一种水平井双向携砂洗井工具的制作方法

本发明涉及一种水平井双向携砂洗井工具，属井下工具技术领域。

背景技术：

随着我国油田企业开发技术的日渐成熟与发展，水平井的种类以及适用范围都有了很大的提高，工作量较之前有所增加，但与水平井相匹配的作业技术仍没有达到预期要求，其中对于井底积砂仍不能有效冲洗，常规的冲砂方式已经满足不了当前的要求，不仅阻碍了水平井产能的提高，也容易出现井底堵塞。水平井主要是井斜角为90°，井身沿着水平方向钻进一定长度的井。当油层出砂之后，砂子会紧跟冲砂液流进井筒中，一些大颗粒会先沉降在水平段的较低位置处而产生砂床。采用普通的水力冲砂技术清理水平井中的砂子，一般存在以下难题：其一为：砂砾阻碍了冲砂管柱的下放上提；其二为：当冲砂管柱进入到水平井段后，冲砂液会在流动阻力较小的上部产生循环通道，很难将下部的砂床全面清理；其三为：井底冲洗完之后，井底的砂砾无法完全排出井底，有些会在运移过程中再次吸附在井壁上，最终造成新的堵塞，同时冲洗工具与工作液之间有粘连作用，易造成工具的堵塞。

技术实现要素：

本发明的目的在于：提供一种能顺利下放或上提，且能全面清理砂床，不易造成新的堵塞和工具堵塞的水平井双向携砂洗井工具。

本发明的技术方案：

一种水平井双向携砂洗井工具，它由装配壳体、连接壳体、前喷头和后接头构成，其特征在于：装配壳体的一端端头通过导向壳体装有后接头；装配壳体的另一端端头通过后喷壳体装有连接壳体，连接壳体的端头上通过安装环装有前喷头；所述的前喷头为圆柱状腔体，前喷头上均布有前喷口，前喷口之间的前喷头中心轴向设置有主喷口，前喷口一侧的前喷头圆周上均布有旋流口；前喷口、主喷口和旋流口分别与前喷头的空腔连通；后喷壳体上均布有后喷口。

所述的前喷口和后喷口分别呈倾斜状设置，前喷口呈45度倾斜状设置；后喷口呈135度倾斜状设置；前喷口和后喷口的端口内分别螺纹安装有变径喷头。

所述的旋流口呈螺旋状设置。

所述的后接头的中心孔内活动安装有后中心管，后中心管的一端穿过导向壳体的中心孔延伸至装配壳体内，延伸至装配壳体内的后中心管端头螺纹安装有前中心管，前中心管与装配壳体滑动密封连接。

所述的前中心管为变径体，前中心管上套装有前复位弹簧，前复位弹簧分别与前中心管和装配壳体抵靠连接；前复位弹簧前端的前中心管的圆周上均布有前中心管径向流通孔。

所述的后接头内的后中心管端头设置有限位凸缘，限位凸缘与导向壳体之间的后中心管上套装有后复位弹簧；延伸至装配壳体内的后中心管与前中心管之间径向对称安装有限位块。

所述的限位块上径向设置有装配孔，装配孔与后中心管的中心孔连通。

所述的装配孔为变径孔，装配孔内通过限位块弹簧装有限位头，限位头与装配孔滑动密封连接。

所述的装配壳体的内壁上与限位头对应状设置有卡槽，卡槽一侧的装配壳体内壁上与限位头对应状设置有限位滑槽，限位滑槽的端头呈倾斜状设置；卡槽另一侧的装配壳体上设置有装配壳体流通孔，装配壳体流通孔与后喷口连通。

所述的连接壳体呈杯状，连接壳体的中心设置有行程孔。

所述的连接壳体与前喷头之间固装有分流盘，分流盘上对称设置有分流孔，分流孔与前喷头连通；分流孔之间的分流盘上与前中心管对应状装有密封头，密封头与前中心管的中心孔间歇密封连接。

所述的前喷头一侧的安装环内壁上对称固装有磁铁；磁铁两端的前喷头上呈前后状固装有阻尼块a和阻尼块b，阻尼块a和阻尼块b分别与安装环滑动连接。

所述的导向壳体上通过定位块均布有导向块，导向块与定位块限位滑动连接，导向块与导向壳体之间设置有钢板弹簧。

所述的导向块上均布有滚轮。

本发明的有益效果在于：

该水平井双向携砂洗井工具通过前喷头能在工具下放时冲开阻碍的砂砾，由此能使工具顺利下放；同时通过前喷头上的旋流口使前喷头旋转，进而能全面清理砂床；通过后喷口能在工具上提时清除吸附在井壁上的砂砾；通过变径喷头增大冲洗液流速，使喷口不易堵塞；解决了现有工具洗井时不易上提下放，不能全面清理砂床，且易造成新的堵塞和工具堵塞的问题。

