CN114251066B - 联合开关、水力拖拽综合冲砂装置及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了联合开关、水力拖拽综合冲砂装置及工艺。该联合开关包括移动部、固定部、第一开关组件和第二开关组件。本发明还提供了一种水力拖拽综合冲砂装置，该装置包括依次连接的封隔器、上述联合开关和扰动装置。本发明进一步提供了一种水力拖拽综合冲砂工艺，其是在上述水力拖拽综合冲砂装置进行的。本发明提供的冲砂装置及工艺能够在正式冲砂前建立循环，并能在循环中断后通过在地面的操作重新建立起循环，操作简单、劳动强度低，易于推广应用。

Description

联合开关、水力拖拽综合冲砂装置及工艺

技术领域

本发明涉及采油工程油井中冲砂工艺领域，尤其涉及一种联合开关、水力拖拽综合冲砂装置及工艺。

背景技术

目前油井冲砂过程中油井漏失较严重，漏失严重的油井不能建立起循环，即不能实现冲砂作业，在冲砂过程中一但循环中断，重建循环就费工费时；且前的冲砂作业是靠井底建立起压力后将砂液顶出地面，为此有部分砂体又重新进入到油层时，在重新生产时砂体又回到井筒中即吞吐现象反复出现，造成冲砂效率低，给原油生产带来负面影响。

目前套管液压整形工具中的液压缸活塞功能单一，限制了液压整形应用规模，同时由于其功能限制增加了油井的作业次数，其整形工具的中间孔道由于工作需要是封堵的，因此不能实现反洗冲砂作业。在整形过程中遇到砂面只有起出管柱进行冲砂作业，冲砂后漏出整形部位后才能进行套管整形作业。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种联合开关、水力拖拽综合冲砂装置及工艺，该冲砂装置及工艺能够在正式冲砂前建立循环，并能在循环中断后通过在地面的操作重新建立起循环，操作简单、劳动强度低，易于推广应用。

为了达到上述目的，本发明提供了一种联合开关，该联合开关包括移动部、固定部、第一开关组件和第二开关组件，所述移动部位于所述固定部的内部空间，所述移动部能够相对所述固定部轴向运动；所述移动部的内部空间设有返砂通道和冲砂通道，所述第一开关组件用于控制所述返砂通道与冲砂通道的连通状态；所述冲砂通道的一端设有冲砂液入口、另一端设有冲砂液出口，所述第二开关组件用于控制所述冲砂液出口的开启和关闭；所述返砂通道一端设有返砂液出口、另一端设有返砂液入口，所述固定部的外部设有液体入口，所述返砂液入口与所述液体入口的连通状态由所述移动部与所述固定部的相对运动控制。

根据本发明的具体实施方案，所述移动部一般包括依次连接的第一连接管、第二连接管、第四连接管、第六连接管，所述移动部还一般包括底管，所述底管一般位于第一连接管的内部；所述底管的内部空间构成返砂通道，所述底管与第一连接管之间的环空形成第一通道、所述第四连接管的内部空间形成第二通道、所述第六连接管的内部空间形成第三通道，所述第一通道、第二通道、第三通道依次连通构成冲砂通道，所述返砂液入口一般设于所述底管的底部，所述返砂液出口一般设于所述底管的顶部，所述冲砂液入口一般设于所述第一通道的顶部，所述冲砂液出口一般设于所述第三通道的底部。

根据本发明的具体实施方案，所述第一开关组件一般位于所述底管的底部。在一些具体实施方案中，所述第一开关组件可以包括阀球、设有通孔的阀座和设有通孔的阀罩，所述阀罩的通孔与所述返砂通道(即所述底管的内腔)连通，所述阀座的通孔与所述第二通道连通，所述阀球一般位于所述阀座和所述阀罩之间的腔体中，所述阀球能够封堵所述阀座的通孔。在一些具体实施方案中，所述阀球的直径一般控制为小于所述阀座的通孔的直径、并小于所述阀罩的通孔的直径。所述阀座的顶部一般与所述底管的底端连接，所述阀罩一般位于所述阀座的顶端中央。

根据本发明的具体实施方案，所述底管的下部还可以设有多向环，所述多向环穿过所述底管并固定于所述第二连接管的侧壁，在一些实施方案中，所述多向环一般设于所述第一开关组件的上方；所述多向环可以设有径向通孔和轴向通孔，所述轴向通孔用于连接连通所述第一通道和第二通道，所述径向通孔用于连通所述第一开关组件与所述底管的内部、并用于将所述联合开关外部的返砂液引入所述底管的内腔中。在一些实施方案中，即，如图4的b图所示，所述径向通孔包括贯通多向环上下表面的中心通孔、以及由该通孔的中部向多向环侧面开孔的侧向通道，径向通孔中的侧向通道不与多向环的上下表面贯通，避免第一通道和第二通道中的液体由径向通孔的侧向通道进入底管内腔；如图4的a图所示，所述轴向通孔沿所述多向环的内部圆周设置，轴向通孔的上下开口可以分别位于所述第一通道和所述第二通道内，所述轴向通孔可以是一个或两个以上。

所述多向环的径向通孔由中心通孔与径向通道构成，所述中心通孔为设于多向环中心的上下贯通的通孔，所述径向通道的一端与中心通孔的中部连通，另一端在多向环的侧面开口。

根据本发明的具体实施方案，所述底管的底部与所述第二连接管之间设有径向通道，所述径向通道与所述底管的内部连通，所述径向通道与第二连接管的外壁接触设有用于引入所述联合开关外部的返砂液的开口、该开口即为所述返砂液入口。在一些具体实施方案中，所述径向通道与所述多向环的径向通孔中的侧向通道连通，此时，所述多向环的径向通孔中的侧向通道的开口位于所述第二连接管的内壁，所述径向通道的一侧开口位于所述第二连接管的外壁，通过与所述径向通道连通，所述多向环的径向通孔的侧向通道能够与所述第二连接管外壁连通、进而在移动部上移时，与所述固定部的液体入口连通、实现将所述联合开关外部的返砂液引入的作用。

