CN113187400B - 一种旋转限速浮动喷射工具 - Google Patents

Abstract

本文提供一种旋转限速浮动喷射工具，包括：外筒；和旋转轴，可旋转且可轴向往复移动地安装在外筒内，旋转轴内设置有过液通道，旋转轴的前端设置有用于进行离心喷射的喷射孔、后端与外筒相通，喷射孔与过液通道相通，外筒和旋转轴之间设置有限速结构；其中，旋转轴设置为通过自外筒向过液通道内输送的液体进行驱动，从而实现转动和轴向往复移动，限速结构用于限制旋转轴的转速，喷射孔用于向外离心喷射液体。该旋转限速浮动喷射工具，与连续油管配合使用，无需连续油管进行起下动作即可实现对某一特定区域进行重点喷射处理，有效保证了连续油管的疲劳寿命。

Description

一种旋转限速浮动喷射工具

技术领域

本文涉及石油开采技术领域，更具体地，涉及一种旋转限速浮动喷射工具。

背景技术

在连续油管水力喷射作业中，常通过连续油管的起下动作(上提下放)来实现对某一特定区域的重点喷射处理。但这会大大降低连续油管的疲劳寿命，造成连续油管某些位置提前疲劳断裂，不仅增加连续油管的维护成本，还存在较大的安全隐患。

发明内容

本发明实施例提供了一种旋转限速浮动喷射工具，与连续油管配合使用，无需连续油管进行起下动作即可实现对某一特定区域进行重点喷射处理，有效保证了连续油管的疲劳寿命。

本发明实施例提供的旋转限速浮动喷射工具，包括：外筒；和旋转轴，可旋转且可轴向往复移动地安装在所述外筒内，所述旋转轴内设置有过液通道，所述旋转轴的前端设置有用于进行离心喷射的喷射孔、后端与所述外筒相通，所述喷射孔与所述过液通道相通，所述外筒和所述旋转轴之间设置有限速结构；其中，所述旋转轴设置为通过自所述外筒向所述过液通道内输送的液体进行驱动，从而实现转动和轴向往复移动，所述限速结构用于限制所述旋转轴的转速，所述喷射孔用于向外离心喷射液体。

在一示例性实施例中，所述限速结构包括：第一活塞，套装固定在所述旋转轴上、并与所述外筒密封配合；第二活塞，位于所述第一活塞前方、并套装固定在所述旋转轴上、且与所述外筒密封配合；和止挡壁，位于所述第一活塞和所述第二活塞之间，所述止挡壁的一端固定在所述外筒和所述旋转轴中的一个上、另一端与所述外筒和所述旋转轴中的另一个相间隔而形成过流缝；其中，所述第一活塞和所述止挡壁之间形成第一液压腔，所述第二活塞和所述止挡壁之间形成第二液压腔。

在一示例性实施例中，所述外筒的内侧面上设置有环形凸台，所述环形凸台位于所述第二活塞前方、并与所述旋转轴密封配合，所述环形凸台和所述第二活塞之间形成第三液压腔，所述第三液压腔的外周壁的前部设置有第一过油孔。

在一示例性实施例中，所述外筒和所述旋转轴中的一个上设置有配合件、另一个上设置有双向螺纹，所述配合件与所述双向螺纹相配合，用于实现所述旋转轴在所述外筒内转动和轴向往复移动。

在一示例性实施例中，所述双向螺纹包括第一螺纹和第二螺纹，所述第一螺纹自后向前沿第一圆周方向弯曲延伸，所述第二螺纹自前向后沿第一圆周方向弯曲延伸，所述第一螺纹的两端和所述第二螺纹的两端对应平滑过渡汇合。

