CN104653154A - 通井刮削一体化工具 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种通井刮削一体化工具，包括刮削段和通井接头，通井接头的内腔设有封隔组件；刮削段包括刀筒、刮削刀、液压缸和支撑簧片，刀筒与通井接头相连接，刀筒的内腔与通井接头的内腔相连通，并通过封隔组件形成憋压腔；刮削刀设于刀筒的外侧壁，刮削刀的一端为连接刀筒外侧壁的固定端，另一端为自由端；液压缸设于刀筒的外侧壁，并与憋压腔相连通；支撑簧片设于刀筒的外侧壁，且位于刮削刀与液压缸之间，支撑簧片的一端与液压缸相连接，通过控制憋压腔的压力，使液压缸驱动支撑簧片由自由端插入刮削刀与刀筒之间，支撑簧片使刮削刀扩张形成刮削外径。本发明兼备通井和刮削功能，并能对重点刮削部位强化刮削。

Description

通井刮削一体化工具

技术领域

本发明涉及采油领域的井下工具，尤其是一种兼具通井、刮削套管内壁功能的通井刮削一体化工具。

背景技术

通井和刮削是井下作业中的基本工序。通井是检测套管、油管、钻杆以及其他管子内通径尺寸的常规手段，检查其变形后能通过的最大几何尺寸，是修井、作业检测必不可少的工艺。刮削套管内壁，消除套管壁水泥、硬蜡、盐垢及炮眼毛刺，是修井作业的一道重要工序，对于井下工具的下入和正常工作有着重要作用。套管刮削器可用于清除残留在套管内壁上的水泥块、水泥环、硬蜡、各种盐类结晶和沉积物、射孔毛刺、以及套管锈蚀后所产生的氧化铁等物，以便畅通无阻地下入各种下井工具。尤其在下井工具与套管内壁环形空间较小时，更应充分刮削，使用刮削器已经成为一种必不可少的工序，其目的在于提高工具下入和作业的成功率(例如封隔器的坐封成功率等)。

目前，现场常用的工艺顺序是先通井，然后才能下入刮削器进行刮削作业，反复起下管柱耗工费时，多次起下管柱还会造成管柱磨损；另外，现有刮削器只能进行全井筒刮削，针对重点刮削位置刮削能力不足。

发明内容

本发明的目的是提供一种通井刮削一体化工具，以解决现有技术存在的通井与刮削作业无法同时进行、对重点刮削位置刮削能力不足的问题。

为达到上述目的，本发明提出一种通井刮削一体化工具，其包括：通井接头，呈管状，所述通井接头的内腔中设有封隔组件；刮削段，包括：刀筒，呈管状，与所述通井接头相连接，所述刀筒的内腔与所述通井接头的内腔相连通，所述刀筒的内腔通过所述封隔组件形成憋压腔；刮削刀，设于所述刀筒的外侧壁，所述刮削刀的一端为连接所述刀筒外侧壁的固定端，另一端为自由端；液压缸，设于所述刀筒的外侧壁，并与所述憋压腔相连通；支撑簧片，设于所述刀筒的外侧壁，且位于所述刮削刀与所述液压缸之间，所述支撑簧片的一端与所述液压缸相连接；其中，通过控制所述憋压腔的压力，使所述液压缸驱动所述支撑簧片由所述自由端插入所述刮削刀与所述刀筒之间，所述支撑簧片使所述刮削刀扩张形成刮削外径。

如上所述的通井刮削一体化工具，其中，所述液压缸由液缸内套和位于所述液缸内套外侧的液缸外套围设形成，所述液缸外套能滑动地密封套设在所述刀筒外，所述支撑簧片的一端与所述液缸外套相连接，所述液缸内套密封套接在所述刀筒外，所述液压缸与所述憋压腔通过设于所述刀筒侧壁的进液孔相连通；其中，在所述液压缸内增大至第一压力的状态下，所述液缸外套驱动所述支撑簧片行进至第一位置，所述刮削刀扩张至具有第一刮削外径；在所述液压缸内由所述第一压力增大至第二压力的状态下，所述液缸外套驱动所述支撑簧片行进至第二位置，所述刮削刀扩张至具有第二刮削外径，所述第一位置与所述液缸内套之间的距离，小于所述第二位置与所述液缸内套之间的距离，所述第二刮削外径大于所述第一刮削外径。