根据本发明的具体实施方案，所述多向环的上方和下方设有补偿环、用于固定多向环在所述移动部中的位置。在一些实施方案中，所述多向环上方的补偿环的顶端一般与所述第一连接管的底端抵接，所述多向环下方的补偿环一般与所述第四连接管的顶端抵接。

根据本发明的具体实施方案，所述移动部还包括设于第四连接管的内部的筛管，所述筛管对进入第四连接管内腔(第二通道)的冲砂液具有过滤和起泡的作用，从而降低冲砂液对管柱的压力，利于施工过程中循环的建立。所述筛管的顶端一般与所述第一开关组件连接，所述筛管的底端一般与所述第六连接管的顶端连接(具体可以通过连接环等方式连接)。在一些具体实施方案中，所述筛管的顶端可以与所述第一开关组件的阀座连接，相应地，所述筛管的内腔与所述阀座的通孔连通，所述阀球可以控制所述底管的内腔(即所述返砂通道)与所述筛管的内腔(所述冲砂通道中第二通道)之间的连通状态。

根据本发明的具体实施方案，所述第二开关组件一般设于所述冲砂液出口(即第六连接管的底端开口)的上方，优选地，所述第二开关组件包括凡尔球和凡尔球固定组件，所述凡尔球能够封堵所述冲砂液出口、可以控制冲砂液出口的开启和关闭；所述凡尔球通过所述凡尔球固定组件与所述固定部连接。在一些具体实施方案中，所述凡尔球固定组件用于固定凡尔球并保证凡尔球对冲砂液出口的密封效果，可以包括轨道、凡尔提拉杆、凡尔提拉环等部件，所述凡尔球一般固定于所述凡尔提拉环、所述凡尔提拉环与固定于所述凡尔提拉杆连接，所述凡尔提拉杆固定于所述轨道，所述轨道与所述固定部连接。

根据本发明的具体实施方案，所述固定部与所述移动部之间的环空可以构成缓冲腔，所述缓冲腔的设置可以方便加工与安装。

根据本发明的具体实施方案，所述固定部一般包括依次连接的第三连接管、第五连接管和本体管，所述本体管与所述第六连接管连接。所述固定部的液体入口一般设于所述第三连接管的侧壁。在一些具体实施方案中，所述第三连接管、第五连接管、本体管与第四连接管、第六连接管之间的环空可以形成缓冲腔。

根据本发明的具体实施方案，所述联合开关还可以包括固定组件，所述固定组件用于防止所述固定部移动。所述固定组件可以包括弹簧片，所述弹簧片与所述固定部相连，所述弹簧片能够增大所述固定部和施工油管的摩擦。当所述固定部包括本体管时，所述弹簧片一般与所述本体管固定相连。所述弹簧片可以抵接在所述本体管与施工的油管之间、在移动部发生相对运动时，利用弹簧片与油管之间的摩擦力阻碍本体管相对油管移动、进而使与本体管直接或间接相连的第五连接管、第三连接管也随本体管相对油管固定，即实现了固定部整体相对油管不动。在一些实施方案中，所述固定组件一般包括用于将所述弹簧片固定于所述本体管外部的部件，如压环、锁块、滑环销钉等。所述固定组件还可以包括滑环，所述滑环用于保护滑环销钉，避免弹簧片在工作中发生的形变使滑环销钉磨损。

本发明还提供了一种水力拖拽综合冲砂装置，该装置包括依次连接的封隔器、上述联合开关和扰动装置，所述封隔器包括外中心管和内中心管，所述内中心管的内腔构成内部通道、所述外中心管与内中心管之间的环空构成外部通道，所述内中心管的内部通道与所述联合开关的返砂通道连通，所述外部通道与联合开关的冲砂通道连通，所述内部通道的顶端设有第一开口，所述外部通道的顶端设有第二开口；所述扰动装置包括依次连接的扶正本体、限速部和扰动部，所述扶正主体设有内腔、所述扶正本体内腔的开口(一般位于扶正主体内腔的一端)与所述联合开关的冲砂液出口相接(即，所述扶正本体的内腔与所述联合开关的移动部的下方连接)、二者之间的连通状态由所述联合开关的第二开关组件控制，所述扰动部用于喷射冲砂液并旋转冲砂；所述限速部能够随所述扰动部相对于所述扶正本体转动。

在上述冲砂装置中，所述扰动装置中的扰动部能够将返砂液带动到扰动装置的上方，避免砂体吞吐现象反复出现、提高冲砂效率。

根据本发明的具体实施方案，在所述扰动装置中，所述扶正本体的外部一般套设有扶正块。所述扶正本体与所述扶正块之间可以通过压环等方式固定。

根据本发明的具体实施方案，在所述扰动装置中，所述扰动部一般包括喷嘴体、扰动桨本体和扰动叶片，所述扰动桨本体的一端与所述限速部连接，所述扰动叶片能够旋转，所述喷嘴体用于喷射冲砂液、以及带动所述扰动叶片旋转。所述扰动叶片一般设于所述扰动桨本体的外部。在一些具体实施方案中，以冲砂方向为前方，则所述扰动叶片一般设于所述扰动桨本体的前端，所述喷嘴体一般设于所述扰动桨本体的末端。

