CN111005693A - 一种井下旋流解堵工具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种井下旋流解堵工具，包括从上至下依次连接的旋流体、过流体、连接体和轴承座；在旋流体的主体外侧设有螺旋槽；在过流体的侧壁上设有偏心反循环过流孔；在过流体的外侧设有活塞套，在活塞套的下端连接有弹簧护套，弹簧护套通过安全销钉锁定在连接体上，在弹簧护套内安装有弹簧，弹簧夹压在弹簧护套与连接体之间；在过流体的下部安装有过滤器和单流阀，在轴承座内穿装有旋转轴；在旋转轴的下端连接有旋转喷头，在旋转喷头上设有多个喷嘴。本发明既能用于正循环洗井又能用于反循环洗井，可以一趟管柱实现正循环、反循环洗井作业，正、反循环洗井相结合，可以将井筒清除干净，并且工具自身不易堵塞。
Description
技术领域
本发明涉及一种井下作业工具，特别是一种井下旋流解堵工具。
背景技术
油气田开发过程中，由于开采原油流体的流动引起地层内黏土膨胀运移，地层出砂是疏松砂岩油藏开采过程中常见的问题。水平井的井身结构具有特殊性，地层砂更容易进入井筒内，并在井筒底部形成砂床甚至可能堵塞井眼。因此，水平井、斜井、大位移井冲砂洗井效果直接影响到其产能和作业成本。但是，目前水平井冲砂洗井还存在以下问题：冲洗液在水平井段及斜井段的携砂能力低且不能均匀解堵，地层砂易沉降，停泵时很容易在大斜度井段形成砂桥，经常造成冲砂过程中发生砂卡；需冲洗的井段长；地层砂不易被冲起和清除不干净，对筛管孔眼及近井地带处理不充分，存在杂质堵塞近井地带及生产套管等问题，需要对井筒内杂质进行清除。但是目前的工艺对筛管孔眼及近井地带杂质处理不充分，解堵效率低等缺点，需要改进。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种井下旋流解堵工具，该工具既能用于正循环洗井又能用于反循环洗井，正、反循环洗井相结合，可以将地层砂冲起、并带出井筒，将井筒清除干净，并且工具自身不易堵塞。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种井下旋流解堵工具，包括从上至下依次连接的旋流体、过流体、连接体和轴承座；在所述旋流体的上端形成有上接头，在所述旋流体的主体外侧设有螺旋槽；在所述过流体的侧壁上设有多个沿过流体中心孔周向切线均布的偏心反循环过流孔；在所述过流体的外侧设有与其滑动密封连接的活塞套，所述活塞套的上部外径小于下部外径；在所述活塞套的下端连接有弹簧护套，所述弹簧护套的上端通过安全销钉锁定在所述连接体上，在所述弹簧护套内安装有弹簧，所述弹簧套装在所述连接体上，并夹压在所述弹簧护套的上端与所述连接体的台肩之间；在所述过流体的下部安装有过滤器和单流阀，所述偏心反循环过流孔、所述过滤器和所述单流阀从上至下依次设置；在所述轴承座内穿装有旋转轴，所述旋转轴的上端与所述连接体之间以及所述轴承座的下端与所述旋转轴之间均采用旋转密封组件密封连接；在所述旋转轴的下端连接有旋转喷头，在所述旋转喷头上设有多个沿喷头中心孔周向切线均布的偏心喷射孔，在每个所述偏心喷射孔上安装有一个喷嘴。
在所述轴承座上设有阻尼液注入孔，在所述阻尼液注入孔上设有堵头。
所述单流阀为翻板阀。
所述过滤器下端与所述单流阀的上端固定连接，所述过滤器的上端与所述偏心反循环过流孔邻接。
所述偏心反循环过流孔为从外至内逐渐升高的斜孔。
所述偏心反循环过流孔的中心线与对应的过滤器筛网孔垂直。
在所述旋流体的下端设有扶正结构Ⅰ，在所述轴承座上设有扶正结构Ⅱ。
在所述旋转喷头的下部设有破碎爪。
所述旋转轴采用两组间隔布置的轴承组支承，所述轴承组安装在所述轴承座内。
本发明具有的优点和积极效果是：既能用于正循环洗井又能用于反循环洗井，可以一趟管柱实现正循环、反循环洗井作业，并且在正循环作业时可以通过旋转水射流对筛管及近井地带进行解堵作业，正、反循环洗井相结合，可以将地层砂冲起、并带出井筒，将井筒清除干净；携岩效率好，能够避免杂质在工具下部堆积，自身不易堵塞。
附图说明
图1为本发明的外观示意图；
图2为本发明处于正循环洗井状态的结构示意图；
图3为本发明处于反循环洗井状态的结构示意图；
