CN104389539A - 深海油井单双向洗井转换工具 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种深海油井单双向洗井转换工具，包括上接头，所述上接头的下端连接悬挂套，所述悬挂套的外部设有弹性锁爪，所述弹性锁爪的下方连接滑动外套，所述悬挂套的下端连接下接头，所述悬挂套和所述下接头的内部设有洗井转换套，所述滑动外套能够通过悬挂套带动所述洗井转换套进行上下的同步运动。本发明中隔板上的流通孔设计保证操作管内的液体不会形成节流压差；本发明改变了液体在转换工具内的流通方向，保证了洗井结束后操作管内的泥饼、砂砾再次流入井筒。在本发明提供的转换工具入井后实现油套连通，可正洗、反洗井作业；并且在井下压力高时可实现操作管内的压井作业。
Description
技术领域
本发明属于石油工程领域，具体涉及一种深海油井单双向洗井转换工具，用于石油开采中的井下作业。
背景技术
在深海油气井完井工艺实施后，生产后期地层砂会进入井筒，造成产量下降、生产设备损坏、砂埋井筒等严重后果，需要对井筒进行清理，根据井筒及地层的具体情况采用相应的清理方法，目前的清理方法存在以下问题：
1、下入单向球座工具，反循环洗井，但由于球座属于单向结构，井下压力高的情况下无法在操作管内进行压井作业；
2、下入双向球阀，可实现单双向洗井，但是无锁定机构，只能靠管柱的拉伸或压缩实现单双向的转换，在大斜度井及水平井内无法保证可靠性；
3、下入打捞篮，正循环洗井，但由于环空较大，井筒内泥饼、砂砾不易洗净，作业时间周期长，达不到理想效果。
发明内容
为克服现有洗井装置存在的问题，本发明提供一种深海油井单双向洗井转换工具，能够进行正洗、反洗井作业，并且在井下压力高时可实现操作管内的压井作业。
本发明提供一种深海油井单双向洗井转换工具，包括上接头，所述上接头的下端连接悬挂套，所述悬挂套的外部设有弹性锁爪，所述弹性锁爪的下方连接滑动外套，所述悬挂套的下端连接下接头，所述悬挂套和所述下接头的内部设有洗井转换套，所述滑动外套能够通过悬挂套带动洗井转换套进行上下的同步运动。
所述悬挂套上具有导向孔，所述滑动外套上具有对应所述导向孔的导向销钉孔，所述洗井转换套具有对应所述导向孔的导向槽，所述销钉孔、导向孔以及导向槽中穿设有导向销钉。
所述上接头的内部从上至下顺次设有洗井弹簧、隔板和球体，且所述球体对应处于所述洗井转换套的上方。
所述上接头的内壁上环设有一圈第一凸台，所述洗井弹簧卡设于所述第一凸台与所述隔板之间，所述上接头的内壁上还环设有一圈锥形内壁面，所述球体处于该锥形内壁面的上方并通过该锥形内壁面限位；所述隔板表面分布有多个流通孔。
所述洗井转换套上端设有转换孔，该转换孔能够通过洗井转换套的上下运动而相对处于所述上接头的锥形内壁面的上方或下方。
所述第一凸台的内径小于所述弹簧的外径，所述球体的直径大于所述锥形内壁面的最小内径。
所述上接头与悬挂套之间通过螺纹连接，且所述上接头于螺纹连接外壁处设有防转销钉槽，所述悬挂套对应所述防转销钉槽而设有防转销钉内孔，所述防转销钉内孔中设置有防转销钉，且所述防转销钉的底部接触防转销钉槽的槽底面。
所述悬挂套的外壁设有弹性锁爪槽，通过该弹性锁爪槽与所述弹性锁爪相配合卡设；所述下接头的外壁上具有限制滑动外套上下运动的第二凸台。
所述悬挂套下部的外壁上设有剪切槽；所述滑动外套的下端对应该剪切槽的位置设有剪切销钉孔，所述剪切销钉孔内穿设有剪切销钉，且所述剪切销钉的底部接触剪切槽的槽底面。
所述上接头与所述悬挂套之间密封连接；所述悬挂套与所述洗井转换套之间密封连接；所述悬挂套与所述下接头之间密封连接；所述下接头与所述洗井转换套之间密封连接。
相对于现有技术，本发明具有以下优点：
1、本发明中隔板上的流通孔设计保证操作管内的液体不会形成节流压差；