在一示例性实施例中，所述配合件包括：可转动安装的圆柱基体；和配合壁，立设固定在所述圆柱基体的朝向所述双向螺纹的端面上、并伸入所述双向螺纹内。

在一示例性实施例中，所述外筒的侧壁上设置有安装孔，所述圆柱基体可转动地安装在所述安装孔内，所述双向螺纹位于所述旋转轴上。

在一示例性实施例中，所述外筒包括：外套，所述旋转轴位于所述外套内；和导向筒，所述导向筒的前端自所述外套的后端伸入所述外套内，所述导向筒的后端固定在所述外套上，所述旋转轴的后端与所述导向筒密封配合，所述第一活塞位于所述导向筒的前方，所述配合件和所述双向螺纹中的一个设置在所述导向筒上、另一个设置在所述旋转轴后部的外侧面上，所述导向筒的侧壁、所述外套的侧壁和所述第一活塞之间形成第四液压腔，所述第四液压腔的外周壁的后部设置有第二过油孔。

在一示例性实施例中，所述旋转限速浮动喷射工具还包括：后接头，安装在所述导向筒的后端。

在一示例性实施例中，所述旋转限速浮动喷射工具还包括：喷头，位于所述外筒的前方、并固定安装在所述旋转轴的前端，所述喷头的侧壁上设置有喷嘴，所述喷射孔位于所述喷嘴上，且所述喷嘴的轴线与所述旋转轴的轴线空间相交。

本发明实施例提供的旋转限速浮动喷射工具，与连续油管配合使用，自连续油管经外筒向过液通道内输送液体，液体最终自喷射孔向外进行离心喷射，在液体输送过程中，旋转轴在液体输送压力和离心力作用下，同时进行旋转运动和轴向往复移动，从而实现喷射孔对某一特定区域进行重点喷射处理，无需连续油管进行起下动作，有效保证连续油管的疲劳寿命；另外，旋转速度是考量水力喷射技术优劣的重要指标，尤其是在连续油管现场作业中，旋转速度过快加大了液体能量的损耗，使清洗、除垢、切割的效率大大降低，严重影响作业效果，限速结构限制旋转轴的转速，使液体能量向打击能、剥削能进行转换，有效提升喷射质量。通过旋转轴的上下浮动速度与连续油管的起下速度进行配合，还可以达到对全井壁往复冲洗、提高作业效率的目的。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。

图1为本发明一实施例所述的旋转限速浮动喷射工具的立体结构示意图；

图2为图1所示旋转限速浮动喷射工具的半剖视结构示意图；

图3至图5为图2所示旋转限速浮动喷射工具的局部结构示意图；

图6为图2中配合件的立体结构示意图；

图7为图2中旋转轴的局部剖视结构示意图。

其中，图1至图7中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

110外套，111环形凸台，120导向筒，121配合件，1211圆柱基体，1212配合壁，122安装孔，200旋转轴，210过液通道，220双向螺纹，310第一活塞，320第二活塞，330止挡壁，340过流缝，350第一液压腔，360第二液压腔，370第三液压腔，371第一过油孔，380第四液压腔，381第二过油孔，400干式轴承，500喷头，510喷嘴，600后接头。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

本发明实施例提供的旋转限速浮动喷射工具，如图1至图5所示，包括：外筒；和旋转轴200，可旋转且可轴向往复移动地安装在外筒内，旋转轴200内设置有过液通道210，旋转轴200的前端设置有用于进行离心喷射的喷射孔、后端与外筒相通，喷射孔与过液通道210相通，外筒和旋转轴200之间设置有限速结构；其中，旋转轴200设置为通过自外筒向过液通道210内输送的液体进行驱动，从而实现转动和轴向往复移动，限速结构用于限制旋转轴200的转速，喷射孔用于向外离心喷射液体。

