CN111706274A - 一种油田修井作业的冲砂、钻铣一体化装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种油井配套装置，具体涉及一种油田修井作业的冲砂、钻铣一体化装置。本发明的技术方案如下：一种油田修井作业的冲砂、钻铣一体化装置，包括上支撑体总成、涡轮总成、下支撑体总成、连接筒和冲砂钻头，涡轮总成数量为一个或多个，上支撑体总成、涡轮总成与下支撑体总成依次通过多个所述连接筒连接成为一体，上支撑体总成与钻杆或油管下端连接，所述冲砂钻头安装在下支撑体总成下端。本发明提供的油田修井作业的冲砂、钻铣一体化装置，既具有涡轮钻具旋转钻铣功能，也可以实现正循环冲砂和反循环冲砂两项功能；一趟管柱施工作业既可完成油井的钻铣冲砂作业，从而加快了施工进度、降低了施工作业成本。

Description

一种油田修井作业的冲砂、钻铣一体化装置

技术领域

本发明涉及一种油井配套装置，具体涉及一种油田修井作业的冲砂、钻铣一体化装置。

背景技术

目前，各油田在开采中，不少生产油井由于在生产过程中油层出砂，或在进行各种增产措施(如压裂措施、防砂措施、酸化措施)等都会造成油井井底沉砂。不管何种原因造成的油井内出砂或井底沉砂，都会影响油井的正常生产。因此冲砂作业一直是油田修井检泵作业的一个重要环节。一般常规冲砂作业，小修作业队下一趟冲砂管柱即可完成冲砂作业。方法十分简单，就是在冲砂管柱油管的最下端连接一段笔尖状的油管短接做喷射头，下至油井砂面顶端，然后用地面泵车向油管内腔泵入冲砂液进行正循环冲砂(或用油套环空进行反循环冲砂)，将井内沉砂冲洗到地面上来，如此反复冲洗直至将井内沉砂全部冲洗干净。

然而，目前各大油田都有不少油井，由于砂帽严重凝结。无法用常规冲砂作业的方式完成。必须先下一趟钻铣工具管柱，先行破开、打碎已经凝结的砂帽，然后第二次再下常规作业管柱才能完成冲砂作业。其主要原因是一般钻铣工具管柱，正循环时，旋转功能很强，可以钻碎凝结的砂帽，但冲砂效果较差，并且不能进行反循环冲砂。所以必须要第二次再下常规作业管柱才能完成冲砂作业。反循环冲砂要比正循环冲砂安全，不容易沙埋冲砂管柱。

发明内容

本发明提供一种油田修井作业的冲砂、钻铣一体化装置，既具有涡轮钻具旋转钻铣功能，也可以实现正循环冲砂和反循环冲砂两项功能；一趟管柱施工作业既可完成油井的钻铣冲砂作业，从而加快了施工进度、降低了施工作业成本。

本发明的技术方案如下：

一种油田修井作业的冲砂、钻铣一体化装置，包括上支撑体总成、涡轮总成、下支撑体总成、连接筒和冲砂钻头，涡轮总成数量为一个或多个，上支撑体总成、涡轮总成与下支撑体总成依次通过多个所述连接筒连接成为一体，上支撑体总成与钻杆或油管下端连接，所述冲砂钻头安装在下支撑体总成下端。

进一步地，所述的油田修井作业的冲砂、钻铣一体化装置，其中所述上支撑体总成包括上接头、上外筒一、下外筒一、连接头一、中心管一、滑阀罩、插入头一、轴承组、滑阀一、弹簧一和钢球，上接头固定安装在上外筒一的前端，上外筒一的后端通过连接头一与下外筒一固定连接在一起；所述滑阀罩的两端分别与中心管一及插入头一固定连接，中心管一放置在上外筒一内，所述滑阀罩放置在下外筒一内，所述滑阀罩与下外筒一之间形成环空腔一；轴承组一设置在中心管一、上外筒一、上接头及连接头一之间；所述轴承组包括多个向心轴承一和两个推力轴承一，两个推力轴承一分设在多个向心轴承一的两边；滑阀一放置在所述滑阀罩内，弹簧一安装在滑阀一与插入头一之间，所述钢球放置在所述滑阀罩内位于滑阀一与中心管一之间，所述滑阀罩两侧分别设有泄流孔一。

