CN111927350B - 自旋转震动间歇喷射清洗头 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的自旋转震动间歇喷射清洗头属于石油设备领域，由转轴总成和旋转头总成构成，转轴总成包括转轴连接体、冲洗头外套、圆锥滚子轴承和冲洗头芯轴，转轴连接体下端与冲洗头外套的上口螺纹连接，冲洗头外套内同轴安装了冲洗头芯轴，冲洗头芯轴的首端穿过转轴连接体的缩径处Ⅰ置于其内、尾端设有外螺纹穿过冲洗头外套下部的缩径处Ⅱ置于其外，其结构设计合理，利用洗井液为动力使装置内部的工具径向旋转振动，清洗头内部的摆锤结构，将流体转化成轴向旋转与径向震动，螺旋倒流设计更利于冲洗脱落的锈块和砂包的排出，尾端加钢刷设计大大提升了洗井效率，提高清洁度，有效弥补了现有技术的不足，满足了实际情况的需要。
Description
技术领域
本发明属于石油设备领域，具体涉及自旋转震动间歇喷射清洗头。
背景技术
在油气井的长期生产作业过程中，油气井会出现出砂现象，出砂会导致油气层砂埋、油管砂堵，严重时会使井底坍塌、损坏套管，同时会加速井下设备、工具等的磨蚀和磨损，从而增加井下作业量，提高采油成本，造成油气井停产而影响产量。因此，为了降低采油成本、保持油气井的长期稳定高产，就需要对油井进行冲砂洗井作业，特别是油田开发的后期，冲砂洗井作业显得更为重要，目前的冲砂洗井工艺采用常规的作业对出砂井进行正洗或者反洗，以达到携带出井筒中砂子的目的，这种洗井工艺依赖洗井液的排量带出井底沉砂，冲砂不彻底，效率较低。
发明内容
本发明旨在于克服现有技术的不足，提供了一种自旋转震动间歇喷射清洗头。
本发明的自旋转震动间歇喷射清洗头，由转轴总成和旋转头总成构成，转轴总成包括转轴连接体、冲洗头外套、圆锥滚子轴承和冲洗头芯轴，转轴连接体下端与冲洗头外套的上口螺纹连接，冲洗头外套内同轴安装了冲洗头芯轴，冲洗头芯轴的首端穿过转轴连接体的缩径处Ⅰ置于其内、尾端设有外螺纹穿过冲洗头外套下部的缩径处Ⅱ置于其外，使冲洗头芯轴与冲洗头外套之间形成一个环隙空间，在其环隙空间的上下两端分别安装有三个以上的圆锥滚子轴承与冲洗头芯轴和冲洗头外套相配合；所述的旋转头总成包括旋转头套和螺旋导向板，所述的旋转头套内部为空腔，在旋转头套上端的内螺纹与冲洗头芯轴尾端的外螺纹连接，所述的旋转头套从上到下依次为固定段、导向段和射流段，所述固定段内腔通过旋转销安装有摆锤；导向段内部开有截面为工字型内腔，内腔壁上固定有穿过上下腔体的斜向螺旋导向板；所述射流段是由直筒段连接了锥筒段构成，其直筒段内腔为圆筒形、其内座有旋钮套与其内壁相贴合，在旋钮套的侧壁上间隔分布有二个以上的纵向的出液口Ⅰ，在射流段的直筒段上的分布有贯穿套壁的水眼Ⅰ，出液口Ⅰ与水眼Ⅰ相连通；在旋钮套的底部开有出液口Ⅱ与锥筒段内腔连通，锥筒段内腔的出液口与锥筒段上的分布的贯穿套壁的水眼Ⅱ连通。
作为本发明的进一步改进，冲洗头芯轴的首端套有密封环Ⅰ并座于缩径处Ⅰ的台肩上，压盖Ⅰ压紧密封环Ⅰ并与转轴连接体相固定；在冲洗头芯轴的下端套有密封环Ⅱ抵于缩径处Ⅱ的台肩上，压盖Ⅱ压紧密封环Ⅱ并与冲洗头外套的尾端相固定。