如上所述的通井刮削一体化工具，其中，所述液缸外套与所述支撑簧片之间设有锁环，所述锁环套设于所述刀筒外，所述锁环能随所述液缸外套和所述支撑簧片滑动，所述刀筒外侧壁上凹设有锁紧槽，所述锁环卡紧于所述锁紧槽的状态下，所述支撑簧片位于所述第一位置。

如上所述的通井刮削一体化工具，其中，所述通井接头的侧壁上设有供洗井的洗井通道，所述封隔组件与所述通井接头通过连接在所述洗井通道内的剪切销钉能分离地相连接；在所述液压缸内由所述第二压力增大至第三压力的状态下，所述封隔组件在所述憋压腔内压力的驱动下剪断所述剪切销钉，并脱离所述通井接头，所述憋压腔及所述液压缸泄压，所述液缸外套带动所述支撑簧片退回所述第一位置，所述刮削刀由所述第二刮削外径减小至所述第一刮削外径，所述洗井通道与所述刀筒的内腔相连通。

如上所述的通井刮削一体化工具，其中，所述刮削刀为多个，且沿所述刀筒的周向间隔排布，所述刮削刀的自由端与所述刀筒的外侧壁之间具有开口，所述刮削刀的内壁为倾斜面，且所述倾斜面自所述自由端至所述固定端向逐渐靠近所述刀筒外侧壁的方向倾斜。

如上所述的通井刮削一体化工具，其中，所述支撑簧片为多个，且对应所述刮削刀沿所述刀筒的周向间隔排布，所述支撑簧片的一端为连接所述液压缸的连接端，所述支撑簧片的另一端为供插入所述倾斜面与所述刀筒的外侧壁之间的插入端，所述支撑簧片呈倾斜状，且自所述插入端至所述连接端向远离所述刀筒外侧壁的方向倾斜。

如上所述的通井刮削一体化工具，其中，所述刀筒的外侧壁上设有多个刮刀簧片，所述刮刀簧片对应所述刮削刀沿所述刀筒的周向间隔排布，所述刮刀簧片的一端与所述刀筒相固定，所述刮刀簧片的另一端凸起形成凸部，各所述刮削刀的固定端对应与各所述刮刀簧片的凸部相连接。

如上所述的通井刮削一体化工具，其中，所述液缸外套具有一体成型的相连接的第一段和第二段，所述第一段密封套设于所述刀筒外，所述第二段密封套设在所述液缸内套外，所述第一段、所述第二段和所述液缸内套围设形成所述液压缸。

如上所述的通井刮削一体化工具，其中，所述封隔组件包括滑套和钢球，所述滑套与所述通井接头的内壁通过所述剪切销钉相连接，并与所述通井接头的内壁密封接合，所述钢球密封贴合于所述滑套靠近所述刮削段一端的端口。

如上所述的通井刮削一体化工具，其中，所述通井刮削一体化工具设有两个所述刮削段，两所述刮削段对称连接在接箍的两端，依次连接的两所述刮削段和所述通井接头构成三段式通井刮管一体化工具。

本发明的通井刮削一体化工具的特点和优点是：

1、本发明的通井刮削一体化工具，其通井接头具有通井作用，其刮削段设有刮削刀，通过液压缸驱动支撑簧片插入刮削刀与刀筒之间，使刮削刀扩张，即可刮削套管内壁，使通井作业与刮削作业同时进行，而无需反复起下管柱；另外，由于采用液压驱动，通过控制压力即可改变刮削刀的刮削外径，便于对重点刮削位置进行刮削。

2、本发明的通井刮削一体化工具，其通井接头的侧壁设有洗井通道，在刮削作业和通井作业完成后，通过增大憋压腔内的压力，驱动封隔组件脱离通井接头的侧壁，使洗井通道开启，便可进行洗井作业。

3、本发明的通井刮削一体化工具，便于操作，可减少维护成本，能有效提高作业效率。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1是本发明中刮削段的示意图；