2、本发明中洗井转换套与球体之间的结构设计，改变了液体在转换工具内的流通方向，保证了洗井结束后操作管内的泥饼、砂砾再次流入井筒；
3、悬挂套与滑动外套连接的剪切销钉及弹性锁爪，能够防止转换工具入井后误关闭；
4、在本发明提供的转换工具入井后实现油套连通，可正洗、反洗井作业；并且在井下压力高时可实现操作管内的压井作业；
5、洗井结束后，本发明提供的转换工具上的弹性锁爪进入留井密封筒时，由于力的作用，挤压弹性锁爪的凸台向下运动进入下方锁爪槽内，同时带动洗井转换套关闭，从而关闭油套连通，操作简单可靠；
6、本发明可以多次进行反循环洗井作业；并能够缩短施工作业时间，降低施工风险。
附图说明
图1为深海油井单双向洗井转换工具的双向流通状态结构示意图；
图2为深海油井单双向洗井转换工具的单向流通状态结构示意图；
图3是图1中各零部件结构示意图；
图4是图1中隔板放大结构示意图。
图中：1、上接头，2、洗井弹簧，3、隔板，4、球，5、悬挂套，6、弹性锁爪，7、滑动外套，8、洗井转换套，9、下接头，10、防转销钉，11、导向销钉，12、剪切销钉。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
本发明提供一种深海油井单双向洗井转换工具，如图1～图3所示，包括：上接头1、洗井弹簧2、隔板3、悬挂套5、弹性锁爪6、滑动外套7、洗井转换套8以及下接头9。
所述上接头1上端设有第一内螺纹，下端设有第一外螺纹及防转销钉槽1-1，所述防转销钉槽1-1环设于上接头1的顶部，具体位于第一外螺纹的上方，围绕上接头1的外壁环设一周。所述上接头1下端于第一外螺纹的底部围设有第一密封槽1-2，该第一密封槽1-2内安装第一密封圈13，用于与所述悬挂套5之间的连接密封。所述上接头1于第一内螺纹的底部内设有第一凸台1-3，所述上接头1的内部从第一凸台1-3下方从上至下顺次设置有洗井弹簧2、隔板3和球体4，所述球体4处于所述洗井转换套8的上方，所述第一凸台1-3的内径小于弹簧2的外径，用于限制弹簧2在上接头1内部的位置。所述上接头1的内壁上还环设有一圈锥形内壁面5-5，所述球体4的直径大于所述锥形内壁面5-5的最小内径，所述球体4处于所述锥形内壁面5-5的上方并通过该锥形内壁面5-5限位。
所述悬挂套5上端设有第二内螺纹，与上接头1的第一外螺纹连接，所述悬挂套5于第二内螺纹的顶端具有穿透的径向设置的防转销钉内孔5-1，其与上接头1的防转销钉槽1-1及防转销钉10配合使用，在悬挂套5与上接头1的第一外螺纹拧紧之后，防转销钉内孔5-1对准防转销钉槽1-1，将防转销钉10安装于防转销钉内孔5-1后，使防转销钉内孔5-1底部与防转销钉槽1-1的槽底面接触，进而可以起到防止悬挂套5相对于上接头1的转动的效果。所述悬挂套5于第二内螺纹的下方设有锥形内壁面5-5，该锥形内壁面5-5能够与球体4密封配合。所述悬挂套5下端设有第三内螺纹。所述悬挂套5的外壁中上部（处于第二内螺纹的下方）上、下两处位置环设有两个弹性锁爪槽5-2，用于与弹性锁爪6的第三凸台6-1的配合卡设，所述弹性锁爪6上部设有4-10个分瓣的弹性爪并有第三凸台6-1，分瓣的弹性爪与悬挂套5外壁上的两处弹性锁爪槽5-2配合，限制弹性锁爪6的滑动距离。所述弹性锁爪6的下端设有第二外螺纹。所述悬挂套5的中下部在外壁壁体的轴向竖直方向上铣通两个相对中心轴线对称分布的导向孔5-3，该导向孔5-3为沿悬挂套5的轴向的长孔。所述悬挂套5下部的外壁（于第三内螺纹上方）环设有剪切槽5-4。
