CN104863532A - 一种双级水力旋转射流清堵器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双级水力旋转射流清堵器，包括外筒、一级螺杆、连接端盖、一级销钉、一级扶正器、二级销钉、二级螺杆、二级扶正器和旋转喷头；一级螺杆套设在二级螺杆上部的外侧，外筒套设在一级螺杆上部的外侧，其配合关系均为间隙配合，连接端盖连接在外筒的下端，外筒与连接端盖之间的连接为锥度为1:16锥螺纹连接，旋转喷头连接在二级螺杆的底部，旋转喷头上均匀分布有四个喷嘴，喷嘴的嘴头中心线与旋转喷头的轴向呈10～30°夹角，喷嘴的嘴头中心线与旋转喷头的径向呈20～45°夹角。本发明结构简单，并且能够对整个油层射孔段进行彻底的清洗，清洗质量高而无损伤、清洗速度快、效率高。

Description

一种双级水力旋转射流清堵器
技术领域
本发明涉及一种井下清堵装置，具体涉及一种双级水力旋转射流清堵器。
背景技术
高含水后期油田和稠油低渗透油田，由于钻井、完井、井下作业和长期的采油、注水过程中的污染和机械杂质沉淀，使近井地带孔隙通道堵塞十分严重，导致油水井产油量和注水量下降甚至停产。目前的清堵技术有以下三种：1.以往使用地面机械提升装置举升和下放管柱来实现在一定油层范围内的清洗但不能实现自动往复运动；2.采用容积式电动机、铣刀、带铣刀的冲击锤或纯液体的射流清洗但铣刀和类似的切削工具在作业过程中会危害管道的完整性；3.快速洗井增液器对结垢部位直接热洗以及既能定期洗井又能对油层进行脉冲处理的注水井射流清堵器这些都对井眼及地层条件产生了破坏性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双级水力旋转射流清堵器，以克服上述现有技术存在的缺陷，本发明结构简单，并且能够对整个油层射孔段进行彻底的清洗，清洗质量高而无损伤、清洗速度快、效率高。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种双级水力旋转射流清堵器，包括外筒、一级螺杆、连接端盖、一级销钉、二级销钉、二级螺杆和旋转喷头；一级螺杆套设在二级螺杆上部的外侧，外筒套设在一级螺杆上部的外侧，连接端盖连接在外筒的下端，旋转喷头连接在二级螺杆的底部；
一级螺杆的上部为一级螺纹段，一级螺纹段上设有一级左旋螺纹和一级右旋螺纹，且一级左旋螺纹和一级右旋螺纹的起始位置和终止位置相同，但方向相反，连接端盖上穿插设有两个一级销钉，两个一级销钉分别插在一级螺杆的一级左旋螺纹和一级右旋螺纹中，固定在一级右旋螺纹的一级销钉位于一级右旋螺纹的起始位置，固定在一级左旋螺纹的一级销钉与一级左旋螺纹的起始位置相差1.5个螺距；
二级螺杆的中部为二级螺纹段，二级螺纹段上设有二级左旋螺纹和二级右旋螺纹，且二级左旋螺纹和二级右旋螺纹的起始位置和终止位置相同，但方向相反，一级螺杆的末端穿插设有两个二级销钉，两个二级销钉分别插在二级螺杆的二级左旋螺纹和二级右旋螺纹中，固定在二级右旋螺纹的二级销钉位于二级右旋螺纹的起始位置，固定在二级左旋螺纹的二级销钉与二级左旋螺纹的起始位置相差1.5个螺距。
进一步地，一级螺杆的下部设有两个环形凸起，两个环形凸起之间套设有一级扶正器；二级螺杆的下部也设有两个环形凸起，两个环形凸起之间套设有二级扶正器。
