CN116163685A - 限速射流洗井装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种限速射流洗井装置，其涉及钻井设备技术领域，包括：中心管；旋转射流清洗机构，能转动的设置在所述中心管上；限速机构，设置在所述中心管上，且位于所述旋转射流清洗机构的上端；其中，所述限速机构包括限速套筒和至少一个限速球，所述限速套筒可拆卸的套设在所述中心管上，所述限速球能移动的设置在所述限速套筒和所述旋转射流清洗机构之间，且能跟随所述旋转射流清洗机构同步转动，在所述限速球接触所述限速套筒的状态下，所述限速球与所述限速套筒间的摩擦力限制所述旋转射流清洗机构的转速。本发明提供的限速射流洗井装置能自动限制旋转喷枪转速。

Description

限速射流洗井装置

技术领域

本发明涉及钻井设备技术领域，尤其涉及一种限速射流洗井装置。

背景技术

随着油田开发进入中后期，越来越容易出现油井堵塞、结垢等问题，管柱内壁堵塞会造成额外的压降，影响油井的产量。此外，由于长期注水近井地带往往会伴随地层出砂，堵塞油气通道，降低渗透率，严重时甚至造成停产。

近年来常利用高压旋转射流解堵技术，清洗管柱内垢物和近井地带的解堵。它是利用高压水射流理论和旋转控制技术，在堵塞地层和油管内产生高压水射流作用和环空旋流效应，因此旋转射流的转速对除垢具有重要影响。喷枪旋转速度过高，易产生雾化效果，大幅降低了射流的冲击力，导致解堵效果变差，降低清洗效果。此外，如果喷枪旋转速度过慢，会降低管柱井周覆盖率，大幅降低高压旋转射流解堵除垢的效率。受限于喷枪结构，目前尚未有较为成熟的限制旋转速度的方法。

现有技术中，通常采用在旋转射流装置后端增加限速体来降低旋转射流装置的转速。然而增加过多限速体翼片，虽会减小雾化带来的影响，但会导致喷枪旋转速度过慢，降低除垢效率。然而，减少限速体翼片数量，难以有效控制喷枪的旋转速度，导致旋转射流装置的转速不断增加，旋转喷枪的转速往往过高，难以调控，产生严重的雾化，难以有效清洗管柱垢物。

为克服高压旋转射流解堵中存在的难题，本发明人根据多年从事油气井增产改造的实践和旋转射流工具研发的经验，提出了本发明的一种限速射流洗井装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种能自动限制旋转喷枪转速的限速射流洗井装置。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

本发明提供了一种限速射流洗井装置，包括：

中心管；

旋转射流清洗机构，能转动的设置在所述中心管上；

限速机构，设置在所述中心管上，且位于所述旋转射流清洗机构的上端；

其中，所述限速机构包括限速套筒和至少一个限速球，所述限速套筒可拆卸的套设在所述中心管上，所述限速球能移动的设置在所述限速套筒和所述旋转射流清洗机构之间，且能跟随所述旋转射流清洗机构同步转动，在所述限速球接触所述限速套筒的状态下，所述限速球与所述限速套筒间的摩擦力限制所述旋转射流清洗机构的转速。

在一较佳实施例中，所述旋转射流清洗机构包括喷枪，所述喷枪能转动的套设在所述中心管上，所述喷枪的上端面上形成有至少一个限位孔；

所述限速机构包括至少一个限位件，所述限位件设置在所述限位孔内，且通过弹簧弹性连接在所述限位孔的底面上，所述限位件的上端面上形成有限位槽，所述限速球能滑动的设置在所述限位槽内，以使所述喷枪能通过所述限位孔和所述限位件驱动所述限速球同步转动。

在一较佳实施例中，所述限位孔的数量为多个，多个所述限位孔在所述喷枪的上端面上沿周向均匀分布设置；

所述限位件的数量为多个，多个所述限位件对应设置在多个所述限位孔内；

所述限速球的数量为多个，多个所述限速球对应设置在多个所述限位件上的所述限位槽内。

在一较佳实施例中，所述限速套筒的内壁面呈自下向上径向渐缩设置，所述限速球能在转动离心作用下与所述限速套筒的内壁面间具有压力，所述压力产生所述限速球与所述限速套筒间的摩擦力，以限制所述喷枪的转速，所述压力的至少部分分力用于使所述限位件向所述限位孔内弹性压缩，以使所述限速球沿所述限位槽向径向外侧移动。

