CN217106894U - 一种冲砂装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种冲砂装置，该装置包含身部组件、头部组件、可溶上阀球；所述身部组件包括内孔中轴线在同一直线上的上接头、外管、连接管、上内管、上阀体、移动阀座、下内管、密封接头，所述头部组件包括内孔的中轴线与上接头的中轴线在同一直线上的阀座接头、下阀体、下弹簧、冲砂头；所述可溶上阀球通过上接头的内孔放入并与移动阀座的内孔顶端接触，可溶上阀球的直径大于移动阀座的内孔直径。当有光管注水井中有部分井的注水层段较短且出砂严重时，可以通过提前跟原井管下入本实用新型装置完成冲砂作业，利用原井管柱即可实现冲砂的装置，既减少作业成本，又缩短了因上作业冲砂而延误注水时间，提高时率时效。

Description

一种冲砂装置

技术领域

本实用新型的应用范围属于油田注水井工艺的技术领域，具体而言是一种注水工艺管柱配套的冲砂工具。

背景技术

公开号为CN102383750B的专利公开了一种油水井连续、正反冲砂的装置，尤其是：油井连续、正反一体化冲砂装置；该装置，是由作业机、管线、冲砂管、吊卡、泵车等组成；其中：在井口大四通上端安装有自封井口，冲砂管住下端安装有冲砂器，上端安装换向阀，经自封井口、大四通下入井下的井套管里；其中：三通阀与水龙带、自封井口相连接连接和正反冲砂调控调控阀组连接；正反冲砂调控阀组与泵车、污液缸、三通阀、大四通上相连接的管线螺纹连，三通阀通过两两管路的开闭，与换向阀和自封井口的协作，实现接续单根时和下单跟时的连续冲砂作业，正反冲砂调控阀组通过阀芯上的两两垂直的四个孔与阀体上的八个孔的调对完成转换，实现正反连续冲砂作业。

公开号为CN103343671A的专利公开了一种小冲管连续冲砂管柱。小冲管连续冲砂管柱，使用时套与油井油管内，小冲管下端与中心管上端通过轴承总成连接，中心管下端通过连接管与叶轮连接，叶轮下方连接砂铲；所述小冲管由冲管压帽、冲管连接管、数根油管构成，冲管压帽下方连接冲管连接管，冲管连接管的下方连接数根油管，冲管压帽与冲管连接管之间设置密封总成，密封总成填满油井油管与小冲管之间的空间。本发明提供的小冲管连续冲砂管柱冲砂过程连续，无需接单根，无需停泵，既节省了施工时间，又避免了沉砂卡砂铲事故的发生。

公开号为CN102094586A的专利公开了一种水平井冲砂地面装置及其使用方法，由设置于水平井井口的冲砂井口装置连接井下冲砂管柱，并通过地面冲砂管线及设置于冲砂管线上的泄压阀、转换阀，以及通过冲砂液返排管线等装置，进行地面连续高压循环冲砂，实现水平井连续负压冲砂，适用于石油开采中出砂水平井的连续冲砂作业，可用于水平井冲砂、水平井替泥浆、低地层压力油井冲砂等，有效解决水平井大斜度井段和水平井段冲砂问题，避免冲砂液回灌油层对油层造成的伤害。

原油田的光管注水井中有部分井的注水层段较短，且出砂严重，经常砂埋注水层段，需上冲砂作业。现有技术的突出缺陷是：冲砂需要上专业的作业设备，操作繁杂，耗时比较长。既增加作业成本，又延误注水时间。

实用新型内容

本实用新型专利提供一种不需要上作业设备，利用井下管柱即可冲砂的装置。针对口袋较小、出砂严重、经常砂埋注水层段，需上冲砂作业的光管注水井，可以通过提前在原井管下入此装置完成冲砂作业，既减少作业成本，又缩短了因上作业冲砂而延误注水时间。

本实用新型采用的技术方案如下。

一种冲砂装置，其特征在于：该装置包含身部组件、头部组件、可溶上阀球。

所述身部组件包括内孔中轴线在同一直线上的上接头、外管、连接管、上内管、上阀体、移动阀座、下内管、密封接头；上接头的下端的径向内周表面螺纹连接有上内管；活塞内孔下端大、上端小，从而在活塞内部上端形成第二内凸环；连接管顶端的径向外周表面与活塞内孔下端螺纹连接；连接管套装在上内管下部的径向外周表面上；活塞径向外周表面与外管的径向内周表面接触；第二内凸环的径内外周表面与上内管的径向外周表面接触。