作为本发明的进一步改进，射流段的外壁环周开有三条以上的螺旋倒流槽。
作为本发明的进一步改进，射流段直筒段的内腔间隔均布设有纵向凹槽，旋钮套的外壁间隔均布设有与纵向凹槽个数相同的纵向凸棱，纵向凸棱的弧长小于纵向凹槽的弧长，旋钮套上紧邻纵向凸棱的凹槽上开有出液口Ⅰ。
作为本发明的进一步改进，射流段的直筒段上设有一圈以上的水眼Ⅰ，相邻圈的水眼Ⅰ方向相反。
作为本发明的进一步改进，螺旋导向板的倾斜角度在15°—30°之间。
作为本发明的进一步改进，固定段外壁环周设有钢刷。
本发明的自旋转震动间歇喷射清洗头，其结构设计合理，利用洗井液为动力使装置内部的工具径向旋转振动，清洗头内部的摆锤结构，将流体转化成轴向旋转与径向震动，螺旋倒流设计更利于冲洗脱落的锈块和砂包的排出，尾端加钢刷设计大大提升了洗井效率，提高清洁度，有效弥补了现有技术的不足，满足了实际情况的需要。
附图说明
图1是本发明的自旋转震动间歇喷射清洗头截面图；
图2是本发明的自旋转震动间歇喷射清洗头旋转头总成剖面图；
图3是本发明的自旋转震动间歇喷射清洗头沿着A-A向的旋钮套初始水流位置剖面图；
图4是本发明的自旋转震动间歇喷射清洗头沿着A-A向的旋钮套末水流位置剖面图；
图5是本发明的自旋转震动间歇喷射清洗头沿着B-B向剖视图；
图6是本发明的自旋转震动间歇喷射清洗头直筒段剖面图；
图7是本发明的自旋转震动间歇喷射清洗头旋钮套剖面图。
具体实施方式
本发明的自旋转震动间歇喷射清洗头，由转轴总成26和旋转头总成27构成。
所述的转轴总成26包括转轴连接体1、压盖Ⅰ2、压盖Ⅱ17、冲洗头外套3、圆锥滚子轴承4和冲洗头芯轴5。转轴连接体1下端与冲洗头外套3的上口螺纹连接，冲洗头外套3内同轴安装了冲洗头芯轴5，冲洗头芯轴5的首端穿过转轴连接体1的缩径处Ⅰ21、且在其首端套有密封环Ⅰ19座于缩径处Ⅰ21的台肩上，其压盖Ⅰ2压紧密封环Ⅰ19并与转轴连接体1相固定，在冲洗头芯轴5的尾端设有外螺纹穿过冲洗头外套3下部的缩径处Ⅱ28置于其外，同时在冲洗头芯轴5的下端套有密封环Ⅱ20抵于缩径处Ⅱ28的台肩上，压盖Ⅱ17压紧密封环Ⅱ20并与冲洗头外套3的尾端相固定；冲洗头芯轴5与冲洗头外套3之间形成一个环隙空间29，在其环隙空间29的上下两端分别安装有三个以上的圆锥滚子轴承4与冲洗头芯轴5和冲洗头外套3相配合。
所述的旋转头总成27包括旋转头套15和螺旋导向板9。所述的旋转头套15内部为空腔，在旋转头套15上端的内螺纹6与冲洗头芯轴5尾端的外螺纹连接，所述的旋转头套15从上到下依次为固定段23、导向段24和射流段25，固定段23、导向段24和射流段25的内腔依次连通，所述固定段23内腔通过旋转销7安装有摆锤8。导向段24内部开有截面为工字型内腔，内腔壁上固定有穿过上下腔体的斜向螺旋导向板9、其倾斜角度在15°—30°之间。所述射流段25是由直筒段连接了锥筒段构成，在射流段25的直筒段外壁环周开有三条以上的螺旋倒流槽18，螺旋倒流槽18对射流段25外的洗井液进行导流；其射流段25的直筒段内腔为圆筒形，在直筒段上设有一圈以上的贯穿套壁水眼Ⅰ22，相邻圈的水眼Ⅰ22方向相反（如图4、图5所示），同时在直筒段内座有旋钮套14与其内壁相贴合，在旋钮套14的侧壁上间隔分布有二个以上的纵向的出液口Ⅰ30，出液口Ⅰ30与水眼Ⅰ22相连通；在旋钮套14的底部开有出液口Ⅱ31与锥筒段内腔32连通，锥筒段内腔32的出液口与锥筒段上的分布的贯穿套壁的水眼Ⅱ10连通。
