组合式套管清洁装置
技术领域
本发明涉及石油天然气钻井领域,尤其涉及一种组合式套管清洁装置。
背景技术
随着石油开发的深入,石油资源开采的难度越来越高,石油埋藏的深度越来越深,地层的复杂程度也越来越高。如图1所示,由于上述条件的限制,要求在设计井深结构时,需要下入多层套管901,而且钻井过程中钻杆会需要很长时间才能到达目标层。在这种情况下,可能会在套管901的内部进行多种操作,比如:注水泥、打捞落物、下套管、测井、录井等作业。这些操作结束后,可能会有碎屑、水泥块等异物902粘附在套管901的外壁上,异物902的大量粘连和堆积会为以后继续钻井设备的工作造成危害,因此,对套管901的内壁进行清洁以去除粘附的异物901是必不可少的操作。
另外,许多大型油田到了开采的末期,为了增加产量、保持产量,需要对老井进行增产、套管损坏修补等作业,例如老井侧钻、膨胀管修补作业等,这些操作在进行之前都需要对套管901的内壁进行清洁,以去除套管901内壁上由于长时间工作而残留的油块、腊块等异物902,该套管901内壁的清洁工作对下步作业有很大的影响。
最后,在下套管901或某些特种作业之前,要进行通井作业,这也需要对套管901内部进行清洁,以满足下套管或特种作业的要求。
针对相关技术中套管901长期工作会有异物902粘连在内壁上,对钻井设备造成损害、影响石油产量的问题,目前尚未出有效的解决方案。
由此,本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践,提出一种组合式套管清洁装置,以克服现有技术的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种组合式套管清洁装置,可依次对粘附在套管内壁上的异物进行冲洗、金属刮削、柔性刮削和磁铁吸附处理,保证对套管内壁上的异物具有良好的清除效果,延长套管以及钻井工具的使用寿命,另外,清除后体积较大的金属异物会被磁铁吸附,不会掉落至井中,避免对设备造成损害,大大提高钻井作业的安全性。
本发明的目的可采用下列技术方案来实现:
本发明提供了一种组合式套管清洁装置,设置在钻杆的底部,并与所述钻杆伸入至套管内,该组合式套管清洁装置由下至上顺序连接有对所述套管的内壁上粘附的异物进行冲洗的冲洗组件、对所述套管的内壁上粘附的异物进行刮削的刮削组合件和对刮削后掉落的异物进行吸附的磁铁吸附组件,所述冲洗组件、所述刮削组合件和所述磁铁吸附组件均为管状结构,所述刮削组合件的外壁上设置有刮板,所述刮板的外壁与所述套管的内壁相贴合,所述磁铁吸附组件的外壁与所述套管的内壁之间留有间隙,所述磁铁吸附组件的顶端与所述钻杆的底端连接,所述冲洗组件上开设有第一冲洗通孔,所述冲洗组件的内部、所述刮削组合件的内部和所述磁铁吸附组件的内部依次连通形成供水管路,所述供水管路的一端与所述钻杆的内部腔室连通,所述供水管路的另一端与所述第一冲洗通孔连通。
在本发明的一较佳实施方式中,所述组合式套管清洁装置还包括连接对应在所述磁铁吸附组件上、下两端的第一隔磁短节和第二隔磁短节。
在本发明的一较佳实施方式中,所述磁铁吸附组件包括磁铁吸附件主体、多块磁铁和与所述磁铁对应的多个护罩,所述磁铁吸附件主体为管状结构,所述磁铁吸附件主体的外壁上沿周向开设有多个容置槽,多个所述磁铁对应嵌入所述容置槽内,所述护罩罩设在所述磁铁的外侧,所述护罩的边缘固定在所述磁铁吸附件主体的外壁上。
