CN109630053B - 一种新型井筒负压打捞及清理工具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型井筒负压打捞及清理工具，其属于石油工业井下工具技术领域。本发明包括本体和上接头，上接头设置于本体的上端；其还包括文丘里发生器、滤砂筒、储存腔和至少一个单向流通装置，文丘里发生器、滤砂筒、储存腔和单向流通装置从上到下依次连接并均设置于本体中，文丘里发生器与上接头的下端连接。文丘里发生器包括喷射阀座和至少一个喷头，喷头连接于喷射阀座上；本体的侧壁在对应于所述喷头的指向处设置有导流孔，导流孔与喷头一一对应。新型井筒负压打捞及清理工具还包括防冲蚀滤网，防冲蚀滤网上开设有用于通流的通孔。本发明有益效果是，优化文丘里效应，减弱了对井壁的冲蚀，可以对细微杂质进行过滤，结构简单，适用性强。

Description

一种新型井筒负压打捞及清理工具

技术领域

本发明属于石油工业井下工具技术领域，尤其是涉及一种新型井筒负压打捞及清理工具。

背景技术

在油气田的钻井和修井作业中，井筒内常会滞留大量松散落物和碎屑等，造成井筒堵塞，出现卡钻、憋泵，井下管柱、工具及地面设备磨损加剧，最终导致油井减产甚至是停产。因此，这些杂物必须要清理干净，才能保证井下后续作业能够正常进行。但是由于松散落物和碎屑等往往体积小、密度高，一般残留数量越级越多，使得此类井下落物的打捞难度大，常规的打捞工具需要多次下井打捞，而且打捞不彻底，效果十分有限。

对于井筒内的松散落物和碎屑等杂物，现有的井筒内打捞清理工具多是利用文丘里原理，通过喷射流体在工具内腔形成负压，在内腔及相邻井筒之间形成反向循环效应，由工具底部抽吸进工具内杂物储存筒内，并通过单向阀结构防止杂物再次泄漏；如此循环往复，直到打捞清理干净井筒。

但是现有的井筒内打捞清理工具，仍然存在诸多问题，比如工具在越过套管井筒段进入岩层段使用后，喷嘴喷出的水流体直接冲刷在井壁上，井壁上虽然已经由钻井泥浆形成一层保护膜，但是文丘里打捞结构中的喷嘴喷出的水流体具有一定的冲击作用力，对于井壁有一定的冲蚀性，遇到不稳定的井壁区域，容易破坏井壁结构，引起井壁的区域性脱落，严重者导致井内塌陷，卡住钻具，甚至整个钻井报废。

发明内容

(一)解决的技术问题

为了解决上述问题，本发明提出了一种新型井筒负压打捞及清理工具，在于提高井筒内打捞清理工具的适用性，同时适用于套筒井筒段和井壁段，不会对井壁段岩层产生破坏。

(二)技术方案

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种新型井筒负压打捞及清理工具，其包括本体和上接头，本体内开设有流通通道，上接头设置于本体的上端。

所述新型井筒负压打捞及清理工具还包括文丘里发生器、滤砂筒、储存腔和至少一个单向流通装置，文丘里发生器、滤砂筒、储存腔和单向流通装置从上到下依次连接并均设置于本体中，文丘里发生器与上接头的下端连接。

其中，具体地，所述文丘里发生器包括喷射阀座和至少一个喷头，喷头连接于喷射阀座上；所述本体的侧壁在对应于所述喷头的指向处设置有导流孔，导流孔与喷头一一对应；所述滤砂筒的侧壁上开设有若干用于过滤的小孔。

所述新型井筒负压打捞及清理工具还包括防冲蚀滤网，防冲蚀滤网上开设有用于通流的通孔。

进一步地，所述单向流通装置为单向阀。

进一步地，所述本体的外壁上设置有可伸缩刮管器。

进一步地，所述文丘里发生器由抽吸器代替，抽吸器包括叶轮、转轴和驱动电机，驱动电机通过支撑板连接于本体内壁上，转轴的一端与驱动电机的输出轴连接，转轴另一端连接于本体上的支撑座，叶轮安装于转轴上。

进一步地，所述本体下部外壁上凹设有至少一条磁铁槽，磁铁槽中均设置有磁铁。

更进一步地，所述磁铁槽为四条。

进一步地，所述本体的底端设置有锯齿。同理地，本工具在下端可连接磨鞋工具，提高前期的碎裂杂物能够，提高打捞清理效率。

进一步地，所述防冲蚀滤网采用不锈钢材料制成。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、相较于现有的井筒打捞清理工具，在岩层段使用时，喷嘴喷出的水流体直接冲刷在井壁上，对于井壁有一定的冲蚀性，容易破坏井壁结构导致事故发生，本发明在导流孔中设置有防冲蚀滤网，可以阻挡一部分水流，并对水流进行分流，由于单股水流的水量减少，降低了对于井壁的冲击力，避免了对于井壁的冲蚀；由文丘里效应和伯努利定律可知，因为防冲蚀滤网将过流断面限制得更小，则流速会更快，流速的增大伴随流体压力的降低，起到优化文丘里效应的作用，从而形成负压乃至真空区域，产生的压力差更利于抽吸，更有利于对于井下杂物的打捞和清理。

