CN114809960A - 多功能井筒处理工具及石油机械 - Google Patents

Abstract

本发明涉及井下作业工具技术领域，提供一种多功能井筒处理工具及石油机械。该多功能井筒处理工具包括：中心管以及设置于中心管的外壁并沿中心管的长度方向依次设置的冲砂笔尖、喷射头、通管规和刮管器；其中，喷射头内设有投球球座。该石油机械包括上述的多功能井筒处理工具。本发明提供的一种多功能井筒处理工具及石油机械，通过将冲砂笔尖、喷射头、通管规和刮管器集成设置于中心管，冲砂洗井、通管规、刮削井壁、油管试压四种功能整合形成多功用工具，极大缩短修井井筒处理工期，缩短修井设备运转时长，节约燃油，降低工人劳动时间和劳动强度，减低修井设备维护、压井等物料消耗，极大地提高修井作业效率，实现降本增效的目标。

Description

多功能井筒处理工具及石油机械

技术领域

本发明涉及井下作业工具技术领域，尤其涉及一种多功能井筒处理工具。

背景技术

目前国内存有采油井、注水井、采气井、地热井等20-30万口，年修井维护工作量高达30-50万井次，牵扯到大量人力、物力及能源消耗。修井是一项工序多、劳动强度大和能耗大的施工，其中井筒预处理一般需要四道工序：

(1)探冲砂至设计井深；

(2)通井确保至设计井深无套变缩径等问题；

(3)刮管清除射孔毛刺，井壁结垢及附着物；

(4)如需压裂酸化需对施工管进行施压防止高压漏失或爆裂。

完成上述的井筒预处理，必须经历4道工序，实施4趟起下管柱更换修井工具与操作——冲砂洗井、通井过规、刮削井壁和油管试压，其存在施工工序多、耗时长、劳动强度大、能耗消耗大、野外工作艰苦等弊端。

发明内容

本发明提供一种多功能井筒处理工具及石油机械，用以解决现有技术中井筒预处理需要经历4道工序，实施4趟起下管柱更换修井工具与操作，存在施工工序多、耗时长、劳动强度大、能耗消耗大、野外工作艰苦的缺陷。

本发明提供一种多功能井筒处理工具，包括：

中心管以及设置于中心管的外壁并沿中心管的长度方向依次设置的冲砂笔尖、喷射头、通管规和刮管器；其中，

所述喷射头内设有投球球座，以形成单流阀。

根据本发明提供的一种多功能井筒处理工具，所述冲砂笔尖的尖端设有第一射流孔，所述冲砂笔尖的侧壁设有第二射流孔，且所述第二射流孔沿斜向上方向设置。

根据本发明提供的一种多功能井筒处理工具，所述喷射头设有第三射流孔，且所述第三射流孔沿斜向下方向设置。

根据本发明提供的一种多功能井筒处理工具，所述通管规包括圆柱管，所述圆柱管的外侧设有第一冲砂通道。

根据本发明提供的一种多功能井筒处理工具，所述喷射头和所述冲砂笔尖转动设置于所述中心管。

根据本发明提供的一种多功能井筒处理工具，所述刮管器包括弹性座和刮削凸台，所述弹性座设于所述中心管的外壁，所述刮削凸台设于所述弹性座的外侧。

根据本发明提供的一种多功能井筒处理工具，所述弹性座包括弓形弹片，所述弓形弹片外侧构造有第二冲砂通道，所述刮削凸台包括设于所述弓形弹片上的刮削齿牙。

根据本发明提供的一种多功能井筒处理工具，还包括接头，所述接头沿所述中心管的长度方向设于与所述冲砂笔尖相反的一端。

根据本发明提供的一种多功能井筒处理工具，还包括定位环和限位环，所述定位环和所述限位环分别设于所述中心管的外壁，且所述定位环设于所述接头与所述刮管器之间，所述限位环设于所述刮管器与所述通管规之间。