在本发明的一较佳实施方式中,所述磁铁吸附件主体的上、下两端外壁分别固定套设有一个第一扶正环,所述磁铁和所述护罩均位于两个所述第一扶正环之间,所述第一扶正环的外壁与所述套管的内壁之间留有间隙,所述护罩的外壁与所述套管的内壁之间留有间隙。
在本发明的一较佳实施方式中,所述刮削组合件包括金属刮削组件和柔性刮削组件,所述金属刮削组件的外径与所述套管的内径相同,所述柔性刮削组件的外径大于所述套管的内径,所述柔性刮削组件的底端与所述金属刮削组件的顶端连接,所述柔性刮削组件的顶端与所述磁铁吸附组件的底端连接,所述金属刮削组件的底端与所述冲洗组件的顶端连接。
在本发明的一较佳实施方式中,所述柔性刮削组件包括柔性刮削件主体、柔性刮板和固定所述柔性刮板的多个第一挡板,所述柔性刮削件主体为管状结构,所述柔性刮削件主体的外壁上设置有多个第一滑槽,多个所述柔性刮板对应嵌入所述第一滑槽内,所述柔性刮板两侧的所述柔性刮削件主体上分别通过螺栓固定有所述第一挡板,所述柔性刮板的两侧边缘压紧在所述第一挡板的内壁与所述柔性刮削件主体的外壁之间,所述柔性刮板的外壁上设置有多个向外侧延伸的柱状钢丝刷,所述钢丝刷的外侧端部与所述套管的内壁相抵。
在本发明的一较佳实施方式中,所述柔性刮削件主体的上、下两端的外壁分别固定套设有一个第二扶正环,所述柔性刮板和所述第一挡板均位于两个所述第二扶正环之间,所述第二扶正环的外壁与所述套管的内壁之间留有间隙。
在本发明的一较佳实施方式中,所述金属刮削组件包括金属刮削件主体、多个金属刮板和固定所述金属刮板的多个第二挡板,所述金属刮削件主体为管状结构,所述金属刮削件主体的外壁上设置有多个第二滑槽,多个所述金属刮板对应嵌入所述第二滑槽内,所述金属刮板两侧的所述金属刮削件主体上分别通过螺栓固定有所述第二挡板,所述金属刮板的两侧边缘压紧在所述第二挡板的内壁与所述金属刮削件主体的外壁之间,所述金属刮板的外壁上设置有多条螺纹状金属凸台,所述金属凸台的外缘均与所述套管的内壁相贴合。
在本发明的一较佳实施方式中,所述金属刮削件主体的上、下两端外壁分别固定套设有一个第三扶正环,所述金属刮板和所述第二挡板均位于两个所述第三扶正环之间,所述第三扶正环的外壁与所述套管的内壁之间留有间隙。
在本发明的一较佳实施方式中,所述冲洗组件包括冲洗件主体,所述冲洗件主体为管状结构,所述第一冲洗通孔开设在所述冲洗件主体的侧壁上,所述冲洗件主体的底端设置有下入接头,所述下入接头上开设有与所述供水管路连通的第二冲洗通孔。
由上所述,本发明的组合式套管清洁装置的特点及优点是:该组合式套管清洁装置由下至上顺序连接有对套管的内壁上粘附的异物进行冲洗的冲洗组件、对套管的内壁上粘附的异物进行刮削的刮削组合件和对刮削后掉落的异物进行吸附的磁铁吸附组件,通过冲洗组件对粘附在套管内壁上的易清除异物进行冲洗,在刮削组合件的外壁上设置有刮板,刮板的外壁与套管的内壁相贴合,通过刮板对冲洗后依然粘附在套管内壁上的异物进行刮削,保证对异物的完全清除,另外,在磁铁吸附组件的外壁与套管的内壁之间留有间隙,能够对刮削掉落的金属异物进行吸附,避免体积较大的金属异物掉落至井中对设备造成损害,本发明的组合式套管清洁装置通过冲洗组件、刮削组合件和磁铁吸附组件的相互配合,大大提高了对套管内壁上粘连的异物的清除效果,通过钻杆带动,不仅便于操控,而且具良好的清洁效率,使套管以及钻井工具的使用寿命得到延长。
附图说明