根据本发明的具体实施方案，所述喷嘴体可以包括第一喷嘴和第二喷嘴，所述第一喷嘴用于产生使所述扰动叶片旋转的扭矩，其喷射方向一般控制为与所述扰动桨本体的轴线垂直；所述第二喷嘴用于喷射冲砂液、其喷射方向可以与所述扰动桨本体的轴线成0-55°夹角，优选为35-55°夹角。在一些实施方案中，所述第一喷嘴和/或第二喷嘴可以分别为两个以上。各第一喷嘴可以沿所述扰动桨本体的轴线对称设置；同样地，各第二喷嘴也可以沿所述扰动桨本体的轴线对称设置。

根据本发明的具体实施方案，在所述扰动装置中，所述限速部用于限制所述扰动部的旋转速度、避免转速过快使冲砂液雾化。所述限速部可以包括阻尼内轴，所述阻尼内轴的一端与所述扶正本体可转动地连接，另一端与所述扰动部连接、具体是与所述扰动桨本体连接。在一些实施方案中，所述限速部还可以进一步包括摩擦套，所述摩擦套能够增大所述阻尼内轴旋转时所受的摩擦力，进而减慢阻尼内轴与扰动叶片的转速、避免冲砂液雾化。所述摩擦套一般套设在所述扶正本体的外周，所述阻尼内轴靠近扶正本体的一端位于所述摩擦套内部。

根据本发明的具体实施方案，在所述扰动装置中，所述限速部还可以包括止推承轴，所述止推承轴位于所述摩擦套内部。在一些实施方案中，所述止推承轴可以是一对、间隔设于所述摩擦套内部的两端。

根据本发明的具体实施方案，所述封隔器可以包括扶正组件，所述扶正组件一般套设在外中心管的外部。所述扶正组件一般包括扶正块和支撑弹簧，扶正块固定于外中心管的外部、所述支撑弹簧位于所述扶正块的内部。所述扶正块的内部还可以设有与所述支撑弹簧相配合的凹槽。

根据本发明的具体实施方案，在所述封隔器中，所述封隔器还包括密封组件，所述密封组件用于密封所述外中心管与油管之间的环空，一般套设在外中心管的外部。

根据本发明的具体实施方案，在所述封隔器中，所述密封组件可以包括衬管、皮碗、皮碗座和硫化芯子。所述衬管套设在所述外中心管的外部，所述皮碗、皮碗座和硫化芯子套设在所述衬管的外部，所述皮碗、皮碗座分别与所述硫化芯子连接。

根据本发明的具体实施方案，在所述封隔器中，所述密封组件可以为两组、分别与所述扶正组件的顶端和底端抵接。

根据本发明的具体实施方案，本发明采用的封隔器的结构可以与CN209908429U(专利号：ZL201920290549.7，发明名称：泵下冲砂装置)的实施例记载的泵下冲砂装置除连接套18、液体入口19、笔尖20和托环22以外的结构相同。

本发明还提供了一种水力拖拽综合冲砂工艺，其是在上述冲砂装置中进行的，该冲砂工艺的冲砂过程包括：

步骤一，由封隔器的第一开口和第二开口分别注入冲砂液；

步骤二，下放封隔器的内中心管，使联合开关的移动部下移，第二开关组件与扰动装置的扶正本体的内腔入口分离，联合开关的冲砂通道与扶正本体的内腔开口连通，冲砂液进入扰动装置中并由扰动部喷出，以带动所述扰动部旋转和冲砂；返砂液由联合开关的返砂液入口进入返砂通道、然后进入封隔器内的内部通道，再由封隔器的第一开口流出，完成冲砂工艺。

根据本发明的具体实施方案，在进行正式冲砂前，上述冲砂工艺还可以包括预先建立循环的操作，所述预先建立循环包括：

步骤1、由封隔器的第一开口注入冲砂液，直至灌满联合开关的返砂通道，然后由封隔器的第二开口注入冲砂液、直至灌满联合开关的冲砂通道；

步骤2、继续由封隔器的第二开口注入冲砂液，直至冲砂通道中的液压增大、使第一开关组件连通冲砂通道和返砂通道，冲砂通道中的冲砂液依次进入返砂通道、封隔器的内部通道，由封隔器的第一开口返回地面，完成预先建立循环。

根据本发明的具体实施方案，在正式冲砂的过程中，当所述封隔器的第一开口流出的返砂液流量减少或不再流出返砂液时，所述冲砂工艺还可以包括重新建立循环的操作，所述重新建立循环一般包括：上提封隔器的内中心管，使联合开关的移动部上移、第二开关组件封堵扰动装置的扶正本体的内腔开口、断开联合开关的冲砂通道与扶正本体的内腔之间的连通；然后由第二开口注入冲砂液，联合开关的冲砂通道中的液压增大、使第一开关组件连通冲砂通道和返砂通道，冲砂通道中的冲砂液依次进入返砂通道、封隔器的内部通道，直至所述封隔器的第一开口流出返砂液，完成循环的重建。

根据本发明的具体实施方案，在重新建立循环的过程中，上提移动部后，所述扰动装置的扶正本体会随之上移，第一开关组件会重新封堵扶正本体内腔的入口，则冲砂液不再由冲砂通道流入扶正本体的内腔；然后由封隔器中的第二开口注入冲砂液，冲砂液重新灌满冲砂通道、并使冲砂通道的液压增大(主要是使第二通道的液压增大)，冲砂液向上的压力使第一开关组件开启(也就是使阀球离开阀座)、冲砂通道与返砂通道连通，冲砂通道中的冲砂液随后进入返砂通道中，最终由第一开口返回地面，完成循环的重建。

