CN203729917U - 一种冲砂笔尖 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种冲砂笔尖，适用于直井、大斜度井、水平井及硬质砂层的冲砂作业。所述冲砂笔尖主要包括一筒体、一换向阀、一弹簧及一转子。所述转子连接于筒体下部，转子侧壁设有转子叶轮，转子一端突出于筒体下部并形成一工作端，所述工作端设有多个搅砂尖。搅砂尖上设有搅砂喷嘴，转子内部设有轴向的贯通孔，所述贯通孔连通所述搅砂喷嘴。本实用新型利用离心力原理以及搅砂尖的旋转钻进能力，提高了冲砂笔尖在大斜度段和水平段的冲砂效率及携砂能力，同时对硬质砂具有一定的破碎能力，解决了常规冲砂笔尖无法对硬质砂层进行有效冲砂作业的难题，使得冲砂作业更加安全、高效。
Description
技术领域
本实用新型涉及采油机械领域，是一种适用于直井、大斜度井和水平井的冲砂装置，具体而言，涉及一种冲砂笔尖。
背景技术
随着许多油田逐步进入到开发中后期，出砂井越来越多，出砂状况日趋严重，尤其是后期侧钻井、水平井的大量出现，对冲砂工具的要求越来越高。虽然目前现场使用的冲砂工具种类繁多，但质量参差不齐，尤其是在大斜度井和水平井中使用的冲砂工具更是少之又少，且经常会出现砂卡、砂堵、冲砂效率低、返砂效率低、油、水井地层污染等各种问题，易造成事故，大大影响了冲砂时效。授权公告号为CN202228022U的专利中，该冲砂笔尖虽然利用双向喷射原理解决了大斜度段和水平段携砂液返砂速度慢、携砂能力差的问题，但是需特别指出的是，当遇到大砂块或泥质砂等具有一定硬度的砂层时，该冲砂笔尖以及其他许多种类的冲砂工具由于冲砂液到达砂桥的压力不足或只能靠磨铣冲砂，从而冲砂效率较低且容易造成砂堵。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种冲砂笔尖，进而解决一般冲砂笔尖在直井、大斜度井和水平井中冲砂速度慢、冲砂效率低、返砂效率低等问题，同时当遇到大砂块或泥质砂等硬质砂层时，仍具有较好的冲砂效果。
本实用新型提出的冲砂笔尖的技术方案如下：
一种冲砂笔尖，其包含：一筒体，所述筒体内腔形成液流通道；所述筒体上端侧壁设有多个正向喷嘴及反向喷嘴，一换向阀能移动地设置在所述筒体内，所述换向阀的侧壁上设有多个能与所述正向喷嘴连通的正向喷口，以及多个能与所述反向喷嘴连通的反向喷口；一弹簧，两端分别抵接于所述换向阀底部和所述筒体；一转子，能转动地设置在所述筒体下部，所述转子上设有转子叶轮，所述筒体内壁上设有多个驱动喷嘴；进一步地，所述转子的下部延伸至所述筒体的外部并形成一工作端，所述工作端外周壁突设有多个搅砂尖，每个所述搅砂尖上形成有搅砂喷嘴；所述转子设有轴向的贯通孔，所述贯通孔与所述液流通道和所述搅砂喷嘴相连通。
在优选的实施方式中，所述筒体内腔环向设有第一凸台及位于其下方的第二凸台，多个所述驱动喷嘴环向设置于所述第一凸台上，多个出口喷嘴环向设置于所述第二凸台上；所述转子能转动地连接于所述第一凸台和第二凸台，所述转子叶轮位于所述第一凸台及第二凸台之间。
在优选的实施方式中，所述转子通过两轴套分别与所述第一凸台和第二凸台能转动地相连接。
在优选的实施方式中，一限位装置连接于所述转子上部且能抵接于所述第一凸台上端面。
在优选的实施方式中，所述转子工作端的外径大于所述第二凸台的内径且所述工作端上端面能抵接于所述第二凸台下端面。
在优选的实施方式中，所述转子的工作端沿轴向设有至少一组所述搅砂尖，每组具有多个所述搅砂尖，且沿所述转子环向均匀设置。
在优选的实施方式中，所述转子的工作端沿轴向设有两组所述搅砂尖，每组具有四个所述搅砂尖。
在优选的实施方式中，所述搅砂尖朝向所述转子工作端的下部倾斜设置，且所述搅砂尖与所述转子轴线的夹角大于0度小于90度。
在优选的实施方式中，所述贯通孔于所述工作端的下部形成一缩颈的喷射口。
