CN212154666U - 用于清洁井眼的清砂装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于清洁井眼的清砂装置，包括依次连接的筒体、凡尔总成和捣砂尖锥，所述筒体上从上至下依次间隔设置有上切削部、进砂孔组、下切削部和排砂孔组，筒体内可活动安装有双头活塞，所述凡尔总成包括空心外壳、凡尔球和磁性凡尔座，所述磁性凡尔座安装在空心外壳内靠近筒体的一端，凡尔球放置在磁性凡尔座上，位于磁性凡尔座下方的所述空心外壳上加工有泄压孔组。本实用新型既能够在井眼堵塞时，利用液体压力使流体向上运动的力转变为切线方向，实现冲刷沉砂的效果，又能够在正常情况下将砂土从筒体中排出，避免井眼堵塞。

Description

用于清洁井眼的清砂装置

技术领域

本实用新型涉及钻井设备技术领域，特别是一种用于清洁井眼的清砂装置。

背景技术

石油天然气钻探时，在定向井、水平井钻进过程中，会发生岩屑颗粒沉积在井壁的下井壁及所钻复杂地层的井眼缩径的现象，造成井内环空变小，继而发生卡钻、高泵压、钻井液携砂不畅等问题，由于井底液体压力过大，从而对设备造成损伤，甚至破坏井眼，并且由于钻井过程中，钻井液中的固相颗粒总是会吸附在井壁上，以及岩屑随着钻井液上返速度的降低，在重力作用下向下沉，堆积在钻井井眼的下井壁上，随着时间的积累，以及钻井液的变化，钻进液对地层的渗透会加重井壁的泥饼厚度，严重影响钻井的正常作业。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题便是针对上述现有技术的不足，提供一种清除效果好、提高工作效率并且能够有效解决由堵塞而造成的井底水压过大问题的用于清洁井眼的清砂装置。

为了实现以上目的，本实用新型的技术方案如下：

一种用于清洁井眼的清砂装置，包括依次连接的筒体、凡尔总成和捣砂尖锥，所述筒体上从上至下依次间隔设置有上切削部、进砂孔组、下切削部和排砂孔组，筒体内可活动安装有双头活塞，所述凡尔总成包括空心外壳、凡尔球和磁性凡尔座，所述磁性凡尔座安装在空心外壳内靠近筒体的一端，凡尔球放置在磁性凡尔座上，位于磁性凡尔座下方的所述空心外壳上加工有泄压孔组。

优选地，所述上切削部和下切削部均包括数个沿筒体周向设置的条状凸起，上切削部和下切削部的条状凸起均倾斜设置，且倾斜方向相反，每个条状凸起上均安装有数个切削齿。

优选地，数个所述切削齿均匀分布在每个条状凸起的侧边上，所述条状凸起顶面安装有数个PDC复合片。

优选地，所述捣砂尖锥包括两块呈交叉垂直设置的焊接块，两焊接块将空心外壳底部通孔分隔成四个扇形通孔。

优选地，进液孔组包括数个朝筒体方向倾斜设置的进液孔，数个进液孔沿空心外壳周向均匀分布。

优选地，所述排砂孔组包括数个与筒体侧壁垂直设置的排砂孔，数个排砂孔沿筒体周向均匀分布。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)通过在筒体上设置上切削部和下切削部，能够随筒体旋转，利用切削齿将井眼处的沙土切削掉，实现井眼的清砂，并且通过在条状凸起顶面上设置多个PDC复合片，能够在筒体转动过程中，遇到岩屑床或下井壁不规则情况，可以利用PDC复合片切削原理轻松进行清理修整，实现井眼轨道更平整光滑的效果；而且，PDC切削效果比其他硬刮效果阻力小，对钻具本身反扭矩也大大减小，提高了钻具使用的安全性；

(2)通过在筒体下端依次连接有凡尔总成和捣砂尖锥，利用捣砂尖锥将空心外壳底部通孔分隔成四个扇形通孔，当井眼堵塞，井眼底部的液体由于压力变大，液体由于压力能够通过扇形通孔进入空心外壳中，在上冲的过程中，液体压力冲击凡尔球，使凡尔球与磁性凡尔座分离，使筒体内腔与空心外壳内腔连通，液体随即进入筒体内，由于受到液体压力，筒体内的双头活塞在筒体内向上移动，当双头活塞移动至排砂孔组上方时，筒体内的液体从排砂孔组中排出，由于排砂孔组的开口方向与条状凸起呈T型布置，液体在运动过程中被强制改变流体运动方向，使得切线方向获得较高流速，达到冲刷沉砂更好的效果；当井眼没有堵塞，井眼中的的液体压力正常时，液体压力不会变大，从而凡尔球复位与磁性凡尔座紧密接触，从而封闭筒体与空心外壳之间的腔体，此时由于不受液体压力，筒体内的双头活塞朝凡尔总成方向移动，密封排砂孔组的同时使筒体内腔通过进砂孔组与井眼连通，砂土和液体从进砂孔组中进入筒体内，最终从筒体中排出，避免井眼堵塞；此种方式既能够在井眼堵塞时，利用液体压力使流体向上运动的力转变为切线方向，实现冲刷沉砂的效果，又能够在正常情况下将砂土从筒体中排出，避免井眼堵塞；

