专利名称：水力自进式可调速旋转冲砂解堵装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种水平井、侧钻井、大位移井、分支井等复杂结构井井下作业用的水力自进式可调速旋转冲砂解堵装置。
背景技术：
目前油田水平井、侧钻井、大位移井、分支井等复杂结构井，在采油中因严重出砂和油层堵塞而降低产量或停产，目前普通定向井冲砂是用冲砂管柱加深冲砂笔尖并靠冲砂液冲散井底砂堵的，但对于井斜超过60°的复杂结构井，在加深管柱时管柱与套管的磨擦力的影响使地面不能判断钻压的真实情况，导致送钻的盲目性，造成憋泵、堵管柱等事故；复杂结构井水平段长，水平段筛管内径小，上部井眼尺寸大，使得普通作业机械冲砂时，排量达不到要求，冲砂作业困难，很难解决水平段的沉砂问题；复杂结构井，油层裸露面积大，在产层段多数利用筛管完井，在后续生产中油层筛管外易形成砂拱，原油中的蜡质，沥青质物质及增产、增注、作业造成的油层结垢，堵塞孔隙喉道，严重影响储油层有效渗透率。因此，急需一种适于复杂结构井的冲砂解堵工具。
实用新型内容为了克服现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种水力自进式可调速旋转冲砂解堵装置，它是改变冲砂笔尖在井底的受力状态，由钻柱被动送进改为水动力主动牵引，降低摩擦力，解决钻压传递及地面有效控制问题；改变冲砂笔尖在井底的运动状态，由纯滑动改为水力旋转与滑动复合型；应用高压喷射解除近井地带堵塞；设有防堵设施以防停泵后砂浆倒返或送钻过快造成砂堵冲砂管柱。通过上述措施实现了水力自进、限速旋转、紊流携砂，深层解堵等功能，解决了复杂结构井冲砂作业沉砂、携砂、钻压传递、砂堵管柱的问题。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是本实用新型是针对复杂结构井井斜角大、水平段长、上部井眼尺寸大等实际情况所引发的冲砂难，产层易受污染堵塞等问题而研制的，该装置由喷头总成、防堵阀、旋转器、阻器、扶正器五部分组成。冲砂喷嘴采用锥壳射流喷嘴，作业液流经喷嘴后被加速同时形成锥形旋转射流，产生射流冲击力及旋转剪切力作用在砂堵上冲散砂堵，并携带砂粒上返；力偶喷嘴为扇形喷嘴，以一定的装置角沿喷头体径向安装，在射流作用下产生力矩，带动喷头做旋转运动，同时径向射流冲击射孔炮眼，清理近井带堵塞，达到地层解堵目的；动力喷嘴设计成圆柱形喷嘴，利用高压水射流的反冲力产生向前的牵引力作用在喷头上，迫使喷头向前运动；喷头旋转及锥壳旋转射流使得井底流场呈螺旋状上升，达到高效清砂解堵；作业液经喷嘴节流加速，喷射速度大幅度提高，形成紊流，使得液体上返速度超过砂粒滑脱速度10倍以上，解决了地面设备排量小的情况下水平段沉砂问题；阻泥器采用转子减速和离心减速设施，将喷头转速限制在250～300r/min，克服了射流雾化现象及密封副润滑冷却甚至失效抱轴现象；扶正器是保证该装置在套管中居中，使得冲砂管柱与套管之间由面接触变为点接触，由滑动磨擦变为滚动磨擦，大幅度降低磨擦阻力，同时喷头与旋转器采用柔性连续油管联接，既能保证旋转力矩的传递，又能使喷头在射流反冲力作用下处于漂浮自由状态，不受上部钻柱及套管的径向约束，降低旋转功耗；防堵阀在液流下行时打开流道，液流上行时关闭通道，防止砂浆堵塞流道。
本实用新型的有益效果是，该装置结构紧凑，冲砂解堵同时进行，可大幅度降低成本，可减少油层二次损害和污染；喷头旋转及锥壳旋转射流使得井底流场呈螺纹状上升，达到高效清砂解堵；作业液经喷嘴节流加速，喷射速度大幅度提高，形成紊流，使得液体上返速度超过砂粒滑脱速度10倍以上，解决了地面设备排量小的情况下水平段沉砂问题。实现了水力自进、限速旋转、紊流携砂、深层解堵功能，解决了复杂结构井冲砂作业沉砂、携砂、钻压传递、砂堵管柱的技术难题。
图1为本实用新型的整体结构示意图。
图2为本实用新型的现场应用示意图。
图中1、冲砂喷嘴，2、力偶喷嘴，3、动力喷嘴，4、喷嘴套，5、紫铜垫圈，6、单向阻流板，7、防堵阀座，8、喷头体，9、柔性杆，10、空心旋转轴，11、压盖，12、V型填料，13、阻尼剂，14、转子，15、离心套筒，16、轴承，17、弹性挡圈，18、阻尼器外壳，19、钢珠，20、防磨套，21、调整环，22、注油螺钉，23、旋转定子，24、扶正器外筒，25、钢球，26、芯轴，27、接头，1-1、水力自进式可调速旋转冲砂解堵装置，2-2、冲砂管柱，3-3、通井机，4-4、水泥车，5-5、砂堵，6-6、射孔炮眼。。
具体实施方式