2、本发明通过设置滤砂筒，既可以对砂粒等细微杂质进行过滤，避免其进入钻具和地面设备而引起磨损，同时其还可以起到隔离杂物于储存腔的作用；

3、本发明结构简单，操作方便，适用性强，易于推广。

附图说明

图1为本发明一个实施例的结构示意图；

图2为本发明又一个实施例的结构示意图；

图3为本发明第三个实施例的结构示意图；

图4为本发明磁铁的结构示意图；

图5为本发明锯齿的结构示意图；

附图标记说明：1-本体；11-锯齿；12-导流孔；2-上接头；31-喷射阀座；32-喷头；4-防冲蚀滤网；5-滤砂筒；6-储存腔；7-单向流通装置；8-可伸缩刮管器；91-驱动电机；92-叶轮；93-转轴；10-磁铁。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

术语“平行”、“垂直”等并不表示要求部件绝对平行或垂直，而是可以稍微倾斜。如“平行”仅仅是指其方向相对“垂直”而言更加平行，并不是表示该结构一定要完全平行，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参照图1，本发明提出了一种新型井筒负压打捞及清理工具的优选实施例。

一种新型井筒负压打捞及清理工具，其包括本体1和上接头2，本体1内开设有流通通道，上接头2设置于本体1的上端。上接头2可连接连续油管，以使得该工具能够下达目标层位，或者连接其他工具实现更多功能，比如扶正器和震击器。

新型井筒负压打捞及清理工具还包括文丘里发生器、滤砂筒5、储存腔6和至少一个单向流通装置7，文丘里发生器、滤砂筒5、储存腔6和单向流通装置7从上到下依次连接并均设置于本体1中，文丘里发生器与上接头2的下端连接。具体地，所述滤砂筒5的侧壁上开设有若干用于过滤的小孔。

对此需要说明的是，滤砂筒5通过将砂粒等细微杂质过滤掉，避免杂质进入其他连接管件，加大钻具和地面设备的磨损。储存腔6用于工具对于除细微杂质外的其他杂物的暂时储存，按照需要打捞碎屑杂物的容量，调节增加储存腔6的长度(比如增加油管或者套铣管)。单向流通装置7，在本实施例中，优选为一个，当然设置为两个、三个等均是本发明的保护范围，当然，设置为多个时，可以达到分层储存的效果，且提高了防止杂物返流至工具外的能力，但是值得考虑的是，设置多个单向流通装置7势必会影响工具的流体循环性能。因此，在实地使用时，需要根据实际情况来进行单向流通装置7的数量调整。

其中，具体地，文丘里发生器包括喷射阀座31和至少一个喷头32，喷头32连接于喷射阀座31上；所述本体1的侧壁在对应于所述喷头32的指向处设置有导流孔12，导流孔12与喷头32一一对应。

文丘里效应表现在受限流动在通过缩小的过流断面时，流体出现流速增大的现象，其流速与过流断面成反比。而由伯努利定律知流速的增大伴随流体压力的降低，即常见的文丘里现象。通俗地讲，这种效应是指在高速流动的流体附近会产生低压，从而产生吸附作用。可以理解的是，由工具上部的管路送入的水流在经过喷射阀座31分流进入喷头32喷射，而喷头32的过流断面减小，则流速增大，并伴随流体压力降低，在文丘里发生器区域内形成了负压，从而起到抽吸作用。本实施例中，喷头32优选为一个，但本发明并不限于保护一个喷头32，多个喷头32亦在保护范围内。同时，喷头32与导流孔12一一对应，设置多少个喷头32则应设置对应数量的导流孔12。而且，导流孔12的数量设置需要考虑到本体(1)的连接强度。需要说明的是，设置多个喷头32有助于提升工具的流体循环性能，可以抵消设置多个单向流通装置7的负影响，二者应进行协调配置。