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释,并不限定本发明的范围。其中:
图1:为现有技术中套管的正视截面图。
图2:为本发明组合式套管清洁装置的结构示意图。
图3:为本发明组合式套管清洁装置中磁铁吸附组件的结构示意图。
图4:为磁铁吸附组件中护罩的正视图。
图5:为磁铁吸附组件中护罩的俯视图。
图6:为本发明组合式套管清洁装置中柔性刮削组件的结构示意图。
图7:为柔性刮削组件的局部放大图。
图8:为柔性刮削组件中柔性刮板的俯视图。
图9:为本发明组合式套管清洁装置中金属刮削组件的结构示意图。
图10:为金属刮削组件中金属刮板的俯视图。
图11:为本发明组合式套管清洁装置中冲洗组件的结构示意图。
图12:为本发明组合式套管清洁装置的安装位置图。
背景技术中的附图标号:901、套管;902、异物。
本发明中的附图标号:1、冲洗组件;101、冲洗件主体;102、下入接头;103、第二冲洗通孔;104、第一冲洗通孔;2、刮削组合件;201、金属刮削组件;2011、金属刮削件主体;2012、第二滑槽;2013、金属刮板;2014、第二挡板;2015、第三扶正环;2016、金属凸台;202、柔性刮削组件;2021、性刮削件主体;2022、第一滑槽;2023、柔性刮板;2024、第一挡板;2025、第二扶正环;2026、钢丝刷;3、磁铁吸附组件;301、磁铁吸附件主体;302、护罩;3021、限位凹部;3022、固定通孔;303、磁铁;304、第一扶正环;305、第一螺栓;4、钻杆;5、第一隔磁短节;6、第二隔磁短节;7、套管。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现对照附图说明本发明的具体实施方式。
如图2所示,本发明提供了一种组合式套管清洁装置,该组合式套管清洁装置设置在钻杆4的底部,并与钻杆4伸入至套管7内,其中钻杆4为空心结构,钻杆4内部开设有向井内输送泥浆或者清水的腔室。本发明的组合式套管清洁装置由下至上顺序连接有对冲洗组件1、刮削组合件2和磁铁吸附组件3,冲洗组件1用于对套管7的内壁上粘附的异物进行冲洗,刮削组合件2用于对冲洗后依然粘附在套管7内壁上的异物进行刮削,磁铁吸附组件3用于对刮削后掉落的金属异物进行吸附。冲洗组件1、刮削组合件2和磁铁吸附组件3均为沿竖直方向设置圆管状结构,刮削组合件2的外壁上设置有刮板,刮板的外壁与套管7的内壁相贴合,保证刮板能够对套管7的内壁充分接触,以对粘附在套管7内壁上的异物进行充分清除,磁铁吸附组件3的外壁与套管7的内壁之间留有间隙,以对金属异物的吸附预留空间。磁铁吸附组件3的顶端与钻杆4的底端通过连接,磁铁吸附组件3的底端与刮削组合件2的顶端连接,刮削组合件2的底端与冲洗组件1的顶端连接。在冲洗组件1的侧壁上沿周向开设有多个第一冲洗通孔104,冲洗组件1的内部、刮削组合件2的内部和磁铁吸附组件3的内部依次连通形成供水管路,供水管路的一端与钻杆的内部腔室连通,供水管路的另一端分别与多个第一冲洗通孔104连通。本发明通过冲洗组件1对粘附在套管7内壁上的易清除异物进行冲洗,通过刮削组合件2上的刮板对冲洗后依然粘附在套管7内壁上的异物进行刮削,保证对异物的完全清除,另外,通过磁铁吸附组件3对刮削掉落的金属异物进行吸附,避免体积较大的金属异物掉落至井中对设备造成损害,冲洗组件1、刮削组合件2和磁铁吸附组件3相互配合,大大提高了对套管7内壁上粘连的异物的清除效果,具有良好的清洁效率,工作过程通过钻杆4带动,不仅便于操控,而且无需添加其他驱动装置,节省人力物力的同时使套管7以及钻井工具的使用寿命得到延长。
