石油套管内部切割机技术领域
本发明创造属于石油辅助装置领域，尤其是涉及一种石油套管内部切割
机。
背景技术
在石油的钻采作业中，割缝筛管是重要的器材，常用于先期完井或采油
防砂。割缝筛管以其刚性好、抗刮磨、缝隙均匀、采收率高和比其他方式防
砂效果好等优点被广泛应用。
割缝筛管一般是在合金钢石油套管上切割出7，000到10，000多条断
断续续并用于滤砂的窄缝。
而割缝筛管传统的断面缝型分为矩形缝和梯形缝。
矩形缝(又称直缝)即管子的内外壁缝隙一样宽，加工后的管壁强度高，
但石油夹杂着细砂从缝隙流入管内时容易发生堵塞，采油效率低，堵塞严重
时会造成塌井等事故。
梯形缝断面在管子外壁开口窄而在内壁开口宽，形状呈等腰梯形。梯形
缝具有较强的“自洁”作用，砂砾进入缝腔后，很容易被油液冲走，不易形
成砂堵，故而管内外压降小，采油率高，防砂效果好。
然而目前国内外加工割缝筛管有两种：激光加工、铣刀加工，此两种方
法均为从石油套管外部进行加工，从而会造成很多现实问题。
激光加工的缺点是：激光属于热加工，加工后缝的表面粗糙度值高，表面质
量比机加工差，容易造成液流阻力；影响表面加工质量的因素较多，容易造
成管体表面爆孔、烧缝、截面形状不规整、内部挂渣等缺陷；由于激光束焦
点位置的限制，很容易出现管体外缝宽度尺寸比内缝大，使用时容易造成砂
堵。而铣刀加工的缺点是：切割轴为悬臂轴，切割时径向跳动容易造成刀片
损坏，刀片寿命短，加工效率低；刀片的旋转轴线不可能达到并超过管的内
壁表面，所以切缝外缝比内缝长，留有圆弧台阶，筛管使用时易形成砂堵。
发明内容
有鉴于此，本发明创造旨在提出一种石油套管内部切割机，以解决加工
效率低下以及使用损耗高的问题。
为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：
石油套管内部切割机，其包括主体支撑架和切割机构；
所述切割机构置于所述主体支撑架内，且其包括铣刀片、切割动力组件
和径向进给组件；
所述切割动力组件包括与铣刀片固连的切割齿轮、内支撑架和转动动力
件，所述内支撑架支承所述切割齿轮绕其自身轴线转动，且所述转动动力件
为切割齿轮提供绕其自身轴线转动的动力，所述铣刀片的切割轨迹的切线与
所述石油套管的轴线平行；
所述径向进给组件包括外支撑架和径向进给油缸，所述外支撑架套于所
述内支撑架外部且与内支撑架滑动连接，所述外支撑架上开有径向滑道，所
述径向进给油缸通过径向滑道与所述内支撑架连接且为该内支撑架提供沿
着径向滑道滑动的动力，该内支撑架的位移方向与所述石油套管的直径方向
平行；
所述外支撑架还与所述主体支撑架滑动连接，且该滑动方向与所述石油
套管的轴线平行。
进一步的，还包括内壁支承组件，所述主体支撑架通过内壁支撑组件固
定在所述石油套管内部。
进一步的，所述内壁支撑组件包括夹紧支撑块和液压缸，所述主体支撑
架上开有连接孔，所述夹紧支撑块抵接在所述主体支撑架的外部，所述液压
缸置于该主体支撑架的内部且该液压缸的活塞杆通过连接孔与所述夹紧支
撑块连接。
进一步的，所述转动动力件包括马达齿轮、过渡齿轮和液压马达，所述
液压马达为所述马达齿轮提供绕其自身轴线转动的动力，所述切割齿轮与所
述过渡齿轮啮合且所述马达齿轮通过过渡齿轮为该切割齿轮提供转动动力。
进一步的，所述径向进给油缸固定在所述外支撑架外部且通过托块与所
述内支撑架连接，该托块置与所述径向滑道内并与其滑动连接。
进一步的，所述主体支撑架为弧形架体，该主体支撑架的开口处与铣刀
片设立位置对应。
进一步的，所述外支撑架为U型架体且套于所述内支撑架的外部。
进一步的，所述外支撑架的外部上开有支撑滑槽，所述主体支撑架的内
侧壁上设有轴向滑块，所述轴向滑块置于所述支撑滑槽内并与其滑动连接。
进一步的，所述铣刀片的刀刃的纵截面为梯形面且该梯形面的上底与石
油套管内壁邻近。
进一步的，所述铣刀片的刀刃包括尖刃部和侧刃部，所述尖刃部的两侧
分设有一侧刃部，所述尖刃部为该铣刀片的顶面，所述侧刃部为铣刀片的侧
面。
进一步的，所述铣刀片由多个直径不同的刀片叠加构成，同时也可以由
一个刀片构成。
进一步的，两个切割齿轮夹持所述铣刀片而固定在所述内支撑架内。
相对于现有技术，本发明创造所述的石油套管内部切割机具有以下优
势：
(1)本发明创造所述的主体支撑架、内壁支撑组件和切割机构的配合
设计可以达到在石油套管内部加工割缝的目的，在不用考虑铣刀片的情况