图4为图2的A-A剖视图；
图5为图2的B-B剖视图。
图中：1、旋流体；1-1、上接头；1-2、螺旋槽；1-3、扶正结构Ⅰ；2、过流体；2-1、偏心反循环过流孔；3、过滤器；4、单流阀；5、活塞套；6、安全销钉；7、弹簧护套；8、弹簧；9、连接体；10、轴承座；10-1、扶正结构Ⅱ；11、堵头；12、轴承组；13、旋转密封组件；14、旋转轴；15、旋转喷头；15-1、偏心喷射孔；15-2、喷嘴；15-3、破碎爪。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请参阅图1～图5，一种井下旋流解堵工具，包括从上至下依次连接的旋流体1、过流体2、连接体9和轴承座10。
在所述旋流体1的上端形成有上接头1-1，在所述旋流体1的主体外侧设有螺旋槽1-2。
在所述过流体2的侧壁上设有多个沿过流体中心孔周向切线均布的偏心反循环过流孔2-1，所述偏心反循环过流孔2-1的中心线与所述过流体中心孔的外圆相切。
在所述过流体2的外侧设有与其滑动密封连接的活塞套5，所述活塞套5的上部外径小于下部外径，在所述活塞套5的下端连接有弹簧护套7，所述弹簧护套7的上端通过安全销钉6锁定在所述连接体9上，在所述弹簧护套7内安装有弹簧8，所述弹簧8套装在所述连接体9上，并夹压在所述弹簧护套7的上端与所述连接体9的台肩之间。
在所述过流体2的下部安装有过滤器3和单流阀4，所述偏心反循环过流孔2-1、所述过滤器3和所述单流阀4从上至下依次设置。
在所述轴承座10内穿装有旋转轴14，所述旋转轴14的上端与所述连接体9之间以及所述轴承座10的下端与所述旋转轴14之间均采用旋转密封组件13密封连接。
在所述旋转轴14的下端连接有旋转喷头15，在所述旋转喷头15上设有多个沿喷头中心孔周向切线均布的偏心喷射孔15-1，所述偏心喷射孔15-1的中心线与所述喷头中心孔的外圆相切，在每个所述偏心喷射孔15-1上安装有一个喷嘴15-2。
在本实施例中，在所述轴承座10上设有阻尼液注入孔，在所述阻尼液注入孔上设有堵头10-1。通过阻尼液注入孔注入不同黏度的阻尼液，可以调节旋转轴的速度。
在本实施例中，所述单流阀4推荐使用翻板阀，过流面积大，可以防止堵塞。
在本实施例中，所述过滤器3下端与所述单流阀4的上端固定连接，所述过滤器3的上端与所述偏心反循环过流孔2-1邻接。所述偏心反循环过流孔2-1、所述过滤器3和所述单流阀4紧密相邻，所述单流阀4与所述偏心反循环过流孔2-1距离很近，可防止因反循环洗井时口袋过长而造成沉砂的下落，进而避免喷嘴堵塞。
在本实施例中，所述偏心反循环过流孔2-1为从外至内逐渐升高的斜孔，可以进一步提高工具的携砂效率，避免杂质在工具下部堆积。
在本实施例中，所述偏心反循环过流孔2-1的中心线与对应的过滤器筛网孔垂直，可以增强反循环对过滤器的清洗效果，进一步避免过滤器堵塞。
在本实施例中，在所述旋流体1的下端设有扶正结构Ⅰ1-3，在所述轴承座10上设有扶正结构Ⅱ10-1。扶正结构Ⅰ1-3和扶正结构Ⅱ10-1将作业管柱支撑在井筒中心位置，起到扶正作用，避免工具作业时，工具与套管内壁发生摩擦及碰撞，保障作业管柱安全作业。
在本实施例中，在所述旋转喷头15的下部设有破碎爪15-3。尾部带爪设计，可对大块颗粒物有一定破碎作用，可以提高清洗效果。
在本实施例中，所述旋转轴14采用两组间隔布置的轴承组12支承，所述轴承组12安装在所述轴承座10内，结构稳定可靠。
上述旋流解堵工具整体主要分为三部分，从下至上分别是旋转喷射解堵结构、正反循环切换结构及旋流携岩增效结构。
旋转喷射解堵结构的主要作用在于，在正循坏洗井过程中，流经偏心喷射孔的液流作用在喷头上，对喷头施加转矩，带动喷头旋转，形成旋转水射流，旋流冲洗作用面积大，效率高，此外，尾部带爪设计，对大块颗粒物有一定破碎作用。
正反循环切换结构采用压差滑套的设计理念，初始状态工具内外关闭，可以实施正循环作业。反循环时，冲洗液作用在活塞套上，产生节流压差，当反循环排量达到设计值时，推动活塞套下移打开反循环通道，反冲作业结束后，活塞套在弹簧力的作用下复位，反循环通道关闭。
