CN211448571U - 通井、洗井、冲砂一体化井下作业工具 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种通井、洗井、冲砂一体化井下作业工具，包括：反循环体，上端与入井油管相连，反循环体具有轴向主连接孔和至少两个反循环孔，每个反循环孔内均设置有单向球阀组件；通井规，呈桶状结构，通井规的上端与反循环体的下端连接，通井规的底端具有内倒角；喷射装置，设置在通井规内部，喷射装置的上端与通井规连接，喷射装置的下端设置有能相对于通井规转动的喷头体。本实用新型实施例能够一趟管柱完成通井、洗井、冲砂作业，以达到提高作业效率和降低作业成本的目的。

Description

通井、洗井、冲砂一体化井下作业工具

技术领域

本实用新型涉及油气井井下作业工具，进一步涉及一种通井、洗井、冲砂一体化井下作业工具。

背景技术

在油气井试油或修井作业中，经常会应用通井规进行通井检查套管内径并试探人工井底。以往使用的通井规功能单一，只起到检查套管内径的作用。在井筒清洁、无沉沙或泥浆沉淀时，可通井到人工井底；但遇到井底有沉砂或泥浆沉淀时，通井规就会中途遇阻，无法通井至人工井底。在这种情况下如果用通井规进行洗井、冲砂，由于通井规底端内径大，所产生的水冲力不足以冲起沉砂，达不到洗井和冲砂的目的；这样需要先起出通井规后再下入冲砂工具，冲出井底沉砂，最后再下入通井规通井至人工井底。

起出通井规后下入冲砂工具进行冲砂，再重新通井，这无形中增加了作业工作量，增加了劳动强度，提高了作业成本。因此，提供一种快速、有效、施工周期短、施工工艺简单的通井、洗井、冲砂一体化工具，成为了本领域亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型提供了一种通井、洗井、冲砂一体化井下作业工具，以达到提高作业效率和降低作业成本的目的。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种通井、洗井、冲砂一体化井下作业工具，包括：反循环体，上端与入井油管相连，反循环体具有轴向主连接孔和至少两个反循环孔，每个反循环孔内均设置有单向球阀组件；通井规，呈桶状结构，通井规的上端与反循环体的下端连接，通井规的底端具有内倒角；喷射装置，设置在通井规内部，喷射装置的上端与通井规连接，喷射装置的下端设置有能相对于通井规转动的喷头体。

进一步地，反循环体包括连接设置的反循环体上接头和反循环体下接头，轴向主连接孔贯穿反循环体上接头和反循环体下接头，至少两个反循环孔周向均匀间隔设置在轴向主连接孔的四周，且每个反循环孔的一端均与轴向主连接孔连接，每个反循环孔的另一端均与反循环体的外侧连通。

进一步地，单向球阀组件包括：阀座，设置在反循环孔内；球座，设置在反循环孔内并与阀座相邻，阀座与球座之间形成容纳空间；阀球，设置在容纳空间内并能够封堵球座；弹簧，一端与阀座连接，另一端与阀球连接，且弹簧能够将阀球压紧于球座处。

进一步地，通井规包括：通井规连接接头，上端与反循环体的下端连接，通井规连接接头的下端与喷射装置的上端连接；筒体，同轴设置于通井规连接接头外，且筒体的上端与通井规连接接头的外壁固定连接，筒体的下端为开口端，喷射装置置于筒体内。

进一步地，筒体包括小径段和大径段，小径段的上端与通井规连接接头的外壁固定连接，大径段的上端与小径段的下端通过筒体连接螺纹连接。

进一步地，小径段与大径段连接处形成台阶段，筒体还包括至少两个循环孔，至少两个循环孔沿周向均匀间隔设置在台阶段处，且至少两个循环孔均用于连通筒体的内外两侧。

进一步地，喷射装置包括：外筒，上端与通井规连接；旋转轴，与外筒同轴设置，旋转轴的一端位于外筒内，旋转轴的另一端也位于外筒内并与喷头体连接；旋转控制阻尼器，外筒与旋转轴之间形成旋转轴空腔，旋转控制阻尼器设置在旋转轴的外壁上并位于旋转轴空腔内，旋转控制阻尼器能够控制旋转轴的转动速度。

进一步地，旋转轴空腔内设置有阻尼液，旋转控制阻尼器为多组，多组旋转控制阻尼器沿旋转轴的轴向方向间隔均布，每组旋转控制阻尼器均包括多个矩形状扇叶，同一组旋转控制阻尼器内的多个矩形状扇叶沿旋转轴的周向间隔均布。