进一步地，一级扶正器的两端通过卡簧固定在一级螺杆上，二级扶正器的两端通过卡簧固定在二级螺杆上。
进一步地，一级左旋螺纹和一级右旋螺纹以及二级左旋螺纹和二级右旋螺纹的螺纹升角均为15°。
进一步地，旋转喷头上均匀分布有若干个喷嘴，喷嘴的嘴头中心线与旋转喷头的轴向呈10～30°夹角，喷嘴的嘴头中心线与旋转喷头的径向呈20～45°夹角。
进一步地，所述的喷嘴为3个或4个。
进一步地，一级螺纹段的长度为5～6m，二级螺纹段的长度为4～5m。
进一步地，一级螺纹段上螺纹的螺距大于二级螺纹段上螺纹的螺距。
进一步地，外筒与连接端盖之间的连接为锥螺纹连接。
进一步地，所述的锥螺纹连接的锥度为1:16。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明利用高压水射流深穿透处理地层清堵技术，即利用旋转式高压水射流解堵工具在井下边旋转边上下移动，产生全井筒内低频水力波、直接冲入射孔孔眼的高频振荡射流冲击波和空化噪声超声波三种物理作用，对射孔孔眼和近井地层进行直接深穿透处理，可大大提高处理深度和处理效果。工作时液体由旋转喷头射出，旋转喷头转动进而带动二级螺杆转动，二极螺杆与二级销钉之间的摩擦力带动一级螺杆转动，由于二级螺杆的扭矩大于一级螺杆的扭矩，因而二级螺杆的转动速度大于一级螺杆的转动速度，而二级螺杆的螺纹螺距小于一级螺杆的螺纹螺距，可以保证一级螺杆和二级螺杆同时完全伸出；当一级螺杆和二级螺杆完全伸出时，一级销钉和二级销钉则从右旋螺纹进入左旋螺纹内(或从左旋螺纹进入右旋螺纹内)，但一级螺杆和二级螺杆的旋转方向不变，一级螺杆和二级螺杆上下移动方向发生变化，二级螺杆退回一级螺杆管内，同时一级螺杆退回外筒内，通过理论计算保证一级螺杆和二级螺杆同时完全退回管内，从而实现了工作需要的往复运动，反复清洗具有施工简单，成本低，能量集中，处理深度大，适应性强等特点。同时本发明采用两级螺杆，可以延长清洗管路长度，由于采用两级螺杆结构，使清洗行程增加了近一倍。通过理论计算可以估计水力冲击的大小，以确定冲击力的有效作用压力，以适应不同油井解堵需要，且清洗质量高而无损伤、清洗速度快、效率高、同时无废气、废液排出、对环境无污染。同时本发明成本低、能量集中、处理深度大、效果显著；具有结构简单，工作可靠、选择性好和适应性强的优点；而且操作方便，安装维护方便省时，在作业过程中不会造成危害管道的完整性，并且不会对井眼及地层条件产生破坏性。
进一步地，一级螺杆和二级螺杆上分别套设有一级扶正器和二级扶正器，均通过卡簧固定在螺杆上，一级扶正器和二级扶正器分别与一级螺杆和二级螺杆上端的光杆充分保证了一级螺杆和二级螺杆的直立性。
进一步地，合理设置喷嘴的位置，当清洗液体由喷嘴处射出时，产生多股径向高压射流，在倾斜射流作用力下，产生旋转力矩，驱动旋转喷头转动，进而带动二级螺杆转动，从而实现了工作需要的往复运动。
进一步地，设置喷嘴数量为3个或4个，既可以满足清洗的要求，同时能够驱动旋转喷头转动，不会造成浪费也不会造成清洗力度不够。
进一步地，外筒与连接端盖和配套设备之间的连接为锥螺纹连接，连接较为牢固，并且密封性较好。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的旋转喷头放大图；
图3为本发明的旋转喷头A-E-A视图；
图4为本发明B处及C处的局部放大图。