本实用新型的冲砂笔尖，其搅砂喷嘴喷出的冲砂液在高速旋转的转子带动下，利用离心力原理，在旋转力和冲击力的共同作用下，将大量的地层砂卷入携砂液中，提高了冲砂效率。此外，通过搅砂尖的旋转钻进能力，实现了对大砂块或泥质砂等硬质砂的破碎能力，解决了常规冲砂笔尖无法对硬质砂层实施有效冲砂作业的难题。所述转子分别通过两组轴套内接于第一凸台和第二凸台，进而增加了转子的定位稳定性及工作可靠性。
附图说明
以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性解释和说明，并不用以限制本实用新型的范围。其中：
图1为本实用新型的冲砂笔尖的剖视示意图；
图2为图1中沿A-A线的剖视示意图；
图3为图1中沿B-B线的剖视示意图；
图4为图1中沿C-C线剖视示意图。
附图标号说明：
1：上接头 11：换向阀
2：反向喷嘴 12：弹簧
3：正向喷嘴 13：转子
4：筒体 14：液流通道
5：贯通孔 15：限位装置
6：驱动喷嘴 16：工作端
7：转子叶轮 17：出口喷嘴
8：搅砂尖 18：第一凸台
9：搅砂喷嘴 19：第二凸台
101：正向喷口 20：喷射口
102：反向喷口
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现结合附图说明本实用新型的具体实施方式。
如图1所示，为本实用新型冲砂笔尖的剖视图。在此约定，图1的右端即为本实用新型的冲砂笔尖的上端。其中，所述冲砂笔尖包含一筒体4，筒体4上端形成能与扶正器相连接的上接头1，筒体4内腔形成冲砂液的液流通道14；筒体4上端侧壁上设有多个呈倾斜设置的正向喷嘴3及反向喷嘴2，且正向喷嘴3位于反向喷嘴2下方；筒体4内腔可移动地设有一换向阀11，该换向阀11上设有能与正向喷嘴3相连通的正向喷口101以及能与反向喷嘴2相连通的反向喷口102，且正向喷口101位于反向喷口102下方；一弹簧12两端分别抵接于换向阀11底部和筒体4的一台阶；筒体4内腔环向设有第一凸台18和位于其下方的第二凸台19，第一凸台18上设有多个轴向贯通的驱动喷嘴6，第二凸台19上设有多个轴向贯通的出口喷嘴17。所述冲砂笔尖进一步包含一转子13，转子13设有轴向的贯通孔5，转子13侧壁上设有转子叶轮7，所述转子叶轮7位于两所述凸台之间，如图1及图2所示；转子13通过两轴套分别转动地连接于第一凸台18和第二凸台19（常规技术，在此不赘述），其中，转子13与筒体4及出口喷嘴17的位置关系如图3所示。
转子13一端突出于筒体4下部并形成一工作端16，该工作端16外周壁沿轴向突出设有两组搅砂尖8，每组四个搅砂尖8环向均布于工作端16。每个搅砂尖8上均设有搅砂喷嘴9，如图1和图4所示。搅砂尖8朝向所述工作端16的下部倾斜设置，搅砂尖8与转子13轴线的夹角大于0度小于90度。
转子13连接于第一凸台18的一端延伸至所述液流通道14，所述贯通孔5与各搅砂喷嘴9相连通且贯通孔5位于工作端16下部形成一缩颈的喷射口20，该喷射口20的设置在保证工作端16末端液流冲击力的同时能确保各搅砂喷嘴9处具有足够的液流冲击力。
进一步地，在转子13上部设有一限位装置15，具体而言，该限位装置15可为一限位螺母或一限位台阶。该限位装置可于工作过程中限制转子13的轴向移动。同时，转子工作端16柱状部分的直径大于第二凸台19的内径，使得工作端16上端面能抵接于第二凸台19的下端面，从而在冲砂过程中转子13能抵持于筒体4。
此外，为了对本实用新型冲砂笔尖的结构有更清楚的理解，在此对转子13及相关部件的安装方式做进一步说明。在一可行的实施例中，筒体4可为两瓣式结构或两段式结构。现以两段式结构为例予以具体说明。其中，可将筒体4以图1中A-A线所示位置分为上下两段，该两段筒体可通过丝扣或焊接等形式相连接，此为常规结构不赘述。在安装过程中，当转子13于筒体下方穿入两凸台后，转子叶轮7即可安装于转子外壁，同时将一限位螺母连接于转子13上部，最后连接上下两段两筒体进而完成转子13的安装。
以下进一步说明本实用新型冲砂笔尖的工作原理：
