CN216950295U - 一种用于水泥塞钻进的钻塞装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于水泥塞钻进的钻塞装置，涉及井内封隔器的切割装置技术领域，其包括依次连通的供料机构、输送机构和钻塞机构，钻塞机构包括高压管道、设置在高压管道出口端的射流喷头、动力端与高压管道的内腔相连通的涡轮马达、以及外周面上设有切削组件的切割本体，由供料机构供给、经输送机构输送的流体进入高压管道并由射流喷头上开有的垂直喷孔和斜向喷孔射出，在粒子冲击、射流水楔的作用下，破坏水泥塞；高压管道内的流体驱动涡轮马达带动切割本体转动，切割本体外周面上的切削组件可将井壁水泥塞残渣清除。本实用新型结构合理，联合射流、切割方式，钻进速度快、施工成本小，是具有实用价值的高效钻塞用具。

Description

一种用于水泥塞钻进的钻塞装置

技术领域

本实用新型涉及在土层或岩石钻进中井内封隔器的切割装置，尤其是一种用于水泥塞钻进的钻塞装置。

背景技术

为提高石油产量、满足开发井网需求，打塞封层、长停井恢复生产等作业需求越来越多，上述作业均要求在油井内部注入水泥，待水泥固化形成水泥塞，实现对油井的封堵目的。当需要重新启用油井时，就要对水泥塞进行破坏，实现井体的连通。

我们知道，油井内使用的水泥塞的主要成分为硅酸盐，其在固化后有很高的硬度，人们常选用磨具来破坏水泥塞。如专利申请号为201920582317.9的中国实用新型专利中，就公开了“一种井眼钻塞装置”，其包括动力水龙头、钻塞管柱及水泵，钻塞管柱又包括油管、钻杆和平底磨鞋，在动力水龙头的驱动下，经油管、钻杆传动，平底磨鞋转动，对水泥塞进行磨削破坏。尽管水泵能够为钻塞施工提供循环液体，通过冷却磨鞋、带出碎屑等辅助方式有限地提高磨削效率，但其总体钻塞效率很低。

而在专利申请号为201220485961.2的中国实用新型专利中，公开了“一种井下液压钻水泥塞装置”，其有自上而下依次按顺序连接的容积式液压马达、传动轴总成、防反转锚瓦扶正器、空心减速器、空载启动伸缩器和摆线式水泥塞钻头，即由容积式液压马达驱动、经中间部件传动、使摆线式水泥塞钻头转动，对水泥塞进行旋转钻进以达到破碎水泥塞的目的。实践发现，摆线式水泥塞钻头在转速较低时较为稳定，但钻塞效率低；在转速较高时钻塞效率有所提高，但需要施加和控制钻压，其作业成本也大幅提高。

为解决钻压控制难题，专利申请号为201420058813.1的中国实用新型专利给出了解决方案，该方案为“一种机械化作业恒钻压钻塞管柱”，其包括油管以及设置在油管下端的螺杆钻具，螺杆钻具后方所连接的油管上设置有控制装置，控制装置与螺杆钻具之间用一定重力的油管连接且油管数量可根据控制装置的数量实时调节。该方案可满足了恒定钻压钻塞的技术要求，一定程度上提高了钻压控制可靠性，但仍未改变采用磨削、钻进方式破坏水泥塞的本质形式，钻塞效率依然较低。

鉴于上述原因，亟待研发一种用于水泥塞钻进的高效钻塞用具。

发明内容

为了克服现有钻塞用具存在钻塞效率低的不足，本实用新提供一种用于水泥塞钻进的钻塞装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于水泥塞钻进的钻塞装置，其特征在于：包括依次连通的供料机构、输送机构和钻塞机构，其中，所述钻塞机构包括高压管道、涡轮马达、切割本体和射流喷头，所述涡轮马达设置在高压管道上，其动力端与高压管道的内腔相连通，其输出端驱动切割本体绕高压管道轴线转动；在所述切割本体外周面上对称设置若干切削组件；所述射流喷头设置在高压管道的出口端，在射流喷头上开有与高压管道连通的垂直喷孔和若干斜向喷孔。