本发明的有益效果在于：

1、本发明提供的冲砂装置和冲砂工艺能够在正式冲砂前建立循环，减少对地层条件的依赖。

2、在冲砂过程中一旦发生循环的中断，本发明提供的冲砂装置和冲砂工艺可以通过在地面的操作重新建立起循环。

3、本发明提供的冲砂装置适用于目前油井的冲砂，本发明的工艺冲砂操作简单、实用，不增加作业人员的劳动强度，有利于推广应用。

附图说明

图1为实施例1的封隔器的结构示意图。

图2为实施例1的联合开关的结构示意图。

图3为实施例1的联合开关局部放大的结构示意图。

图4为实施例1的联合开关中多向环的截面结构示意图。

图5为实施例1的联合开关中轨道和凡尔提拉杆的结构示意图。

图6为实施例1的扰动装置的结构示意图。

图7为实施例1中封隔器与联合开关连接处的结构示意图。

图8为实施例1中联合开关与扰动装置连接处的结构示意图。

符号说明

1-1外中心管上接头；1-2-1第一开口；1-2-2第二开口；1-3外中心管；1-4内中心管；1-3-1环形凸起；1-5-1内部通道；1-5-2外部通道；1-6皮碗；1-7衬管；1-8硫化芯子；1-9皮碗座；1-10密封圈；1-11上压环；1-12扶正块座；1-13扶正块；1-14支撑弹簧；1-15下压环；1-16皮碗；1-17衬管；1-18硫化芯子；1-19皮碗座；1-20外中心管下接头；1-21内中心管下接头。

2-1接箍；2-2第一连接管；2-3第二连接管；2-4第三连接管；2-5补偿环；2-6多向环；2-6-1轴向通孔；2-6-2径向通孔；2-7底管；2-8径向通道；2-9阀座；2-10筛管；2-11第四连接管；2-12液体入口；2-13销钉；2-14第五连接管；2-15连接环；2-16第六连接管；2-17本体管；2-18紧定销钉；2-19紧定销钉；2-20第一压环；2-21锁块；2-22凡尔提拉环；2-23丝堵；2-24凡尔球；2-25凡尔提拉杆；2-26轨道；2-27第二压环；2-28滑环销钉；2-29滑环；2-30弹簧片；2-31阀球；2-32阀罩。

3-1扶正本体；3-2压环；3-3扶正块；3-4摩擦套；3-5、3-6止推轴承；3-7密封圈；3-8喷嘴体；3-9扰动桨本体；3-10扰动叶片；3-11阻尼内轴。

4-1第一通道；4-2第二通道；4-3第三通道；4-4返砂通道。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。

在以下实施例中，所述“上方”、“上部”“顶端”、“顶部”是指由井口向井下的方向；所述“前方”、“前端”是指冲砂方向。

实施例1

本实施例提供了一种水力拖拽综合冲砂装置，其包括依次连接的封隔器、联合开关和扰动装置。

1、封隔器

图1为本实施封隔器的结构示意图。如图1所示，封隔器包括外中心管1-3、内中心管1-4、扶正组件和两组密封组件。当冲砂装置处于工作状态时，封隔器的顶端接在抽油泵下方。两组密封组件使油套环形空间分为上下两部分，扶正组件起到扶正作用、保证冲砂装置位于套管的中心位置。

外中心管1-3的上部具有环形凸起1-3-1、用于与其他部件抵接。外中心管1-3外侧的上下两端分别设有外螺纹、以便与其他部件连接。外中心管1-3的顶端螺纹连接有外中心管上接头1-1、外中心管1-3的底端螺纹连接有外中心管下接头1-20。外中心管上接头1-1中间部位的内径小于两端部位的内径。外中心管上接头1-1的顶端设有第一开口1-2-1、外侧的中间偏下位置设有第二开口1-2-2。外中心管上接头1-1的上下两端以及中间部位均设有内螺纹，方便外中心管上接头1-1与其他部件(如油管)连接。

内中心管1-4同轴套设在外中心管1-3的内部，内中心管1-4的顶端与外中心管上接头1-1抵接。内中心管1-4的底端设有内中心管下接头1-21、二者通过螺纹连接。内中心管1-4的内腔构成内部通道1-5-1，内部通道1-5-1与第一开口1-2-1连通；内中心管1-4与外中心管1-3之间的环空构成外部通道1-5-2，外部通道1-5-2与第二开口1-2-2连通。内部通道1-5-1与外部通道1-5-2相互独立、互不连通。

扶正组件包括扶正块1-13、扶正块座1-12、支撑弹簧1-14、上压环1-11和下压环1-15。扶正块1-13整体为圆环形、其外部设有环形凹槽，扶正块1-13的内部设有与支撑弹簧1-14相配合的凹槽、用于固定支撑弹簧1-14。扶正块1-13通过扶正块座1-12固定于外中心管1-3的外部，扶正块座1-12的顶端和底端设有外螺纹，上压环1-11和下压环1-15分别通过螺纹与扶正块座1-12的顶端和底端连接，并将扶正块座1-12固定于外中心管1-3的外部。

密封组件包括第一密封组件和第二密封组件、第一密封组件和第二密封组件分别设于扶正组件的顶端、底端。第一密封组件包括衬管1-7、皮碗1-6、皮碗座1-9和硫化芯子1-8。衬管1-7套设在外中心管1-3的外部，并与外中心管1-3上部的环形凸起1-3-1抵接。皮碗座1-9、皮碗1-6和硫化芯子1-8套设在衬管1-7的外部。硫化芯子1-8套设在外中心管1-3的外部并与衬管1-7的一端连接。皮碗1-6与硫化芯子1-8通过硫化作用连接，皮碗座1-9与硫化芯子1-8通过螺纹连接，皮碗座1-9的底端与上压环1-11之间设有密封圈1-10。