本发明还提供一种石油机械，包括：本发明上述实施例的多功能井筒处理工具。

本发明提供的一种多功能井筒处理工具，通过将冲砂笔尖、喷射头、通管规和刮管器集成设置于中心管，形成具有多更能的修井工具，冲砂洗井、通管规、刮削井壁、油管试压四种功能整合形成多功用工具，将原有必须四趟起下管柱依次完成四道工序转变成一趟起下管柱一次性完成四道工序，极大缩短修井井筒处理工期，缩短修井设备运转时长，节约燃油，降低工人劳动时间和劳动强度，减低修井设备维护、压井等物料消耗，极大地提高修井作业效率，实现降本增效的目标。

进一步地，本发明提供的一种石油机械，由于包括上述实施例的多功能井筒处理工具，因此具有同样的优势。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的多功能井筒处理工具的结构示意图；

图2是本发明提供的多功能井筒处理工具中喷射头与冲砂笔尖的局部结构示意图；

图3是图1中的A-A的截面示意图；

图4是图1中的B-B的截面示意图；

附图标记：

1：接头；2：定位环；3：刮管器；31：弹性座；32：刮削凸台；33：第二冲砂通道；4：中心管；5：限位环；6：通管规；61：第一冲砂通道；7：喷射头；71：投球球座；72：第三射流孔；8：冲砂笔尖；81：第一射流孔；82：第二射流孔。

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，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合图1至图4描述本发明的一种多功能井筒处理工具。该多功能井筒处理工具包括：中心管4、冲砂笔尖8、喷射头7、通管规6和刮管器3。

其中，冲砂笔尖8、喷射头7、通管规6和刮管器3分别设置于中心管4的外壁且沿中心管4的长度方向依次设置；喷射头7内设有投球球座71，以形成单流阀。投球球座71构造为斜面，形成球座密封面，投球形成单流阀。

具体来说，本发明的多功能井筒处理工具是在中心管4自自下而上依次安装冲砂笔尖8、喷射头7、通管规6和刮管器3等部件，喷射头7设计有内螺纹用于安装冲砂笔尖8，同时在喷射头7内设计有缩径处，作为投球球座71，投球后形成单流阀。其中，冲砂笔尖8和喷射头7用于实现冲砂洗井功能；通管规6类似于通井规的作用，其用于检测施工套管的内径是否符合标准；刮管器3用于实现刮削井壁功能；喷射头7内部的投球球座71用于实现油管试压功能；通过将上述冲砂笔尖8、喷射头7、通管规6和刮管器3四个部件集成于中心管4安装，可以实现一趟起下管柱完成井筒预处理的所有施工内容。

进一步地，喷射头7设有投球球座71，其具备球座密封面，当冲砂洗井、通管规和刮削井壁达预期目标后，投球(即陶瓷低密度球)形成单流阀，对管柱加压试压，确保后续压裂、酸化和注水时，管柱螺纹密封性和管体承压性满足要求，防止无效返工，试压合格后，反洗投入球，起出施工管柱。

可选地，所述喷射头和所述冲砂笔尖转动设置于所述中心管。具体来说，本发明中的喷射头7为转动设置，通过喷射头7的旋转，形成旋转射流；冲砂笔尖8采用类钻头结构，并从动于喷射头7，实现转动铣磨冲砂。采用转动设计的喷射头7和冲砂笔尖8，能够更有效地进行冲砂洗井。

本发明提供的一种多功能井筒处理工具，通过将冲砂笔尖8、喷射头7、通管规6和刮管器3集成设置于中心管4，形成具有多更能的修井工具，冲砂洗井、通管规、刮削井壁、油管试压四种功能整合形成多功用工具，将原有必须四趟起下管柱依次完成四道工序转变成一趟起下管柱一次性完成四道工序，极大缩短修井井筒处理工期，缩短修井设备运转时长，节约燃油，降低工人劳动时间和劳动强度，减低修井设备维护、压井等物料消耗，极大地提高修井作业效率，实现降本增效的目标。

