CN118008207A - 一种联动式多功能井筒清洁一体化工具及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种联动式多功能井筒清洁一体化工具及其应用，属于石油天然气井下清洁工具技术领域。工具包括本体、压块、刮刀座、刮刀片、压缩弹簧、滑套和循环外筒，其中，本体内滑动套装有滑套，滑套上设置有若干缩颈，本体外侧周向均布设置有凹槽，凹槽内设置有刮刀座，刮刀座内侧接触有滑套，刮刀座外侧连接有刮刀片，刮刀片两侧的本体上分别设置有压块，刮刀座与刮刀片之间和刮刀片与压块之间均设置有压缩弹簧，本体下端螺纹连接有循环外筒。本发明用于套管通井、刮削、洗井等作业，下井和起井时刮刀片收回，井下作业时刮刀片张开。单趟起下工具可完成多种作业，节省时间，提高效率，作业完成后直接上提起出工具，操作方便、可靠。
Description
技术领域
本发明涉及一种联动式多功能井筒清洁一体化工具及其应用，属于石油天然气井下清洁工具技术领域。
背景技术
在修井过程中，井筒内壁经常会被泥浆硬化块、水泥环、铁锈和固井残留物依附；在采油修井中，同样也会被死蜡、垢类所依附，井底会积聚落鱼垃圾，井筒存在套管变形的状况，这些状况会造成管柱遇阻，流道堵塞，内壁腐蚀，严重的会造成各类事故甚至井筒提前报废。刮壁器主要用于清除残留在井筒内壁上的泥浆硬化块、水泥环、铁锈和固井残留物、硬蜡、各种盐类结晶和沉积物、射孔毛刺以及套管锈蚀后所产生的氧化铁等物，有利于其他井下工具的下入和提高作业的成功率。
目前常用的刮壁器多为普通机械式刮壁器，只能进行单一的刮削作业，在管柱作业使用中存在以下几个弊端：第一、无法实现井筒清洁一体化作业，增大作业量，操作繁琐；第二、井筒中存在大量的硬化块、水泥环，套管存在变形的情况时，工具的刮刀片处于张开状态，工具下入时会造成管柱遇阻，无法下入至预定位置；第三、无法实现循环洗井作业。为此，提出本发明。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种联动式多功能井筒清洁一体化工具及其应用，用于套管通井、刮削、洗井等作业，下井和起井时刮刀片收回，井下作业时刮刀片张开。
刮壁器本体两端的通径用于清除套管内壁粘附的固体物质，并检查套管通径变形、破损情况；刮刀片锁定在本体外圆上的凹槽内，下到预定位置投球打压张开，刮削井筒内壁，清除井筒内壁上的杂物，使得井筒内壁光滑顺畅，为顺利下入其他井下工具清除障碍；同时循环孔打开，向井筒内注入具有一定性质的洗井工作液，通过循环孔将井壁上的脏物混合到洗井工作中带到地面；再次投球，当滑套被击落时刮刀片收回。
单趟起下工具可完成多种作业，节省时间，提高效率，作业完成后直接上提起出工具，操作方便、可靠。
本发明的技术方案如下：
一种联动式多功能井筒清洁一体化工具，包括本体、压块、刮刀座、刮刀片、压缩弹簧、滑套和循环外筒，其中，本体内滑动套装有滑套，滑套上设置有若干缩颈，本体外侧周向均布设置有凹槽，凹槽内设置有刮刀座，刮刀座内侧接触有滑套，刮刀座外侧通过限位螺钉连接有刮刀片，刮刀片两侧的本体上分别通过卡瓦螺钉设置有压块，刮刀座与刮刀片之间和刮刀片与压块之间均设置有压缩弹簧，本体下端螺纹连接有循环外筒。
根据本发明优选的，滑套内设置有第一钢球和第二钢球。
根据本发明优选的，滑套下端和循环外筒内均设置有循环孔。
根据本发明优选的，本体下端设置有第一剪销，第一剪销贯穿本体后插入滑套，本体上端设置有贯穿槽，贯穿槽内设置有固定螺钉，固定螺钉下侧通过弹簧连接有第二剪销，滑套上端设置有限位槽。