优选的，所述切削组件包括旋转轴和切削齿轮，在所述切割本体外周面上开设若干容置槽，切削齿轮经旋转轴转动设置在对应的容置槽内，且切削齿轮部分伸出容置槽、高出切割本体的外周面。

优选的，所述供料机构包括储液罐、颗粒料斗和高压泵，所述颗粒料斗设置在储液罐上且底部连通储液罐内腔，所述储液罐的输出端与高压泵的输入端相连通。

优选的，所述输送机构包括输送管道，所述输送管道的一端与高压泵的输出端相连通，其另一端与高压管道的入口端相连通。

优选的，在切割本体与射流喷头之间设有连接轴。

优选的，在所述高压管道的入口端设有过滤网。

优选的，所述高压泵设置在泵车上。

本实用新型包括依次连通的供料机构、输送机构和钻塞机构，其中，钻塞机构包括高压管道、涡轮马达、切割本体和射流喷头，射流喷头设置在高压管道的出口端，在射流喷头上开有与高压管道连通的垂直喷孔和若干斜向喷孔，由供料机构供给、经输送机构输送的流体进入高压管道并由射流喷头上开有垂直喷孔和若干斜向喷孔射出，形成高速粒子射流，粒子射流冲击水泥塞，在粒子冲击、射流水楔的作用下，破坏水泥塞；涡轮马达设置在高压管道上，其动力端与高压管道的内腔相连通，在切割本体外周面上对称设置若干切削组件，高压管道内的流体驱动涡轮马达带动切割本体绕高压管道轴线转动，切割本体外周面上的切削组件可将井壁水泥塞残渣通过机械作用清除，其钻进速度快、施工成本小，是一种高效的钻塞用具。

附图说明

图1是本实用新型的一种结构示意图；

图2是图1中A处的局部放大示意图；

图3是旋转轴与切削齿轮的连接示意图。

图中标记：1.供料机构，11.储液罐，12.颗粒料斗，13.高压泵，14.泵车，2.输送机构，21.高压管道，3.钻塞机构，31.高压管道，32.涡轮马达，33.切割本体，34.射流喷头，35.垂直喷孔，36.斜向喷孔，37.切削组件，371.旋转轴，372.切削齿轮，373.容置槽，38.连接轴，39.过滤网，4.水泥塞。

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。

实施例1

如图1所示，一种用于水泥塞钻进的钻塞装置，起包括依次连通的供料机构1、输送机构2和钻塞机构3。

在本实用新型中，供料机构1包括储液罐11、颗粒料斗12和高压泵13。颗粒料斗12设置在储液罐11上且底部连通储液罐11内腔，储液罐11的输出端与高压泵13的输入端相连通；输送机构2包括输送管道21，输送管道21的一端与高压泵13的输出端相连通，其另一端与高压管道31的入口端相连通。

高压泵13经过管线抽取储液罐11内的流体，颗粒料斗12内的粒子在负压作用下随流体一同进入高压泵13；高压泵13将混合有粒子的流体经由高压管道31泵送至钻塞机构3中。

如图1所示，钻塞机构3包括高压管道31、涡轮马达32、切割本体33和射流喷头34。

在本实用新型中，射流喷头34设置在高压管道31的出口端，如图1所示，在射流喷头34上开有与高压管道31连通的垂直喷孔35和若干斜向喷孔36。由高压泵13泵送的混合有粒子的流体进入高压管道31，并由射流喷头34上开有的垂直喷孔35、斜向喷孔36射出，形成高速粒子射流，粒子射流冲击水泥塞4，在粒子冲击、射流水楔的作用下，破坏水泥塞4。由图1可知，在本实施例中，垂直喷孔35设有一个，其沿高压管道31同轴方向；斜向喷孔36设有四个，其对称分布在射流喷头34上。斜向喷孔36的设置可使粒子射流斜向冲击水泥塞4，其喷射距离长，可有效增加钻塞的作用面积。

在本实用新型中，涡轮马达32设置在高压管道31上，其动力端与高压管道31的内腔相连通，涡轮马达32的输出端与切割本体33相连接。高压管道31内的流体驱动涡轮马达32旋转进而带动切割本体33绕高压管道31轴线转动。