在本发明的其中一个实施例中，如图2所示，冲砂笔尖8的尖端设有第一射流孔81，冲砂笔尖8的侧壁设有第二射流孔82，且第二射流孔82沿斜向上方向设置。进一步地，第一射流孔81的开设方向与冲砂笔尖8的长度方向平行，第二射流孔82的开设方向为与冲砂笔尖8的尖端相反方向倾斜，即第二射流孔82为向上倾斜设置。具体来说，冲砂笔尖8在其尖端和侧面均开设有射流孔，当其抵达砂面(或结垢的坚硬砂壳)，由于冲砂笔尖8的接触面积小，上部管柱重力加压形成较大压强破碎砂面/砂壳，同时利用射流孔喷出高压水柱，利用高压水力冲击，将砂面/砂壳冲起，并随环空上返流体向上运动。本实施例中的冲砂笔尖8在其尖端和侧壁上分别设置射流孔，其相对于传统的冲砂笔尖8，具有破砂壳，冲砂效果更好的优势。

在本发明的其中一个实施例中，如图2所示，喷射头7设有第三射流孔72，且第三射流孔72沿斜向下方向设置。进一步地，第三射流孔72为朝向冲砂笔尖8方向倾斜设置。在本实施例中，第三射流孔72与第二射流孔82的倾斜方向相反。具体来说，喷射头7下端加工有内螺纹，用于连接冲砂笔尖8；喷射头7的侧锥面开有多道向下斜喷的高压射流孔(即第三射流孔72)，其喷出高压液流，若遇到上返大块砂团，喷出的高压液流将其击碎细化；液流继续推进会遇到井壁，通过高压射流对井壁清洗；之后，反弹液流在冲砂笔尖8周边与冲砂液流合力制造涡流，提高冲砂效果。在本实施例中，通过在喷射头7设置斜向下的第三射流孔72，具有冲洗井壁、炮眼和筛管的功能，能提高清洁效果，消除炮眼和筛管堵塞，实现物理解堵增产。

在本发明的其中一个实施例中，通管规6包括圆柱管，圆柱管的外侧设有第一冲砂通道61。进一步地，第一冲砂通道61包括设于圆柱管外壁上的第一螺旋槽。本实施例中的通管规6是在圆柱管铣出多道螺旋槽，圆柱管外径与其外侧的施工套管内径间隙2-3mm(如图4所示)，若施工套管变形或缩径，则无法通过，利用通管规6可否通过判断施工套管是否变形或缩径；本实施例中的多道第一螺旋槽和下述实施例中的第二螺旋槽为冲砂流体提供流过通道，也为下沉砂提供通过通道，能有效防止砂卡。

在本发明的其中一个实施例中，如图3所示，刮管器3包括弹性座31和刮削凸台32，弹性座31设于中心管4的外壁，刮削凸台32设于弹性座31的外侧。进一步地，弹性座31包括弓形弹片，弓形弹片外侧构造有第二冲砂通道33，其可以是与第一螺旋槽类似结构的第二螺旋槽，刮削凸台32包括设于弓形弹片上的刮削齿牙。具体来说，刮管器3是利用弹性碳素钢管体(即弓形弹片)铣出刮削凸台32和纵向第二螺旋槽(即第二冲砂通道33)的结构体，刮削凸台32在弓形弹片的作用下与施工套管弹性贴合，刮削井壁射孔形成的毛刺、结垢物等污染物和附着物。

可选地，刮削器可以采用钢丝毛刷结构替代，利用钢丝的弹性和刮削性替代上述实施例的弹性座31和刮削凸台32。

在本发明的其中一个实施例中，该多功能井筒处理工具还包括接头1，接头1沿中心管4的长度方向设于与冲砂笔尖8相反的一端。本实施例中，利用施工油管与该接头1连接，并利用施工油管在井筒内沿井筒下入接头1。具体来说，本实施例中的接头1可采用油管接箍的形式。

在本发明的其中一个实施例中，该多功能井筒处理工具还包括定位环2和限位环5，定位环2和限位环5分别设于中心管4的外壁，且定位环2设于接头1与刮管器3之间，限位环5设于刮管器3与通管规6之间。在本实施例中，通过设置定位环2和限位环5与外部的施工套管进行定位和限位。