在一较佳实施例中，所述限速套筒按照其内壁面的结构区分至少形成有第一限速套筒和第二限速套筒，所述第一限速套筒和所述第二限速套筒分时的套设在所述中心管上。

在一较佳实施例中，所述第一限速套筒的内壁面与所述第一限速套筒的轴线间的夹角大于所述第二限速套筒的内壁面与所述第二限速套筒的轴线间的夹角。

在一较佳实施例中，所述限速套筒的内壁面与所述限速套筒的轴线间的夹角呈自下向上逐渐变大或逐渐变小设置。

在一较佳实施例中，所述限速套筒通过螺纹与所述中心管连接，所述限速套筒能通过螺纹调节自身的高度，以控制所述限速球与所述限速套筒的内壁面的接触位置。

在一较佳实施例中，所述限速机构还包括止退螺母，所述止退螺母通过螺纹连接在所述中心管上，且抵靠在所述限速套筒的上端面，所述止退螺母用于防止所述限速套筒被所述限速球摩擦而旋出所述中心管。

在一较佳实施例中，所述中心管在其侧壁上形成有流体出口；

所述喷枪的内部在所述流体出口处形成有储液腔，所述喷枪上形成有自其内壁向其外壁延伸的多个喷嘴，多个所述喷嘴沿所述喷枪的周向均匀分布设置；

所述喷嘴与所述储液腔相连通，所述喷嘴的轴线呈与所述中心管的轴线偏心设置，清洗水通过所述中心管、所述流体出口、所述储液腔、及多个所述喷嘴喷出所述喷枪，并产生反推转矩驱动所述喷枪转动。

本发明的特点及优点是：

本发明提供的限速射流洗井装置，能通过中心管和转动设置在中心管上的旋转射流清洗机构将清洗水输送到井内，清洗水离开旋转射流清洗机构时会产生反推力，这一反推力能驱动旋转射流清洗机构转动，从而清洗到井内的各个位置。同时，在旋转射流清洗机构转动时，限速机构内的限速球与旋转射流清洗机构同步转动，并于固定不转的限速套筒间产生摩擦，从而限制旋转射流清洗机构的转速，进而防止旋转射流清洗机构转动过快而影响洗井的质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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所示为本发明的限速射流洗井装置的整体结构示意图。

图2所示为本发明的限速射流洗井装置的限速机构剖视(图1A-A)俯视示意图。

图3所示为本发明的限速射流洗井装置的限速套筒的第一实施例结构示意图。

图4所示为本发明的限速射流洗井装置的限速套筒的第二实施例结构示意图。

图5所示为本发明的限速射流洗井装置的限速套筒的第三实施例结构示意图。

图6所示为本发明的限速射流洗井装置的限速套筒的第四实施例结构示意图。

图7所示为本发明的限速射流洗井装置的旋转射流清洗机构剖视(图1B-B)仰视示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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做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。需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

请参阅图1所示，本发明实施例提供了一种限速射流洗井装置，包括：中心管1；旋转射流清洗机构2，能转动的设置在中心管1上；限速机构3，设置在中心管1上，且位于旋转射流清洗机构2的上端；其中，限速机构3包括限速套筒31和至少一个限速球32，限速套筒31可拆卸的套设在中心管1上，限速球32能移动的设置在限速套筒31和旋转射流清洗机构2之间，且能跟随旋转射流清洗机构2同步转动，在限速球32接触限速套筒31的状态下，限速球32与限速套筒31间的摩擦力限制旋转射流清洗机构2的转速。

以下进一步说明本发明实施例的限速射流洗井装置的具体结构和连接关系：

请一并参阅图2所示，在一较佳实施例中，旋转射流清洗机构2包括喷枪21，喷枪21能转动的套设在中心管1上，喷枪21的上端面上形成有至少一个限位孔22；限速机构3包括至少一个限位件33，限位件33设置在限位孔22内，且通过弹簧34弹性连接在限位孔22的底面上，限位件33的上端面上形成有限位槽331，限速球32能滑动的设置在限位槽331内，以使喷枪21能通过限位孔22和限位件33驱动限速球32同步转动。

在一较佳实施例中，限位孔22的数量为多个，多个限位孔22在喷枪21的上端面上沿周向均匀分布设置；限位件33的数量为多个，多个限位件33对应设置在多个限位孔22内；限速球32的数量为多个，多个限速球32对应设置在多个限位件33上的限位槽331内。