图2是本发明中刮削段在工作状态的示意图；

图3是刮削段与通井接头的组装示意图；

图4是本发明一个实施例的示意图。

主要元件标号说明：

1  刮削段

11 刀筒             111 憋压腔

12 液缸内套         121 密封圈

13 液缸外套         131 液压缸           132 密封圈

133 第一段          134 第二段

14 挡圈

15 支撑簧片         151 弹性变形空间

16 刮削刀           161 开口

17 刮刀簧片         171 间隔

18  锁环            19  进液孔

2  通井接头

21 洗井通道         22  剪切销钉          23 滑套

24  钢球

3  接箍

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

如图1至图3所示，本发明提供一种通井刮削一体化工具，包括相连接的刮削段1和通井接头2，通井接头2呈管状，用于通井作业，具备通井规的功能，通井接头2的内腔中设有封隔组件，用于隔断通井接头2的内腔。

如图1、图2所示，刮削段1包括刀筒11、液压缸131(或液缸)、支撑簧片15和刮削刀16，其中，刀筒11呈管状，刀筒11与通井接头2相连接，刀筒11的内腔与通井接头2的内腔相连通，由于封隔组件的封隔作用，使得刀筒11的内腔形成憋压腔111；刮削刀16设于刀筒11的外侧壁，刮削刀16的一端为与所述刀筒的外侧壁相连接的固定端，刮削刀16的另一端为自由端；液压缸131设于刀筒11的外侧壁，并与刀筒11的憋压腔111(或刀筒11的内腔)相连通，通过控制憋压腔111的压力，即可控制液压缸131的运动，例如，憋压腔111与外部供压系统(例如，从井口向刀筒的内腔输送加压液体)相连接，外部供压系统向憋压腔111和液压缸131输入压力，通过外部供压系统来控制憋压腔内的压力，进而控制液压缸131内的压力；支撑簧片15能滑动地设于刀筒11的外侧壁，且位于刮削刀16与液压缸131之间，支撑簧片15的一端与液压缸131相连接，外部供压系统、憋压腔111和液压缸131构成能驱动支撑簧片15运动的液压驱动装置，通过控制憋压腔111内的压力，使液压缸131驱动支撑簧片15由刮削刀的自由端插入刮削刀16与刀筒11之间，支撑簧片15向外挤压刮削刀16，使刮削刀16扩张(或弹出)形成刮削外径，即可进行刮削作业，通过增大憋压腔和液压缸内的压力，来增加支撑簧片15的插入长度，从而增大刮削刀的刮削外径，便可进行重点部位的刮削作业，提高刮削能力。

其中，由于刮削刀16在初始状态是贴于刀筒外，在通井刮削一体化工具的下入过程中，刮削刀16不具有刮削作用，通井接头2起到通井规的作用，在下放到刮削位置后，再进行憋压，使刮削刀16扩张进行刮削作业。

在一个具体实施例中，液压缸131由液缸内套12和位于液缸内套12外侧的液缸外套13围设形成，液缸外套13能滑动地密封套设在刀筒11外，支撑簧片15的一端与液缸外套13相连接，液缸内套12密封套接在刀筒11外，液压缸131与憋压腔111通过设于刀筒侧壁的进液孔19相连通；通过控制憋压腔111和液压缸131内的压力，即可驱动液缸外套13推动支撑簧片15向靠近刮削刀16的方向行进，支撑簧片15使刮削刀16扩张具有刮削外径，便可进行刮削作业。通过改变憋压腔111和液压缸131内的压力，即可改变支撑簧片15的行进距离，从而便可改变刮削刀16的刮削外径。

如图1所示，具体是，液缸外套13具有一体成型的相连接的第一段133和第二段134，第一段133密封套设在刀筒11外，第二段134密封套设在液缸内套12外，以保证液压缸131的密封性，具体是，第二段134与刀筒11的外侧壁之间形成环形的容置槽，第二段134的内径大于刀筒11的外径，第二段134与刀筒11之间的空间即为容置槽，液缸内套12套设于容置槽内，并与第二段134密封贴合，以保证液压缸131的密封性，第一段133、第二段134和液缸内套12围设形成液压缸131。