附图说明：

图1为本发明的主视结构示意图；

图2为图1中a处的放大示意图；

图3为图1中b处的放大示意图；

图4为图1中c-c向的示意图；

图5为本发明工具上行时的工作状态示意图。

图中：1、装配壳体，2、连接壳体，3、前喷头，4、后接头，5、导向壳体，6、定位块，7、导向块，8、滚轮，9、钢板弹簧，10、后中心管，11、限位凸缘，12、前中心管，13、前复位弹簧，14、前中心管径向流通孔，15、限位块，16、装配孔，17、限位块弹簧，18、限位头，19、卡槽，20、限位滑槽，21、装配壳体流通孔，22、后喷壳体，23、后喷口，24、行程孔，25、安装环，26、前喷口，27、主喷口，28、旋流口，29、变径喷头，30、磁铁，31、分流孔，32、分流盘，33、密封头,34、垫圈，35、后复位弹簧，36、阻尼块a，37、阻尼块b。

具体实施方式：

该水平井双向携砂洗井工具由装配壳体1、连接壳体2、前喷头3和后接头4构成，装配壳体1的一端端头螺纹安装有导向壳体5。导向壳体5上通过定位块6均布有导向块7，导向块7上均布有滚轮8。导向块7与定位块6限位滑动连接，导向块7与导向壳体5之间设置有钢板弹簧9。工作时，滚轮8受到井壁挤压，滚轮8推动导向块7压缩钢板弹簧9进入导向壳体5，上钻出井后能钢板弹簧9推动导向块7立即复位，保证滚轮8紧贴井壁进行轴向运动，由此控制导向块7的径向尺寸随井口尺寸变化，进而通过导向块7配合滚轮8减小晃动和震动。

导向壳体5端头上螺纹安装有后接头4。后接头4的中心孔内活动安装有后中心管10，后接头4内的后中心管10端头设置有限位凸缘11，限位凸缘11与导向壳体5之间的后中心管10上套装有后复位弹簧35。后中心管10的一端穿过导向壳体5的中心孔延伸至装配壳体1内，延伸至装配壳体1内的后中心管10端头螺纹安装有前中心管12，前中心管12与装配壳体1滑动密封连接。前中心管12为变径体，前中心管12上套装有前复位弹簧13，前复位弹簧13分别与前中心管12和装配壳体1抵靠连接。前复位弹簧13前端的前中心管12的圆周上均布有前中心管径向流通孔14。工作时，冲洗液流动过程中，冲洗液冲击限位凸缘11，在限位凸缘11的作用下，冲洗液压力能克服前复位弹簧13和后复位弹簧35的弹力而推动前中心管12和后中心管10沿轴向运动。延伸至装配壳体1内的后中心管10与前中心管12之间径向对称安装有限位块15。限位块15上径向设置有装配孔16，装配孔16与后中心管10的中心孔连通。装配孔16为变径孔，装配孔16内通过限位块弹簧17装有限位头18，限位头18与装配孔16滑动密封连接。限位块弹簧17与装配壳体1的内壁之间设置有垫圈34，以对限位块弹簧17形成支撑，进而防止限位块弹簧17与装配壳体1内壁碰撞而损坏。装配壳体1的内壁上与限位头18对应状设置有卡槽19，卡槽19一侧的装配壳体1内壁上与限位头18对应状设置有限位滑槽20，限位滑槽20的端头呈倾斜状设置；卡槽19另一侧的装配壳体1上设置有装配壳体流通孔21。后中心管10运动过程中能带动限位块15运动，限位块15移动至卡槽19处时，冲洗液进入装配孔16并挤压限位头18，克服限位块弹簧17的弹力，使限位头18穿过垫圈34进入卡槽19，进而通过限位头18配合限位块15限制前中心管12和后中心管10的位置。限位滑槽20端头呈倾斜状设置的目的是：在冲洗液作用下限位头18进入限位滑槽20后，在限位滑槽20斜面的作用下，对限位头18形成一个对限位块15轴向的支撑力，以在冲洗液压力波动时，抵消一部分冲洗液的压力，防止冲洗液的压力波动时限位头18直接进入卡槽19中；使限位头18在需要进入卡槽19中对前中心管12和后中心管10限位时，必须显著加大冲洗液的压力。

装配壳体1的另一端端头螺纹套装有后喷壳体22。后喷壳体22上均布有后喷口23，后喷口23呈135度倾斜状设置，后喷口23分别与装配壳体流通孔21连通。后喷口23呈135度倾斜状设置的目的是冲洗液由后喷口23喷出后，在冲洗井壁岩屑时，同时在冲洗液的冲击下，使岩屑具有一定的向着井口的轴向速度，有利于冲洗液带动岩屑向井口移动，并排出至井外；同时冲洗液斜向冲击井壁时，冲洗液具有一定的轴向速度，有利于冲洗液冲洗井壁上附着的岩屑。

后喷壳体22上螺纹安装有连接壳体2，连接壳体2与装配壳体的端面密封连接。连接壳体2呈杯状，连接壳体2的中心设置有行程孔24，工作时前中心管12能穿过行程孔24进入连接壳体中。