该旋转限速浮动喷射工具，与连续油管配合使用，自连续油管经外筒向过液通道210内输送液体，液体最终自喷射孔向外进行旋转离心喷射，在液体输送过程中，旋转轴200在液体输送压力和离心力作用下，同时进行旋转运动和轴向往复移动，从而实现喷射孔对某一特定区域进行重点喷射处理，无需连续油管进行起下动作，有效保证连续油管的疲劳寿命；另外，旋转速度是考量水力喷射技术优劣的重要指标，尤其是在连续油管现场作业中，旋转速度过快加大了液体能量的损耗，使清洗、除垢、切割的效率大大降低，严重影响作业效果，限速结构限制旋转轴200的转速，使液体能量向打击能、剥削能进行转换，有效提升喷射质量。通过旋转轴的上下浮动速度与连续油管的起下速度进行配合，还可以达到对全井壁往复冲洗、提高作业效率的目的。

在一示例性实施例中，如图2至图5所示，限速结构包括：第一活塞310，套装固定在旋转轴200上、并与外筒密封配合；第二活塞320，位于第一活塞310前方、并套装固定在旋转轴200上、且与外筒密封配合；和止挡壁330，位于第一活塞310和第二活塞320之间，止挡壁330的一端固定在外筒和旋转轴200中的一个上、另一端与外筒和旋转轴200中的另一个相间隔而形成过流缝340；其中，旋转轴200、外筒、第一活塞310和止挡壁330之间形成了第一液压腔350，旋转轴200、外筒、第二活塞320和止挡壁330之间形成第二液压腔360。旋转轴200向下移动的过程中，第一液压腔350内的液压油自过流缝340流入第二液压腔360内，过流缝340的缝隙较小，限制了液压油的流量，也就限制了旋转轴200的移动速度和旋转速度，使液体能量向打击能、剥削能进行转换。旋转轴200向上移动的过程中，第二液压腔360内的液压油自过流缝340流入第一液压腔350内，过流缝340的缝隙较小，限制了液压油的流量，同样也就限制了旋转轴200的移动速度和旋转速度，使液体能量向打击能、剥削能进行转换。

示例地，如图2、图4和图5所示，外筒的内侧面上设置有环形凸台111，环形凸台111位于第二活塞320前方、并与旋转轴200通过油封进行密封配合，环形凸台111和第二活塞320之间形成第三液压腔370，第三液压腔370的外周壁的前部设置有第一过油孔371。第三液压腔370的前部还设置有干式轴承400，第一过油孔371位于干式轴承400的后方。旋转轴200向前移动时，第三液压腔370内的液压油自第一过油孔371排出，旋转轴200向后移动时，自第一过油孔371向第三液压腔370内补充液压油。

示例地，如图2、图3、图6和图7所示，外筒和旋转轴200中的一个上设置有配合件121、另一个上设置有双向螺纹220(即：双向丝杠结构)，配合件121与双向螺纹220相配合，用于实现旋转轴200在外筒内转动和轴向往复移动。

其中，如图7所示，双向螺纹220包括第一螺纹和第二螺纹，第一螺纹自后向前沿第一圆周方向按照第一设定弧度进行弯曲延伸，第二螺纹自前向后沿第一圆周方向按照第二设定弧度进行弯曲延伸(通过合理设置第一设定弧度和第二设定弧度来实现旋转轴200在液体输送压力和离心力作用下，进行旋转运动时，能够往复切换移动走向)，第一螺纹的两端和第二螺纹的两端对应平滑过渡汇合，确保旋转轴200能够顺利切换移动方向。旋转轴200在配合件121和第一螺纹的作用下，自前向后沿第一圆周方向的反方向旋转后移，在到达第一螺纹的前端和第二螺纹前端的汇合处时，旋转轴200再在配合件121和第二螺纹的作用下，自后向前沿第一圆周方向的反方向旋转前移，再回到第一螺纹的后端和第二螺纹后端的汇合处。上述动作连续进行，实现旋转轴200同时进行旋转运动和轴向往复移动。

再者，如图3和图6所示，配合件121包括：可转动安装的圆柱基体1211；和配合壁1212，立设固定在圆柱基体1211的朝向双向螺纹220的端面上、并伸入双向螺纹220内，配合壁1212沿第一圆周方向的一端以及背向第一圆周方向的一端均设置有导向结构，如可以将配合壁1212设置为横截面呈具有过渡圆角的菱形结构，过渡圆角为导向结构。