如图1、图2所示，在切割本体33外周面上对称设置若干切削组件37，切削组件37包括旋转轴371和切削齿轮372，在切割本体33外周面上开设与切削组件37等量的容置槽373，切削齿轮372经旋转轴371转动设置在对应的容置槽373内，且切削齿轮372部分伸出容置槽373、高出切割本体33的外周面。切割本体33带动切削齿轮372绕高压管道31轴线转动，同时，高出切割本体33外周面的切削齿轮372与井壁水泥塞4残渣接触，使切削齿轮372绕旋转轴371转动，通过切削齿轮372本身的“自转”和随切割本体33绕高压管道31轴线“公转”的双重作用，可将井壁水泥塞4残渣清除。

试验发现，在切削组件37设有10～16个时，其切削效率较高，在切削组件37设有12个时，其对水泥塞4残渣的清除效果最佳。

实施例2

与实施例1的不同之处在于，在本实施例中，为稳定切割本体33的轴向位置、保护射流喷头34，如图1所示，在切割本体33与射流喷头34之间设有连接轴38。该连接轴38套设在高压管道31上，其一端与射流喷头34固定连接，另一端顶压在切割本体33上。

实施例3

与实施例1的不同之处在于，在本实施例中，为保持高压管道31、射流喷头34的流畅性，如图1所示，在高压管道31的入口端设有过滤网39。该过滤网39可对流经的混合有粒子的流体过滤，防止较大粒子或粒子块堵塞高压管道31、射流喷头34，保持本实用新型的工作持续性。

实施例4

与实施例1的不同之处在于，在本实施例中，为便于高压泵13的移动，如图1所示，高压泵13设置在泵车14上。通过泵车14的装载和牵引，高压泵13可流畅转场，提高生产效率。

本实用新型结构合理，联合射流、切割方式，钻进速度快、施工成本小，是具有实用价值的高效钻塞用具。

虽然以上所有的实施例均使用图1至图2，但作为本领域的技术人员可以很清楚的知道，不用给出单独的图纸来表示，只要实施例中缺少的零部件或者结构特征在图纸中去掉即可。这对于本领域技术人员来说是清楚的。当然部件越多的实施例，只是最优实施例，部件越少的实施例为基本实施例，但是也能实现基本的发明目的，所以所有这些变形实施例都在本发明的保护范围内。

本申请中凡是没有展开论述的零部件本身、本申请中的各零部件连接方式均属于本技术领域的公知技术，不再赘述。比如焊接、丝扣式连接等。

在本发明中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”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在本发明中的具体含义。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于水泥塞钻进的钻塞装置，其特征在于：包括依次连通的供料机构、输送机构和钻塞机构，其中，所述钻塞机构包括高压管道、涡轮马达、切割本体和射流喷头，所述涡轮马达设置在高压管道上，其动力端与高压管道的内腔相连通，其输出端驱动切割本体绕高压管道轴线转动；在所述切割本体外周面上对称设置若干切削组件；所述射流喷头设置在高压管道的出口端，在射流喷头上开有与高压管道连通的垂直喷孔和若干斜向喷孔。

2.根据权利要求1所述的一种用于水泥塞钻进的钻塞装置，其特征在于：所述切削组件包括旋转轴和切削齿轮，在所述切割本体外周面上开设若干容置槽，切削齿轮经旋转轴转动设置在对应的容置槽内，且切削齿轮部分伸出容置槽、高出切割本体的外周面。

3.根据权利要求1所述的一种用于水泥塞钻进的钻塞装置，其特征在于：所述供料机构包括储液罐、颗粒料斗和高压泵，所述颗粒料斗设置在储液罐上且底部连通储液罐内腔，所述储液罐的输出端与高压泵的输入端相连通。

4.根据权利要求1所述的一种用于水泥塞钻进的钻塞装置，其特征在于：所述输送机构包括输送管道，所述输送管道的一端与高压泵的输出端相连通，其另一端与高压管道的入口端相连通。

5.根据权利要求1所述的一种用于水泥塞钻进的钻塞装置，其特征在于：在切割本体与射流喷头之间设有连接轴。

6.根据权利要求1所述的一种用于水泥塞钻进的钻塞装置，其特征在于：在所述高压管道的入口端设有过滤网。

7.根据权利要求3所述的一种用于水泥塞钻进的钻塞装置，其特征在于：所述高压泵设置在泵车上。

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