(3)通过在空心外壳侧壁设置泄压孔组，能够在井眼发生堵塞时，使更多的液体进入空心外壳中，从而增大液体对凡尔球的压力，使筒体内活塞更快的移动至排砂孔组上方，避免井眼底部压力过大对设备造成伤害。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的工作状态下的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的另一工作状态下的结构示意图。

图中标记：1-筒体、2-凡尔总成、21-空心外壳、22-凡尔球、23-磁性凡尔座、3-捣砂尖锥、4-上切削部、5-进砂孔组、6-下切削部、7-排砂孔组、8-双头活塞、9-泄压孔组、10-切削齿、11-PDC复合片、12-连接部。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。“大致”、“基本”等用语旨在说明相关内容并不是要求绝对的精确，而是可以有一定的偏差。例如“大致平行”并不仅仅表示绝对的平行，由于实际生产、操作过程中，难以做到绝对的“平行”，一般都存在一定的偏差。因此，除了绝对平行之外，“大致平行”还包括上述的存在一定偏差的情况。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，亦可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1～图3所示，本实施例提供了用于清洁井眼的清砂装置包括筒体1、凡尔总成2、捣砂尖锥3、上切削部4、进砂孔组5、下切削部6、排砂孔组7、双头活塞8、泄压孔组9、切削齿10和PDC复合片11。

所述筒体1上端安装有连接部12，通过连接部12能够与钻具结构连接，在钻具结构转动时，能够带动筒体1转动，所述筒体1与连接部12同轴心设置，且筒体1的直径小于连接部12的直径，且筒体1与连接部12连接处均设有倒角，能够使得筒体1更容易进出井眼，避免筒体1上设置的上切削部4和下切削部6的顶面棱角影响而出现卡顿。

所述筒体1上从上至下依次间隔设置有上切削部4、进砂孔组5、下切削部6和排砂孔组7，所述上切削部4与连接部12之间留有一定间隔，所述上切削部4和下切削部6均包括数个沿筒体1周向设置的条状凸起，上切削部4和下切削部6的条状凸起均倾斜设置，且倾斜方向相反，每个条状凸起上均安装有数个切削齿10，数个切削齿10均匀分布在条状凸起边缘，能够随筒体1旋转，利用切削齿10将井眼处的沙土切削掉，并且切削下的砂土能够随即流至两条条状凸起之间的间隙中，从而防止砂土切削后堆积。所述条状凸起的顶面设置有数个PDC复合片11，能够减小条状凸起的磨损，提高装置寿命，每个条状凸起上的PDC复合片11分两排并列设置。能够在筒体1转动过程中，遇到岩屑床或下井壁不规则情况，可以利用PDC复合片11切削原理轻松进行清理修整，实现井眼轨道更平整光滑的效果；而且PDC切削效果比其他硬刮效果阻力小，对钻具本身反扭矩也大大减小，提高了钻具使用的安全性。

由于上切削部4与下切削部6之间存在间隔，间隔沿筒体1圆周形成环形流道，钻井流体从下切削部6的多个条状凸起的间隙中运动至流道时，由于流道与条状凸起呈T型布置，流体在运动过程中被强制改变流体运动方向，使得切线方向获得较高流速，达到冲刷沉砂更好的效果。

在具体实施过程中，为了使得条状凸起的棱角不阻碍到流体在流道中的运动，本实用新型实施例中将上切削部4与下切削部6的条状凸起相互靠近的一端设置为圆弧状。这样设置，当流体从流道进入上切削部4的条状凸起之间的间隙时，流体会顺着条状凸起的端部圆弧流入条状凸起之间的间隙中，圆弧不仅不会阻碍流体，而且还可以使得流体在圆弧切线方向获得较高流速，达到冲刷沉砂更好的效果。

所述进砂孔组5包括多个沿筒体1周向均匀分布的进砂孔，数个进砂孔围合成环形，且位于流道中，所述排砂孔组7包括数个与筒体1侧壁垂直设置的排砂孔，数个排砂孔沿筒体1周向均匀分布，所述筒体1内可活动安装有双头活塞8，双头活塞8是指两端相对设有活塞的结构，且双头活塞8的长度小于进砂孔组5与排砂孔组7之间的距离。