下，也能保证快速切割缝隙的效率，同时因为此种加工模式，避免了铣刀片
在外部加工时候的径向跳动情况，进而减小了铣刀片的损耗。
(2)本发明创造所述的采用组合刀片而形成的铣刀片的结构设计使得
加工出的割缝为梯形状，且石油管套的外壁开口窄而在内壁开口宽，从而避
免形成砂堵，因梯形缝具有较强的“自洁”作用，砂砾进入缝腔后，很容易
被油液冲走，故而套管的内外压减小，采油率高，防砂效果好。
而使用一个刀片构成的铣刀片所切割出的割缝则为矩形缝，但是由于其
是由内向外切割，故而也不会形成砂堵。
(3)本发明创造所述的石油套管内部割缝装置整体结构体量小，节约
生产成本，故而提高了整体投入产出比的值。
附图说明
构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，
本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发
明创造的不当限定。在附图中：
图1为本发明创造实施例所述的石油套管内部切割机的整体结构示意
图；
图2为本发明创造实施例所述的铣刀片结构示意图。
附图标记说明：
1-过渡齿轮；2-马达齿轮；3-切割齿轮；4-铣刀片；41-尖刃部；42-侧
刃部；5-内支撑架；6-外支撑架；7-夹紧支撑块；8-径向进给油缸；9-液压
缸；10-主体支撑架；11-液压马达；12-轴向滑块。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中
的特征可以相互组合。
在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横
向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水
平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附
图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不
是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和
操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”
等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指
示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示
或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有
说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，
术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，
也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；
可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连
通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本
发明创造中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。
如图1所示，一种石油套管内部割缝装置，其包括主体支撑架10、内壁
支撑组件和切割机构；
所述主体支撑架10通过内壁支撑组件固定在所述石油套管内部；
这里所说到的主体支撑架10可以选择多种形状，但是与套管配合的形
状最佳，故而可以选择设计成弧形架，特别是优弧状；
而所述内壁支撑组件包括夹紧支撑块7和液压缸9，所述主体支撑架10
上开有连接孔，所述的连接孔可以以弧形的主体支撑架10的弧心为圆点，
绕该圆点均布多个连接孔，一般情况下四个足够保证了整体装置的稳定性
了，但是如果在主体支撑架的底部且两个连接孔之间还多开设一连接孔，则
起到对整体装置的一个支撑作用，使得整体结构更加稳固；
所述夹紧支撑块7抵接在所述主体支撑架10的外部，所述液压缸9置
于该主体支撑架10的内部且该液压缸9的活塞杆通过连接孔与所述夹紧支
撑块7连接；