根据本发明优选的，压块一侧的本体上设置有限位块，提高压块的稳定性。
根据本发明优选的，刮刀片上设置有若干倾斜刀刃，保证井筒内的刮除效果。
根据本发明优选的，若干刮刀片在本体轴向上360°全覆盖，刮刀片上下两端错位均布，从本体一端的轴向方向去看，刮刀片占据了本体整个外圆。
根据本发明优选的，循环外筒底端设置有锥形的导向块，在下井过程中起导向作用。
上述联动式多功能井筒清洁一体化工具的应用，步骤如下：
(1)将一体化工具顶部连接中空钻杆，中空钻杆连接于现场现有的设备，初始位置时，刮刀座位于滑套缩颈内，刮刀片处于收回状态，滑套下端位于循环外筒内，循环孔关闭，然后中空钻杆下移，将一体化工具伸入井筒，一体化工具下移过程即为井筒变形检查过程，顺利下移则表明井筒无变形；
(2)井筒下移至清洁位置时，从中空钻杆上部投入第一钢球，第一钢球经本体进入滑套，第一钢球与滑套内径相同，第一钢球下滑至滑套下部后，受底部空气压缩产生的压力影响，不在下移，然后经中空钻杆施加空压，滑套和第一钢球在压力作用下下移，第一剪销被滑套打断，滑套底部继续向循环外筒内运动，滑套内的循环孔与循环外筒内的循环孔重合，循环孔打开，滑套运动时，刮刀座脱离滑套缩颈，刮刀片顶出，同时第二剪销插入滑套限位槽内，对滑套位置固定；
(3)刮削作业，中空钻杆带动一体化工具上下运动，在360°全覆盖的刮刀片作用下对井筒进行多次全方位刮削，刮削过程中压缩弹簧提供径向进给力，直至刮除井筒内附着物；
(4)洗井作业；
(5)洗井作业结束后，井筒内预留部分洗井工作液，堵塞循环孔，然后经中空钻杆投入第二钢球，第二钢球滑入滑套后，受底部空气压缩产生的压力影响，不在下移，然后经中空钻杆施加空压，滑套和第二钢球在压力作用下继续下移，第二剪销被滑套打断，滑套运动至循环外筒底部，刮刀座落入滑套上侧的缩颈内，刮刀片收回，然后利用中空钻杆将一体化工具带出井筒，完成清洁。
根据本发明优选的，步骤(4)中，洗井作业包括正循环洗井和反循环洗井；
正循环洗井，经中空钻杆向一体化工具内注入洗井工作液，洗井工作液经滑套、循环外筒后从循环孔流出，从一体化工具和井筒之间的空隙里流出至地面，从而将刮削作业产生的脏物洗出；
反循环洗井，从一体化工具和井筒之间的空隙里注入洗井工作液，洗井工作液经循环外筒进入一体化工具，然后经循环外筒、滑套后从中空钻杆流出，从而将刮削作业产生的脏物洗出。
本发明的有益效果在于：
1、本发明可实现井筒一体化清洁作业，减少起下管柱的次数，提高作业效率，降低作业成本。
2、本发明下井时刮刀片处于收回状态，防止下井过程中遇阻无法下入工具，工具下至预定位置时投球加压使刮刀片张开进行刮削作业。
3、本发明增加了滑套机构，下到预定位置后，可进行整体试压。
4、本发明在井筒刮削作业结束后，可对刮削后的井壁进行清洗。
附图说明
图1是本发明的结构剖面示意图；
图2是本发明的结构示意图；
图3是本发明的本体结构示意图；
图4是本发明的侧视结构示意图
图5是本发明的刮刀片安装结构剖面示意图；
图6是本发明的刮刀片俯视结构示意图；
图7本发明的第二剪销安装示意图；
图8是本发明图1中的A-A向剖视图；
图9是本发明的刮刀片结构示意图；
图10是本发明的第二钢球投入状态示意图；
图11是本发明的循环孔正反洗井局部示意图；