所述筒体4上端连接扶正器，扶正器的上部连接冲砂管柱，在工作时，首先下放冲砂笔尖到砂面以上5m左右位置，开启地面冲砂泵，向冲砂管柱内泵入冲砂液，冲砂液进入冲砂笔尖后，推动换向阀11下行并压缩弹簧12，当冲砂液的推动力达到换向阀11正向喷射的额定压力范围时，换向阀的正向喷口101到达筒体上所述正向喷嘴3的位置，一部分冲砂液便以较高的压力和流速从所述正向喷嘴3喷出，从而起到清洗管壁油污、炮眼以及冲击下部砂面的作用；另外，一部分冲砂液则经过驱动喷嘴6以较高的速度冲击到所述转子13的转子叶轮7上面，从而驱动转子叶轮7高速旋转，带动所述转子13上的搅砂尖8同步旋转，冲砂液经出口喷嘴17喷出该冲砂笔尖；此外，还有一部分冲砂液经所述贯通孔5最终从多个搅砂喷嘴9及贯通孔末端的喷射口20高速喷出并作用在砂面上，利用冲砂液的高速旋转冲击力，使大量的地层砂随着携砂液一起高速旋转流动。
如果井底已形成一定硬度的砂块，则适当下压管柱，使所述多个搅砂尖8作用于砂面，从而搅碎块状砂体。随着泵入的冲砂液压力值的升高，换向阀11继续下行，当压力达到反向喷射的额定压力范围时，换向阀11上的所述反向喷口102到达筒体上反向喷嘴2的位置，此时正向喷嘴3与换向阀上的正向喷口101已分开而没有冲砂液流出，冲砂液则从反向喷嘴2高速喷出，从而可加大携砂液的上返动力，大大提高了携砂液的上返速度和携砂能力，尤其是提高了在大斜度段和水平段的携砂能力。
在此后的冲砂过程中，随着携砂液带着大量砂粒返排到地面，需要慢慢下放冲砂管柱，直至完成整个冲砂作业。
以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限制本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。
Claims (9)
1.一种冲砂笔尖，其包含：一筒体，所述筒体内腔形成液流通道；所述筒体上端侧壁设有多个正向喷嘴及反向喷嘴，一换向阀能移动地设置在所述筒体内，所述换向阀的侧壁上设有多个能与所述正向喷嘴连通的正向喷口，以及多个能与所述反向喷嘴连通的反向喷口；一弹簧，两端分别抵接于所述换向阀底部和所述筒体；一转子，能转动地设置在所述筒体下部，所述转子上设有转子叶轮，所述筒体内壁上设有多个驱动喷嘴；其特征在于：
所述转子的下部延伸至所述筒体的外部并形成一工作端，所述工作端外周壁突设有多个搅砂尖，每个所述搅砂尖上形成有搅砂喷嘴；所述转子设有轴向的贯通孔，所述贯通孔与所述液流通道和所述搅砂喷嘴相连通。
2.如权利要求1所述的冲砂笔尖，其特征在于，所述筒体内腔环向设有第一凸台及位于其下方的第二凸台，多个所述驱动喷嘴环向设置于所述第一凸台上，多个出口喷嘴环向设置于所述第二凸台上；所述转子能转动地连接于所述第一凸台和第二凸台，所述转子叶轮位于所述第一凸台及第二凸台之间。
3.如权利要求2所述的冲砂笔尖，其特征在于，所述转子通过两轴套分别与所述第一凸台和第二凸台能转动地相连接。
4.如权利要求2所述的冲砂笔尖，其特征在于，一限位装置连接于所述转子上部且能抵接于所述第一凸台上端面。
5.如权利要求2至4任一项所述的冲砂笔尖，其特征在于，所述转子工作端的外径大于所述第二凸台的内径且所述工作端上端面能抵接于所述第二凸台下端面。
6.如权利要求1所述的冲砂笔尖，其特征在于，所述转子的工作端沿轴向设有至少一组所述搅砂尖，每组具有多个所述搅砂尖，且沿所述转子环向均匀设置。
7.如权利要求6所述的冲砂笔尖，其特征在于，所述转子的工作端沿轴向设有两组所述搅砂尖，每组具有四个所述搅砂尖。
8.如权利要求1所述的冲砂笔尖，其特征在于，所述搅砂尖朝向所述转子工作端的下部倾斜设置，且所述搅砂尖与所述转子轴线的夹角大于0度小于90度。
9.如权利要求1所述的冲砂笔尖，其特征在于，所述贯通孔于所述工作端的下部形成一缩颈的喷射口。
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