当液压缸7开启运动的时候，夹紧支撑块7就会随之一起运动，直至抵
接到石油套管的内壁为止，此时整体装置就会相对稳定的固定在石油套管
内。
所述切割机构包括铣刀片4、切割动力组件和径向进给组件；
所述铣刀片4设立位置与主体支撑架10的开口位置对应；
所述切割动力组件包括与铣刀片4固连的切割齿轮3、内支撑架5和转
动动力件，所述内支撑架5支承所述切割齿轮3绕其自身轴线转动，且所述
转动动力件为切割齿轮3提供绕其自身轴线转动的动力，所述铣刀片4的切
割轨迹的切线与所述石油套管的轴线平行；
具体的转动动力件可以有多种形式，其中一种包括配套设立的蜗轮1和
蜗杆2，所述蜗轮1与所述切割齿轮3啮合，此时通过蜗杆2的转动而将切
割齿轮3拨动，那么铣刀片4也就随之一起运动了；
另一种情况可以是包括马达齿轮2、过渡齿轮1和液压马达11，所述液
压马达11为所述马达齿轮2提供绕其自身轴线转动的动力，所述切割齿轮3
与所述过渡齿轮1啮合且所述马达齿轮2通过过渡齿轮1为该切割齿轮3提
供转动动力。
所述径向进给组件包括外支撑架6和径向动力件，所述外支撑架6与内
支撑架5滑动连接，所述内支撑架5上开有径向滑道61，所述径向动力件为
所述内支撑架5提供沿着径向滑道61开始方向滑动的动力且该内支撑架5
的位移方向与所述石油套管的直径方向平行；
上述的径向动力件可以选择多种形式，比如：
所述径向动力件包括径向进给丝杆8以及与其配合的丝杆螺母，所述丝
杆螺母与所述径向滑道61通过丝母拨块11滑动连接，该径向滑道61的开
设方向与所述径向进给丝杆8的轴线夹角为锐角，当丝杆转动的时候，丝杆
螺母沿着该丝杆的轴线方向移动，同时会迫使内支撑架5沿着径向滑道61
开设方向发生位移，从而提升了整个切割机构的位置。
还有一种形式，所述径向进给组件包括外支撑架6和径向进给油缸8，
所述外支撑架6套于所述内支撑架5外部且与内支撑架5滑动连接，所述外
支撑架6上开有径向滑道，所述径向进给油缸8通过径向滑道与所述内支撑
架5连接且为该内支撑架5提供沿着径向滑道滑动的动力，该内支撑架5的
位移方向与所述石油套管的直径方向平行。
所述外支撑架6的结构形式也是多种多样，可以为平板状、U型状或者
V型状等，所述内支撑架5置于外支撑架6内部并与其相对滑动连接；
所述外支撑架6的外部上开有支撑滑槽，所述主体支撑架1的内侧壁上
设有轴向滑块12，所述轴向滑块12置于所述支撑滑槽内并与其滑动连接，
且该滑动方向与所述石油套管的轴线平行。
如图2所示，本装置中的铣刀片4的刀刃的纵截面为梯形面且该梯形面
的上底与石油套管内壁邻近，即所述铣刀片的刀刃包括尖刃部41和侧刃部
42，所述尖刃部41的两侧分设有一侧刃部42，所述尖刃部41为该铣刀片4
的上底面，所述侧刃部42为铣刀片4的侧面。
而铣刀片4的刀刃结构形式可以是通过定制的刀片直接制成的，也可以
通过普通的刀片叠加构成，只要选择不同直径的刀片即可，还可以使用普通
的刀片。
而叠加支撑的铣刀片4的好处在于，所述尖刃部41是在切割的时候损
耗率最高的，那么当损耗到一定程度时，只要换掉作为尖刃部41的刀片即
可，节省生产预算，提高投入出产比。
在一个石油套管内可以分布有多个上述石油套管内部割缝装置，且根据
相邻割缝之间的距离要求而排布，从而实现多条缝同时加工的工作要求，同
时本装置也可以根据石油套管的管径不同更改不同的尺寸。
本实施例的工作过程：
首先通过辅助支撑组件将主体支撑架10及切割机构置于石油套管的轴
线处；
这里所述的辅助支撑组件即为结构与内壁支撑组件相同，但是设立位置
位于主体支撑架10的底部；
然后，通过内壁支撑组件将主体支撑架10以及切割机构固定在石油套
管内，此时启动径向动力件使得铣刀片4抵接到石油套管内壁上，此时开启
转动动力件，故而铣刀片4开始旋转切割，启用气缸给外支撑架6一个沿着
石油套管轴线方向推动的动力，那么铣刀片4就会给石油套管壁上割出一条
细长的缝隙，且该缝隙的纵截面为梯形，即为石油套管外壁上的开口直径小
于石油套管内壁上的开口直径。
以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创
造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进
等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。