第二密封组件包括衬管1-17、皮碗1-16、皮碗座1-19和硫化芯子1-18。衬管1-17套设在外中心管1-3的外部，且衬管1-17的顶端与扶正块座1-12的底端接触。皮碗座1-19、皮碗1-16和硫化芯子1-18套设在衬管1-17的外部。硫化芯子1-18套设在外中心管1-3的外部并与衬管1-17的一端连接。皮碗1-16与硫化芯子1-18通过硫化作用连接，皮碗座1-19与硫化芯子1-18通过螺纹连接。

2、联合开关

图2为本实施例的联合开关的结构示意图、图3为联合开关的局部放大结构示意图。如图2、图3所示，联合开关包括固定部、移动部、固定组件、第一开关组件和第二开关组件。

移动部包括第一连接管2-2、第二连接管2-3、第四连接管2-11、第六连接管2-16、底管2-7和筛管2-10。第一连接管2-2的顶部外周设有卡接台阶、第一连接管2-2的外部连接有接箍2-1，接箍2-1与第一连接管2-2的卡接台阶抵接。第一连接管2-2的外壁与第二连接管2-3的内壁螺纹连接、二者连接处设有密封圈。第四连接管2-11的顶部外壁与第二连接管2-3的底部内壁螺纹连接。第四连接管2-11的底部与第六连接管2-16的顶部螺纹连接，二者连接处设有密封圈。

底管2-7设于第一连接管2-2内部，二者同轴设置。底管2-7的内腔构成返砂通道4-4，底管2-7上端开口即为联合开关的返砂液出口。底管2-7与第一连接管2-2之间的环空构成第一通道4-1，第四连接管2-11的内腔(包含第四连接管2-11与筛管2-10之间的环空、筛管2-10的内腔)构成第二通道4-2，第六连接管2-16的内腔构成第三通道4-3。第一通道4-1的上端开口为联合开关的冲砂液入口，第三通道4-3的下端开口为联合开关的冲砂液出口。第一通道4-1、第二通道4-2和第三通道4-3相互连通构成冲砂通道。

底管2-7的下方设有多向环2-6，多向环2-6穿过底管2-7后其两端固定于第二连接管2-3的侧壁上。多向环2-6与第一连接管2-2之间、以及多向环2-6与第四连接管2-11之间分别设有补偿环2-5，用于固定多向环2-6的位置。图4为多向环2-6的结构示意图，其中，a图为多向环2-6的截面结构示意图，b图为多向环2-6的纵剖结构示意图(b图中省略了轴向通孔2-6-1)。如图4中的a图所示，多向环2-6设有轴向通孔2-6-1和径向通孔2-6-2。轴向通孔2-6-1为两个以上、沿多向环的内部圆周设置，轴向通孔2-6-1与第一连接管2-2和底管2-7之间的环空连通、可以连通第一通道4-1与第二通道4-2。如图4中的b图所示，径向通孔2-6-2包括一个位于多向环2-6中心并贯穿多向环2-6上下表面的中心通孔、以及沿该中心通孔向多向环2-6侧面设置的侧向通道，该侧向通道仅设于多向环2-6的内部、不与多向环2-6的上下表面贯通。径向通孔2-6-2的中心通孔可以配合第一开关组件将第二通道4-2与底管2-7的内腔连通，径向通孔2-6-2的侧向通道可以将联合开关外部的返砂液引入底管2-7的内腔中。

底管2-7的底部与第二连接管2-3之间设有径向通道2-8，径向通道2-8的一端通过多向环2-6的径向通孔2-6-2与底管2-7的内腔连通、另一端与第二连接管2-3的侧壁接触。径向通道2-8与第二连接管2-3的侧壁接触处设有开口、该开口作为联合开关的返砂液入口。

第一开关组件包括阀球2-31、阀罩2-32和阀座2-9。阀座2-9固定于底管2-7的底端与筛管2-10的顶端之间、阀罩2-32固定于阀座2-9的上方，阀座2-9的底部设有通孔；阀罩2-32的顶部设有通孔，且阀罩2-32顶部的通孔位于多向环2-6的径向通孔2-6-2的中心通孔的正下方。阀球2-31位于阀座2-9和阀罩2-32形成的空腔中。阀球2-31直径大于阀座2-9的通道的直径、且阀球2-31直径也大于阀罩2-32的通孔的直径，防止阀球2-31脱离阀罩2-32与阀座2-9之间的空腔。

筛管2-10设于第四连接管2-11内部、二者同轴设置。筛管2-10的顶端与阀座2-9连接，筛管2-10的底端与在第六连接管2-16的顶端通过连接环2-15连接。

固定部包括第三连接管2-4、第五连接管2-14、本体管2-17。第三连接管2-4的内壁与第二连接管2-3的外壁螺纹连接。第五连接管2-14的顶部与第三连接管2-4的底部通过销钉2-13相连，第五连接管2-14的底部与本体管2-17的顶部通过紧定销钉2-18连接。本体管2-17顶部的内壁与第六连接管2-16底部的外壁螺纹连接。第三连接管2-4设有液体入口2-12，当下放移动部时，径向通道2-8的开口(返砂液入口)与第三连接管2-4的液体入口2-12连通。

