CN217055068U - 一种水力转向冲砂装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种水力转向冲砂装置，其包括依次密封连接的：流体换向装置段，其上形成有第一开口和第二开口，第一开口和第二开口之间设有密封装置；辅助连接段，与流体换向装置段固定连接；冲洗装置段，被配置成：与辅助连接段活动连接，并在外力的作用下可沿自身的轴线旋转，冲洗装置段上形成有若干冲洗孔。第一开口靠近冲洗装置段设置，水力转向冲砂装置的内部形成有独立的第一流道和第二流道。第一流道的一端与第一开口相连通，另一端与外部环境相连通；第二流道的一端与第二开口相连通，另一端延伸至冲洗装置段内；水力转向冲砂装置在使用时，第一流道和第二流道通过密封装置密封不连通。该水力转向冲砂装置能够提高冲砂和携砂能力。

Description

一种水力转向冲砂装置

技术领域

本实用新型属于油气井领域，具体涉及一种水力转向冲砂装置。

背景技术

海上油田水平井冲砂会遇到许多问题。例如，冲洗液在水平井段和斜井段的携砂能力低，地层砂易沉降，停泵时很容易在大斜度井段形成砂桥。在冲砂过程中，砂粒在冲击力小的地方沉积成“砂丘”状会容易造成冲砂过程中砂卡事故的发生。又例如，水平井泄油面积大，油层漏失发生率远大于普通井，这就增加了冲砂难度，冲砂液易在流动阻力小的水平段上部形成循环，下部砂床难以清理。

在现有技术中，冲砂工具可以分别进行正循环、反循环冲砂作业。在实际使用时，正循环冲砂时通常冲击力大，地面动力需求高，能将管柱内的砂堵冲散；而反循环冲砂时通常携砂能力强，冲砂液能顺利上返到井口。正循环液体冲击力大，更容易将砂冲散，但其携砂能力较差，所需地面动力高，存在卡钻风险。反循环虽然地面动力要求不高，携砂能力较强，但冲击力小，砂堵不易冲散，易堵塞管柱憋压。

实用新型内容

为了解决上述全部或部分问题，本实用新型目的在于提供一种水力转向冲砂装置，以提高冲砂和携砂能力。

本申请提供了一种水力转向冲砂装置，用于套设在套管内使用，水力转向冲砂装置包括依次密封连接的：流体换向装置段，其上形成有第一开口和第二开口，第一开口和第二开口之间设有密封装置；辅助连接段，与流体换向装置段固定连接；以及冲洗装置段，被配置成：与辅助连接段活动连接，并在外力的作用下可沿自身的轴线旋转，冲洗装置段上形成有若干冲洗孔。第一开口靠近冲洗装置段设置，水力转向冲砂装置的内部形成有独立的第一流道和第二流道。其中，第一流道的一端与第一开口相连通，另一端与外部环境相连通；第二流道的一端与第二开口相连通，另一端延伸至冲洗装置段内；水力转向冲砂装置在使用时，第一流道和第二流道通过密封装置密封不连通。

在一些实施例中，还包括外部连接段，外部连接段与流体换向装置段的自由端密封固定连接，外部连接段的内部沿轴向形成有贯穿的通道，通道的一端与第一流道相连通，另一端用于连通外部环境。

在一些实施例中，还包括扶正装置，扶正装置构造为设于外部连接段的外周壁上的若干个弓形弹片，弓形弹片的长度方向沿水力转向冲砂装置的长度方向设置。其中，扶正装置的垂直于水力转向冲砂装置的长度方向的最大截面尺寸大于套管的内径尺寸。

在一些实施例中，扶正装置还设于辅助连接段的外周壁上。

在一些实施例中，密封装置构造为套设于流体换向装置段上的密封皮碗，密封皮碗包括固定端和开口端。其中，固定端密封连接于第一开口和第二开口之间，开口端朝向第二开口设置。

在一些实施例中，第一开口构造为沿流体换向装置段的外周壁周向均匀分布的若干个孔位。

在一些实施例中，冲洗装置段包括旋转冲洗钻头，旋转冲洗钻头的一端与辅助连接段通过轴承连接，旋转冲洗钻头内沿轴向设有内腔，内腔与冲洗孔连通，旋转冲洗钻头的底端和径向还设有喷嘴。

在一些实施例中，旋转冲洗钻头上还设有螺旋槽。

在一些实施例中，流体换向装置段、辅助连接段、冲洗装置段以及外部连接段的材料为钢。

在一些实施例中，密封装置的材料为橡胶。

本实用新型的水力转向冲砂装置通过密封隔离的第一流道和第二流道的设计，能够实现反循环冲砂作业时，形成局部的正循环冲砂，从而既能保证砂堵能够被冲散，也能保证冲砂液能顺利上返到井口，进而有效保障了完井管柱内部的液体流道通畅。此外，本实用新型的水力转向冲砂装置还通过独立的流体换向装置段、辅助连接段和冲洗装置段的连接，使得水力转向冲砂装置构造为模块化的结构，结构简单。

