CN105464586A - 一种水平井反循环射流螺杆钻 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种水平井反循环射流螺杆钻，螺杆钻外部包括从上至下依次连接的上接头上部、上万向轴壳、定子、下万向轴外壳、传动轴外壳和密封头，螺杆钻内部包括从上至下依次连接的上接头下部、上万向轴、转子、下万向轴、传动轴和喷射头，上接头中间连接有密封皮碗，喷射头周向设置有喷射孔，喷射头上方连接有密封头，该装置体积小，结构紧凑，工具转速高、扭矩大，维修简单、能重复使用，具有钻进速度快，携带能力强，管串不易卡钻等特点，而且需用循环液体少、排量大、返排效率高，还可在其下端连接套铣工具有效解决水平井水平段铣、套、磨、冲等难题。

Description

一种水平井反循环射流螺杆钻
技术领域
本发明涉及油田开发井下作业的研究领域，特别涉及一种水平井反循环射流螺杆钻。
背景技术
水平井出砂多以在水平段多段多簇孔段为出砂点，出砂边界长，油流方向和砂沉降方向垂直于井筒，在水平段呈“波浪”式堆积砂床，随着水平井采油生产周期的延长，在采油生产过程中出现井底砂床胶结、套管结垢、炮眼堵塞等问题。目前我国油田的传统冲砂方式作业效率低，漏失量大、砂床胶结段不易冲散、不能完全携带出地面。冲砂过程中管串易砂堵，发生砂卡事故，使冲砂作业无法继续实施。
水平井冲砂有如下特点：一是冲砂时间长、效率低。水平井水平段普遍存在沉沙现象，“砂床”长度平均在600m左右，常规反循环冲砂进尺约150m/d，冲砂时间长、效率低。二是冲砂过程中井筒漏失严重。水平段与油藏接触面积大，地层压力普遍较低，平均压力13.5MPa,井底压力低于冲砂时液柱压力，致使冲砂时大量冲砂液倒灌地层，平均漏失量在61﹪，漏失量大。三是砂床普遍有胶结现象，不易冲散。通过前期冲砂返出物观察，返出砂粒成胶结状，硬度较大，不易破碎，造成沉沙不易冲散，影响了冲砂进度及正常冲砂作业。
发明内容
本发明的目的是克服上述存在的问题，为此，本发明的技术方案是提供了一种水平井反循环射流螺杆钻，所述螺杆钻外部包括从上至下依次连接的上接头上部、上万向轴壳、定子、下万向轴外壳、传动轴外壳和密封头，螺杆钻内部包括从上至下依次连接的上接头下部、上万向轴、转子、下万向轴、传动轴和喷射头，所述上接头中间连接有密封皮碗，所述喷射头周向设置有喷射孔，喷射头上方连接有密封头。
上述上万向轴和下万向轴外侧均连接有密封胶筒。
上述转子为中空的空心转子。
上述传动轴上端和下端均连接有轴承。
上述传动轴外侧周向连接有一圈滚针，且滚针的两端为圆头。
上述喷射头的喷射孔由内向外径向倾斜。
上述上万向轴和下万向轴与密封胶筒之间分别设置有O型密封圈一和O型密封圈三。
上述上万向轴下端与转子之间设置有O型密封圈二。
上述传动轴外壳与传动轴之间设置有O型密封圈四。
本发明的有益效果：
（1）本发明提供的这种水平井反循环射流螺杆钻采油装置体积小，结构紧凑，工具转速高、扭矩大，维修简单、能重复使用，具有钻进速度快，携带能力强，管串不易卡钻等特点，而且需用循环液体少、排量大、返排效率高，还可在其下端连接套铣工具有效解决水平井水平段铣、套、磨、冲等难题。
（2）本发明提供的这种水平井反循环射流螺杆钻通过在上万向轴和下万向轴外侧均连接密封胶筒，由于上万向轴和下万向轴上有开孔，当液体流经时，通过密封胶筒的密封作用，有效防止液体发生短流。
（3）本发明提供的这种水平井反循环射流螺杆钻通过设置转子为中空的空心转子，从套管进入的液体通过密封皮碗使液体聚流后进入马达工作腔，将液能转换为空心转子8旋转的机械能，带动喷射头旋转工作，充分利用能源，降低成本。
（4）本发明提供的这种水平井反循环射流螺杆钻通过在传动轴上端和下端均连接轴承，有效防止了传动轴在转动过程中上下蹿动。
（5）本发明提供的这种水平井反循环射流螺杆钻通过在传动轴外侧周向连接有一圈滚针，且滚针的两端为圆头。，进一步防止传动轴在转动过程中发生径向偏转。
（6）本发明提供的这种水平井反循环射流螺杆钻通过设置喷射孔由内向外径向倾斜，当喷射头高速旋转，喷射孔由内向外径向倾斜，液体通过喷射孔成发散方式喷射出，形成高压喷射旋转流体，需用循环液体少，排量大，冲洗效果好。
（7）本发明提供的这种水平井反循环射流螺杆钻通过设置O型密封圈，能够防止液体流过，保证设备运行安全可靠。，
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明的水平井反循环射流螺杆钻结构示意图。
附图说明：1、上接头；2、密封皮碗；3、上万向轴壳；4、O型密封圈一；5、上万向轴；6、O型密封圈二；7、转子；8、定子；9、下万向轴外壳；10、下万向轴；11、传动轴外壳；12、O型密封圈三；13、O型密封圈四；14、滚针；15、传动轴；16、密封头；17、喷射头。
具体实施方式
实施例1：