新型井筒负压打捞及清理工具还包括防冲蚀滤网4，防冲蚀滤网4上开设有用于通流的通孔。防冲蚀滤网4其一是可以保护井壁，其二对文丘里效应有强化作用。

参照图1，本实施例中，进一步地改进，单向流通装置7为单向阀。

参照图2，本发明提出了另一种新型井筒负压打捞及清理工具的优选实施例。

在前述实施例中的相同结构，本例中不再赘述，只说明两例不同之处。

参照图2，本体1的外壁上设置有可伸缩刮管器8，使得本发明在不同管径情况均能够进行刮管作业，打捞清理作业更加彻底，提高了其适用性。

参照图3，本发明提出了又一种新型井筒负压打捞及清理工具的优选实施例。

在前述实施例中的相同结构，本例中不再赘述，只说明本例不同之处。

参照图3，本实施例中，进一步地改进，文丘里发生器由抽吸器代替，抽吸器包括叶轮92、转轴93和驱动电机91，驱动电机91通过支撑板连接于本体1内壁上，转轴93的一端与驱动电机91的输出轴连接，转轴93另一端连接于本体1上的支撑座，叶轮92安装于转轴93上；驱动电机91由地面设备控制启闭。在使用时，驱动电机91带动转轴93、叶轮92转动，形成负压，提供抽吸功用。

参照图4，进一步地改进，本发明还提出了关于磁铁的优选例。本体1下部外壁上凹设有至少一条磁铁槽，磁铁槽中均设置有磁铁10。本实施例中，磁铁槽优选为四条。磁铁10对于金属碎屑有吸力作用，而金属碎屑比重一般较高，用磁铁10吸走，有利于工具整体的抽吸循环。磁铁槽内凹，避免了磁铁10与套管直接接触。而将磁铁槽设置于本体1下部，避免了上中部对于金属碎屑的吸引，只将金属碎屑汇集在本体1下部，便于本体1底端对金属碎屑进行抽吸。

参照图5，本实施例中，进一步地改进，本体1的底端设置有锯齿11。锯齿11能够在工具下井过程中，搅碎杂物和碎屑，提升了工具的打捞清理效率。

对于上述实施例，更进一步地改进，防冲蚀滤网4采用不锈钢材料制成，便于提高工具整体的使用寿命。

参照图1～图5，以上述实施例中优选方式为例，对本发明的应用方法进行说明。

将本发明与连续油管连接，下至目标井段，然后开泵泵送水流，边下放边打捞清理，本体1底端的锯齿11对杂物进行搅碎。水流由喷嘴32通过导流管12射出，并通过防冲蚀滤网4分流，由于文丘里效应，则在喷射阀座31下侧形成负压区域，产生压力差抽吸作用。

本体1外壁上的可伸缩刮管器8可在不同管径管路中进行刮管清理作业；磁铁10吸引金属碎屑汇集在本体1的下部，经水流将杂物碎屑带至本体1底端进入本体1内。再通过单向阀，杂物碎屑进入储存腔6，并且不返流出本体1外部；然后由于流体的带动，砂粒等细微碎屑杂质经滤砂筒5过滤，流体回流至文丘里发生器附近，至此完成一个打捞清理循环。抽吸器可替代文丘里发生器。

Claims (6)

1.一种新型井筒负压打捞及清理工具，其包括本体(1)和上接头(2)，本体(1)内开设有流通通道，上接头(2)设置于本体(1)的上端；其特征在于：

所述新型井筒负压打捞及清理工具还包括文丘里发生器、滤砂筒(5)、储存腔(6)和至少一个单向流通装置(7)，文丘里发生器、滤砂筒(5)、储存腔(6)和单向流通装置(7)从上到下依次连接并均设置于本体(1)中，文丘里发生器与上接头(2)的下端连接；

所述文丘里发生器包括喷射阀座(31)和至少一个喷头(32)，喷头(32)连接于喷射阀座(31)上；所述本体(1)的侧壁在对应于所述喷头(32)的指向处设置有导流孔(12)，导流孔(12)与喷头(32)一一对应；所述滤砂筒(5)的侧壁上开设有若干用于过滤的小孔；

所述新型井筒负压打捞及清理工具还包括防冲蚀滤网(4)，防冲蚀滤网(4)上开设有用于通流的通孔。

2.如权利要求1所述的新型井筒负压打捞及清理工具，其特征在于：所述单向流通装置(7)为单向阀。

3.如权利要求1所述的新型井筒负压打捞及清理工具，其特征在于：所述本体(1)的外壁上设置有可伸缩刮管器(8)。

4.如权利要求1所述的新型井筒负压打捞及清理工具，其特征在于：所述本体(1)下部外壁上凹设有至少一条磁铁槽，磁铁槽中均设置有磁铁(10)。

5.如权利要求4所述的新型井筒负压打捞及清理工具，其特征在于：所述磁铁槽为四条。

6.如权利要求1所述的新型井筒负压打捞及清理工具，其特征在于：所述本体(1)的底端设置有锯齿(11)。

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