附图说明

图1为本实用新型实施例的水力转向冲砂装置的结构示意图，其中还示出了流体的流动示意图。

具体实施方式

为了更好的了解本实用新型的目的、结构及功能，下面结合附图，对本实用新型的一种水力转向冲砂装置做进一步详细的描述。

图1为本实用新型实施例的水力转向冲砂装置的结构示意图，其中还示出了流体的流动示意图。本实用新型实施例的水力转向冲砂装置100用于套设在套管(图中未示出)内使用。如图1所示，该水力转向冲砂装置100包括依次密封连接的：流体换向装置段10，其上形成有第一开口11和第二开口12，第一开口11和第二开口12之间设有密封装置13；辅助连接段20，与流体换向装置段10固定连接；以及冲洗装置段30，被配置成：与辅助连接段20活动连接，并在外力的作用下可沿自身的轴线旋转，冲洗装置段30上形成有若干冲洗孔31。第一开口11靠近冲洗装置段30设置，水力转向冲砂装置100的内部形成有独立的第一流道40和第二流道50。其中，第一流道40的一端与第一开口11相连通，另一端与外部环境相连通；第二流道50的一端与第二开口12相连通，另一端延伸至冲洗装置段30内；水力转向冲砂装置100在使用时，第一流道40和第二流道50通过密封装置13密封不连通。

本实用新型实施例的水力转向冲砂装置100在使用时，将其套设在套管(图中未示出)内使用。密封装置13使第一流道40和第二流道50在套管内密封隔离。在冲砂洗井过程中，冲砂液通过水力转向冲砂装置100与套管之间的环形空间泵入，通过设置的密封装置13，冲砂液通过第二开口12和第二流道50进入水力转向冲砂装置100的内部，并通过第二流道50到达冲洗装置段30，同时驱动冲洗装置段30旋转。冲砂液在冲洗装置段30的旋转下通过冲洗孔31进入环形空间内，经过冲洗装置段30后形成旋转液流对沉积的砂床进行强有力的冲击，以形成局部正循环，加速混砂液(砂和冲砂液的混合)的形成，环形空间内的混砂液随着冲砂液的不断泵入而向后移动(即上返)。之后，上返的混砂液通过第一开口11和第一流道40进入水力转向冲砂装置100的内部，上返至地面，从而实现了对井下砂屑的高效冲洗和运移。

通过上述设置，本实用新型实施例的水力转向冲砂装置100通过密封隔离的第一流道40和第二流道50的设计，能够实现反循环冲砂作业时，形成局部的正循环冲砂，从而既能保证砂堵能够被冲散，也能保证冲砂液能顺利上返到井口，进而有效保障了完井管柱内部的液体流道通畅。此外，本实用新型实施例的水力转向冲砂装置100还通过独立的流体换向装置段10、辅助连接段20和冲洗装置段30的连接，使得水力转向冲砂装置100构造为模块化的结构，整体装置的结构简单。

需要说明的是，结合实际的使用可知，本实用新型实施例的水力转向冲砂装置100的整体结构构造为筒体管状结构。流体换向装置段10、辅助连接段20和冲洗装置段30也均构造为筒体管状结构。

请参照图1，在一些实施例中，该水力转向冲砂装置100还可包括外部连接段60，外部连接段60与流体换向装置段10密封固定连接，外部连接段60的内部沿轴向形成有贯穿的通道61，通道61的一端与第一流道40相连通，另一端用于连通外部环境。通过该设置，可将外部连接段60构造为螺纹连接，以通过外部连接段60能够更为便利的与外接管道相连。

请参照图1，在一些实施例中，该水力转向冲砂装置100还可包括扶正装置70，扶正装置70构造为设于外部连接段60的外周壁上的若干个弓形弹片，弓形弹片的长度方向沿水力转向冲砂装置100的长度方向设置。其中，扶正装置70的最大截面尺寸大于套管的内径尺寸。本申请中，扶正装置70的最大截面可理解为若干个弓形弹片沿周向构造为的环形弹片结构的最大直径的截面，此截面与水力转向冲砂装置100的长度方向垂直，其尺寸大于(或略大于)套管的内径尺寸，这样，在扶正装置70使用时，弓形弹片能够保持压缩状态，从而能够更为有效地起到对水力转向冲砂装置100的扶正作用。此外，还能够避免密封装置13与套管之间产生间隙，有效保证了密封装置13的密封效果。

请参照图1，在一些实施例中，扶正装置70还可设于辅助连接段20的外周壁上。通过该设置，可使得水力转向冲砂装置100的本体上形成有相对设置的两个扶正位，从而使得水力转向冲砂装置100的扶正效果更为稳定、可靠。

请参照图1，在一些实施例中，密封装置13可构造为套设于流体换向装置段10上的密封皮碗，密封皮碗包括固定端131和开口端132。其中，固定端131密封连接于第一开口11和第二开口12之间，开口端132朝向第二开口12设置。