连接管的下端的径向外周表面螺纹连接有上阀体；上阀体的内孔中间小、上下两端大从而在其内控内形成第一内凸环；上阀体的下端的径向内周表面套装有下内管；上阀体的内孔内下内管的顶部同轴设有上弹簧圈，上弹簧圈的顶端与移动阀座接触，移动阀座与第一内凸环的底面接触；上弹簧圈的内径大于下内管的内径。

上接头下端的径向外周表面螺纹连接有外管；下内管的中部的径向外周表面与外管下端之间通过密封接头相连；上阀体的径向外周表面与外管的径向内周表面不接触；活塞的径向外周表面与外管的径向内周表面相接触。

所述头部组件包括内孔的中轴线与上接头的中轴线在同一直线上的阀座接头、下阀体、冲砂头，阀座接头螺纹连接在下内管径向外周表面的下端，下阀体螺纹连接在阀座接头的径向外周表面上，冲砂头螺纹连接在下阀体下端的径向内周表面上；下阀体的内孔内冲砂头的顶端同轴设有下弹簧圈，下弹簧圈的顶面与可密封阀座接头底端内孔的下阀球接触；下弹簧圈的内径大于冲砂头的内径。

所述可溶上阀球通过上接头的内孔放入并与移动阀座的内孔顶端接触，可溶上阀球的直径大于移动阀座的内孔直径。

作为优选技术方案，第一内凸环的下侧面为上小下大的锥面；移动阀座的顶端的径向外周表面为可与第一内凸环的下侧面相吻合的锥面。

作为优选技术方案，外管上垂直其中轴线方向设有若干第一径向通孔，各第一径向通孔位于活塞上方。

作为优选技术方案，连接管的顶面与第二内凸环的底面接触；连接管的底端的径向外周表面与上阀体顶端内孔的径向内周表面螺纹连接，连接管的底面与第一内凸环的顶面接触；阀体的内孔的第一内凸环上方设有第九凹槽，第九凹槽内装有第九密封圈。

作为优选技术方案，活塞的连接管上方的径向内周表面、径向外周表面上分别有设有第二凹槽、第三凹槽，第二凹槽内装有第二密封圈，第三凹槽内装有第三密封圈。

作为优选技术方案，上接头的内孔设有第三内凸环；上接头的内孔上端设有用于连接油管的油管内螺纹；上接头的内孔下端设有第一凹槽，第一凹槽内装有第一密封圈；上内管的顶面与上接头的第三内凸环的底面接触。

作为优选技术方案，下内管的外径上大下小从而在下内管的径向外周表面上形成第一外凸环，第一外凸环的径向外周表面与上阀体的下端的径向内周表面螺纹连接。

作为优选技术方案，密封接头的内径上大下小从而在密封接头内孔内形成第四内凸环；

密封接头的外径上小下大从而在密封接头的径向外周表面形成第二外凸环；下内管上第四内凸环上方设有第二径向通孔。

密封接头的顶端径向外周表面与外管下端的内孔螺纹连接，外管底面与第二外凸环接触；第四内凸环的径向内周表面与下内管的径向外周表面螺纹连接；密封接头与外管的连接处设有第四凹槽，第四凹槽上设有第四密封圈。

密封接头与下内管的连接处设有若干第五凹槽，第五凹槽上设有第五密封圈。

作为优选技术方案，阀座接头下端的外径小于其余部分的外径从而在阀座接头下端的径向外周表面形成第一外环状阶梯环面，下阀体的内孔设有可与第一外环状阶梯环面啮合的第一内环状台阶面；阀座接头下端的内径小于其余部分的内径从而在阀座接头下端的径向内周表面形成第五内凸环，下内管的底面与第五内凸环相接触；阀座接头下端设有第七凹槽，第七凹槽内装第七密封圈；阀座接头顶端的径向内周表面设有第六凹槽，第六凹槽上设有第六密封圈。

