CN104405311A - 一种高效自调式水平井水力冲砂工具 - Google Patents

Abstract

本发明是一种高效自调式水平井水力冲砂工具，属于水平井冲砂领域。这种高效自调式水平井水力冲砂工具，主要包括壳体、外滑套、内滑套、自旋喷头。其中，内滑套、外滑套组成一个整体安装在壳体上并可以进行一定的轴向滑动；自旋喷头是指由接在壳体前端的自旋装置与喷头两部分组成的整体结构，利用喷嘴射流的反冲作用可以推动自旋喷头旋转，自旋喷头上的喷嘴的开闭可由内滑套的上下滑动控制。这种高效自调式水平井水力冲砂工具在井下可改变冲砂形式，结构简单，操作方便。在下放管柱过程中扶正器与井壁摩擦使得外滑套相对于壳体向上运动一定距离，同时带动内滑套沿轴向向上运动，喷头上前面的三个喷嘴开放；上提管柱时，同理，外滑套带动内滑套向下移动，喷头上两个斜向前的喷嘴关闭而向后的喷嘴开放，极大的提高了工具的冲砂能力。

Description

一种高效自调式水平井水力冲砂工具

技术领域

本发明涉及一种新型的大位移水平井井下冲砂工具，属于油气井修井技术领域。

背景技术

由于油层胶结疏松或油井工作制度不合理，以及措施不当造成油井出砂，油井出砂后，如果井内的液流不能将出砂全部带至地面，井内砂子逐渐沉淀，砂柱增高，堵塞出油通道，增加流动阻力，使油井减产甚至停产，同时会损坏井下设备造成井下砂卡事故。所以，冲砂就成为了油井修井阶段一个不可或缺的工序。

目前，在水平井的冲砂洗井现场作业时，一般分为三个步骤：

1.吃入砂床过程。下放管柱，在向前射流的冲击作用下，使冲砂工具吃入砂床一定深度。

2.静止循环过程。在吃入砂床一定距离后，作业管柱静止不动，循环洗井液。

3.驱扫砂床过程。在静止循环一段时间后，上提作业管柱，利用水流作用驱扫沉积在冲砂工具后面的砂床。

在上述的三个作业过程中，现有的冲砂工具不能根据作用过程的需要，调节冲砂工具喷射的水流方向，造成能量的浪费，冲砂效果也极其低下。比如，在过程1中主要需要冲砂工具向前的冲击力来破碎砂床；在过程3中需要向后的射流来驱扫沉砂向后运动等，而一般的冲砂工具在上述三个过程中都保持不变的射流方向和洗井液排量。

发明内容

为了克服现有冲砂工具不能根据不同的作业过程而改变射流方向的不足，本发明提供了一种高效自调式水平井水力冲砂工具，该工具能根据作业过程的需要，调节冲砂工具射流的方向，提高水平井冲砂效率。

本发明的自调式冲砂工具解决其技术问题所采用的技术方案是：所述冲砂工具的壳体上同时安装外滑套和内滑套，两个滑套之间用非标准键连接起来，该键穿过壳体上的滑槽槽并充当滑块的在该滑槽中滑行，在外滑套上还安装有保护性外筒。

由于采用了上述结构，使得内滑套和外滑套形成一个整体共同运动，在下放管柱过程中，外滑套与井壁摩擦产生力的作用带动内滑套和外滑套所形成的整体沿工具的轴线向后滑动，内滑套上的镂空槽和喷头的环形槽错开，该流道关闭，斜向后的喷嘴不工作，内滑套的最前端与斜向前的喷孔的末端错开，该流道开放，使得斜向前的喷嘴与正前方的喷嘴同时工作，喷头在射流的反冲作用下旋转对井壁进行无死角冲砂，同时，在斜向前的喷嘴与正前方喷嘴的共同作用下喷射出带旋转效果的射流；在上提管柱过程中类似下放管柱的道理，内滑套相对壳体向前运动，内护套前端镂空槽与喷头内部环形槽处于同一高度，斜向后的喷嘴工作，内滑套的最前端堵住斜向前的喷孔的末端关闭该流道，斜向前的喷嘴停止工作，同理喷头在反冲作用下旋转，与此同时，随着管柱上提，喷头向后喷射冲砂液。本发明的高效自调式水平井水力冲砂工具，随管柱的上提与下放自动调节工作状态，使井底的泥砂可以高效的被携带出井外，不仅操作简单，节省时间、人力，而且结构简单可靠，成本低廉。