如图2所示,组合式套管清洁装置还包括对应连接在磁铁吸附组件3上、下两端的第一隔磁短节5和第二隔磁短节6,第一隔磁短节5设置在钻杆4与磁铁吸附组件3之间,第一隔磁短节5的顶端与钻杆4的底端连接,第一隔磁短节5的底端与磁铁吸附组件3的顶端连接;第二隔磁短节6设置在磁铁吸附组件3与刮削组合件2之间,第二隔磁短节6的顶端与磁铁吸附组件3的底端连接,第二隔磁短节6的底端与刮削组合件2的顶端连接。通过第一隔磁短节5和第二隔磁短节6加大磁铁吸附组件3与钻杆4和刮削组合件2之间的距离,避免磁铁吸附组件3的磁力对其他部件的影响,保证组合式套管清洁装置的正常工作。
具体的,第一隔磁短节5和第二隔磁短节6(第一隔磁短节5和第二隔磁短节6均为现有技术中的无磁短节)均采用无磁材料制成。
如图3所示,磁铁吸附组件3包括磁铁吸附件主体301、多块磁铁303和与磁铁303对应的多个护罩302,磁铁吸附件主体301为沿竖直方向设置的圆管状结构,磁铁吸附件主体301的外壁上沿周向开设有多个容置槽,容置槽为沿磁铁吸附件主体301的延伸方向开设的条状凹槽,容置槽的形状与磁铁303的形状相同,多个磁铁303对应嵌入容置槽内,护罩302罩设在磁铁303的外侧,护罩302的边缘固定在磁铁吸附件主体301的外壁上。通过在,磁铁吸附件主体301沿周向设置的磁铁303,保证对套管7内的任意位置上的异物均可进行吸附,确保对掉落的异物具有良好的清洁效果,通过护罩302对磁铁303进行固定,避免磁铁303在工作过程中出现脱落或者偏移的情况。
进一步的,如图4、图5所示,护罩302为长条形板状结构,护罩302的两端均开设有固定通孔3022,在固定通孔3022内设置第一螺栓305和垫片,通过第一螺栓305将护罩302固定在磁铁吸附件主体301的外壁上。其中,护罩302的内壁上设置有限位凹部3021,磁铁303夹设在限位凹部3021与容置槽之间。
进一步的,如图3所示,磁铁吸附件主体301的上、下两端外壁分别固定套设有一个第一扶正环304,第一扶正环304为圆环状结构,磁铁303和护罩302均位于两个第一扶正环304之间,第一扶正环304的外壁与套管7的内壁之间留有间隙,护罩302的外壁与套管7的内壁之间留有间隙。通过第一扶正环304保证磁铁吸附组件3顺利进入套管7内,并且保护磁铁303和护罩302在下放过程中不受撞击,避免出现倾斜、位置偏移的情况,进而保证吸附工作的顺利进行。
如图2所示,刮削组合件2包括金属刮削组件201和柔性刮削组件202,金属刮削组件201的外径与套管7的内径相同,柔性刮削组件202的外径大于套管7的内径,柔性刮削组件202的底端与金属刮削组件201的顶端连接,柔性刮削组件202的顶端与磁铁吸附组件3的底端连接,金属刮削组件201的底端与冲洗组件1的顶端连接。通过金属刮削组件201对体积较大的异物或者较难清除的异物进行刮削处理,经过金属刮削组件201的处理后再通过柔性刮削组件202进行二次刮削处理,以清除体积较小的异物或者已经松动的异物,从而提高对异物的清除效果,保证套管7内壁的清洁。