旋流携岩增效结构主要是在循环洗井的过程中，通过自身设计的导引流道对流经液体进行导向，最终形成旋流，对沿程沉积物起到更好的搅拌和携带作用，提高携岩效率。
本发明的工作原理：
上述旋流解堵工具可以一趟管柱实现正循环、反循环洗井作业，并且在正循环作业时可以通过旋转水射流对筛管及近井地带进行解堵作业。
使用时，采用油管送入井内，自遇阻点开始进行反循环清洗，直至井底，然后进行正循环清洗，对筛管孔眼及近井地带旋流解堵，然后再进行反循环清洗，也可以正洗反洗相互切换使用，直至洗井完成，起出洗井管柱。
正循环作业时，偏心反循环过流孔保持初始关闭状态，洗井液经旋转喷头喷出冲洗井底、筛管及近井地带。偏心喷射孔与轴线呈偏心设计，在液流作用下使喷头产生旋转。正循环时，翻板阀被压力推开，压力下到喷嘴位置，在压力和排量驱动下，喷头发生旋转，对井筒进行清洗。活塞套在弹簧的作用下，处于关闭状态。
反循环作业时，洗井液推动活塞套下移，打开反循环通道，工具内设有过滤器及翻板阀，可以防止洗井液携带杂质进入到下部的旋转喷射解堵结构，并且正反循环切换结构的偏心反循环过流孔为偏心斜孔，当洗井液进入到工具内部时，会形成较强的旋流，提高携岩效率，避免杂质在工具下部堆积。
反循环作业时，在安全销钉和弹簧的作用下，活塞套关闭在偏心反循环过流孔上，翻板阀处于上下压力平衡状态，在扭簧的作用下，自动关闭；随着套管压力升高，活塞套在套管压力作用下，剪切安全销钉，克服弹簧弹力，开启反循环通道，开始反循环洗井；在反循环时，可将正循环堆积的杂质一并带出井口。弹簧护套可防止弹簧遇卡。
过滤器可以防止正洗或反洗时，杂质进入喷嘴，将喷嘴堵塞；在反洗时，过滤器可以自清洁。
翻板阀正冲时打开，反冲时自动关闭，与偏心反循环过流孔距离很近，能够防止反循环清洗时口袋过长，导致沉沙至下部旋转机构处，造成喷嘴堵塞；并且翻板阀能够实现自清洁，全通径，不易卡死。
上述旋流解堵工具下井时正反循环阀均关闭，不会有多余液体进入地层。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种井下旋流解堵工具，其特征在于，包括从上至下依次连接的旋流体、过流体、连接体和轴承座；
在所述旋流体的上端形成有上接头，在所述旋流体的主体外侧设有螺旋槽；
在所述过流体的侧壁上设有多个沿过流体中心孔周向切线均布的偏心反循环过流孔；在所述过流体的外侧设有与其滑动密封连接的活塞套，所述活塞套的上部外径小于下部外径；在所述活塞套的下端连接有弹簧护套，所述弹簧护套的上端通过安全销钉锁定在所述连接体上，在所述弹簧护套内安装有弹簧，所述弹簧套装在所述连接体上，并夹压在所述弹簧护套的上端与所述连接体的台肩之间；
在所述过流体的下部安装有过滤器和单流阀，所述偏心反循环过流孔、所述过滤器和所述单流阀从上至下依次设置；
在所述轴承座内穿装有旋转轴，所述旋转轴的上端与所述连接体之间以及所述轴承座的下端与所述旋转轴之间均采用旋转密封组件密封连接；
在所述旋转轴的下端连接有旋转喷头，在所述旋转喷头上设有多个沿喷头中心孔周向切线均布的偏心喷射孔，在每个所述偏心喷射孔上安装有一个喷嘴。
2.根据权利要求1所述的井下旋流解堵工具，其特征在于，在所述轴承座上设有阻尼液注入孔，在所述阻尼液注入孔上设有堵头。
3.根据权利要求1所述的井下旋流解堵工具，其特征在于，所述单流阀为翻板阀。
4.根据权利要求1所述的井下旋流解堵工具，其特征在于，所述过滤器下端与所述单流阀的上端固定连接，所述过滤器的上端与所述偏心反循环过流孔邻接。
5.根据权利要求1所述的井下旋流解堵工具，其特征在于，所述偏心反循环过流孔为从外至内逐渐升高的斜孔。
6.根据权利要求5述的井下旋流解堵工具，其特征在于，所述偏心反循环过流孔的中心线与对应的过滤器筛网孔垂直。
7.根据权利要求1所述的井下旋流解堵工具，其特征在于，在所述旋流体的下端设有扶正结构Ⅰ，在所述轴承座上设有扶正结构Ⅱ。
8.根据权利要求1所述的井下旋流解堵工具，其特征在于，在所述旋转喷头的下部设有破碎爪。
9.根据权利要求1所述的井下旋流解堵工具，其特征在于，所述旋转轴采用两组间隔布置的轴承组支承，所述轴承组安装在所述轴承座内。
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