所述壳体与外滑套之间、所述保护性外筒与外滑套之间、所述内滑套与自旋装置之间、所述自旋装置与壳体之间皆安装有密封环。

由于采用了上述结构，密封环结构有效的避免了该工具所有有相对滑动的零件之间的缝隙中进入杂质造成滑动受阻的事故，为井下多次重复作业提供了保障，延长了工具的使用寿命。

所述喷头的后端加工有至少三个向后倾斜的喷孔，当工具上提时，冲砂液可以通过该倾斜喷孔上的喷嘴向后喷出，冲刷砂床。

由于采用了上述结构，当工具上提时，可向工具后方喷射冲砂液，对泥砂与冲砂液的混合物施加向后的力，使得泥砂可以更加高效的被携带出井底，避免了泥砂沉降造成工作效率下降的情况。

所述喷头上的斜向前和斜向后的喷孔分别安装呈螺旋角度分布的喷嘴。

由于采用了上述结构，在上提或下放管柱过程中喷头可以分别向前或向后喷射出带有旋转效果的射流，而且整个过程中喷头都可以在水力反冲的作用下自行旋转，更加高效迅速的将井底的泥砂冲散并带出油井。

所述外滑套上安装有保护性外筒。

由于采用了上述结构，外护套上的键被盖住，有效避免了工具在使用过程中外滑套上的脱落。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明的高效自调式水平井水力冲砂工具，结构简单，构思巧妙，可靠性高，通过上提或下放工作，即可自动的调整工具的工作状态，高效迅速的将井底泥砂冲散并且带离井底。

2、本发明的高效自调式水平井水力冲砂工具，采用了在壳体与外滑套之间、保护性外筒与外滑套之间、内滑套与自旋装置之间、自旋装置与壳体之间安装密封环的结构，有效的避免了工具在工作时因为泥砂等杂质的堵塞影响滑套运行，延长了工具的使用寿命。

3、本发明的高效自调式水平井水力冲砂工具，采用了在自旋喷头上安装呈螺旋角度分布的喷嘴的结构，使使得工具在冲砂过程中喷射出的冲砂液形成旋转射流，更加高效的将井底泥砂冲散并带出油井，并且可以自行旋转无死角地对油井进行冲砂作业，性能更加可靠、高效。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明的高效自调式水平井水力冲砂工具结构示意图；

图2是图1中的A-A视图；

图中标记：1-壳体、2-密封环、3-保护性外筒、4-键(非标准)、5-外滑套、6-内滑套、7-卡箍、8-自旋装置、9-滚柱、10-喷头、11-镂空槽。

具体实施

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书包括任何附加权利要求、摘要和附图中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

本发明的高效自调式水平井水力冲砂工具，其实施如图1所示，它包括自旋装置8和壳体1，所述自旋装置8外的浅槽中并排放入多个滚柱9，然后将该自旋装置8和滚柱9组成的结构共同放入壳体1内底部；所述自旋装置8伸出壳体的部分加工有螺纹，喷头10与自旋装置通过该螺纹和销钉固定连接，同时喷头10末端靠近壳体1前端(两者之间存在微小间隙)；所述壳体1内部图示位置安装卡箍7使卡箍7与壳体1形成小型的阶梯结构，所述内滑套6从壳体1后方放入壳体1，且内滑套6上的键槽与壳体1上的滑槽对齐，再在壳体1的外部套装外滑套5(同理外滑套上的贯通键槽与壳体上的滑槽对齐)用键4穿过外滑套5的通槽、壳体1上的滑槽并安置在内滑套6上的键槽内，最后在外滑套5的外部通过螺纹与销钉固定连接保护性外筒3盖住键。在进行上述所有操作之前应当先按图示位置在保护性外筒内壁前端、外滑套内壁前端和后端、壳体内壁前端以及自旋装置内壁安装密封圈。