如图6所示,柔性刮削组件202包括柔性刮削件主体2021、柔性刮板2023和固定柔性刮板2023的多个第一挡板2024,柔性刮削件主体2021为圆管状结构,柔性刮削件主体2021的外壁上沿周向设置有多个第一滑槽2022,多个柔性刮板2023对应嵌入第一滑槽2022内,柔性刮板2023两侧的柔性刮削件主体2021上分别设置第一挡板2024,柔性刮板2023的两侧边缘压紧在第一挡板2024的内壁与柔性刮削件主体2021的外壁之间。如图8所示,柔性刮板2023的外壁上设置有多个向外侧延伸的柱状钢丝刷2026,钢丝刷2026的外侧端部与套管7的内壁相抵,通过钢丝刷2026对异物进行清除,由于钢丝刷2026具有柔性,钢丝刷2026的端部与套管7的内壁紧密贴合,从而对异物进行更加彻底的清除。
具体的,如图6、图7所示,第一滑槽2022为沿竖直方向开设的长方形凹槽,第一滑槽2022的形状与第一挡板2024的形状相同,第一挡板2024嵌入第一滑槽2022。第一挡板2024为沿竖直方向设置的长方形板状结构,第一挡板2024通过第二螺栓固定在柔性刮削件主体2021的外壁上,位于柔性刮板2023的两侧的第一挡板2024对应压紧柔性刮板2023的两侧边缘,从而对柔性刮板2023进行固定。
进一步的,如图6所示,柔性刮削件主体2021的上、下两端的外壁分别固定套设有一个第二扶正环2025,第二扶正环2025为圆环状结构,柔性刮板2023和第一挡板2024均位于两个第二扶正环2025之间,第二扶正环2025的外壁与套管7的内壁之间留有间隙。通过第二扶正环2025保证柔性刮削组件202顺利进入套管7内,保护柔性刮削组件202在下放过程中不受撞击,避免出现倾斜、位置偏移的情况,进而保证刮削工作的顺利进行。
如图9所示,金属刮削组件201包括金属刮削件主体2011、多个金属刮板2013和固定金属刮板2013的多个第二挡板2014,金属刮削件主体2011为圆管状结构,金属刮削件主体2011的外壁上沿周向设置有多个第二滑槽2012,多个金属刮板2013对应嵌入第二滑槽2012内,金属刮板2013两侧的金属刮削件主体2011上分别设置第二挡板2014,金属刮板2013的两侧边缘压紧在第二挡板2014的内壁与金属刮削件主体2011的外壁之间。如图10所示,金属刮板2013的外壁上并排设置有多条螺纹状金属凸台2016,金属凸台2016的外缘均与套管7的内壁相贴合,通过金属凸台2016对套管7内壁上的异物进行充分的清除。
具体的,如图9所示,第二滑槽2012为沿竖直方向开设的长方形凹槽,第二滑槽2012的形状与第二挡板2014的形状相同,第二挡板2014嵌入第二滑槽2012。第二挡板2014为沿竖直方向设置的长方形板状结构,第二挡板2014通过第三螺栓固定在金属刮削件主体2011的外壁上,位于金属刮板2013的两侧的第二挡板2014对应压紧金属刮板2013的两侧边缘,从而对金属刮板2013进行固定。
进一步的,如图9所示,金属刮削件主体2011的上、下两端外壁分别固定套设有一个第三扶正环2015,第三扶正环2015为圆环状结构,金属刮板2013和第二挡板2014均位于两个第三扶正环2015之间,第三扶正环2015的外壁与套管7的内壁之间留有间隙。通过第三扶正环2015保证金属刮削组件201顺利进入套管7内,保护金属刮削组件201在下放过程中不受撞击,避免出现倾斜、位置偏移的情况,进而保证刮削工作的顺利进行。