图中，1.本体，2.限位块，3.压块，4.刮刀座，5.刮刀片，6.压缩弹簧，7.卡瓦螺钉，8.滑套，9.循环外筒，10.第二剪销，11.弹簧，12.固定螺钉，13.第一剪销，14.限位螺钉，15.导向块，16.第二钢球，17.第一钢球，18.限位槽，19.循环孔，20.正循环洗井，21.反循环洗井。
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步说明，但不限于此。
实施例1：
如图1-10所示，本实施例提供一种联动式多功能井筒清洁一体化工具，包括本体1、压块3、刮刀座4、刮刀片5、压缩弹簧6、滑套8和循环外筒9，其中，本体1内滑动套装有滑套8，滑套8上设置有若干缩颈，本体1外侧周向均布设置有凹槽，凹槽内设置有刮刀座4，刮刀座4内侧接触有滑套8，刮刀座4外侧通过限位螺钉14连接有刮刀片5，刮刀片5两侧的本体上分别通过卡瓦螺钉7设置有压块3，刮刀座4与刮刀片5之间和刮刀片5与压块3之间均设置有压缩弹簧6，本体1下端螺纹连接有循环外筒9。
滑套8内设置有第一钢球17和第二钢球16。
滑套8下端和循环外筒9内均设置有循环孔19。
本体1下端设置有第一剪销13，第一剪销13贯穿本体1后插入滑套8，本体1上端设置有贯穿槽，贯穿槽内设置有固定螺钉12，固定螺钉12下侧通过弹簧11连接有第二剪销10，滑套8上端设置有限位槽18。
压块3一侧的本体1上设置有限位块2，提高压块的稳定性。
刮刀片5上设置有若干倾斜刀刃，保证井筒内的刮除效果。
若干刮刀片在本体轴向上360°全覆盖，刮刀片上下两端错位均布，如图2所示，从本体一端的轴向方向去看，刮刀片占据了本体整个外圆。
循环外筒9底端设置有锥形的导向块15，在下井过程中起导向作用。
上述联动式多功能井筒清洁一体化工具的应用，步骤如下：
(1)将一体化工具顶部连接中空钻杆，中空钻杆连接于现场现有的设备，初始位置时，刮刀座位于滑套缩颈内，刮刀片处于收回状态，滑套下端位于循环外筒内，循环孔关闭，然后中空钻杆下移，将一体化工具伸入井筒，一体化工具下移过程即为井筒变形检查过程，顺利下移则表明井筒无变形；
(2)井筒下移至清洁位置时，从中空钻杆上部投入第一钢球，第一钢球经本体进入滑套，第一钢球与滑套内径相同，第一钢球下滑至滑套下部后(图1中所示位置)，受底部空气压缩产生的压力影响，不在下移，然后经中空钻杆施加空压，滑套和第一钢球在压力作用下下移，第一剪销被滑套打断，滑套底部继续向循环外筒内运动，滑套内的循环孔与循环外筒内的循环孔重合，循环孔打开，滑套运动时，刮刀座脱离滑套缩颈，刮刀片顶出，同时第二剪销插入滑套限位槽内，对滑套位置固定；
(3)刮削作业，中空钻杆带动一体化工具上下运动，在360°全覆盖的刮刀片作用下对井筒进行多次全方位刮削，刮削过程中压缩弹簧提供径向进给力，直至刮除井筒内附着物；
(4)洗井作业；
正循环洗井，经中空钻杆向一体化工具内注入洗井工作液，洗井工作液经滑套、循环外筒后从循环孔流出，从一体化工具和井筒之间的空隙里流出至地面，从而将刮削作业产生的脏物洗出；
反循环洗井，从一体化工具和井筒之间的空隙里注入洗井工作液，洗井工作液经循环外筒进入一体化工具，然后经循环外筒、滑套后从中空钻杆流出，从而将刮削作业产生的脏物洗出；