进一步地，所述的油田修井作业的冲砂、钻铣一体化装置，其中所述涡轮总成包括中心管二、涡轮转子、涡轮定子、外套筒和插入头二，所述涡轮转子设置在中心管二外圆上，所述涡轮定子设置在所述外套筒内，中心管二放置在所述外套筒内，所述涡轮转子与所述涡轮定子交叉配合安装，中心管二与所述外套筒之间形成环空工作腔；插入头二固定设置在中心管二下端头，中心管二上端用于与插入头一固定连接；所述外套筒与下外筒一通过所述连接筒连接成为一体。

进一步地，所述的油田修井作业的冲砂、钻铣一体化装置，其中所述下支撑体总成包括上外筒二、下外筒二、连接头二、中心管三、滑阀二、弹簧二、向心轴承二、推力轴承二、轴承套、密封圈和下接头，上外筒二通过连接头二与下外筒二固定连接在一起，中心管三放置在上外筒二及下外筒二内，中心管三与上外筒二之间形成环空腔二；中心管三外部设有环状卡台，滑阀二套装在中心管三上且位于所述环状卡台处，弹簧二设置在滑阀二与连接头二之间；中心管三两侧分别设有泄流孔二，滑阀二位于泄流孔二处；多个向心轴承二设置在中心管三与下外筒二之间，推力轴承二套装在中心管三上，所述轴承套将推力轴承二固定安装在下外筒二的下端，向心轴承二与推力轴承二之间设有所述密封圈；所述下接头固定安装在中心管三的下端，中心管三上端用于与插入头二固定连接；上外筒二与所述外套筒通过所述连接筒连接成为一体。

进一步地，所述的油田修井作业的冲砂、钻铣一体化装置，其中所述冲砂钻头设有水孔，所述冲砂钻头安装在所述下接头上。

上述油田修井作业的冲砂、钻铣一体化装置工作过程如下：

1、正循环钻铣、冲砂：冲砂、钻铣一体化装置在正循环钻铣、冲砂工作时，地面泵车从油管或钻杆内腔打入冲砂液(清水)；在水流及其压力作用下，上支撑体总成的滑阀一下行压缩弹簧一，滑阀罩两侧的泄流孔一打开，同时钢球落在滑阀一上封堵了涡轮总成的中心管二内腔，迫使冲砂液(清水)从钻杆或油管内腔经滑阀罩两侧的泄流孔一进入涡轮总成的环空工作腔，从而使涡轮总成的涡轮转子旋转工作，带动中心管二旋转工作，同时也带动冲砂钻头旋转钻铣凝结的砂帽；此时，下支撑体总成的滑阀二下行，压缩弹簧二，打开中心管三的泄流孔二，使涡轮总成环空工作腔中的冲砂液(清水)进到中心管三的内腔，再由冲砂钻头的水孔喷出；砂水混合液从油套环空返回到地面，完成正循环钻铣、冲砂。

2、反循环冲砂：冲砂、钻铣一体化装置在反循环钻铣、冲砂工作时，地面泵车从油套环空或钻套环空打入冲砂液(清水)，上支撑体总成的滑阀一与下支撑体总成的滑阀二，分别在弹簧一及弹簧二作用下回位将泄流孔一及泄流孔二关闭，以防止反循环冲砂时砂水混合液体进入涡轮总成的环空工作腔中；此时，油套环空或钻套环空的砂水混合液从冲砂钻头的水孔进入中心管三、中心管二及中心管一的内腔返回到地面沉纱罐中，如此反复循环直至将井内沉砂全部冲洗到地面沉纱罐中。

本发明的有益效果为：本发明提供的油田修井作业的冲砂、钻铣一体化装置，既具有涡轮钻具旋转钻铣功能，也可以实现正循环冲砂和反循环冲砂两项功能；一趟管柱施工作业既可完成油井的钻铣冲砂作业，从而加快了施工进度、降低了施工作业成本。