如图2所示，其中，在液压缸131内增大至第一压力的状态下，液缸外套13驱动支撑簧片15行进至第一位置，支撑簧片15使刮削刀16扩张至具有第一刮削外径(全井筒刮削状态)，此时可进行刮削作业；在液压缸131内由第一压力增大至第二压力的状态下，液缸外套13驱动支撑簧片15由第一位置继续行进至第二位置，支撑簧片15使刮削刀16扩张至具有第二刮削外径，第一位置与液缸内套12之间的距离，小于第二位置与液缸内套12之间的距离，第二刮削外径大于第一刮削外径，当刮削刀16具有较大的第二刮削外径时，即可对重点刮削位置进行刮削作业。

在一个具体实施例中，液缸外套13与支撑簧片15之间设有锁环18，锁环18套设于刀筒11外，锁环18能随液缸外套13和支撑簧片15滑动，刀筒11外侧壁上凹设有锁紧槽(图未示)，使锁紧槽的形状与锁环18相匹配即可，在锁环18卡紧于锁紧槽的状态下，支撑簧片15位于第一位置，即液缸外套13推动锁环18和支撑簧片15行进至锁环18卡紧锁紧槽时，支撑簧片15所处的位置为第一位置，此时刮削刀16扩张至具有第一刮削外径。对于锁紧槽的具体位置，可根据所需要的第一刮削外径的大小进行设置。

如图1所示，其中，锁环18夹持固定于液缸外套13与一个挡圈14之间，挡圈14设于支撑簧片15与液缸外套13之间，挡圈14的一端套设在刀筒11外，并与液缸外套13相连接，例如通过螺纹连接，挡圈14的另一端沿刀筒11的径向向内凸伸形成环形凸部，锁环18夹持固定于环形凸部与液缸外套13之间，支撑簧片15的一端连接在挡圈14外，例如通过螺纹连接，即支撑簧片15通过挡圈14与液缸外套13相连接。

在另一个具体实施例中，通井接头2的侧壁上设有供洗井的洗井通道21，封隔组件与通井接头2通过连接在洗井通道21内的剪切销钉22能分离地相连接；在液压缸131内的压力为第一压力和第二压力时，封隔组件与通井接头2的内壁相连接；在液压缸131内由第二压力增大至第三压力的状态下，封隔组件在憋压腔111内压力的驱动下剪断剪切销钉22，并脱离通井接头2落入井下，憋压腔111及液压缸131泄压，液缸外套13带动锁环18退回至卡紧锁紧槽，同时带动支撑簧片15退回至第一位置，刮削刀16由第二刮削外径减小至第一刮削外径，可以继续进行刮削作业，同时，洗井通道21与刀筒11的内腔相连通，洗井通道21开启，可以进行洗井作业，从而完成刮削、通井、洗井整套工艺流程。

在一个可行的技术方案中，刮削刀16为多个，且沿刀筒11的周向间隔排布，刮削刀的外壁上具有刀刃，能刮削套管内壁，刮削刀16的自由端与刀筒11的外侧壁之间具有开口161，以便于支撑簧片15插入，即刮削刀16呈楔形，刮削刀16的内壁为倾斜面，且倾斜面从自由端至固定端向逐渐靠近刀筒11外侧壁的方向倾斜，或者说刮削刀16的内壁与刀筒11的外侧壁之间的距离，自刮削刀16的自由端至其固定端逐渐减小，刮削刀16的内壁类似于锥形内壁。

另外，支撑簧片15为多个，且一一对应刮削刀16沿刀筒11的周向间隔排布，支撑簧片15的一端为连接液压缸131(即连接液缸外套13)的连接端，支撑簧片15的另一端为供插入刮削刀16的倾斜面与刀筒11的外侧壁之间的插入端，支撑簧片15呈倾斜状，且自插入端至连接端向远离刀筒外侧壁的方向倾斜，或者说支撑簧片15的外壁类似锥形外壁，与刮削刀16的内壁相配合，以能够在伸入刮削刀16内的过程中，向外扩撑刮削刀使其刮削外径逐渐增大。