进一步地，喷头体包括：正冲喷头组件，沿旋转轴的轴线方向设置；斜冲喷头组件，设置在正冲喷头组件的侧面，斜冲喷头组件与旋转轴的轴线方向具有夹角。

进一步地，喷头体设置有一正冲喷头孔和至少两个周向均匀间隔设置的斜冲喷头孔，正冲喷头组件设置在正冲喷头孔内，正冲喷头组件包括正冲喷头、正冲喷头座和正冲喷头卡簧，正冲喷头座固定设置在正冲喷头孔内，正冲喷头通过正冲喷头卡簧与正冲喷头座固定连接；每个斜冲喷头孔内均对应设置有一个斜冲喷头组件，斜冲喷头组件包括斜冲喷头、斜冲喷头座和斜冲喷头卡簧，斜冲喷头座固定设置在对应的斜冲喷头孔内，斜冲喷头通过斜冲喷头卡簧与斜冲喷头座固定连接。

进一步地，正冲喷头和斜冲喷头均为锥壳喷嘴，正冲喷头的喷嘴孔眼轴线与旋转轴的轴线重合，斜冲喷头的喷嘴孔眼轴线与旋转轴的轴线之间夹角大小为25°至35°。

本实用新型的有益效果是，本实用新型实施例能够一趟管柱完成通井、洗井、冲砂作业，以达到提高作业效率和降低作业成本的目的。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例的结构示意图。

图中附图标记：1、反循环体；11、反循环体上接头；12、阀座；13、弹簧；14、球座；15、阀球；16、反循环孔；17、反循环体下接头；

2、通井规；21、通井规连接接头；22、循环孔；23、筒体连接螺纹；24、筒体；25、底端；

3、喷射装置；31、喷射装置上接头；32、上端盖卡簧；33、上端外筒密封圈；34、上端盖；35、上端旋转轴密封圈；36、上端轴承；37、外筒；38、旋转控制阻尼器；39、旋转轴空腔；310、旋转轴；311、下端轴承；312、下端盖；313、下端外筒密封圈；314、下端旋转轴密封圈；315、下端盖卡簧；316、喷射装置下接头；317、喷头体；318、斜冲喷头；319、斜冲喷头座；320、斜冲喷头卡簧；321、正冲喷头；322、正冲喷头座；323、正冲喷头卡簧。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1所示，本实用新型实施例提供了一种通井、洗井、冲砂一体化井下作业工具，包括反循环体1、通井规2和喷射装置3。反循环体1的上端与入井油管相连，反循环体1具有轴向主连接孔和至少两个反循环孔16，每个反循环孔16内均设置有单向球阀组件。通井规2呈桶状结构，通井规2的上端与反循环体1的下端连接。喷射装置3设置在通井规2内部，喷射装置3的上端与通井规2连接，喷射装置3的下端设置有能相对于通井规2转动的喷头体317。本实用新型实施例能够一趟管柱完成通井、洗井、冲砂作业，以达到提高作业效率和降低作业成本的目的。

反循环体1包括连接设置的反循环体上接头11和反循环体下接头17，轴向主连接孔贯穿反循环体上接头11和反循环体下接头17，至少两个反循环孔16周向均匀间隔设置在轴向主连接孔的四周，且每个反循环孔16的一端均与轴向主连接孔连接，每个反循环孔16的另一端均与反循环体1的外侧连通。反循环体上接头11通过油管螺纹与入井油管相连，反循环体下接头17通过油管螺纹与通井规2上部相连。反循环体1的主要作用是在冲砂时喷嘴堵塞或进行大段冲砂时，可进行反洗井。

具体地，单向球阀组件包括阀座12、弹簧13、球座14和阀球15。阀座12设置在反循环孔16内。球座14设置在反循环孔16内并与阀座12相邻，阀座12与球座14之间形成容纳空间。阀球15设置在容纳空间内并能够封堵球座14。弹簧13的一端与阀座12连接，另一端与阀球15连接，且弹簧13能够将阀球15压紧于球座14处。

在进行正循环时，阀球15坐在球座14上，从而密封反循环孔16。当进行反循环时，阀球15顶开弹簧13并离开球座14，液体从反循环孔16进入反循环体1的内腔，实现反循环操作。