根据以上实施例，本发明的多功能井筒处理工具的使用过程，如下：

1)利用施工油管与本发明的多功能井筒处理工具的接头1连接，并利用施工油管在井筒内沿井筒下入；

2)当井内存在积砂或砂壳时，管柱下入，当冲砂笔尖8接触积砂或砂壳时，笔尖加压压碎、通过第一射流孔81和第二射流孔82射流高压液体冲松、水力消除积砂或砂壳；

3)管柱下入过程中，喷射头7通过第三射流孔72侧向下水力射流，一方面冲碎砂块，细化后方便携带上返效能；另一方面侧向水力清洁施工套管管壁，清理筛管，清理炮眼；最后与冲砂笔尖8的射流合力形成上返涡流，提高携砂性能；

4)管柱下入过程中，通管规6沿施工套管向下，其外径仅小于施工套管内径4-6mm，当能顺利通过，则代表施工套管无变形，由此实现通管规目的；若遇阻，则表明存在挤扁、缩径等变形；

5)管柱下入过程中，刮管器3的弓形弹片上的刮削凸台32贴施工套管管壁刮削，弹性加压刮削作用下，实现刮除射孔毛刺，清理套管蜡质、胶质、碳酸钙结垢，防止封隔器橡胶胶筒受损。

6)当冲砂洗井、通管规、刮削清壁达到预定深度后，因喷射头7内加工有球座密封面，投球(即陶瓷低密度球)形成单流阀，对管柱加压试压，确保后续压裂、酸化、注水时，管柱螺纹密封性、管体承压性满足要求，防止高压施工出现问题或事故而返工，试压合格后，反洗投入球，起出施工管柱；

7)上提施工油管起出工具，至此，本发明提供的多功能井筒处理工具实现一趟管柱完成常规做法四趟管柱四道工序方能完成的工作任务。

本发明还提供一种石油机械，其具体可以是井下作业机械。该石油机械包括：上述实施例中的多功能井筒处理工具。

本发明提供的一种石油机械，由于包括上述实施例的多功能井筒处理工具，因此具有同样的优势。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种多功能井筒处理工具，其特征在于，包括：

中心管以及设置于中心管的外壁并沿中心管的长度方向依次设置的冲砂笔尖、喷射头、通管规和刮管器；其中，

所述喷射头内设有投球球座，以形成单流阀。

2.根据权利要求1所述的多功能井筒处理工具，其特征在于，所述冲砂笔尖的尖端设有第一射流孔，所述冲砂笔尖的侧壁设有第二射流孔，且所述第二射流孔沿斜向上方向设置。

3.根据权利要求1所述的多功能井筒处理工具，其特征在于，所述喷射头设有第三射流孔，且所述第三射流孔沿斜向下方向设置。

4.根据权利要求1所述的多功能井筒处理工具，其特征在于，所述通管规包括圆柱管，所述圆柱管的外侧设有第一冲砂通道。

5.根据权利要求1所述的多功能井筒处理工具，其特征在于，所述喷射头和所述冲砂笔尖转动设置于所述中心管。

6.根据权利要求1所述的多功能井筒处理工具，其特征在于，所述刮管器包括弹性座和刮削凸台，所述弹性座设于所述中心管的外壁，所述刮削凸台设于所述弹性座的外侧。

7.根据权利要求6所述的多功能井筒处理工具，其特征在于，所述弹性座包括弓形弹片，所述弓形弹片外侧构造有第二冲砂通道，所述刮削凸台包括设于所述弓形弹片上的刮削齿牙。

8.根据权利要求1至7中任意一项所述的多功能井筒处理工具，其特征在于，还包括接头，所述接头沿所述中心管的长度方向设于与所述冲砂笔尖相反的一端。

9.根据权利要求8所述的多功能井筒处理工具，其特征在于，还包括定位环和限位环，所述定位环和所述限位环分别设于所述中心管的外壁，且所述定位环设于所述接头与所述刮管器之间，所述限位环设于所述刮管器与所述通管规之间。

10.一种石油机械，其特征在于，包括：权利要求1至9中任意一项所述的多功能井筒处理工具。

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