具体是，支撑簧片15呈片状体，其插入端贴合刀筒11的外侧壁，其连接端与液缸外套13相连接，其插入端与连接端之间的部分呈倾斜状，并与刀筒11的外侧壁之间形成三角形的弹性变形空间151，因此支撑簧片15能为刮削刀16提供软支撑，形成弹性刮削。

此外，刀筒11的外侧壁上设有多个刮刀簧片17，刮削刀16的固定端通过刮削簧片17实现与刀筒11的连接，刮刀簧片17沿刀筒11的周向间隔排布并一一对应刮削刀16，刮刀簧片17的一端与刀筒11相固定，例如通过刮刀簧片固定钉沿刀筒的径向固定在刀筒11的侧壁上，刮刀簧片17的另一端凸起形成凸部，各刮削刀16的固定端对应与各刮刀簧片17的凸部相连接。

具体是，刮刀簧片17呈片状体，其一端贴合并固定于刀筒11的外侧壁，其另一端拱起形成凸部，其凸部与刀筒11的外侧壁之间具有间隔171，该间隔171增加了刮刀簧片17的弹性，也使刮削刀16能够充分展开形成更大的刮削半径，刮削刀16的固定端例如通过刮刀固定钉沿刀筒的轴向固定于凸部，在刮削刀16扩张时，该凸部能随刮削刀16翘起，刮刀簧片17能为刮削刀16提供软支撑，形成弹性刮削。

如图3所示，在一个优选的技术方案中，封隔组件包括滑套23和钢球24，滑套23与通井接头2的内壁通过剪切销钉22相连接，并与通井接头2的内壁密封接合，例如滑套与通井接头之间设有O型橡胶密封圈，以保证密封，钢球24密封贴合于滑套23靠近刮削段1一端的端口，以保证憋压腔111的密封性。在将通井刮削一体化工具下入到刮削位置后，再投入钢球24，使钢球24坐于滑套23上，钢球24上方的刀筒内腔才形成憋压腔，

在如图4所示的实施例中，通井刮削一体化工具设有两个刮削段1，两刮削段1对称连接在接箍3的两端，两刮削段1的具体结构均相同，且相同的部件均以接箍3为中心对称设置，依次连接的两个刮削段1、及通井接头2构成三段式通井刮管一体化工具，通过设置两个刮削段1，可以增大刮削刀16的覆盖面积，提高刮削效率，保证完全刮削。

本发明的通井刮削一体化工具，有效解决了反复起下管柱耗费工时、造成井下管柱磨损等问题，可以实现在进行通井工艺的同时，对管柱进行刮削作业，一次下入管柱即可完成通井、替泥浆、套管刮削、洗井等作业工序，减少起下管柱次数，同时能够针对重点刮削位置进行强化刮削，提高作业质量和修井作业效率，降低油井修井作业成本和工人的劳动强度。另外，由于本发明设有通井接头作为通井机构，还可单独作为通井规使用。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。而且需要说明的是，本发明的各组成部分并不仅限于上述整体应用，本发明的说明书中描述的各技术特征可以根据实际需要选择一项单独采用或选择多项组合起来使用，因此，本发明理所当然地涵盖了与本案发明点有关的其它组合及具体应用。

Claims (10)

1.一种通井刮削一体化工具，其特征在于，所述通井刮削一体化工具包括：

通井接头，呈管状，所述通井接头的内腔中设有封隔组件；

刮削段，包括：

刀筒，呈管状，与所述通井接头相连接，所述刀筒的内腔与所述通井接头的内腔相连通，所述刀筒的内腔通过所述封隔组件形成憋压腔；

刮削刀，设于所述刀筒的外侧壁，所述刮削刀的一端为连接所述刀筒外侧壁的固定端，另一端为自由端；

液压缸，设于所述刀筒的外侧壁，并与所述憋压腔相连通；

支撑簧片，设于所述刀筒的外侧壁，且位于所述刮削刀与所述液压缸之间，所述支撑簧片的一端与所述液压缸相连接，通过控制所述憋压腔的压力，使所述液压缸驱动所述支撑簧片由所述自由端插入所述刮削刀与所述刀筒之间，所述支撑簧片使所述刮削刀扩张形成刮削外径。