在一较佳实施例中，限速套筒31的内壁面呈自下向上径向渐缩设置，限速球32能在转动离心作用下与限速套筒31的内壁面间具有压力，压力产生限速球32与限速套筒31间的摩擦力，以限制喷枪21的转速，压力的至少部分分力用于使限位件33向限位孔22内弹性压缩，以使限速球32沿限位槽331向径向外侧移动。

请一并参阅图3及图4所示，在一较佳实施例中，限速套筒31按照其内壁面的结构区分至少形成有第一限速套筒31a和第二限速套筒31b，第一限速套筒31a和第二限速套筒31b分时的套设在中心管1上。

在一较佳实施例中，第一限速套筒31a的内壁面与第一限速套筒31a的轴线间的夹角大于第二限速套筒31b的内壁面与第二限速套筒31b的轴线间的夹角。

在一较佳实施例中，限速套筒31的内壁面与限速套筒31的轴线间的夹角呈自下向上逐渐变大或逐渐变小设置。请一并参阅图5及图6所示，在一种可行的实施例中，具体结构可如图中限速套筒31c或限速套筒31d设置，但不限于此。

在一较佳实施例中，限速套筒31通过螺纹与中心管1连接，限速套筒31能通过螺纹调节自身的高度，以控制限速球32与限速套筒31的内壁面的接触位置。

请参阅图5所示，在一较佳实施例中，限速机构3还包括止退螺母35，止退螺母35通过螺纹连接在中心管1上，且抵靠在限速套筒31的上端面，止退螺母35用于防止限速套筒31被限速球32摩擦而旋出中心管1。

请一并参阅图7所示，在一较佳实施例中，中心管1在其侧壁上形成有流体出口11；喷枪21的内部在流体出口11处形成有储液腔23，喷枪21上形成有自其内壁向其外壁延伸的多个喷嘴24，多个喷嘴24沿喷枪21的周向均匀分布设置；喷嘴24与储液腔23相连通，喷嘴24的轴线呈与中心管1的轴线偏心设置，清洗水通过中心管1、流体出口11、储液腔23、及多个喷嘴24喷出喷枪21，并产生反推转矩驱动喷枪21转动。

基于以上方法描述，本发明实施例的限速射流洗井装置具有以下有益效果：

1.本发明实施例提供的限速射流洗井装置，能通过中心管1和转动设置在中心管1上的旋转射流清洗机构2将清洗水输送到井内，清洗水离开旋转射流清洗机构2时会产生反推力，这一反推力能驱动旋转射流清洗机构2转动，从而清洗到井内的各个位置。同时，在旋转射流清洗机构2转动时，限速机构3内的限速球32与旋转射流清洗机构2同步转动，并于固定不转的限速套筒31间产生摩擦，从而限制旋转射流清洗机构2的转速，进而防止旋转射流清洗机构2转动过快而影响洗井的质量。

2.本发明实施例提供的限速射流洗井装置，在限速机构3内设置有限位件33，限位件33通过弹簧34弹性连接在喷枪21上，在喷枪21转动时，限速球32能推动限位件33下移，使限速球32与限速套筒31间的接触位置径向外移，进一步增大摩擦力所产生的限速转矩。在喷枪21不再转动时，限位件33还能通过弹力将限速球32挤压回原位，防止限速球32被卡住。

3.本发明实施例提供的限速射流洗井装置，设置有多个限速套筒31，不同的限速套筒31的内壁面与其轴线间的夹角不同。当限速机构3使用不同的限速套筒31时，限速球32与限速套筒31接触时产生的压力的方向也不同，从而能通过更换限速套筒31的方式，产生不同的限速摩擦力。一般的，限速套筒31的内壁面与其轴线间的夹角越大，则限速球32与限速套筒31间的限速摩擦力就越大。

4.本发明实施例提供的限速射流洗井装置，可将单个限速套筒31的内壁面设置成曲面状，并通过控制限速套筒31在中心管1上的螺旋旋进深度的不同，使限速球32与限速套筒31接触位置的内壁面与其轴线间的夹角也不同，进而使限速球32与限速套筒31接触时产生的压力的方向也不同，从而能通过控制限速套筒31位置的方式，产生不同的限速摩擦力。一般的，例如限速套筒31的内壁面与其轴线间的夹角呈自下向上逐渐变小设置时，限速套筒31在中心管1上的位置越高，则限速球32与限速套筒31的接触位置越靠径向外侧，限速球32与限速套筒31间的限速摩擦力也就越大，反之同理。