第三连接管2-4的内部、第五连接管2-14的内部、本体管2-17的内部，与第四连接管2-11的外部、第六连接管2-16的外部之间构成环空，即为缓冲腔。

第二开关组件包括凡尔球2-24、凡尔提拉环2-22、凡尔提拉杆2-25和轨道2-26。凡尔球2-24位于第三通道4-3的底端冲砂液出口的上方，且凡尔球2-24的直径大于冲砂液出口的直径。凡尔球2-24与凡尔提拉环2-22连接，连接方式可以是螺纹、焊接等。凡尔提拉环2-22固定于凡尔提拉杆2-25。图5为轨道2-26和凡尔提拉杆2-25的结构示意图。如图5所示，轨道2-26固定于第六连接管2-16中部，轨道2-26为环形轨道，其圆周间隔设有通孔、并且中心也设通孔(以便液体流通)，凡尔提拉杆2-25为扇叶状、多分支结构，其分支穿过位于轨道2-26圆周的通孔、通过丝堵2-23固定于本体管2-17。

固定组件用于防止本体管2-17相对油管移动。固定组件包括弹簧片2-30、锁块2-21、第一压环2-20、第二压环2-27、滑环2-29。弹簧片2-30的顶端由第一压环2-20紧压在本体管2-17的外部、且弹簧片2-30与本体管2-17之间通过锁块2-21固定。第一压环2-20与本体管2-17外部螺纹连接、二者进一步通过紧钉销钉2-19固定，以防止第一压环2-20发生与本体管2-17的相对移动。弹簧片2-30的底端由第二压环2-27紧压在本体管2-17外部，弹簧片2-30与本体管2-17之间垫有滑环2-29。第二压环2-27、弹簧片2-30、滑环2-29由外至内依次通过滑环销钉2-28固定在本体管2-17的外部。

3、扰动装置

图6为扰动装置的结构示意图。如图6所示，扰动装置包括依次连接的扶正本体3-1、限速部和扰动部。

扶正本体3-1设有内腔，其内腔顶端设有通孔、为内腔入口。扶正块3-3套设在扶正本体3-1外部、并通过压环3-2将扶正块3-3压紧在扶正本体3-1外部、防止扶正块3-3相对于扶正本体3-1窜出。

限速部包括摩擦套3-4、止推轴承3-5、止推轴承3-6和阻尼内轴3-11。摩擦套3-4与扶正本体3-1的外周螺纹连接，二者连接处设有密封圈3-7。止推轴承3-5、止推轴承3-6对称设于阻尼内轴3-11内部的两侧。阻尼内轴3-11的一端与扶正本体3-1的一端可转动地连接、另一端与扰动部连接，且阻尼内轴3-11靠近扰动部的部分位于摩擦套3-4的内部。

扰动部包括扰动桨本体3-9、喷嘴体3-8和扰动叶片3-10。扰动桨本体3-9的一端与阻尼内轴3-11的外周通过螺纹等方式连接，扰动桨本体3-9的另一端与扰动叶片3-10连接。扰动桨本体3-9靠近阻尼内轴3-11的一端外部设有喷嘴体3-8，喷嘴体3-8分为两组、每组喷嘴体3-8含有两个以上的喷嘴、每组喷嘴体3-8的喷嘴沿扰动桨本体3-9的轴线对称设置。一组喷嘴体3-8的喷射方向与扰动桨本体3-9的轴线成0-55°夹角、用于喷出冲砂液进行冲砂扰砂；另一组喷嘴体3-8的喷射方向与扰动桨本体3-9的轴向垂直，用于产生扭矩转向，使扰动叶片3-10产生扰动、避免砂体下沉不利于砂体冲出。

图7为封隔器与联合开关连接处的结构示意图、图8为联合开关与扰动装置连接处的结构示意图。如图7所示，封隔器与联合开关的连接方式为：外中心管下接头1-20与接箍2-1通过丝扣连通、内中心管下接头1-21伸入底管2-7的内腔。如图8所示，联合开关与扰动装置的连接方式为：扶正本体3-1的顶部外侧与第六连接管2-16的底部内侧螺纹连接，扶正本体3-1能够随第六连接管2-16移动；扶正本体3-1的内腔入口与联合开关的冲砂液出口相连通，凡尔球2-24控制第三通道4-3与扶正本体3-1内腔之间的连通状态。

在冲砂施工时，封隔器和联合开关位于斜井段以上，扰动装置水平放置、下到冲砂部位的最前端。

实施例2

本实施例提供了一种水力拖拽综合冲砂工艺，其是在实施例1的冲砂装置中进行的，该冲砂工艺可以分为：冲砂前建立循环、冲砂、重建循环三个阶段，具体包括以下步骤：

1、预先建立循环：

1-1)由第一开口1-2-1加入冲砂液，冲砂液由内部通道1-5-1进入返砂通道4-4中，并被封存在阀球2-31的上方空间。

1-2)由第二开口1-2-2加入冲砂液，冲砂液由外部通道1-5-2进入第一通道4-1，再经由多向环2-6的轴向通孔2-6-1依次进入第二通道4-2、第三通道4-3，然后被封存在凡尔球2-24的上方空间。

1-3)当凡尔球2-24的上方空间被冲砂液灌满后，继续由第二开口1-2-2加入冲砂液，此时凡尔球2-24上方空间(即第二通道4-2和第三通道4-3)不断流入冲砂液、液压逐渐增大，导致第二通道4-2中的冲砂液在液压的作用下将阀球2-31从阀座2-9的上方冲开，冲砂液依次经过阀座2-9的底部通孔、阀罩2-32的顶部通孔、多向环2-6的径向通孔2-6-2的中心通孔进入返砂通道4-4中，经由内部通道1-5-1由第一开口1-2-1返回地面，即完成循环的预先建立。