所述滑动外套7中上部设有第四内螺纹，该第四内螺纹与弹性锁爪6下部的第二外螺纹进行螺纹连接，且所述滑动外套7于第四内螺纹下方还相对中心轴对称设有两个通透的沿径向设置的导向销钉孔7-1，其与悬挂套5中部的两个导向孔5-3及转换套8中部的导向槽8-3配合，在沿着导向销钉孔7-1、导向孔5-3以及导向槽8-3安装导向销钉11后，外部的工件滑动外套7运动时，通过导向销钉11于竖直方向导向槽8-3内部运动，外部的滑动外套7的运动可以带动内部的洗井转换套8上下运动，进而可以带动球体4于所述洗井转换套8上方的上下运动。所述悬挂套5的导向孔5-3可以用于保证运动方向以及运动量的限位，在悬挂套5、滑动外套7和洗井转换套8所组成的组合件运动时起导向作用。所述滑动外套7的下端沿径向环设有多个（如2个-8个）剪切销钉孔7-2，与悬挂套5下端的剪切槽5-4及剪切销钉12配合，且所述剪切销钉12的底部接触剪切槽5-4的槽底面，滑动外套7上下运动时，在力的作用下上下剪切运动，进而剪切销钉12，组合件可以上下运动。在转换工具下入井内时，由于工具和套管壁发生摩擦，如没有剪切销钉12固定滑动外套7的话，就会联动内部的工件运动，可以保证工具在入井前保持图1中的结构状态。
所述洗井转换套8上端沿径向方向设有多个（如2-6个）转换孔8-1，当所述洗井转换套8通过滑动外套7带动运动到最上端时，该转换孔8-1能够处于所述悬挂套5的锥形内壁面5-5的上方，当所述洗井转换套8通过滑动外套7带动运动到最下端时，该转换孔8-1能够处于所述悬挂套5的锥形内壁面5-5的下方，进而可以改变液体在整个洗井转换工具内部的流通方向。所述洗井转换套8的外壁的上和下部各上下设有两个密封槽8-2，共设有四个，每个密封槽内均安装密封圈15，每个密封圈15与悬挂套5、下接头9的内轮廓面接触且密封，中部外壁对应所述悬挂套5的导向孔5-3而设置有两个导向槽8-3。
所述下接头9上端、下端的外壁分别设有第三外螺纹、第四外螺纹。所述下接头9的上端外壁上环设有第二密封槽9-1，第二密封槽9-1内安装第二密封圈14，上端的第三外螺纹与悬挂套5下端的第三内螺纹连接并密封。所述下接头9中部的外壁环设有第二凸台9-2，其相应处于第三外螺纹与第四外螺纹之间的下接头9的外壁上，可以限制弹性锁爪6与滑动外套7组合件的滑动位置。
所述隔板3为圆环体，如图4所示，所述隔板3的外径与上接头1的下部内径一致，即上接头1的第一凸台1-3下方至锥形内壁面5-5上方的部分的内径一致。隔板3装入上接头1下部的环形空间内，其沿圆周方向均布多个如10个轴向均匀分布的圆形的流通孔3-1，以用于保证操作管内的液体顺利通过。在尽量保证隔板强度的情况下，所述流通孔3-1要求尽量大，保证液体通过时整体的流通面积不小于转换工件内部的最小直径处的流通面积。
洗井弹簧2为圆柱螺旋压簧，洗井弹簧2套设在上接头1与隔板3之间形成的环形空间内，且洗井弹簧2的上端与上接头1内的第一凸台1-3的下端接触，洗井弹簧2的下端与隔板3的上表面接触。
本发明提供一种深海油井单双向洗井转换工具的连接关系具体为：上接头1内部先装入洗井弹簧2，再放入隔板3，最后放入球体4。上接头1下部的第一外螺纹与悬挂套5上部第二内螺纹连接并有密封。洗井转换套8装入悬挂套5内部，使洗井转换套8的导向孔与悬挂套5径向面的导向槽对齐，并进行多处密封。弹性锁爪6下部第二外螺纹与滑动外套7上部第四内螺纹连接，将连接组合套在悬挂套5上面，使弹性锁爪6装在悬挂套5中上部的弹性锁爪5-2槽内，并转动组合件使导向销钉孔7-1与悬挂套5的导向孔5-3及洗井转换套8的导向槽8-3对齐，装入导向销钉11，装入剪切销钉12。下接头9上端第三外螺纹与悬挂套5下端第三内螺纹连接，下接头9内外轮廓面接触位置均密封。
上述用于深海油井洗井作业时的具体实施方法：在下入过程中，操作管内的液体首先进入本发明转换工具的上接头1，通过隔板3径向方向上的流通孔3-1，经过洗井转换套8上的转换孔8-1，进入整套工具的内腔，继而从下接头9进入下部操作管，实现油套连通（液体流通方向也可逆向行进）。