附图说明

图1为油田修井作业的冲砂、钻铣一体化装置整体结构图；

图2为上支撑体总成结构图；

图3为连接筒结构图；

图4为涡轮总成结构图；

图5为下支撑体总成结构图；

图6为冲砂钻头结构图。

具体实施方式

如图1-6所示，一种油田修井作业的冲砂、钻铣一体化装置，包括上支撑体总成1、两组涡轮总成3、下支撑体总成4、连接筒2和冲砂钻头5，上支撑体总成1、两组涡轮总成3与下支撑体总成4依次通过多个所述连接筒2连接成为一体；

所述上支撑体总成1包括上接头6、上外筒一8、下外筒一14、连接头一11、中心管一7、滑阀罩12、插入头一17、轴承组、滑阀一15、弹簧一16和钢球13，上接头6固定安装在上外筒一8的前端，上外筒一8的后端通过连接头一11与下外筒一14固定连接在一起；所述滑阀罩12的两端分别与中心管一7及插入头一17固定连接，中心管一7放置在上外筒一8内，所述滑阀罩12放置在下外筒一14内，所述滑阀罩12与下外筒一14之间形成环空腔一；轴承组一设置在中心管一7、上外筒一8、上接头6及连接头一11之间；所述轴承组包括多个向心轴承一9和两个推力轴承一10，两个推力轴承一10分设在多个向心轴承一9的两边；滑阀一15放置在所述滑阀罩12内，弹簧一16安装在滑阀一15与插入头一17之间，所述钢球13放置在所述滑阀罩12内位于滑阀一15与中心管一7之间，所述滑阀罩12两侧分别设有泄流孔一，滑阀一15位于泄流孔一处；上接头6与油管下端连接；

所述涡轮总成3包括中心管二18、涡轮转子19、涡轮定子20、外套筒21和插入头二22，所述涡轮转子19设置在中心管二18外圆上，所述涡轮定子20设置在所述外套筒21内，中心管二18放置在所述外套筒21内，所述涡轮转子19与所述涡轮定子20交叉配合安装，中心管二18与所述外套筒21之间形成环空工作腔；插入头二22固定设置在中心管二18下端头，中心管二18上端与插入头一17固定连接；所述外套筒21与下外筒一14之间及两个所述外套筒21之间通过所述连接筒2连接成为一体；

所述下支撑体总成4包括上外筒二25、下外筒二29、连接头二27、中心管三23、滑阀二24、弹簧二26、向心轴承二28、推力轴承二31、轴承套32、密封圈30和下接头33，上外筒二25通过连接头二27与下外筒二29固定连接在一起，中心管三23放置在上外筒二25及下外筒二29内，中心管三23与上外筒二25之间形成环空腔二；中心管三23外部设有环状卡台，滑阀二24套装在中心管三23上且位于所述环状卡台处，弹簧二26设置在滑阀二24与连接头二27之间；中心管三23两侧分别设有泄流孔二，滑阀二24位于泄流孔二处；多个向心轴承二28设置在中心管三23与下外筒二29之间，推力轴承二31套装在中心管三23上，所述轴承套32将推力轴承二31固定安装在下外筒二29的下端，向心轴承二28与推力轴承二31之间设有所述密封圈30；所述下接头33固定安装在中心管三23的下端，中心管三23上端与插入头二22固定连接；上外筒二25与所述外套筒21通过所述连接筒2连接成为一体；

所述冲砂钻头5设有水孔34，所述冲砂钻头5固定安装在所述下接头33上。

上述油田修井作业的冲砂、钻铣一体化装置工作过程如下：

1、正循环钻铣、冲砂：冲砂、钻铣一体化装置在正循环钻铣、冲砂工作时，地面泵车从油管内腔打入冲砂液(清水)；在水流及其压力作用下，上支撑体总成1的滑阀一15下行压缩弹簧一16，滑阀罩12两侧的泄流孔一打开，同时钢球13落在滑阀一15上封堵了涡轮总成3的中心管二18内腔，迫使冲砂液(清水)从油管内腔经滑阀罩12两侧的泄流孔一进入涡轮总成3的环空工作腔，从而使涡轮总成3的涡轮转子19旋转工作，带动中心管二18旋转工作，同时也带动冲砂钻头5旋转钻铣凝结的砂帽；此时，下支撑体总成4的滑阀二24下行，压缩弹簧二26，打开中心管三23的泄流孔二，使涡轮总成3环空工作腔中的冲砂液(清水)进到中心管三23的内腔，再由冲砂钻头5的水孔34喷出；砂水混合液从油套环空返回到地面，完成正循环钻铣、冲砂。