作为优选技术方案，下阀体的径向内周表面的底端的内径大于其其余部分的内径从而形成第二内环状台阶，冲沙头的顶端的外径上小下大形成可与第二内环状台阶啮合的第二外环状台阶；冲沙头的顶端径向外周表面与下阀体底端的内孔螺纹连接；冲沙头顶端径向外周表面上设有第八凹槽，第八凹槽上设有第八密封圈；冲沙头的底端径向外周表面下端为上大下小的锥面。

工作原理：下井或注水时不投上阀球。本装置下井至设计位置时，由于重力作用，活塞、连接管、上阀体、移动阀座、上弹簧、下内管、阀座接头、下阀球、下阀体、下弹簧和冲砂头位于下止点。

注水时，下阀球压缩弹簧产生节流压差，使本装置内外形成压差，在该压差的作用下，活塞、连接管、上阀体、移动阀座、上弹簧、下内管带动阀座接头、下阀球、下阀体、下弹簧和冲砂头向上移动停于上止点。

需冲砂时，投可溶的上阀球后冲砂，上阀球推动移动阀座压缩上弹簧下移，使移动阀座离开上阀体形成旁通的冲砂通道，此时移动阀座下移时产生较大压差，在该压差的作用下产生向下的推力大于活塞向上的推力，使以上能移动的部件向下移动实现冲砂。冲完砂后，关闭套管闸门，继续注水，当可溶上阀球溶化完后，作用在移动阀座的推力消失，活塞又带动可移动部件向上移动到上止点。

再冲砂时，再投可溶上阀球后冲砂，依次循环。

本实用新型的有益效果是：本提供一种无须重上作业，利用原井管柱即可实现冲砂的装置。当有光管注水井中有部分井的注水层段较短，且出砂严重，经常砂埋注水层段，需上冲砂作业的，可以通过提前跟原井管下入此装置完成冲砂作业，既减少作业成本，又缩短了因上作业冲砂而延误注水时间。当光管柱水井需要冲砂作业时，可通过投可溶上阀球的方式进行免上作业冲砂，减少作业成本，提高注水时效。

附图说明

图1本实用新型冲砂装置的结构示意图。

图2是图1的A部分的局部放大图。

图3是图2的D部分的局部放大图。

图4是图1的B部分的局部放大图。

图5是图4的E部分的局部放大图。

图6是图4的F部分的局部放大图。

图7是图1的C部分的局部放大图。

图8是图7的G部分的局部放大图。

其中：1－上接头，2－外管，3－第一径向通孔，4－第一密封圈，5－第二密封圈，6－第三密封圈，7－活塞，8－上内管，9－连接管，10－上阀球，11－第九密封圈，12－上阀体， 13－移动阀座，14－上弹簧圈，15－下内管，16－第二径向通孔，17－密封接头，18－第四密封圈，19－第五密封圈，20－第六密封圈，21－阀座接头，22－第七密封圈，23－下阀球，24－下阀体，25－下弹簧圈，26－冲砂头，27－第八密封圈，28-第一内凸环，29-第二内凸环，30-第三内凸环，31-第一外凸环，32-第四内凸环，33-第二外凸环，34-第一内环状台阶面，35-第一外环状阶梯环面，36-第五内凸环，37-第二内环状台阶，38-第二外环状台阶。

具体实施方式

下面，结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例1。如图1-8所示，一种冲砂装置，其特征在于：该装置包含身部组件、头部组件、可溶上阀球10。

所述身部组件包括内孔中轴线在同一直线上的上接头1、外管2、连接管9、上内管8、上阀体12、移动阀座13、下内管15、密封接头17；上接头1的下端的径向内周表面螺纹连接有上内管8；活塞7内孔下端大、上端小，从而在活塞7内部上端形成第二内凸环29；连接管9顶端的径向外周表面与活塞7内孔下端螺纹连接；连接管9套装在上内管8下部的径向外周表面上；活塞7径向外周表面与外管2的径向内周表面接触；第二内凸环29的径内外周表面与上内管8的径向外周表面接触。