本装置的在射流段25的直筒段内腔上间隔均布设有纵向凹槽33，旋钮套14的外壁间隔均布设有与纵向凹槽33个数相同的纵向凸棱34与其相配合，纵向凸棱34的弧长小于纵向凹槽33的弧长，使得纵向凸棱34可以纵向凹槽33内左右旋转。同时，出液口Ⅰ30开有旋钮套14上紧邻纵向凸棱34间的凹槽上，如图6、图7所示。
本发明是利用洗井液为动力，使工具产生轴向旋转与纵向震动，洗井液从工具内孔进入到转轴总成26内部的冲洗头芯轴5中，洗井液在冲洗头芯轴5中流经固定段23内腔通过旋转销7安装的摆锤8，洗井液的冲击力使得摆锤8以旋转轴线旋转，往复摆动产生震荡力，便可实现循环洗井，当加大洗井液的排量时，摆锤8受流体作用力产生往复交替摆动，在循环洗井液清洗同时，径向力与油管内壁碰撞、敲击，便能震落油管内壁上的锈蚀块和砂床。
同时由于导向段24内部开有截面为工字型内腔，内腔壁上固定有穿过上下腔体的斜向螺旋导向板9，洗井液在流经摆锤8后，流向螺旋导向板9，由于螺旋导向板9在导向段24内腔的倾斜角度在20°，在经过摆锤8的往复交替摆动的力，就会使洗井液产生离心力，此时洗井液产生的反作用力使得冲洗头芯轴5在圆锥滚子轴4的作用下实现整体旋转。
再次加大洗井液排量，由于在旋钮套14的侧壁上间隔分布有二个以上的纵向的出液口Ⅰ30，在射流段25的直筒段上的分布有贯穿套壁的水眼Ⅰ22，水眼Ⅰ22外部套装有喷嘴Ⅱ11，喷嘴Ⅱ11与水眼Ⅰ22通过弹性挡圈Ⅱ12固定、并以O型密封圈Ⅱ13实现喷嘴Ⅱ11与水眼Ⅰ22密封，并且出液口Ⅰ30与水眼Ⅰ22相连通；同时在旋钮套14的底部开有出液口Ⅱ31与锥筒段内腔32连通，锥筒段内腔32的出液口与锥筒段上的分布的贯穿套壁的水眼Ⅱ10连通，其水眼Ⅱ10外部套装有喷嘴Ⅰ，喷嘴Ⅰ与水眼Ⅱ10通过弹性挡圈Ⅰ固定、并以O型密封圈Ⅰ实现喷嘴Ⅰ与水眼Ⅱ10密封。
由于直筒段上相邻圈上的水眼角度不同，在大量的洗井液冲击力下，流体通过喷嘴Ⅱ11，水眼Ⅰ22与出液口Ⅰ30处会形成水流高压处35和水流低压处36，如图3和图4中所示，水流高压处35和水流低压处36会形成一个压差区，压差区从初始位置到末位置重复旋转，实现水眼Ⅰ22与出液口Ⅰ30间歇式连通，从而实现洗井液间歇式喷射，在增大了射流功率和提高了冲击力的同时，洗井液流经出液口Ⅰ30，从喷嘴Ⅰ喷出，这样更有利于油管砂床的驱扫，同时在固定段23外壁环周设有钢刷16，能够很好地将油套管壁上的结垢清刷下来，在通过洗井液携带离井底，从而大大提升洗井效率。
Claims (7)