2、反循环冲砂：冲砂、钻铣一体化装置在反循环钻铣、冲砂工作时，地面泵车从油套环空打入冲砂液(清水)，上支撑体总成1的滑阀一15与下支撑体总成4的滑阀二24，分别在弹簧一16及弹簧二26作用下回位将泄流孔一及泄流孔二关闭，以防止反循环冲砂时砂水混合液体进入涡轮总成3的环空工作腔中；此时，油套环空的砂水混合液从冲砂钻头5的水孔34进入中心管三23、中心管二18及中心管一7的内腔返回到地面沉纱罐中，如此反复循环直至将井内沉砂全部冲洗到地面沉纱罐中。

Claims (5)

1.一种油田修井作业的冲砂、钻铣一体化装置，其特征在于，包括上支撑体总成、涡轮总成、下支撑体总成、连接筒和冲砂钻头，涡轮总成数量为一个或多个，上支撑体总成、涡轮总成与下支撑体总成依次通过多个所述连接筒连接成为一体，上支撑体总成与钻杆或油管下端连接，所述冲砂钻头安装在下支撑体总成下端。

2.根据权利要求1所述的油田修井作业的冲砂、钻铣一体化装置，其特征在于，所述上支撑体总成包括上接头、上外筒一、下外筒一、连接头一、中心管一、滑阀罩、插入头一、轴承组、滑阀一、弹簧一和钢球，上接头固定安装在上外筒一的前端，上外筒一的后端通过连接头一与下外筒一固定连接在一起；所述滑阀罩的两端分别与中心管一及插入头一固定连接，中心管一放置在上外筒一内，所述滑阀罩放置在下外筒一内，所述滑阀罩与下外筒一之间形成环空腔一；轴承组一设置在中心管一、上外筒一、上接头及连接头一之间；所述轴承组包括多个向心轴承一和两个推力轴承一，两个推力轴承一分设在多个向心轴承一的两边；滑阀一放置在所述滑阀罩内，弹簧一安装在滑阀一与插入头一之间，所述钢球放置在所述滑阀罩内位于滑阀一与中心管一之间，所述滑阀罩两侧分别设有泄流孔一。

3.根据权利要求2所述的油田修井作业的冲砂、钻铣一体化装置，其特征在于，所述涡轮总成包括中心管二、涡轮转子、涡轮定子、外套筒和插入头二，所述涡轮转子设置在中心管二外圆上，所述涡轮定子设置在所述外套筒内，中心管二放置在所述外套筒内，所述涡轮转子与所述涡轮定子交叉配合安装，中心管二与所述外套筒之间形成环空工作腔；插入头二固定设置在中心管二下端头，中心管二上端用于与插入头一固定连接；所述外套筒与下外筒一通过所述连接筒连接成为一体。

4.根据权利要求3所述的油田修井作业的冲砂、钻铣一体化装置，其特征在于，所述下支撑体总成包括上外筒二、下外筒二、连接头二、中心管三、滑阀二、弹簧二、向心轴承二、推力轴承二、轴承套、密封圈和下接头，上外筒二通过连接头二与下外筒二固定连接在一起，中心管三放置在上外筒二及下外筒二内，中心管三与上外筒二之间形成环空腔二；中心管三外部设有环状卡台，滑阀二套装在中心管三上且位于所述环状卡台处，弹簧二设置在滑阀二与连接头二之间；中心管三两侧分别设有泄流孔二，滑阀二位于泄流孔二处；多个向心轴承二设置在中心管三与下外筒二之间，推力轴承二套装在中心管三上，所述轴承套将推力轴承二固定安装在下外筒二的下端，向心轴承二与推力轴承二之间设有所述密封圈；所述下接头固定安装在中心管三的下端，中心管三上端用于与插入头二固定连接；上外筒二与所述外套筒通过所述连接筒连接成为一体。

5.根据权利要求4所述的油田修井作业的冲砂、钻铣一体化装置，其特征在于，所述冲砂钻头设有水孔，所述冲砂钻头安装在所述下接头上。

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