请继续参照图1，在一些实施例中，第一开口11可构造为沿流体换向装置段10的外周壁的周向均匀分布的若干个孔位。

请继续参照图1，在一些实施例中，冲洗装置段30包括旋转冲洗钻头32，旋转冲洗钻头32的一端与辅助连接段20通过轴承连接，旋转冲洗钻头32内沿轴向设有内腔，内腔与冲洗孔31连通，旋转冲洗钻头32的底端和径向还设有喷嘴33。

请继续参照图1，在一些实施例中，旋转冲洗钻头32上还设有螺旋槽34。

通过上述设置，密封皮碗能够起到阻流的作用，使得反循环时，冲砂液能够通过第二开口12进入水力转向冲砂装置100的内部，并进入旋转冲洗钻头32内。冲砂液经过旋转冲洗钻头32的喷嘴33和螺旋槽34后能够实现节流加速，从而使得喷嘴33的喷射速度大幅度提高，从而实现正冲砂模式，同时还能够使得冲砂液上返速度能够极大地超过砂粒沉降速度，以进一步的提高水力转向冲砂装置100的携砂能力。

在一些实施例中，流体换向装置段10、辅助连接段20、冲洗装置段30以及外部连接段60的材料可为钢。优选为42CrMo材质。通过该设置，可将42CrMo材质调质到HB280-340的硬度，表面经磷化处理，以使得硬度达到P110，从而使得本实用新型实施例的水力转向冲砂装置100的耐冲蚀性更加可靠。

在一些实施例中，密封装置13的材料可为橡胶。即密封皮碗的材料可为橡胶。优选为氢化丁腈材质。通过该设置，丁腈材质具有更好的耐热性和拉伸强度，耐低温可达-50℃，耐高温常规150℃，综合性能更高。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域技术人员所理解的通常意义。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“轴向”、“径向”、“周向”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。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是设，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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实用新型中的具体含义。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种水力转向冲砂装置，用于套设在套管内使用，其特征在于，所述水力转向冲砂装置包括依次密封连接的：

流体换向装置段，其上形成有第一开口和第二开口，所述第一开口和所述第二开口之间设有密封装置；

辅助连接段，与所述流体换向装置段固定连接；以及

冲洗装置段，被配置成：与所述辅助连接段活动连接，并在外力的作用下可沿自身的轴线旋转，所述冲洗装置段上形成有若干冲洗孔；

所述第一开口靠近所述冲洗装置段设置，所述水力转向冲砂装置的内部形成有独立的第一流道和第二流道，其中，所述第一流道的一端与所述第一开口相连通，另一端与外部环境相连通；所述第二流道的一端与所述第二开口相连通，另一端延伸至所述冲洗装置段内；所述水力转向冲砂装置在使用时，所述第一流道和所述第二流道通过所述密封装置密封不连通。

2.根据权利要求1所述的水力转向冲砂装置，其特征在于，还包括外部连接段，所述外部连接段与所述流体换向装置段的自由端密封固定连接，所述外部连接段的内部沿轴向形成有贯穿的通道，所述通道的一端与所述第一流道相连通，另一端用于连通外部环境。

3.根据权利要求2所述的水力转向冲砂装置，其特征在于，还包括扶正装置，所述扶正装置构造为设置于所述外部连接段的外周壁上的若干个弓形弹片，所述弓形弹片的长度方向沿所述水力转向冲砂装置的长度方向设置，其中，所述扶正装置的垂直于所述水力转向冲砂装置的长度方向的最大截面尺寸大于所述套管的内径尺寸。

4.根据权利要求3所述的水力转向冲砂装置，其特征在于，所述扶正装置还设置于所述辅助连接段的外周壁上。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的水力转向冲砂装置，其特征在于，所述密封装置构造为套设于所述流体换向装置段上的密封皮碗，所述密封皮碗包括固定端和开口端，其中，所述固定端密封连接于所述第一开口和所述第二开口之间，所述开口端朝向所述第二开口设置。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的水力转向冲砂装置，其特征在于，所述第一开口构造为沿所述流体换向装置段的外周壁的周向均匀分布的若干个孔位。

7.根据权利要求1-4中任一项所述的水力转向冲砂装置，其特征在于，所述冲洗装置段包括旋转冲洗钻头，所述旋转冲洗钻头的一端与所述辅助连接段通过轴承连接，所述旋转冲洗钻头内沿轴向设有内腔，所述内腔与所述冲洗孔连通，所述旋转冲洗钻头的底端和径向还设有喷嘴。

8.根据权利要求7所述的水力转向冲砂装置，其特征在于，所述旋转冲洗钻头上还设有螺旋槽。

9.根据权利要求2-4中任一项所述的水力转向冲砂装置，其特征在于，所述流体换向装置段、所述辅助连接段、所述冲洗装置段以及所述外部连接段的材料为钢。

10.根据权利要求1-4中任一项所述的水力转向冲砂装置，其特征在于，所述密封装置的材料为橡胶。

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