可以是，如图3所示，外筒的侧壁上设置有安装孔122，圆柱基体1211可转动地安装在安装孔122内，双向螺纹220位于旋转轴200上；或者可以是，旋转轴200的侧面设置有安装孔122，圆柱基体1211可转动地安装在安装孔122内，双向螺纹220位于外筒的内侧面上；以上均可实现本申请的目的，其宗旨未脱离本发明的设计思想，在此不再赘述，均应属于本申请的保护范围内。

示例地，如图1至图5所示，外筒包括：外套110，旋转轴200位于外套110内，旋转轴200的前端伸出外套110，圆环凸台位于外套110的前端；和导向筒120，导向筒120的前端自外套110的后端伸入外套110内，导向筒120的后端固定在外套110上，旋转轴200的后端位于导向筒120内、并与导向筒120密封配合，第一活塞310位于导向筒120的前方，配合件121设置在导向筒120上，双向螺纹220设置在旋转轴200后部的外侧面上，导向筒120的侧壁前部和外套110的侧壁相间隔，导向筒120的侧壁前部、外套110的侧壁和第一活塞310之间形成第四液压腔380，第四液压腔380的外周壁的后部设置有第二过油孔381，旋转轴200向前移动时，自第二过油孔381向第四液压腔380内补充液压油，旋转轴200向后移动时，第四液压腔380内的液压油自第二过油孔381排出。导向筒120的后端还连接有后接头600。

在一示例性实施例中，如图2和图5所示，旋转限速浮动喷射工具还包括：喷头500，位于外筒的前方、并固定安装在旋转轴200的前端，喷头500的侧壁上设置有喷嘴510，喷射孔位于喷嘴510的端部，且喷嘴510的轴线与旋转轴200的轴线空间相交而实现离心喷射。当然，喷头500的底面上也可以设置有喷嘴510，也可实现本申请的目的，其宗旨未脱离本发明的设计思想，在此不再赘述，均应属于本申请的保护范围内。

该旋转限速浮动喷射工具，用于对管柱的管壁进行清洗、除垢和隔缝作业，无需在管柱内频繁起下(即：上提和下方)连续油管，满足对某一特定区域内定点浮动冲洗的需要，同时提高水力喷射打击能，解决油气田生产过程中所出现的结垢、结蜡、砂堵等一系列管柱堵塞的问题。通过旋转轴的上下浮动速度与连续油管的起下速度进行配合，还可以达到对全井壁往复冲洗、提高作业效率的目的。

另外，液体可选择水、气或专用阻尼油为介质，以达到精细调节旋转轴200的转速的目的。即：阻尼油、水和气的运动粘度是不一样的，通过相同尺寸通道的速度也就不一样，通过调节流体的类型和过流缝340的缝隙大小，可以改变旋转轴200的转速。

综上所述，本发明实施例提供的旋转限速浮动喷射工具，与连续油管配合使用，自连续油管经外筒向过液通道内输送液体，液体最终自喷射孔向外进行离心喷射，在液体输送过程中，旋转轴在液体输送压力和离心力作用下，同时进行旋转运动和轴向往复移动，从而实现喷射孔对某一特定区域进行重点喷射处理，无需连续油管进行起下动作，有效保证连续油管的疲劳寿命；另外，旋转速度是考量水力喷射技术优劣的重要指标，尤其是在连续油管现场作业中，旋转速度过快加大了液体能量的损耗，使清洗、除垢、切割的效率大大降低，严重影响作业效果，限速结构限制旋转轴的转速，使液体能量向打击能、剥削能进行转换，有效提升喷射质量。

在本发明中的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“一侧”、“另一侧”、“一端”、“另一端”、“边”、“相对”、“四角”、“周边”、““口”字结构”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的结构具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“直接连接”、“间接连接”、“固定连接”、“安装”、“装配”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；术语“安装”、“连接”、“固定连接”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。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定为准。