2、正式冲砂

2-1)在完成预先建立循环后，下放内中心管1-4、使联合开关的移动部(第一连接管2-2、第二连接管2-3、第四连接管2-11、第六连接管2-16、底管2-7和筛管2-10)以及扰动装置的扶正本体3-1下移。此时，凡尔球2-24离开扶正本体3-1的内腔开口，第三通道4-3封存的冲砂液流向扶正本体3-1的内腔。第二通道4-2和第三通道4-3的液压下降，阀球2-31封堵阀座2-9。多向环2-6随移动部下移，多向环2-6的径向通孔2-6-2、径向通道2-8与第三连接管2-4的液体入口2-12连通。

2-2)继续由第二开口1-2-2注入冲砂液，注入的冲砂液依次流经第一通道4-1、第二通道4-2、第三通道4-3、扶正本体3-1的内腔，然后由喷嘴体3-8喷出。喷嘴体3-8水平喷出的冲砂液用于冲砂，竖直喷出的冲砂液用于产生扭矩、促进扰动叶片3-10的转动。扰动叶片3-10带动阻尼内轴3-11转动，并由阻尼内轴3-11限制其转速。扰动叶片3-10转动后带动返砂液(携带砂体的冲砂液)向井口方向移动。随着返砂液体积增大、水平井段的压力逐渐升高，当液面上升至联合开关的液体入口2-12的高度时，返砂液依次沿液体入口2-12、径向通道2-8、多向环2-6的径向通孔2-6-2进入返砂通道4-4、内部通道1-5-1，最后沿第一开口1-2-1排到地面，完成冲砂作业。

3、重新建立循环

在正式进行、但冲砂装置不再返砂时，可以进行以下操作重建循环：

3-1)上提内中心管1-4、使联合开关的移动部以及扰动部的扶正本体3-1上移。此时，凡尔球2-24重新封堵扶正本体3-1的顶端通孔，第三通道4-3中的冲砂液停止向扶正本体3-1内腔流入、被封存在凡尔球2-24上方空间；多向环2-6随移动部上移、径向通道2-8的开口与液体入口2-12分离，返砂液不再进入联合开关。

3-2)沿第二开口1-2-2加入冲砂液，使第二通道4-2、第三通道4-3中的液压上升，第二通道4-2中的冲砂液将阀球2-31由阀座2-9上方冲开，冲砂液依次经过阀座2-9的底部通孔、阀罩2-32的顶部通孔、多向环2-6的径向通孔2-6-2进入返砂通道4-4中，经由内部通道1-5-1由第一开口1-2-1排出地面，完成循环的重新建立。

Claims (22)

1.一种联合开关，其包括移动部、固定部、第一开关组件和第二开关组件，所述移动部位于所述固定部的内部空间，所述移动部能够相对所述固定部轴向运动；

所述移动部的内部空间设有返砂通道和冲砂通道，所述第一开关组件用于控制所述返砂通道与冲砂通道的连通状态；

所述冲砂通道的一端设有冲砂液入口、另一端设有冲砂液出口，所述第二开关组件用于控制所述冲砂液出口的开启和关闭；

所述返砂通道一端设有返砂液出口、另一端设有返砂液入口，所述固定部的外部设有液体入口，所述返砂液入口与所述液体入口的连通状态由所述移动部与所述固定部的相对运动控制；

所述移动部包括依次连接的第一连接管、第二连接管、第四连接管、第六连接管，所述移动部还包括位于第一连接管的内部的底管；

所述底管的内腔构成返砂通道，所述底管与第一连接管之间的环空构成第一通道、所述第四连接管的内腔构成第二通道、所述第六连接管的内腔构成第三通道，所述第一通道、第二通道、第三通道依次连通构成冲砂通道；

所述返砂液入口设于所述底管的底部，所述返砂液出口设于所述底管的顶部，所述冲砂液入口设于所述第一通道的顶部，所述冲砂液出口设于所述第三通道的底部；

所述第一开关组件位于所述底管的底部；

所述底管的下部设有多向环，所述多向环穿过所述底管并固定于所述第二连接管的侧壁，所述多向环设有径向通孔和轴向通孔，所述径向通孔用于连通所述第一开关组件与所述底管的内腔、并用于将所述联合开关外部的返砂液引入所述底管的内腔中，所述轴向通孔用于连通所述第一通道和第二通道，所述多向环设于所述第一开关组件的上方。

2.根据权利要求1所述的联合开关，其中，所述第一开关组件包括阀球、设有通孔的阀座和设有通孔的阀罩，所述阀罩的通孔与所述返砂通道连通，所述阀座的通孔与所述第二通道连通，所述阀球位于所述阀座和所述阀罩之间的腔体中，所述阀球能够封堵所述阀座的通孔。

3. 根据权利要求 1所述的联合开关，其中，所述径向通孔包括贯通多向环上下表面的中心通孔、以及由该中心通孔的中部向多向环侧面开孔的侧向通道。

4.根据权利要求1-3任一项所述的联合开关，其中，所述底管的底部与所述第二连接管之间设有径向通道，所述径向通道与所述底管的内腔连通，所述径向通道与第二连接管接触处设有用于引入所述联合开关外部液体的开口、该开口即为所述返砂液入口；

所述径向通道与所述多向环的径向通孔中的侧向通道连通。

5.根据权利要求1所述的联合开关，其中，所述移动部还包括设于所述第四连接管内部的筛管，所述筛管的顶端与第一开关组件连接，所述筛管的底端与第六连接管的顶端连接。

6.根据权利要求1所述的联合开关，其中，所述第二开关组件设于所述冲砂液出口的上方；

所述第二开关组件包括凡尔球和凡尔球固定组件，所述凡尔球用于封堵所述冲砂液出口，所述凡尔球通过所述凡尔球固定组件与所述固定部连接。

7.根据权利要求6所述的联合开关，其中，所述凡尔球固定组件包括轨道、凡尔提拉杆、凡尔提拉环，所述凡尔球固定于所述凡尔提拉环、所述凡尔提拉环固定于所述凡尔提拉杆，所述凡尔提拉杆固定于所述轨道，所述轨道与所述固定部连接。