如图11所示,冲洗组件1包括冲洗件主体101,冲洗件主体101为圆管状结构,多个第一冲洗通孔104沿周向开设在冲洗件主体101的侧壁上,冲洗件主体101的底端设置有下入接头102,下入接头102上开设有与供水管路连通的多个第二冲洗通孔103。通过多个第一冲洗通孔104和多个第二冲洗通孔103向套管7的内壁上喷射清水或者泥浆,从而对粘附的异物进行清洗和冲刷。通过下入接头102建立泥浆通道,方便本发明整体下入至套管7内。
进一步的,下入接头102的底端固定有刀片,在本发明整体下入套管7内遇到异物阻碍时,通过上下活动,可使刀片对异物进行缓慢简单的切削,保证对套管7清洁工作的顺利进行。
该组合套管清洁装置在使用过程中,如图12所示,首先通过冲洗组件1对套管7的内壁进行清洗,冲刷下来的较小碎屑随泥浆返回地面,较大的金属异物随泥浆上升一端距离后被磁铁吸附组件3所吸附,冲洗完毕后,金属刮削组件201开始对套管7的内壁开始刮削,金属刮削组件201的外径与套管7的内径相同,刮削后保证柔性刮削组件202可以进入。经过金属刮削组件201刮削处理后,通过柔性刮削组件202上的钢丝刷2026对套管7得内壁进行再次刮削,柔性刮削组件202的外径大于套管7的内径,即可通过钢丝刷2026的外侧端部直接对套管7的内壁进行清洁,起到对金属刮削组件201的清洁补充作用,使套管7的内壁清洁更加彻底。刮洗下来的碎屑随泥浆返回地面,体积较大的金属异物,被磁铁吸附组件3吸附,随整体提出至地面以上,从而完成对套管7内壁的清洁。
本发明组合套管清洁装置的特点及优点是:
一、该组合式套管清洁装置由下至上顺序连接有冲洗组件1、刮削组合件2和磁铁吸附组件3,通过冲洗组件1对粘附在套管7内壁上的易清除异物进行冲洗,在刮削组合件2的外壁上设置有刮板,刮板的外壁与套管7的内壁相贴合,通过刮板对冲洗后依然粘附在套管7内壁上的异物进行刮削,保证对异物的完全清除,另外,在磁铁吸附组件3的外壁与套管7的内壁之间留有间隙,能够对刮削掉落的金属异物进行吸附,避免体积较大的金属异物掉落至井中对设备造成损害,通过冲洗组件1、刮削组合件2和磁铁吸附组件3的相互配合,大大提高了对套管7内壁上粘连的异物的清除效果,通过钻杆4带动,不仅便于操控,而且具良好的清洁效率,使套管7以及钻井工具的使用寿命得到延长。
二、该组合式套管清洁装置中刮削组合件2包括金属刮削组件201和柔性刮削组件202,通过金属刮削组件201对体积较大的异物或者较难清除的异物进行刮削处理,经过金属刮削组件201的处理后再通过柔性刮削组件202进行二次刮削处理,通过两种刮削方式的配合,以清除体积较小的异物或者已经松动的异物,从而提高对异物的清除效果,保证套管7内壁的清洁。
三、该组合式套管清洁装置中在磁铁吸附组件3上、下两端对应设置有第一隔磁短节5和第二隔磁短节6,以加大磁铁吸附组件3与钻杆4和刮削组合件2之间的距离,避免磁铁吸附组件3的磁力对其他部件的影响,保证其他部件正常工作。
四、该组合式套管清洁装置中在磁铁吸附组件3、金属刮削组件201、柔性刮削组件202和冲洗组件1的外壁上均固定套设有扶正环,通过扶正环保证各组件顺利下入套管7内,避免出现倾斜、位置偏移的情况,保证清洁工作的顺利进行。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式,并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员,在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改,均应属于本发明保护的范围。