本发明的高效自调式水平井水力冲砂工具，结构简单，构思巧妙，可靠性高，通过下放管柱就可以关闭该工具喷头上斜向后的喷嘴开放斜向前的喷嘴，在多个斜向前与正前方喷嘴相互配合喷射出具有旋流效果的冲砂液，使得该工具对井底泥砂的冲刷效果大大增强，而且工具可以自行旋转无死角对井壁进行冲刷，性能更加强大；本发明的高效自调式水平井水力冲砂工具，通过上提管柱就可以关闭喷头上的斜向前喷嘴开放喷头上的斜向后喷嘴，喷头向后喷射冲砂液，为下放该工具时冲散的泥砂提供了向后的力，使得泥砂被更加高效地被携带出井底，关闭喷头上的斜向前喷嘴可以减少能量的损失，为泥砂离开井底提供了更大的外力；本发明的高效自调式水平井水力冲砂工具，通过在壳体与外滑套之间、保护性外筒与外滑套之间、内滑套与自旋装置之间、自旋装置与壳体之间安装密封环，有效的避免了泥砂等杂质吸附在工具表面阻塞各构件的相对运动，延长了工具的使用寿命。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (7)

1.本发明的高效自调式水平井水力冲砂工具，其特征在于，它包括：壳体(1)、外滑套(5)内滑套(6)自旋装置(8)喷头(10)，外滑套(5)与内滑套(6)分别套装在壳体(1)外部和内部，外滑套(5)与内滑套(6)之间通过键(4)(非标准)连接，所述壳体(1)与自旋装置(8)通过滚柱(9)连接形成类似于轴承的结构，喷头(10)通过螺纹连接在自旋装置上。

2.如权利要求1所述的高效自调式水平井水力冲砂工具，其特征在于，所述键(4)穿过壳体(1)上的滑槽连接外滑套(5)与内滑套(6)，所述键(4)截面接近梯形，所述外滑套(5)上加工有螺纹可以安装保护性外筒(3)将键(4)盖住。

3.如权利要求2所述的高效自调式水平井水力冲砂工具，其特征在于，所述壳体(1)上的滑槽要适当长于键(4)且键(4)与壳体(1)之间存在微小间隙，使得该滑槽作为轨道，键(4)可在该轨道中上下滑行，所述键(4)与壳体(1)上滑槽形成的结构并不局限于示意图上的两个，可以是两个到六个不等。

4.如权利要求1所述的高效自调式水平井水力冲砂工具，其特征在于，所述自旋装置(8)为表面带有凹槽的圆筒状结构，所述自旋装置(8)的表面凹槽内并排放入滚柱(9)并与壳体(1)配合使用形成类似轴承的结构。

5.如权利要求1所述的高效自调式水平井水力冲砂工具，其特征在于，所述喷头(10)通过螺纹的方式与自旋装置(8)连接，该喷头(10)的前端与后端都加工有如图示分布的喷孔，所述斜向前的喷孔和斜向后的喷孔上分别安装呈螺旋角度分布的喷嘴，所述喷头(10)上的斜向前和斜向后的喷孔数量都至少为三个。

6.如权利要求1所述的高效自调式水平井水力冲砂工具，其特征在于，阶梯状的内滑套(6)的前端壁面有至少三个镂空的开槽，所述喷头(10)的内部斜向后的喷孔末端处加工有适当深度的环形槽使得内滑套的镂空槽与该环形槽共面时冲砂液可以通过该流道又斜向后的喷孔喷出，所述内滑套(6)、键(4)和外滑套(5)所形成的整体在做相对壳体的运动时可以改变喷头(10)内部冲砂液的流道。

7.如权利要求书1所述的高效自调式水平井水力冲砂工具，其特征在于，所述壳体(1)与外滑套(5)之间、所述保护性外筒(3)与外滑套(5)之间、所述内滑套(6)与自旋装置(8)之间、所述自旋装置(8)与壳体之间皆安装有密封环。