其中，1、外筒；2、一级螺杆；3、连接端盖；4、一级销钉；5、一级扶正器；6、二级销钉；7、二级螺杆；8、二级扶正器；9、旋转喷头。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述：
参见图1至图4，一种双级水力旋转射流清堵器，包括外筒1、一级螺杆2、连接端盖3、一级销钉4、一级扶正器5、二级销钉6、二级螺杆7、二级扶正器8和旋转喷头9；一级螺杆2套设在二级螺杆7上部的外侧，外筒1套设在一级螺杆2上部的外侧，其配合关系均为间隙配合，连接端盖3连接在外筒1的下端，外筒1与连接端盖3之间的连接为锥度为1:16锥螺纹连接，旋转喷头9连接在二级螺杆7的底部，旋转喷头9上均匀分布有四个喷嘴，喷嘴的嘴头中心线与旋转喷头9的轴向呈10～30°夹角，喷嘴的嘴头中心线与旋转喷头9的径向呈20～45°夹角；
一级螺杆2的上部为一级螺纹段，一级螺纹段的长度为5～6m，一级螺纹段上设有一级左旋螺纹和一级右旋螺纹，且一级左旋螺纹和一级右旋螺纹的起始位置和终止位置相同，但方向相反，一级左旋螺纹和一级右旋螺纹的螺纹升角均为15°，连接端盖3上穿插设有两个一级销钉4，两个一级销钉4分别插在一级螺杆2的一级左旋螺纹和一级右旋螺纹中，固定在一级右旋螺纹的一级销钉4位于一级右旋螺纹的起始位置，固定在一级左旋螺纹的一级销钉4与一级左旋螺纹的起始位置相差1.5个螺距，一级螺杆2的下部设有两个环形凸起，两个环形凸起之间套设有一级扶正器5，一级扶正器5的两端通过卡簧固定在一级螺杆2上；
二级螺杆7的中部为二级螺纹段，二级螺纹段的长度为4～5m，二级螺纹段上设有二级左旋螺纹和二级右旋螺纹，且二级左旋螺纹和二级右旋螺纹的起始位置和终止位置相同，但方向相反，二级左旋螺纹和二级右旋螺纹的螺纹升角均为15°，二级螺纹段上螺纹的螺距小于一级螺纹段上螺纹的螺距，一级螺杆2的末端穿插设有两个二级销钉6，两个二级销钉6分别插在二级螺杆7的二级左旋螺纹和二级右旋螺纹中，固定在二级右旋螺纹的二级销钉6位于二级右旋螺纹的起始位置，固定在二级左旋螺纹的二级销钉6与二级左旋螺纹的起始位置相差1.5个螺距，二级螺杆7的下部设有两个环形凸起，两个环形凸起之间套设有二级扶正器8，二级扶正器8的两端通过卡簧固定在二级螺杆7上。
一级销钉4和二级销钉6数量均为两个，取代了螺母，两个一级销钉4分别插到一级左旋螺纹和一级右旋螺纹中，两个二级销钉6分别插到二级左旋螺纹和二级右旋螺纹中，但是两个一级销钉4或两个二级销钉6的位置均相差1.5个螺距，当一个销钉运动到螺纹末尾位置时，两个销钉同时进入到不同的螺纹线，保证了螺杆旋转方向不变，但是运动的方向却向相反的方向运动。
下面对本发明的实施过程作进一步详细说明：
工作时液体由喷嘴处射出，产生多股径向高压水射流，在倾斜射流作用力下，产生旋转力矩，驱动旋转喷头9转动，旋转喷嘴9带动二级螺杆7转动，二极螺杆7与二级销钉6之间的摩擦力带动一级螺杆2转动，由于二级螺杆7的扭矩大于一级螺杆2的扭矩，因而二级螺杆7的转动速度大于一级螺杆2的转动速度，而二级螺杆7的螺纹螺距小于一级螺杆2的螺纹螺距，可以保证一级螺杆2和二级螺杆7同时完全伸出；当完全伸出时，当一级螺杆和二级螺杆完全伸出时，一级销钉和二级销钉则从右旋螺纹进入左旋螺纹内(或从左旋螺纹进入右旋螺纹内)，但一级螺杆和二级螺杆的旋转方向不变，一级螺杆2和二级螺杆7上下移动方向发生变化，二级螺杆7退回一级螺杆2管内，同时一级螺杆2退回外筒1内，通过理论计算保证一级螺杆2和二级螺杆7同时完全退回管内，从而实现了工作需要的往复运动，对整个油层射孔段进行彻底的、均匀的、连续的清洗。