所述通井规2的主要作用是通井，检查套管是否有形变，内径是否符合标准。通井规2包括通井规连接接头21、循环孔22、筒体连接螺纹23、筒体24和底端25。通井规连接接头21上端与反循环体下接头17通过油管螺纹连接，通井规连接接头21下端与喷射装置3通过油管螺纹连接。筒体24同轴设置于通井规连接接头21外，且筒体24的上端与通井规连接接头21的外壁固定连接，筒体24的下端为开口端，喷射装置3置于筒体24内。筒体24为壁厚10-20mm钢管，大端长度L符合通井工具长度要求。底端25为60°内倒角，底端25的直径D小于所通井套管内径6-8mm。

进一步地，筒体24包括小径段和大径段，小径段的上端与通井规连接接头21的外壁固定连接，大径段的上端与小径段的下端通过筒体连接螺纹23连接。小径段与大径段连接处形成台阶段，筒体24还包括循环孔22，循环孔22设置在台阶段处并用于连通筒体24的内外两侧。

其中，上述的循环孔22为4个，在台阶段处对称分布，每个循环孔22的直径均为10mm。

喷射装置3主要作用是控制旋转和产生高压水力射流进行冲砂。喷射装置3包括喷射装置上接头31、上端盖卡簧32、上端外筒密封圈33、上端盖34、上端旋转轴密封圈35、上端轴承36、外筒37、旋转控制阻尼器38、旋转轴空腔39、旋转轴310、下端轴承311、下端盖312、下端外筒密封圈313、下端旋转轴密封圈314、下端盖卡簧315和喷射装置下接头316组成。喷射装置上接头31与通井规连接接头21的下端以油管螺纹连接，喷射装置下接头316与喷头体317连接。外筒37上端与通井规2连接；旋转轴310与外筒37同轴设置，旋转轴310的一端位于外筒37内，旋转轴310的另一端也位于外筒37内并与喷头体317连接；上端盖34与下端盖312分别通过上端盖卡簧32和下端盖卡簧315固定在外筒37上，靠上端外筒密封圈33、上端旋转轴密封圈35、下端外筒密封圈313和下端旋转轴密封圈314形成密封。旋转轴310的两端装有上端轴承36和下端轴承311，外筒37与旋转轴310之间形成旋转轴空腔39，旋转控制阻尼器38设置在旋转轴310的外壁上并位于旋转轴空腔39内，旋转控制阻尼器38能够控制旋转轴310的转动速度。

旋转控制阻尼器38为四组，并在旋转轴310的轴向均匀分布；每组旋转控制阻尼器38有四个在旋转轴310周向上对称分布的矩形状扇叶。在外筒37与旋转轴310之间形成的旋转轴空腔39内加入高粘度阻尼液，在旋转轴310转动时，旋转控制阻尼器38与阻尼液产生摩擦，控制旋转轴310的旋转速度。

喷头体317包括斜冲喷头318、斜冲喷头座319、斜冲喷头卡簧320、正冲喷头321、正冲喷头座322和正冲喷头卡簧323，正冲喷头321位于喷头体317的底端中央，正冲喷头321的孔眼与沿旋转轴310的轴线方向设置，斜冲喷头318位于喷头体317的侧面。

具体地，喷头体317设置有一正冲喷头孔和两个对称设置的斜冲喷头孔。正冲喷头组件设置在正冲喷头孔内，正冲喷头组件包括正冲喷头321、正冲喷头座322和正冲喷头卡簧323，正冲喷头座322固定设置在正冲喷头孔内，正冲喷头321通过正冲喷头卡簧323与正冲喷头座322固定连接。每个斜冲喷头孔内均对应设置有一个斜冲喷头组件，斜冲喷头组件包括斜冲喷头318、斜冲喷头座319和斜冲喷头卡簧320，斜冲喷头座319固定设置在对应的斜冲喷头孔内，斜冲喷头318通过斜冲喷头卡簧320与斜冲喷头座319固定连接。

正冲喷头321的喷嘴孔眼轴线与旋转轴310的轴线重合，斜冲喷头318的喷嘴孔眼轴线与旋转轴310的轴线之间夹角大小为25°至35°。优选地，斜冲喷头318的喷嘴孔眼轴线与旋转轴310的轴线之间夹角为30°。

需要说明的是，正冲喷头321与斜冲喷头318其材质为硬质合金，具有高强度、耐磨和抗腐蚀的特点；正冲喷头321采用锥壳喷嘴，形成锥形旋转射流，通过强大的轴向水力冲击力和旋转剪切力垂向冲散沉砂，并携砂上返；斜冲喷头318采用扇形喷嘴，沿喷头体317的轴线30°角度径向安装，产生径向射流和斜向射流，径向射流产生旋转力矩，带动喷头体317旋转，斜向射流用于30°角度冲起沉砂。