在图1中，该装置由喷头总成、防堵阀、旋转器、阻尼器、扶正器五部分构成a、喷头总成将螺旋状冲砂喷嘴1、圆柱状扇形力偶喷嘴2、圆柱状流线型动力喷嘴3套在薄筒状喷嘴套4内孔中，在端部用紫铜垫圈5密封，喷嘴套4与中空圆锥形喷头体8丝扣连接；冲砂喷嘴1装在喷头体8端部，力偶喷嘴2、动力喷嘴3均以一定的相位角沿喷头体8径向分布；b、防堵阀将圆片状单向阻流板6的顶针插入圆盘状设有均布圆孔通道的防堵阀座7的镗孔中，并将其下部与喷头体8内腔圆台面上的4个圆柱凸起接触，形成液体下行通道；c、旋转器用柔性杆9将圆筒状空心旋转轴10与喷头体8丝扣连接，将圆柱滚子球轴承16与空心旋转轴10过盈配合，装在其两端，轴承16与圆筒状阻尼器外壳18过盈配合，圆筒状压盖11与阻尼器外壳18下端丝扣连接，向上挤压V型填料12，并将其固定在空心旋转轴10下端，并固定在轴承16与阻尼器外壳18之间，再将圆筒状压盖11与阻尼器外壳18下端丝扣连接，圆筒状防磨套20内腔装有钢球19，固定在空心旋转轴10上端，圆筒状旋转定子23有注油孔道连通到轴承，孔道由注油螺钉22堵塞，旋转定子23与阻尼器外壳18上端丝扣连接，向下挤压弹性挡圈17、调整环21，固定轴承16，注油螺钉22与旋转定子23丝扣连接；d、阻尼器在阻尼器外壳18内腔中充满粘稠液体状阻尼剂13，叶轮状转子14与空心旋转轴10丝扣连接，圆筒状离心套管15外壁与阻尼器外壳18内壁有一间隙，自由按在上下轴承16之间；e、扶正器将筛管状扶正器外筒24下端与旋转定子23上端与接头27丝扣连接，将钢球25放在扶正器外筒24的筛孔中，圆筒状芯轴26固定在扶正器外筒24腔内。
在图2中，将水力自进式可调速旋转冲砂解堵装置1-1联接在冲砂管柱2-2上，用通井机3-3送到井底砂面上部5m处，水泥车4-4开泵循环，本实用新型开始工作。在射流反冲力作用下，喷头旋转，并产生向前牵引力，作用在冲砂管柱2-2下端，拖动冲砂管柱沿水平段前移，在射流冲击力作用及旋转剪切力作用下冲散砂堵5-5，同时高压射流穿透射孔炮眼6-6清理近井带堵塞，高速射流带砂粒上返。
权利要求1.一种水力自进式可调速旋转冲砂解堵装置，其特征在于该装置由喷头总成、防堵阀、旋转器、阴尼器、扶正器五部分构成a、喷头总成将螺旋状冲砂喷嘴(1)、圆柱状扇形力偶喷嘴(2)、圆柱状流线型动力喷嘴(3)套在薄筒状喷嘴套(4)内孔中，在端部用紫铜垫圈(5)密封，喷嘴套(4)与中空圆锥形喷头体(8)丝扣连接；冲砂喷嘴(1)装在喷头体(8)端部，力偶喷嘴(2)、动力喷嘴(3)均以一定的相位角沿喷头体(8)径向分布；b、防堵阀将圆片状单向阻流板(6)的顶针插入圆盘状设有均布圆孔通道的防堵阀座(7)的镗孔中，并将其下部与喷头体(8)内腔圆台面上的(4)个圆柱凸起接触，形成液体下行通道；c、旋转器用柔性杆(9)将圆筒状空心旋转轴(10)与喷头体(8)丝扣连接，将圆柱滚子球轴承(16)与空心旋转轴(10)过盈配合，装在其两端，轴承(16)与圆筒状阻尼器外壳(18)过盈配合，圆筒状压盖(11)与阻尼器外壳(18)下端丝扣连接，向上挤压V型填料(12)，并将其固定在空心旋转轴(10)下端，并固定在轴承(16)与阻尼器外壳(18)之间，再将圆筒状压盖(11)与阻尼器外壳(18)下端丝扣连接，圆筒状防磨套(20)内腔装有钢球(19)，固定在空心旋转轴(10)上端，圆筒状旋转定子(23)有注油孔道连通到轴承，孔道由注油螺钉(22)堵塞，旋转定子(23)与阻尼器外壳(18)上端丝扣连接，向下挤压弹性挡圈(17)、调整环(21)，固定轴承(16)，注油螺钉(22)与旋转定子(23)丝扣连接；d、阻尼器在阻尼器外壳(18)内腔中充满粘稠液体状阻尼剂(13)，叶轮状转子(14)与空心旋转轴(10)丝扣连接，圆筒状离心套管(15)外壁与阻尼器外壳(18)内壁有一间隙，自由按在上下轴承(16)之间；e、扶正器将筛管状扶正器外筒(24)下端与旋转定子(23)上端与接头(27)丝扣连接，将钢球(25)放在扶正器外筒(24)的筛孔中，圆筒状芯轴(26)固定在扶正器外筒(24)腔内。
专利摘要一种水平井、侧钻井、大位移井、分支井等复杂结构井井下作业用的水力自进式可调速旋转冲砂解堵装置，它由喷头总成、防堵阀、旋转器、阻尼器、扶正器五部分组成，在技术上主要采用喷头总成中冲砂喷嘴及动力喷嘴等利用高压水射流及用锥壳射流形成旋转射流冲击射孔炮眼清理近井堵塞，用阻尼器采用转子和离心减速使喷嘴限速，扶正器保证该装置居中，同时喷头与旋转器采用柔性连接保证旋转力矩的传递，利用防堵阀防止砂浆堵塞流道等技术解决了现有技术中水平井段的沉砂及堵塞等问题，本实用新型可广泛应用在侧钻井、水平井、大位移井、分支井等复杂结构井井下作业中。
文档编号E21B37/00GK2731085SQ200420030039
公开日2005年10月5日 申请日期2004年1月5日 优先权日2004年1月5日
发明者郭建国 申请人:辽河石油勘探局