2.如权利要求1所述的通井刮削一体化工具，其特征在于，所述液压缸由液缸内套和位于所述液缸内套外侧的液缸外套围设形成，所述液缸外套能滑动地密封套设在所述刀筒外，所述支撑簧片的一端与所述液缸外套相连接，所述液缸内套密封套接在所述刀筒外，所述液压缸与所述憋压腔通过设于所述刀筒侧壁的进液孔相连通；

在所述液压缸内增大至第一压力的状态下，所述液缸外套驱动所述支撑簧片行进至第一位置，所述刮削刀扩张至具有第一刮削外径；

在所述液压缸内由所述第一压力增大至第二压力的状态下，所述液缸外套驱动所述支撑簧片行进至第二位置，所述刮削刀扩张至具有第二刮削外径，所述第一位置与所述液缸内套之间的距离，小于所述第二位置与所述液缸内套之间的距离，所述第二刮削外径大于所述第一刮削外径。

3.如权利要求2所述的通井刮削一体化工具，其特征在于，所述液缸外套与所述支撑簧片之间设有锁环，所述锁环套设于所述刀筒外，所述锁环能随所述液缸外套和所述支撑簧片滑动，所述刀筒外侧壁上凹设有锁紧槽，所述锁环卡紧于所述锁紧槽的状态下，所述支撑簧片位于所述第一位置。

4.如权利要求2所述的通井刮削一体化工具，其特征在于，所述通井接头的侧壁上设有供洗井的洗井通道，所述封隔组件与所述通井接头通过连接在所述洗井通道内的剪切销钉能分离地相连接；

在所述液压缸内由所述第二压力增大至第三压力的状态下，所述封隔组件在所述憋压腔内压力的驱动下剪断所述剪切销钉，并脱离所述通井接头，所述憋压腔及所述液压缸泄压，所述液缸外套带动所述支撑簧片退回所述第一位置，所述刮削刀由所述第二刮削外径减小至所述第一刮削外径，所述洗井通道与所述刀筒的内腔相连通。

5.如权利要求1至4任一项所述的通井刮削一体化工具，其特征在于，所述刮削刀为多个，且沿所述刀筒的周向间隔排布，所述刮削刀的自由端与所述刀筒的外侧壁之间具有开口，所述刮削刀的内壁为倾斜面，且所述倾斜面自所述自由端至所述固定端向逐渐靠近所述刀筒外侧壁的方向倾斜。

6.如权利要求5所述的通井刮削一体化工具，其特征在于，所述支撑簧片为多个，且对应所述刮削刀沿所述刀筒的周向间隔排布，所述支撑簧片的一端为连接所述液压缸的连接端，所述支撑簧片的另一端为供插入所述倾斜面与所述刀筒的外侧壁之间的插入端，所述支撑簧片呈倾斜状，且自所述插入端至所述连接端向远离所述刀筒外侧壁的方向倾斜。

7.如权利要求5所述的通井刮削一体化工具，其特征在于，所述刀筒的外侧壁上设有多个刮刀簧片，所述刮刀簧片对应所述刮削刀沿所述刀筒的周向间隔排布，所述刮刀簧片的一端与所述刀筒相固定，所述刮刀簧片的另一端凸起形成凸部，各所述刮削刀的固定端对应与各所述刮刀簧片的凸部相连接。

8.如权利要求2至4任一项所述的通井刮削一体化工具，其特征在于，所述液缸外套具有一体成型的相连接的第一段和第二段，所述第一段密封套设于所述刀筒外，所述第二段密封套设在所述液缸内套外，所述第一段、所述第二段和所述液缸内套围设形成所述液压缸。

9.如权利要求4所述的通井刮削一体化工具，其特征在于，所述封隔组件包括滑套和钢球，所述滑套与所述通井接头的内壁通过所述剪切销钉相连接，并与所述通井接头的内壁密封接合，所述钢球密封贴合于所述滑套靠近所述刮削段一端的端口。

10.如权利要求1至4任一项所述的通井刮削一体化工具，其特征在于，所述通井刮削一体化工具设有两个所述刮削段，两所述刮削段对称连接在接箍的两端，依次连接的两所述刮削段和所述通井接头构成三段式通井刮管一体化工具。