本实用新型实施例中，喷头的直径和个数可以进行优化选择，根据冲砂需要的喷射压力、喷射流量或喷射速度，可以计算出给定喷头个数组合下的喷头直径，或计算出给定喷头直径时喷头个数组合，计算公式如下：

式中：d-喷头直径，mm；P-喷射压力，bar；Q-喷射流量，L/min；n-喷头个数；η-喷头效率系数，η＝1.05～1.10。

根据以上计算公式，计算出常用喷头有关参数(表1)，以便于在喷头优选时参考。

表1常用喷头有关参数

本实用新型还提供了一种通井、洗井、冲砂一体化井下作业操作方法，采用上述的通井、洗井、冲砂一体化井下作业工具进行操作，通井、洗井、冲砂一体化井下作业操作方法包括以下步骤：

步骤1、组装通井、洗井、冲砂一体化井下作业工具；

步骤2、将通井、洗井、冲砂一体化井下作业工具连接在管柱上进行入井，并且将管柱下放速度控制为小于或等于20m/min，当管柱下到距离设计位置100m时，将管柱下放速度控制为小于或等于10m/min；

步骤3、当遇到人工井底悬重下降l0-20kN时，管柱上提下放重复两次，使探得人工井底深度误差小于或等于0.5m；

步骤4、当进行通井作业时，若中途遇阻，则进行遇阻加压5-8kN，以实探砂面深度，同时将管柱上提3m以上；

步骤5、开泵循环，按照设计泵压排量进行洗井、冲砂，并逐步下入管柱，直至冲砂至人工井底；如果冲砂段较长，可以分段进行冲砂，同时冲砂3至5根油管后进行一次反循环洗井；

步骤6、若在步骤5中遇见喷头体317堵塞，可进行反洗井，洗出管柱内的沉砂；

步骤7、当通井至人工井底后，起出通井、洗井、冲砂一体化井下作业工具。

其中，步骤1中包括以下步骤：

步骤1.1、根据作业井所需的冲砂压力和排量，选择喷头组合和喷头直径，在喷头体317上安装好喷头；

步骤1.2、根据所通井套管内径和入井工具长度，选择通井规大端直径和长度，将喷射装置安装在通井规内；

步骤1.3、将反循环体连接在通井规接头上。

从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：

(1)该一体化工具能够一趟管柱完成通井、洗井、冲砂作业。

(2)通井规的大端直径小于套管内径6-8mm，长度大于或等于通井工具长度，符合通井标准要求，能满足通井技术要求。

(3)通井遇阻时可以进行冲砂和洗井，高效旋转喷头因其具有较强水力效率和多角度喷射作用，能获得较好的冲砂效果。

(4)喷头直径可以在下井前优选，以适应不同井况冲砂需求。

(5)喷射装置实现了水力自进、限速旋转、紊流携砂和高效冲砂的功能，能够解决水平井冲砂作业沉砂、携砂、钻压传递和砂堵管柱的技术难题。

(6)若冲砂时喷嘴堵塞或进行大段冲砂时，可进行反洗井。

(7)该工具可用油管或连续油管下入。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施例，不能以其限定实用新型实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本实用新型专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本实用新型中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案之间、技术方案与技术方案之间均可以自由组合使用。

Claims (11)

1.一种通井、洗井、冲砂一体化井下作业工具，其特征在于，包括：

反循环体(1)，上端与入井油管相连，反循环体(1)具有轴向主连接孔和至少两个反循环孔(16)，每个反循环孔(16)内均设置有单向球阀组件；

通井规(2)，呈桶状结构，通井规(2)的上端与反循环体(1)的下端连接，通井规(2)的底端(25)具有内倒角；

喷射装置(3)，设置在通井规(2)内部，喷射装置(3)的上端与通井规(2)连接，喷射装置(3)的下端设置有能相对于通井规(2)转动的喷头体(317)。

2.根据权利要求1所述的通井、洗井、冲砂一体化井下作业工具，其特征在于，反循环体(1)包括连接设置的反循环体上接头(11)和反循环体下接头(17)，所述轴向主连接孔贯穿反循环体上接头(11)和反循环体下接头(17)，至少两个反循环孔(16)周向均匀间隔设置在所述轴向主连接孔的四周，且每个反循环孔(16)的一端均与所述轴向主连接孔连接，每个反循环孔(16)的另一端均与反循环体(1)的外侧连通。