连接管9的下端的径向外周表面螺纹连接有上阀体12；上阀体12的内孔中间小、上下两端大从而在其内控内形成第一内凸环28；上阀体12的下端的径向内周表面套装有下内管 15；上阀体12的内孔内下内管15的顶部同轴设有上弹簧圈14，上弹簧圈14的顶端与移动阀座13接触，移动阀座13与第一内凸环28的底面接触；上弹簧圈14的内径大于下内管15 的内径。

上接头1下端的径向外周表面螺纹连接有外管2；下内管15的中部的径向外周表面与外管2下端之间通过密封接头17相连；上阀体12的径向外周表面与外管2的径向内周表面不接触；活塞7的径向外周表面与外管2的径向内周表面相接触。

所述头部组件包括内孔的中轴线与上接头1的中轴线在同一直线上的阀座接头21、下阀体24、冲砂头26，阀座接头21螺纹连接在下内管15径向外周表面的下端，下阀体24螺纹连接在阀座接头21的径向外周表面上，冲砂头26螺纹连接在下阀体24下端的径向内周表面上；下阀体24的内孔内冲砂头26的顶端同轴设有下弹簧圈25，下弹簧圈25的顶面与可密封阀座接头21底端内孔的下阀球23接触；下弹簧圈25的内径大于冲砂头26的内径。

所述可溶上阀球10通过上接头1的内孔放入并与移动阀座13的内孔顶端接触，可溶上阀球10的直径大于移动阀座13的内孔直径。

第一内凸环28的下侧面为上小下大的锥面；移动阀座13的顶端的径向外周表面为可与第一内凸环28的下侧面相吻合的锥面。

外管2上垂直其中轴线方向设有若干第一径向通孔3，各第一径向通孔3位于活塞7上方。

连接管9的顶面与第二内凸环29的底面接触；连接管9的底端的径向外周表面与上阀体12顶端内孔的径向内周表面螺纹连接，连接管9的底面与第一内凸环28的顶面接触；阀体 12的内孔的第一内凸环28上方设有第九凹槽，第九凹槽内装有第九密封圈11。

活塞7的连接管9上方的径向内周表面、径向外周表面上分别有设有第二凹槽、第三凹槽，第二凹槽内装有第二密封圈5，第三凹槽内装有第三密封圈6。

上接头1的内孔设有第三内凸环30；上接头1的内孔上端设有用于连接油管的油管内螺纹；上接头1的内孔下端设有第一凹槽，第一凹槽内装有第一密封圈4；上内管8的顶面与上接头1的第三内凸环30的底面接触。

下内管15的外径上大下小从而在下内管15的径向外周表面上形成第一外凸环31，第一外凸环31的径向外周表面与上阀体12的下端的径向内周表面螺纹连接。

密封接头17的内径上大下小从而在密封接头17内孔内形成第四内凸环32；

密封接头17的外径上小下大从而在密封接头17的径向外周表面形成第二外凸环33；下内管15上第四内凸环32上方设有第二径向通孔16。

密封接头17的顶端径向外周表面与外管2下端的内孔螺纹连接，外管2底面与第二外凸环33接触；第四内凸环32的径向内周表面与下内管15的径向外周表面螺纹连接；密封接头 17与外管2的连接处设有第四凹槽，第四凹槽上设有第四密封圈18。

密封接头17与下内管15的连接处设有若干第五凹槽，第五凹槽上设有第五密封圈19。

阀座接头21下端的外径小于其余部分的外径从而在阀座接头21下端的径向外周表面形成第一外环状阶梯环面35，下阀体24的内孔设有可与第一外环状阶梯环面35啮合的第一内环状台阶面34；阀座接头21下端的内径小于其余部分的内径从而在阀座接头21下端的径向内周表面形成第五内凸环36，下内管15的底面与第五内凸环36相接触；阀座接头21下端设有第七凹槽，第七凹槽内装第七密封圈22；阀座接头21顶端的径向内周表面设有第六凹槽，第六凹槽上设有第六密封圈20。

下阀体24的径向内周表面的底端的内径大于其其余部分的内径从而形成第二内环状台阶37，冲沙头26的顶端的外径上小下大形成可与第二内环状台阶37啮合的第二外环状台阶；冲沙头26的顶端径向外周表面与下阀体24底端的内孔螺纹连接；冲沙头26顶端径向外周表面上设有第八凹槽，第八凹槽上设有第八密封圈27；冲沙头26的底端径向外周表面下端为上大下小的锥面。