为了克服下井过程中电缆易磨损，钻具易卡钻，安全风险高以及起下作业工序复杂，效率较低，劳动强度较大的问题，本实施例提供了一种如图1所示的水平井反循环射流螺杆钻，所述螺杆钻外部包括从上至下依次连接的上接头1上部、上万向轴壳3、定子8、下万向轴外壳9、传动轴外壳11和密封头16，螺杆钻内部包括从上至下依次连接的上接头1下部、上万向轴5、转子7、下万向轴10、传动轴15和喷射头17，所述上接头1中间连接有密封皮碗2，所述喷射头17周向设置有喷射孔，喷射头17上方连接有密封头16。
本发明的这种水平井反循环射流螺杆钻的工作原理如下：
将本发明的螺杆钻连接在冲砂管柱的最下端下入井内，密封皮碗2在洗井液压力作用下膨胀紧贴油套管壁，封隔油套环形空间，促使洗井液全部进入螺杆钻工作筒内，通过马达工作腔，马达由转子7和定子8组成，液体推动转子7转动，经下万向轴10和传动轴15传递到喷射头17，带动喷射头17高速旋转，液体通过喷射孔喷射出，形成高压喷射旋转流体。喷射头17下端连接套铣工具，冲洗过程中遇有较大沙堆、结垢或胶结物时，可反复提放管柱，通过反复冲洗、破碎清除障碍物。同时套铣工具紧贴管壁进一步切削，形成工具旋转切削和液体旋流冲刺共同作用的破碎功能，从而达到彻底清除管壁附着物的目的。上返液体经过套铣工具内孔、喷射头18内腔及螺杆钻中心内孔进入油管内返出地面。
本发明提供的这种水平井反循环射流螺杆钻体积小，结构紧凑，工具转速高、扭矩大，维修简单、能重复使用，具有钻进速度快，携带能力强，管串不易卡钻等特点，而且需用循环液体少、排量大、返排效率高，还可在其下端连接套铣工具有效解决水平井水平段铣、套、磨、冲等难题。
实施例2：
在实施例1的基础上，本实施例提供了一种如图1所示的水平井反循环射流螺杆钻，所述上万向轴5和下万向轴10外侧均连接有密封胶筒。由于上万向轴5和下万向轴10上有开孔，当液体流经时，会发生短流现象，通过密封胶筒的密封作用，可有效防止液体发生短流。
进一步的，所述转子7为中空的空心转子。从套管进入的液体通过密封皮碗2使液体聚流后进入马达工作腔，马达由转子7和定子8组成，将液能转换为空心转子7旋转的机械能，带动喷射头旋转工作，充分利用能源，降低成本。
实施例3：
在实施例2的基础上，本实施例提供了一种如图1所示的水平井反循环射流螺杆钻，所述传动轴15上端和下端均连接有轴承。轴承有效防止了传动轴15在转动过程中上下蹿动。
进一步的，为了防止传动轴15在转动过程中发生径向偏转，所述传动轴（15）外侧周向连接有一圈滚针14，且滚针14的两端为圆头。
更进一步的，所述喷射头17的喷射孔由内向外径向倾斜。喷射头17高速旋转，喷射孔由内向外径向倾斜，液体通过喷射孔成发散方式喷射出，形成高压喷射旋转流体，需用循环液体少，排量大，冲洗效果好。
实施例4：
在实施例3的基础上，本实施例提供了一种如图1所示的水平井反循环射流螺杆钻，所述上万向轴5和下万向轴10与密封胶筒之间分别设置有O型密封圈一4和O型密封圈三12，O型密封圈一4和O型密封圈三12的密封作用能够进一步防止液体发生短流；所述上万向轴5下端与转子7之间设置有O型密封圈二6，O型密封圈二6的密封防止液体流进上万向轴5下端与转子7，影响设备运转；所述传动轴外壳11与传动轴15之间设置有O型密封圈四13。O型密封圈四13在传动轴外壳11与传动轴15之间，防止液体进入，影响轴承的转动。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种水平井反循环射流螺杆钻，其特征在于：所述螺杆钻外部包括从上至下依次连接的上接头（1）上部、上万向轴壳（3）、定子（8）、下万向轴外壳（9）、传动轴外壳（11）和密封头（16），螺杆钻内部包括从上至下依次连接的上接头（1）下部、上万向轴（5）、转子（7）、下万向轴（10）、传动轴（15）和喷射头（17），所述上接头（1）中间连接有密封皮碗（2），所述喷射头（17）周向设置有喷射孔，喷射头（17）上方连接有密封头（16）。
2.如权利要求1所述的水平井反循环射流螺杆钻，其特征在于：所述上万向轴（5）和下万向轴（10）外侧均连接有密封胶筒。
3.如权利要求1所述的水平井反循环射流螺杆钻，其特征在于：所述转子（7）为中空的空心转子。
4.如权利要求1所述的水平井反循环射流螺杆钻，其特征在于：所述传动轴（15）上端和下端均连接有轴承。
5.如权利要求1所述的水平井反循环射流螺杆钻，其特征在于：所述传动轴（15）外侧周向连接有一圈滚针（14），且滚针（14）的两端为圆头。
6.如权利要求1所述的水平井反循环射流螺杆钻，其特征在于：所述喷射头（17）的喷射孔由内向外径向倾斜。
7.如权利要求1所述的水平井反循环射流螺杆钻，其特征在于：所述上万向轴（5）和下万向轴（10）与密封胶筒之间分别设置有O型密封圈一（4）和O型密封圈三（12）。
8.如权利要求1所述的水平井反循环射流螺杆钻，其特征在于：所述上万向轴（5）下端与转子（7）之间设置有O型密封圈二（6）。
9.如权利要求1所述的水平井反循环射流螺杆钻，其特征在于：所述传动轴外壳（11）与传动轴（15）之间设置有O型密封圈四（13）。
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