本发明提供的深海油井单双向洗井转换工具关闭过程，如图2所示：洗井作业后将工具上提至留井密封筒下端。继续上提，转换工具上行，相对运动原理，弹性锁爪6下行，带动滑动外套7下行，在力的作用下剪切销钉12剪断，即剪切销钉12通过力的作用剪切，将滑动外套7与悬挂套5之间的销钉紧固状态变为自由状态。导向销钉11连带洗井转换套8下行。球体4在洗井弹簧2的作用下下行至悬挂套5内部的锥形内壁面5-5上，通过与锥形内壁面5-5进行密封，由于洗井转换套8上的转换孔8-1被封闭，球体4与锥形内壁面5-5密封。从上部操作管的液体到达球体4后被截断，从而关闭油套连通。如需反循环作业操作，液体还可以通过油套环空从下部操作管进入工具下部内腔，在冲击力下液体对球体4有个向上的推力，球体4推动隔板3向上运动，挤压洗井弹簧2，使下部液体通过隔板3的流通孔进入上部操作管，建立反循环。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (10)
1.一种深海油井单双向洗井转换工具，其特征在于，包括上接头，所述上接头的下端连接悬挂套，所述悬挂套的外部设有弹性锁爪，所述弹性锁爪的下方连接滑动外套，所述悬挂套的下端连接下接头，所述悬挂套和所述下接头的内部设有洗井转换套，所述滑动外套能够通过悬挂套带动洗井转换套进行上下的同步运动。
2.根据权利要求1所述的深海油井单双向洗井转换工具，其特征在于，所述悬挂套上具有导向孔，所述滑动外套上具有对应所述导向孔的导向销钉孔，所述洗井转换套具有对应所述导向孔的导向槽，所述销钉孔、导向孔以及导向槽中穿设有导向销钉。
3.根据权利要求1或2所述的深海油井单双向洗井转换工具，其特征在于，所述上接头的内部从上至下顺次设有洗井弹簧、隔板和球体，且所述球体对应处于所述洗井转换套的上方。
4.根据权利要求3所述的深海油井单双向洗井转换工具，其特征在于，所述上接头的内壁上环设有一圈第一凸台，所述洗井弹簧卡设于所述第一凸台与所述隔板之间，所述上接头的内壁上还环设有一圈锥形内壁面，所述球体处于该锥形内壁面的上方并通过该锥形内壁面限位；所述隔板表面分布有多个流通孔。
5.根据权利要求4所述的深海油井单双向洗井转换工具，其特征在于，所述洗井转换套上端设有转换孔，该转换孔能够通过洗井转换套的上下运动而相对处于所述上接头的锥形内壁面的上方或下方。
6.根据权利要求5所述的深海油井单双向洗井转换工具，其特征在于，所述第一凸台的内径小于所述弹簧的外径，所述球体的直径大于所述锥形内壁面的最小内径。
7.根据权利要求1所述的深海油井单双向洗井转换工具，其特征在于，所述上接头与悬挂套之间通过螺纹连接，且所述上接头与螺纹连接外壁处设有防转销钉槽，所述悬挂套对应所述防转销钉槽而设有防转销钉内孔，所述防转销钉内孔中设置有防转销钉，且所述防转销钉的底部接触防转销钉槽的槽底面。
8.根据权利要求1所述的深海油井单双向洗井转换工具，其特征在于，所述悬挂套的外壁设有弹性锁爪槽，通过该弹性锁爪槽与所述弹性锁爪相配合卡设；所述下接头的外壁上具有限制滑动外套上下运动的第二凸台。
9.根据权利要求1所述的深海油井单双向洗井转换工具，其特征在于，所述悬挂套下部的外壁上设有剪切槽；所述滑动外套的下端对应该剪切槽的位置设有剪切销钉孔，所述剪切销钉孔内穿设有剪切销钉，且所述剪切销钉的底部接触剪切槽的槽底面。
10.根据权利要求1所述的深海油井单双向洗井转换工具，其特征在于，所述上接头与所述悬挂套之间密封连接；所述悬挂套与所述洗井转换套之间密封连接；所述悬挂套与所述下接头之间密封连接；所述下接头与所述洗井转换套之间密封连接。
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