1.自旋转震动间歇喷射清洗头，由转轴总成（26）和旋转头总成（27）构成，转轴总成（26）包括转轴连接体（1）、冲洗头外套（3）、圆锥滚子轴承（4）和冲洗头芯轴（5），其特征在于：转轴连接体（1）下端与冲洗头外套（3）的上口螺纹连接，冲洗头外套（3）内同轴安装了冲洗头芯轴（5），冲洗头芯轴（5）的首端穿过转轴连接体（1）的缩径处Ⅰ（21）置于其内、尾端设有外螺纹穿过冲洗头外套（3）下部的缩径处Ⅱ（28）置于其外，使冲洗头芯轴（5）与冲洗头外套（3）之间形成一个环隙空间（29），在其环隙空间（29）的上下两端分别安装有三个以上的圆锥滚子轴承（4）与冲洗头芯轴（5）和冲洗头外套（3）相配合；所述的旋转头总成（27）包括旋转头套（15）和螺旋导向板（9），所述的旋转头套（15）内部为空腔，在旋转头套（15）上端的内螺纹（6）与冲洗头芯轴（5）尾端的外螺纹连接，所述的旋转头套（15）从上到下依次为固定段（23）、导向段（24）和射流段（25），所述固定段（23）内腔通过旋转销（7）安装有摆锤（8）；导向段（24）内部开有截面为工字型内腔，内腔壁上固定有穿过上下腔体的斜向螺旋导向板（9）；所述射流段（25）是由直筒段连接了锥筒段构成，其直筒段内腔为圆筒形、其内座有圆筒形旋钮套（14）与其内壁相贴合，在旋钮套（14）的侧壁上间隔分布有二个以上的纵向的出液口Ⅰ（30），在射流段（25）的直筒段上的分布有贯穿套壁的水眼Ⅰ（22），出液口Ⅰ（30）与水眼Ⅰ（22）相连通；在旋钮套（14）的底部开有出液口Ⅱ（31）与锥筒段内腔（32）连通，锥筒段内腔（32）的出液口与锥筒段上的分布的贯穿套壁的水眼Ⅱ（10）连通。
2.如权利要求1所述的自旋转震动间歇喷射清洗头，其特征在于：在冲洗头芯轴（5）的首端套有密封环Ⅰ（19）并座于缩径处Ⅰ（21）的台肩上，压盖Ⅰ（2）压紧密封环Ⅰ（19）并与转轴连接体（1）相固定；在冲洗头芯轴（5）的下端套有密封环Ⅱ（20）抵于缩径处Ⅱ（28）的台肩上，压盖Ⅱ（17）压紧密封环Ⅱ（20）并与冲洗头外套（3）的尾端相固定。
3.如权利要求1所述的自旋转震动间歇喷射清洗头，其特征在于：射流段（25）的外壁环周开有三条以上的螺旋倒流槽（18）。
4.如权利要求1所述的自旋转震动间歇喷射清洗头，其特征在于：射流段（25）的直筒段的内腔间隔均布设有纵向凹槽（33），旋钮套（14）的外壁间隔均布设有与纵向凹槽（33）个数相同的纵向凸棱（34），纵向凸棱（34）的弧长小于纵向凹槽（33）的弧长，旋钮套（14）上紧邻纵向凸棱（34）的凹槽上开有出液口Ⅰ（30）。
5.如权利要求1或4所述的自旋转震动间歇喷射清洗头，其特征在于：射流段（25）的直筒段上设有一圈以上的水眼Ⅰ（22），相邻圈的水眼Ⅰ（22）方向相反。
6.如权利要求1所述的自旋转震动间歇喷射清洗头，其特征在于：螺旋导向板（9）的倾斜角度在15°～30°之间。
7.如权利要求1所述的自旋转震动间歇喷射清洗头，其特征在于：固定段（23）外壁环周设有钢刷（16）。
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| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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