工作原理：下井或注水时不投上阀球10。本装置下井至设计位置时，由于重力作用，活塞7、连接管9、上阀体12、移动阀座13、上弹簧14、下内管15、阀座接头21、下阀球23、下阀体24、下弹簧25和冲砂头26位于下止点。

注水时，下阀球23压缩弹簧25产生节流压差，使本装置内外形成压差，在该压差的作用下，活塞7、连接管9、上阀体12、移动阀座13、上弹簧14、下内管15带动阀座接头21、下阀球23、下阀体24、下弹簧25和冲砂头26向上移动停于上止点。

需冲砂时，投可溶的上阀球10后冲砂，上阀球10推动移动阀座13压缩上弹簧14下移，使移动阀座13离开上阀体12形成旁通的冲砂通道，此时移动阀座13下移时产生较大压差，在该压差的作用下产生向下的推力大于活塞7向上的推力，使以上能移动的部件向下移动实现冲砂。具体为：当移动阀座13下移离开上阀体12时，移动阀座13上端的外锥面与上阀体 12的内锥面产生间隙，即形成过流通道，由于上弹簧12的作用使上阀球10上下部产生压差，此压差产生的力推动活塞7、连接管9、上阀体12、阀球10、移动阀座13、上弹簧14、下内管15、阀座接头21、下阀球23、下阀体24、下弹簧25和冲沙头26向下移动，实施冲砂，直至下止点。当冲砂完成后上阀球10为可溶球融化后，再注水时，由于下弹簧25产生的内外压差，活塞7拉动连接管9、上阀体12、阀球10、移动阀座13、上弹簧14、下内管15、阀座接头21、下阀球23、下阀体24、下弹簧25和冲沙头26向上移动到上止点。当活塞7 由上止点向下移动时，上接头1的下端与活塞7的上端产生空腔，此时环空中的液体通过该孔流到该腔中，否则形成真空活塞7等部件无法向上运动；同理当活塞7由下止点向上运动时，该腔的液体又从径向通孔3向环空流出。通过该孔液体进入充满活塞7的下部和密封接头17上部形成的内环形空间，注水时液体从该孔进入，下弹簧25压差产生的压力通过该孔作用在活塞7的下端，推动活塞7等部件向上运动，此时工具内环形空间增大，液体从此孔进入补充，反之当活塞7等部件下行时内环形空间减小液体又从该孔中流出。

冲完砂后，关闭套管闸门，继续注水，当可溶上阀球10溶化完后，作用在移动阀座13 的推力消失，活塞7又带动可移动部件向上移动到上止点。

再冲砂时，再投可溶上阀球10后冲砂，依次循环。

以上所列举的实施方式仅供理解本实用新型之用，并非是对本实用新型所描述的技术方案的限定，有关领域的普通技术人员，还可以作出多种变化或变形，所有等同的变化或变形都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。本实用新型未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.一种冲砂装置，其特征在于：该装置包含身部组件、头部组件、可溶上阀球；

所述身部组件包括内孔中轴线在同一直线上的上接头、外管、连接管、上内管、上阀体、移动阀座、下内管、密封接头；

上接头的下端的径向内周表面螺纹连接有上内管；活塞内孔下端大、上端小，从而在活塞内部上端形成第二内凸环；连接管顶端的径向外周表面与活塞内孔下端螺纹连接；连接管套装在上内管下部的径向外周表面上；活塞径向外周表面与外管的径向内周表面接触；第二内凸环的径内外周表面与上内管的径向外周表面接触；

连接管的下端的径向外周表面螺纹连接有上阀体；上阀体的内孔中间小、上下两端大从而在其内孔内形成第一内凸环；上阀体的下端的径向内周表面套装有下内管；上阀体的内孔内下内管的顶部同轴设有上弹簧圈，上弹簧圈的顶端与移动阀座接触，移动阀座与第一内凸环的底面接触；上弹簧圈的内径大于下内管的内径；

上接头下端的径向外周表面螺纹连接有外管；下内管的中部的径向外周表面与外管下端之间通过密封接头相连；上阀体的径向外周表面与外管的径向内周表面不接触；活塞的径向外周表面与外管的径向内周表面相接触；

