的旋转状态，当指重表负荷逐渐减小，并且井口处套管开始旋转，则此时井下套管开始卸扣，当井口套管端面与步骤三中管柱上的标记之间位移不在变化，且指重表负荷不再变化，则此时井下套管已完全卸扣；地面修井作业车的液压钳停止旋转，通过地面修井作业车起出用于井下定点取套管工具及被换取的套管。
若在步骤四中不能成功卸开井下套管螺纹，则上提管柱，使地面修井作业车的指重表负荷到达接箍定位器2的控制剪钉23的设计载荷，使控制剪钉23剪断，定位爪22失去支撑环24的支撑与套管接箍脱离，安全起出用于井下定点取套管工具。