(5)洗井作业结束后，井筒内预留部分洗井工作液，堵塞循环孔，然后经中空钻杆投入第二钢球，第二钢球滑入滑套后，受底部空气压缩产生的压力影响，不在下移，然后经中空钻杆施加空压，滑套和第二钢球在压力作用下继续下移，第二剪销被滑套打断，滑套运动至循环外筒底部，刮刀座落入滑套上侧的缩颈内，刮刀片收回，然后利用中空钻杆将一体化工具带出井筒，完成清洁。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种联动式多功能井筒清洁一体化工具，其特征在于，包括本体、压块、刮刀座、刮刀片、压缩弹簧、滑套和循环外筒，其中，本体内滑动套装有滑套，滑套上设置有若干缩颈，本体外侧周向均布设置有凹槽，凹槽内设置有刮刀座，刮刀座内侧接触有滑套，刮刀座外侧通过限位螺钉连接有刮刀片，刮刀片两侧的本体上分别设置有压块，刮刀座与刮刀片之间和刮刀片与压块之间均设置有压缩弹簧，本体下端螺纹连接有循环外筒。
2.如权利要求1所述的联动式多功能井筒清洁一体化工具，其特征在于，滑套内设置有第一钢球和第二钢球。
3.如权利要求2所述的联动式多功能井筒清洁一体化工具，其特征在于，滑套下端和循环外筒内均设置有循环孔。
4.如权利要求3所述的联动式多功能井筒清洁一体化工具，其特征在于，本体下端设置有第一剪销，第一剪销贯穿本体后插入滑套，本体上端设置有贯穿槽，贯穿槽内设置有固定螺钉，固定螺钉下侧通过弹簧连接有第二剪销，滑套上端设置有限位槽。
5.如权利要求1所述的联动式多功能井筒清洁一体化工具，其特征在于，压块一侧的本体上设置有限位块。
6.如权利要求1所述的联动式多功能井筒清洁一体化工具，其特征在于，刮刀片上设置有若干倾斜刀刃。
7.如权利要求4所述的联动式多功能井筒清洁一体化工具，其特征在于，若干刮刀片在本体轴向上360°全覆盖。
8.如权利要求1所述的联动式多功能井筒清洁一体化工具，其特征在于，循环外筒底端设置有锥形的导向块。
9.如权利要求7所述的联动式多功能井筒清洁一体化工具的应用，其特征在于，步骤如下：
(1)将一体化工具顶部连接中空钻杆，初始位置时，刮刀座位于滑套缩颈内，刮刀片处于收回状态，滑套下端位于循环外筒内，循环孔关闭，然后中空钻杆下移，将一体化工具伸入井筒，一体化工具下移过程即为井筒变形检查过程，顺利下移则表明井筒无变形；
(2)井筒下移至清洁位置时，从中空钻杆上部投入第一钢球，第一钢球经本体进入滑套，第一钢球与滑套内径相同，第一钢球下滑至滑套下部后，受底部空气压缩产生的压力影响，不在下移，然后经中空钻杆施加空压，滑套和第一钢球在压力作用下下移，第一剪销被滑套打断，滑套底部继续向循环外筒内运动，滑套内的循环孔与循环外筒内的循环孔重合，循环孔打开，滑套运动时，刮刀座脱离滑套缩颈，刮刀片顶出，同时第二剪销插入滑套限位槽内，对滑套位置固定；
(3)刮削作业，中空钻杆带动一体化工具上下运动，在360°全覆盖的刮刀片作用下对井筒进行多次全方位刮削，刮削过程中压缩弹簧提供径向进给力，直至刮除井筒内附着物；
(4)洗井作业；
(5)洗井作业结束后，井筒内预留部分洗井工作液，堵塞循环孔，然后经中空钻杆投入第二钢球，第二钢球滑入滑套后，受底部空气压缩产生的压力影响，不在下移，然后经中空钻杆施加空压，滑套和第二钢球在压力作用下继续下移，第二剪销被滑套打断，滑套运动至循环外筒底部，刮刀座落入滑套上侧的缩颈内，刮刀片收回，然后利用中空钻杆将一体化工具带出井筒，完成清洁。
10.如权利要求9所述的联动式多功能井筒清洁一体化工具的应用，其特征在于，步骤(4)中，洗井作业包括正循环洗井和反循环洗井；
正循环洗井，经中空钻杆向一体化工具内注入洗井工作液，洗井工作液经滑套、循环外筒后从循环孔流出，从一体化工具和井筒之间的空隙里流出至地面，从而将刮削作业产生的脏物洗出；
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