Claims (9)

1.一种旋转限速浮动喷射工具，其特征在于，包括：

外筒；和

旋转轴，可旋转且可轴向往复移动地安装在所述外筒内，所述旋转轴内设置有过液通道，所述旋转轴的前端设置有用于进行离心喷射的喷射孔、后端与所述外筒相通，所述喷射孔与所述过液通道相通，所述外筒和所述旋转轴之间设置有限速结构；

其中，所述旋转轴设置为通过自所述外筒向所述过液通道内输送的液体进行驱动，从而实现转动和轴向往复移动，所述限速结构用于限制所述旋转轴的转速，所述喷射孔用于向外离心喷射液体；所述限速结构包括：

第一活塞，套装固定在所述旋转轴上、并与所述外筒密封配合；

第二活塞，位于所述第一活塞前方、并套装固定在所述旋转轴上、且与所述外筒密封配合；和

止挡壁，位于所述第一活塞和所述第二活塞之间，所述止挡壁的一端固定在所述外筒和所述旋转轴中的一个上、另一端与所述外筒和所述旋转轴中的另一个相间隔而形成过流缝；

其中，所述第一活塞和所述止挡壁之间形成第一液压腔，所述第二活塞和所述止挡壁之间形成第二液压腔。

2.根据权利要求1所述的旋转限速浮动喷射工具，其特征在于，所述外筒的内侧面上设置有环形凸台，所述环形凸台位于所述第二活塞前方、并与所述旋转轴密封配合，所述环形凸台和所述第二活塞之间形成第三液压腔，所述第三液压腔的外周壁的前部设置有第一过油孔。

3.根据权利要求1所述的旋转限速浮动喷射工具，其特征在于，所述外筒和所述旋转轴中的一个上设置有配合件、另一个上设置有双向螺纹，所述配合件与所述双向螺纹相配合，用于实现所述旋转轴在所述外筒内转动和轴向往复移动。

4.根据权利要求3所述的旋转限速浮动喷射工具，其特征在于，所述双向螺纹包括第一螺纹和第二螺纹，所述第一螺纹自后向前沿第一圆周方向弯曲延伸，所述第二螺纹自前向后沿第一圆周方向弯曲延伸，所述第一螺纹的两端和所述第二螺纹的两端对应平滑过渡汇合。

5.根据权利要求3所述的旋转限速浮动喷射工具，其特征在于，所述配合件包括：

可转动安装的圆柱基体；和

配合壁，立设固定在所述圆柱基体的朝向所述双向螺纹的端面上、并伸入所述双向螺纹内。

6.根据权利要求5所述的旋转限速浮动喷射工具，其特征在于，所述外筒的侧壁上设置有安装孔，所述圆柱基体可转动地安装在所述安装孔内，所述双向螺纹位于所述旋转轴上。

7.根据权利要求3所述的旋转限速浮动喷射工具，其特征在于，所述外筒包括：

外套，所述旋转轴位于所述外套内；和

导向筒，所述导向筒的前端自所述外套的后端伸入所述外套内，所述导向筒的后端固定在所述外套上，所述旋转轴的后端与所述导向筒密封配合，所述第一活塞位于所述导向筒的前方，所述配合件和所述双向螺纹中的一个设置在所述导向筒上、另一个设置在所述旋转轴后部的外侧面上，所述导向筒的侧壁、所述外套的侧壁和所述第一活塞之间形成第四液压腔，所述第四液压腔的外周壁的后部设置有第二过油孔。

8.根据权利要求7所述的旋转限速浮动喷射工具，其特征在于，还包括：

后接头，安装在所述导向筒的后端。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的旋转限速浮动喷射工具，其特征在于，还包括：

喷头，位于所述外筒的前方、并固定安装在所述旋转轴的前端，所述喷头的侧壁上设置有喷嘴，所述喷射孔位于所述喷嘴上，且所述喷嘴的轴线与所述旋转轴的轴线空间相交。

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