3.根据权利要求1所述的通井、洗井、冲砂一体化井下作业工具，其特征在于，所述单向球阀组件包括：

阀座(12)，设置在反循环孔(16)内；

球座(14)，设置在反循环孔(16)内并与阀座(12)相邻，阀座(12)与球座(14)之间形成容纳空间；

阀球(15)，设置在所述容纳空间内并能够封堵球座(14)；

弹簧(13)，一端与阀座(12)连接，另一端与阀球(15)连接，且弹簧(13)能够将阀球(15)压紧于球座(14)处。

4.根据权利要求1所述的通井、洗井、冲砂一体化井下作业工具，其特征在于，所述通井规(2)包括：

通井规连接接头(21)，上端与反循环体(1)的下端连接，通井规连接接头(21)的下端与喷射装置(3)的上端连接；

筒体(24)，同轴设置于通井规连接接头(21)外，且筒体(24)的上端与通井规连接接头(21)的外壁固定连接，筒体(24)的下端为开口端，喷射装置(3)置于筒体(24)内。

5.根据权利要求4所述的通井、洗井、冲砂一体化井下作业工具，其特征在于，筒体(24)包括小径段和大径段，所述小径段的上端与通井规连接接头(21)的外壁固定连接，所述大径段的上端与所述小径段的下端通过筒体连接螺纹(23)连接。

6.根据权利要求5所述的通井、洗井、冲砂一体化井下作业工具，其特征在于，所述小径段与所述大径段连接处形成台阶段，筒体(24)还包括至少两个循环孔(22)，至少两个循环孔(22)沿周向均匀间隔设置在所述台阶段处，且至少两个循环孔(22)均用于连通筒体(24)的内外两侧。

7.根据权利要求1所述的通井、洗井、冲砂一体化井下作业工具，其特征在于，喷射装置(3)包括：

外筒(37)，上端与通井规(2)连接；

旋转轴(310)，与外筒(37)同轴设置，旋转轴(310)的一端位于外筒(37)内，旋转轴(310)的另一端也位于外筒(37)内并与喷头体(317)连接；

旋转控制阻尼器(38)，外筒(37)与旋转轴(310)之间形成旋转轴空腔(39)，旋转控制阻尼器(38)设置在旋转轴(310)的外壁上并位于旋转轴空腔(39)内，旋转控制阻尼器(38)能够控制旋转轴(310)的转动速度。

8.根据权利要求7所述的通井、洗井、冲砂一体化井下作业工具，其特征在于，旋转轴空腔(39)内设置有阻尼液，旋转控制阻尼器(38)为多组，多组旋转控制阻尼器(38)沿旋转轴(310)的轴向方向间隔均布，每组旋转控制阻尼器(38)均包括多个矩形状扇叶，同一组旋转控制阻尼器(38)内的多个所述矩形状扇叶沿旋转轴(310)的周向间隔均布。

9.根据权利要求7所述的通井、洗井、冲砂一体化井下作业工具，其特征在于，喷头体(317)包括：

正冲喷头组件，沿旋转轴(310)的轴线方向设置；

斜冲喷头组件，设置在所述正冲喷头组件的侧面，所述斜冲喷头组件与旋转轴(310)的轴线方向具有夹角。

10.根据权利要求9所述的通井、洗井、冲砂一体化井下作业工具，其特征在于，喷头体(317)设置有一正冲喷头孔和至少两个周向均匀间隔设置的斜冲喷头孔，

所述正冲喷头组件设置在所述正冲喷头孔内，所述正冲喷头组件包括正冲喷头(321)、正冲喷头座(322)和正冲喷头卡簧(323)，正冲喷头座(322)固定设置在所述正冲喷头孔内，正冲喷头(321)通过正冲喷头卡簧(323)与正冲喷头座(322)固定连接；

每个所述斜冲喷头孔内均对应设置有一个所述斜冲喷头组件，所述斜冲喷头组件包括斜冲喷头(318)、斜冲喷头座(319)和斜冲喷头卡簧(320)，斜冲喷头座(319)固定设置在对应的所述斜冲喷头孔内，斜冲喷头(318)通过斜冲喷头卡簧(320)与斜冲喷头座(319)固定连接。

11.根据权利要求10所述的通井、洗井、冲砂一体化井下作业工具，其特征在于，正冲喷头(321)和斜冲喷头(318)均为锥壳喷嘴，正冲喷头(321)的喷嘴孔眼轴线与旋转轴(310)的轴线重合，斜冲喷头(318)的喷嘴孔眼轴线与旋转轴(310)的轴线之间夹角大小为25°至35°。

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