Claims (10)

1.一种双级水力旋转射流清堵器，其特征在于，包括外筒(1)、一级螺杆(2)、连接端盖(3)、一级销钉(4)、二级销钉(6)、二级螺杆(7)和旋转喷头(9)；一级螺杆(2)套设在二级螺杆(7)上部的外侧，外筒(1)套设在一级螺杆(2)上部的外侧，连接端盖(3)连接在外筒(1)的下端，旋转喷头(9)连接在二级螺杆(7)的底部；
一级螺杆(2)的上部为一级螺纹段，一级螺纹段上设有一级左旋螺纹和一级右旋螺纹，且一级左旋螺纹和一级右旋螺纹的起始位置和终止位置相同，但方向相反，连接端盖(3)上穿插设有两个一级销钉(4)，两个一级销钉(4)分别插在一级螺杆(2)的一级左旋螺纹和一级右旋螺纹中，固定在一级右旋螺纹的一级销钉(4)位于一级右旋螺纹的起始位置，固定在一级左旋螺纹的一级销钉(4)与一级左旋螺纹的起始位置相差1.5个螺距；
二级螺杆(7)的中部为二级螺纹段，二级螺纹段上设有二级左旋螺纹和二级右旋螺纹，且二级左旋螺纹和二级右旋螺纹的起始位置和终止位置相同，但方向相反，一级螺杆(2)的末端穿插设有两个二级销钉(6)，两个二级销钉(6)分别插在二级螺杆(7)的二级左旋螺纹和二级右旋螺纹中，固定在二级右旋螺纹的二级销钉(6)位于二级右旋螺纹的起始位置，固定在二级左旋螺纹的二级销钉(6)与二级左旋螺纹的起始位置相差1.5个螺距。
2.根据权利要求1所述的一种双级水力旋转射流清堵器，其特征在于，一级螺杆(2)的下部设有两个环形凸起，两个环形凸起之间套设有一级扶正器(5)；二级螺杆(7)的下部也设有两个环形凸起，两个环形凸起之间套设有二级扶正器(8)。
3.根据权利要求2所述的一种双级水力旋转射流清堵器，其特征在于，一级扶正器(5)的两端通过卡簧固定在一级螺杆(2)上，二级扶正器(8)的两端通过卡簧固定在二级螺杆(7)上。
4.根据权利要求1所述的一种双级水力旋转射流清堵器，其特征在于，一级左旋螺纹和一级右旋螺纹以及二级左旋螺纹和二级右旋螺纹的螺纹升角均为15°。
5.根据权利要求1所述的一种双级水力旋转射流清堵器，其特征在于，旋转喷头(9)上均匀分布有若干个喷嘴，喷嘴的嘴头中心线与旋转喷头(9)的轴向呈10～30°夹角，喷嘴的嘴头中心线与旋转喷头(9)的径向呈20～45°夹角。
6.根据权利要求5所述的一种双级水力旋转射流清堵器，其特征在于，所述的喷嘴为3个或4个。
7.根据权利要求1所述的一种双级水力旋转射流清堵器，其特征在于，一级螺纹段的长度为5～6m，二级螺纹段的长度为4～5m。
8.根据权利要求1所述的一种双级水力旋转射流清堵器，其特征在于，一级螺纹段上螺纹的螺距大于二级螺纹段上螺纹的螺距。
9.根据权利要求1所述的一种双级水力旋转射流清堵器，其特征在于，外筒(1)与连接端盖(3)之间的连接为锥螺纹连接。
10.根据权利要求9所述的一种双级水力旋转射流清堵器，其特征在于，所述的锥螺纹连接的锥度为1:16。
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