所述头部组件包括内孔的中轴线与上接头的中轴线在同一直线上的阀座接头、下阀体、冲砂头，阀座接头螺纹连接在下内管径向外周表面的下端，下阀体螺纹连接在阀座接头的径向外周表面上，冲砂头螺纹连接在下阀体下端的径向内周表面上；下阀体的内孔内冲砂头的顶端同轴设有下弹簧圈，下弹簧圈的顶面与可密封阀座接头底端内孔的下阀球接触；下弹簧圈的内径大于冲砂头的内径；

所述可溶上阀球通过上接头的内孔放入并与移动阀座的内孔顶端接触，可溶上阀球的直径大于移动阀座的内孔直径。

2.如权利要求1所述的一种冲砂装置，其特征在于：第一内凸环的下侧面为上小下大的锥面；移动阀座的顶端的径向外周表面为可与第一内凸环的下侧面相吻合的锥面。

3.如权利要求1所述的一种冲砂装置，其特征在于：外管上垂直其中轴线方向设有若干第一径向通孔，各第一径向通孔位于活塞上方。

4.如权利要求1所述的一种冲砂装置，其特征在于：连接管的顶面与第二内凸环的底面接触；连接管的底端的径向外周表面与上阀体顶端内孔的径向内周表面螺纹连接，连接管的底面与第一内凸环的顶面接触；阀体的内孔的第一内凸环上方设有第九凹槽，第九凹槽内装有第九密封圈。

5.如权利要求4所述的一种冲砂装置，其特征在于：活塞的连接管上方的径向内周表面、径向外周表面上分别有设有第二凹槽、第三凹槽，第二凹槽内装有第二密封圈，第三凹槽内装有第三密封圈。

6.如权利要求1所述的一种冲砂装置，其特征在于：上接头的内孔设有第三内凸环；上接头的内孔上端设有用于连接油管的油管内螺纹；上接头的内孔下端设有第一凹槽，第一凹槽内装有第一密封圈；上内管的顶面与上接头的第三内凸环的底面接触。

7.如权利要求1所述的一种冲砂装置，其特征在于：下内管的外径上大下小从而在下内管的径向外周表面上形成第一外凸环，第一外凸环的径向外周表面与上阀体的下端的径向内周表面螺纹连接。

8.如权利要求1所述的一种冲砂装置，其特征在于：密封接头的内径上大下小从而在密封接头内孔内形成第四内凸环；

密封接头的外径上小下大从而在密封接头的径向外周表面形成第二外凸环；下内管上第四内凸环上方设有第二径向通孔；

密封接头的顶端径向外周表面与外管下端的内孔螺纹连接，外管底面与第二外凸环接触；第四内凸环的径向内周表面与下内管的径向外周表面螺纹连接；密封接头与外管的连接处设有第四凹槽，第四凹槽上设有第四密封圈；

密封接头与下内管的连接处设有若干第五凹槽，第五凹槽上设有第五密封圈。

9.如权利要求1所述的一种冲砂装置，其特征在于：阀座接头下端的外径小于其余部分的外径从而在阀座接头下端的径向外周表面形成第一外环状阶梯环面，下阀体的内孔设有可与第一外环状阶梯环面啮合的第一内环状台阶面；阀座接头下端的内径小于其余部分的内径从而在阀座接头下端的径向内周表面形成第五内凸环，下内管的底面与第五内凸环相接触；阀座接头下端设有第七凹槽，第七凹槽内装第七密封圈；阀座接头顶端的径向内周表面设有第六凹槽，第六凹槽上设有第六密封圈。

10.如权利要求1所述的一种冲砂装置，其特征在于：下阀体的径向内周表面的底端的内径大于其其余部分的内径从而形成第二内环状台阶，冲沙头的顶端的外径上小下大形成可与第二内环状台阶啮合的第二外环状台阶；冲沙头的顶端径向外周表面与下阀体底端的内孔螺纹连接；冲沙头顶端径向外周表面上设有第八凹槽，第八凹槽上设有第八密封圈；冲沙头的底端径向外周表面下端为上大下小的锥面。

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