以上仅为本发明的实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的内容可以对本发明实施例进行各种改动或变型而不脱离本发明的精神和范围。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

Claims (10)

1.一种限速射流洗井装置，其特征在于，包括：

中心管；

旋转射流清洗机构，能转动的设置在所述中心管上；

限速机构，设置在所述中心管上，且位于所述旋转射流清洗机构的上端；

其中，所述限速机构包括限速套筒和至少一个限速球，所述限速套筒可拆卸的套设在所述中心管上，所述限速球能移动的设置在所述限速套筒和所述旋转射流清洗机构之间，且能跟随所述旋转射流清洗机构同步转动，在所述限速球接触所述限速套筒的状态下，所述限速球与所述限速套筒间的摩擦力限制所述旋转射流清洗机构的转速。

2.如权利要求1所述的限速射流洗井装置，其特征在于，所述旋转射流清洗机构包括喷枪，所述喷枪能转动的套设在所述中心管上，所述喷枪的上端面上形成有至少一个限位孔；

所述限速机构包括至少一个限位件，所述限位件设置在所述限位孔内，且通过弹簧弹性连接在所述限位孔的底面上，所述限位件的上端面上形成有限位槽，所述限速球能滑动的设置在所述限位槽内，以使所述喷枪能通过所述限位孔和所述限位件驱动所述限速球同步转动。

3.如权利要求2所述的限速射流洗井装置，其特征在于，所述限位孔的数量为多个，多个所述限位孔在所述喷枪的上端面上沿周向均匀分布设置；

所述限位件的数量为多个，多个所述限位件对应设置在多个所述限位孔内；

所述限速球的数量为多个，多个所述限速球对应设置在多个所述限位件上的所述限位槽内。

4.如权利要求2所述的限速射流洗井装置，其特征在于，所述限速套筒的内壁面呈自下向上径向渐缩设置，所述限速球能在转动离心作用下与所述限速套筒的内壁面间具有压力，所述压力产生所述限速球与所述限速套筒间的摩擦力，以限制所述喷枪的转速，所述压力的至少部分分力用于使所述限位件向所述限位孔内弹性压缩，以使所述限速球沿所述限位槽向径向外侧移动。

5.如权利要求4所述的限速射流洗井装置，其特征在于，所述限速套筒按照其内壁面的结构区分至少形成有第一限速套筒和第二限速套筒，所述第一限速套筒和所述第二限速套筒分时的套设在所述中心管上。

6.如权利要求5所述的限速射流洗井装置，其特征在于，所述第一限速套筒的内壁面与所述第一限速套筒的轴线间的夹角大于所述第二限速套筒的内壁面与所述第二限速套筒的轴线间的夹角。

7.如权利要求4所述的限速射流洗井装置，其特征在于，所述限速套筒的内壁面与所述限速套筒的轴线间的夹角呈自下向上逐渐变大或逐渐变小设置。

8.如权利要求7所述的限速射流洗井装置，其特征在于，所述限速套筒通过螺纹与所述中心管连接，所述限速套筒能通过螺纹调节自身的高度，以控制所述限速球与所述限速套筒的内壁面的接触位置。

9.如权利要求8所述的限速射流洗井装置，其特征在于，所述限速机构还包括止退螺母，所述止退螺母通过螺纹连接在所述中心管上，且抵靠在所述限速套筒的上端面，所述止退螺母用于防止所述限速套筒被所述限速球摩擦而旋出所述中心管。

10.如权利要求2所述的限速射流洗井装置，其特征在于，所述中心管在其侧壁上形成有流体出口；

所述喷枪的内部在所述流体出口处形成有储液腔，所述喷枪上形成有自其内壁向其外壁延伸的多个喷嘴，多个所述喷嘴沿所述喷枪的周向均匀分布设置；

所述喷嘴与所述储液腔相连通，所述喷嘴的轴线呈与所述中心管的轴线偏心设置，清洗水通过所述中心管、所述流体出口、所述储液腔、及多个所述喷嘴喷出所述喷枪，并产生反推转矩驱动所述喷枪转动。

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