所述筒体1下端依次连接有凡尔总成2和捣砂尖锥3，所述凡尔总成2包括空心外壳21、凡尔球22和磁性凡尔座23，所述空心外壳21的外径和内径均与筒体1相同，空心壳体连接在筒体1下端，所述磁性凡尔座23安装在空心外壳21内靠近筒体1的一端，磁性凡尔座23为环形结构，凡尔球22放置在磁性凡尔座23上，凡尔球22采用铁球，且其直径大于磁性凡尔座23的内径。通过凡尔球22随重力落在磁性凡尔座23的环形中，能够将筒体1内腔与空心外壳21内腔进行分隔。当筒体1内不受压力时，筒体1内的双头活塞8能够进入空心外壳21中。所述捣砂尖锥3包括两块呈交叉垂直设置的焊接块，两焊接块将空心外壳21底部通孔分隔成四个扇形通孔。

当在清砂过程中，井眼在下切削部6与捣砂尖锥3之间发生堵塞时，如图3所示，井眼底部的液体由于压力变大，液体由于压力能够通过扇形通孔进入空心外壳21中，在上冲的过程中，液体压力冲击凡尔球22，使凡尔球22与磁性凡尔座23分离，使筒体1内腔与空心外壳21内腔连通，液体随即进入筒体1内，由于受到液体压力，筒体1内的双头活塞8在筒体1内向上移动，当双头活塞8移动至排砂孔组7上方时，筒体1内的液体从排砂孔组7中排出，由于排砂孔组7的开口方向与条状凸起呈T型布置，液体在运动过程中被强制改变流体运动方向，使得切线方向获得较高流速，达到冲刷沉砂更好的效果。

当井眼没有堵塞时，如图2所示，井眼中的的液体压力正常时，液体压力不会变大，液体正常从筒体1与井眼侧壁之间流出，由于没有受到压力，从而凡尔球22复位与磁性凡尔座23在磁力和重力的双重作用下紧密接触，从而封闭筒体1与空心外壳21之间的腔体，此时由于不受液体压力，筒体1内的双头活塞8朝凡尔总成2方向移动，密封排砂孔组7的同时使筒体1内腔通过进砂孔组5与井眼连通，砂土和液体在筒体1与井眼之间向上流动至进砂孔组5位置时，液体从进砂孔组5中进入筒体1内，通过筒体1排出，避免井眼堵塞；此种方式既能够在井眼堵塞时，利用液体压力使流体向上运动的力转变为切线方向，实现冲刷沉砂的效果，又能够在正常情况下将砂土从筒体1中排出，避免井眼堵塞。

位于磁性凡尔座23下方的所述空心外壳21上加工有泄压孔组9，进液孔组包括数个朝筒体1方向倾斜设置的进液孔，数个进液孔沿空心外壳21周向均匀分布。通过设置泄压孔组9能够在井眼发生堵塞时，使更多的液体进入空心外壳21中，从而增大液体对凡尔球22的压力，使筒体1内活塞更快的移动至排砂孔组7上方，避免井眼底部压力过大对设备造成伤害。

以上所述仅是本实用新型优选的实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何基于本实用新型所提供的技术方案和发明构思进行的改造和替换都应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (6)

1.一种用于清洁井眼的清砂装置，其特征在于：包括依次连接的筒体(1)、凡尔总成(2)和捣砂尖锥(3)，所述筒体(1)上从上至下依次间隔设置有上切削部(4)、进砂孔组(5)、下切削部(6)和排砂孔组(7)，筒体(1)内可活动安装有双头活塞(8)，所述凡尔总成(2)包括空心外壳(21)、凡尔球(22)和磁性凡尔座(23)，所述空心外壳(21)与筒体(1)连接，磁性凡尔座(23)安装在空心外壳(21)内靠近筒体(1)的一端，凡尔球(22)放置在磁性凡尔座(23)上，位于磁性凡尔座(23)下方的所述空心外壳(21)上加工有泄压孔组(9)。

2.根据权利要求1所述的用于清洁井眼的清砂装置，其特征在于：所述上切削部(4)和下切削部(6)均包括数个沿筒体(1)周向设置的条状凸起，上切削部(4)和下切削部(6)的条状凸起均倾斜设置，且倾斜方向相反，每个条状凸起上均安装有数个切削齿(10)。

3.根据权利要求2所述的用于清洁井眼的清砂装置，其特征在于：数个所述切削齿(10)均匀分布在每个条状凸起的侧边上，所述条状凸起顶面安装有数个PDC复合片(11)。

4.根据权利要求1所述的用于清洁井眼的清砂装置，其特征在于：所述捣砂尖锥(3)包括两块呈交叉垂直设置的焊接块，两焊接块将空心外壳(21)底部通孔分隔成四个扇形通孔。

5.根据权利要求1所述的用于清洁井眼的清砂装置，其特征在于：进液孔组包括数个朝筒体(1)方向倾斜设置的进液孔，数个进液孔沿空心外壳(21)周向均匀分布。

6.根据权利要求1所述的用于清洁井眼的清砂装置，其特征在于：所述排砂孔组(7)包括数个与筒体(1)侧壁垂直设置的排砂孔，数个排砂孔沿筒体(1)周向均匀分布。

Images