8.根据权利要求1所述的联合开关，其中，所述固定部包括依次连接的第三连接管、第五连接管和本体管，所述本体管与所述第六连接管连接。

9.根据权利要求8所述的联合开关，其中，所述固定部的液体入口设于所述第三连接管的侧面。

10.根据权利要求1、8-9任一项所述的联合开关，其中，所述联合开关还包括固定组件，所述固定组件用于防止所述固定部移动。

11.根据权利要求10所述的联合开关，其中，所述固定组件包括弹簧片，所述弹簧片与固定部连接。

12.一种水力拖拽综合冲砂装置，其中，该装置包括依次连接的封隔器、权利要求1-11任一项所述的联合开关和扰动装置；

所述封隔器包括外中心管和内中心管，所述内中心管的内腔构成内部通道、所述外中心管与内中心管之间的环空构成外部通道，所述内部通道与所述联合开关的返砂通道连通，所述外部通道与联合开关的冲砂通道连通，所述内部通道的顶端设有第一开口，所述外部通道的顶端设有第二开口；

所述扰动装置包括依次连接的扶正本体、限速部和扰动部，所述扶正本体设有内腔，所述扶正本体内腔的开口与所述联合开关的冲砂液出口相接、二者之间的连通状态由联合开关的第二开关组件控制；所述扰动部用于喷射冲砂液并旋转冲砂；所述限速部能够随所述扰动部相对于所述扶正本体转动。

13.根据权利要求12所述的综合冲砂装置，其中，在所述扰动装置中，所述扶正本体的外部套设有扶正块；

所述扶正本体与所述扶正块之间通过压环固定。

14.根据权利要求12所述的综合冲砂装置，其中，在所述扰动装置中，所述扰动部包括喷嘴体、扰动桨本体和扰动叶片，所述扰动桨本体的一端与所述限速部连接，所述扰动叶片能够旋转，所述喷嘴体能够喷射冲砂液、以及带动所述扰动叶片转动；

所述扰动叶片设于扰动桨本体的外部。

15.根据权利要求14所述的综合冲砂装置，其中，在所述扰动装置中，所述喷嘴体包括第一喷嘴和第二喷嘴，所述第一喷嘴的喷射方向与所述扰动桨本体的轴线垂直；所述扰动桨本体的轴线成0°-55°夹角。

16.根据权利要求15所述的综合冲砂装置，其中，所述扰动桨本体的轴线成35-55°夹角。

17.根据权利要求15所述的综合冲砂装置，其中，所述第一喷嘴为两个以上，和/或所述第二喷嘴为两个以上；

各第一喷嘴沿所述扰动桨本体的轴线对称设置，和/或各第二喷嘴沿所述扰动桨本体的轴线对称设置。

18.根据权利要求14所述的综合冲砂装置，其中，在所述扰动装置中，所述限速部包括阻尼内轴，所述阻尼内轴的一端与所述扶正本体可转动地连接、另一端与所述扰动部连接。

19.根据权利要求18所述的综合冲砂装置，其中，所述限速部还包括摩擦套，所述摩擦套套设在所述扶正本体的外周，所述阻尼内轴靠近扶正本体的一端位于所述摩擦套内部。

20.一种水力拖拽综合冲砂工艺，其是在权利要求12-19任一项所述的综合冲砂装置中进行的，该冲砂工艺的冲砂过程包括：

步骤一，由封隔器的第一开口和第二开口分别注入冲砂液；

步骤二，下放封隔器的内中心管、使联合开关的移动部下移、第二开关组件与扰动装置的扶正本体的内腔入口分离，联合开关的冲砂通道与扶正本体的内腔连通，冲砂液进入扰动装置中并由扰动部喷出、以带动扰动部旋转和冲砂，返砂液由联合开关的返砂液入口进入返砂通道、然后进入封隔器的内部通道，再由封隔器的第一开口流出，完成冲砂工艺。

21.根据权利要求20所述的冲砂工艺，其中，在进行冲砂前，所述冲砂工艺还包括预先建立循环的操作，所述预先建立循环包括：

步骤1、由封隔器的第一开口注入冲砂液，直至灌满联合开关的返砂通道，由封隔器的第二开口注入冲砂液、直至灌满联合开关的冲砂通道；

步骤2、继续由封隔器的第二开口注入冲砂液、冲砂通道中的液压增大、使第一开关组件连通冲砂通道和返砂通道，冲砂通道中的冲砂液依次进入返砂通道、封隔器的内部通道，由封隔器的第一开口返回地面，完成预先建立循环。

22.根据权利要求20或21所述的冲砂工艺，其中，在冲砂的过程中，当封隔器的第一开口流出的返砂液流量减少或不再流出返砂液时，所述冲砂工艺还包括重新建立循环的操作，所述重新建立循环包括：

上提封隔器的内中心管、使联合开关的移动部上移、第二开关组件封堵扰动装置的扶正本体的内腔开口、断开联合开关的冲砂通道与扶正本体的内腔之间的连通；

然后由第二开口注入冲砂液，联合开关的冲砂通道中的液压增大、使第一开关组件连通冲砂通道和返砂通道，冲砂通道中的冲砂液依次进入返砂通道、封隔器的内部通道，直至封隔器的第一开口流出返砂液，完成循环的重建。