连接壳体2的端头上通过安装环25装有前喷头3，前喷头3与安装环25滑动密封连接。前喷头3为圆柱状腔体，前喷头3上均布有前喷口26，前喷口26呈45度倾斜状设置。前喷口26之间的前喷头3中心轴向设置有主喷口27，前喷口26一侧的前喷头3圆周上均布有旋流口28，旋流口28呈螺旋状设置，前喷口26、主喷口27和旋流口28分别与前喷头3的空腔连通。前喷口26和后喷口23的端口内分别螺纹安装有变径喷头29。工作时，冲洗液流入前喷头腔体内，由主喷口27、前喷口26和旋流口28以不同角度喷出，无死角地对井底岩屑进行冲洗。变径喷头29的作用是通过变径喷头29内变径孔的作用下使由变径喷头29喷出的冲洗液压力变大，进而防止前喷口26和后喷口23被堵塞。旋流口28呈螺旋状设置的目的是，冲洗液由旋流口28喷出时，冲洗液通过旋流口对前喷头3提供一个周向的旋转力，进而使前喷头3在旋流口28的作用下旋转；同时经旋流口28喷出的冲洗液在前喷头3和井壁之间旋转，进而能对井壁底部沉积的岩屑进行冲洗，且使冲散的岩屑不易在井壁底部沉积。

前喷头3一侧的安装环25内壁上对称固装有磁铁30，磁铁两端的前喷头上呈前后状固装有阻尼块a36和阻尼块b37，阻尼块a36和阻尼块b37分别与安装环25滑动连接。前喷头3转速过快时，冲洗液从变径喷头29中喷出时的速度变大，从变径喷头29喷出时因为液体流动的不稳定性，液体会断裂变成管孔状的圆柱体，然后变成小液滴，而降低了冲洗液对井底积砂的冲洗效果。工作时，冲洗液进入前喷头3内部，通过旋流口28带动前喷头3转动，前喷头3转动过程中带动阻尼块a36和阻尼块b37转动，阻尼块a36和阻尼块b37在转动过程中，阻尼块a36和阻尼块b37逐渐靠近或远离磁铁30，阻尼块a36和阻尼块b37上的磁通量发生变化，由此阻尼块a36和阻尼块b37会产生感应电流，根据楞次定律：感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，即磁铁30会阻碍阻尼块a36和阻尼块b37的运动，进而通过磁铁30配合阻尼块a36和阻尼块b37降低前喷头3的转速，即通过降低前喷头3的转速而提高冲洗效果。

连接壳体2与前喷头3之间固装有分流盘31，分流盘31上对称设置有分流孔32，分流孔32与前喷头3连通。分流孔31之间的分流盘32上与前中心管12对应状装有密封头33，密封头33与前中心管12的中心孔间歇密封连接。

该双向携砂洗井工具工作时，该工具下行至井底的过程中，导向块7大于井口直径，井壁压缩钢板弹簧9，使得滚轮8紧贴井壁入井，沿井壁滚动，进而通过滚轮8的滚动减少摩擦阻力，便于上行和下行。冲洗液由后接头4流入后中心管10的中心孔中，并依次通过前中心管12的中心孔、行程孔24和分流孔31进入前喷头3中，进入前喷头3中的冲洗液一部分由旋流口28喷出，并通过旋流口28带动前喷头3旋转。进入前喷头3的另一部分冲洗液分别由主喷口27和前喷口26喷出。由于前喷头3在旋流口28的作用下旋转，因此通过主喷口27、前喷口26和旋流口28喷出的冲洗液具有一定的周向速度，进而冲洗液在冲洗岩屑时，岩屑不会沉积在井壁底部，有利于冲洗液携带岩屑至井外。

该工具上行至进口的过程中，加大冲洗液的压力，在后中心管10的限位凸缘11的作用下，冲洗液克服前复位弹簧13和后复位弹簧35的弹力以及限位滑槽20配合限位头18对限位块15的支撑力，使前中心管12穿过行程孔24进入链接壳体2中，并使前中心管12的中心孔与密封头33密封连接，且使前中心管径向流通孔14与装配壳体流通孔21连通，即后喷口23与前中心管12的中心孔连通，前中心管12内的冲洗液依次通过前中心管径向流通孔14和装配壳体流通孔21进入后喷口23中，并通过后喷口23上的变径喷头29喷出，进而在上行过程中对井内的岩屑进行冲洗。前中心管12的中心孔与密封头33密封连接，使前中心管12内的冲洗液不再由分流孔31进入前喷头3中以避免冲洗液进入后喷口23中的压力减小，进而避免上行过程中冲洗岩屑的效果降低。前中心管12的中心孔与密封头33密封连接的过程中，后中心管10带动限位块15向卡槽19一侧运动，进而通过限位块15带动限位块15内的限位头18移动至装配壳体1内壁上的卡槽19处，限位头18移动至卡槽19处时，冲洗液由前中心管12的中心孔进入装配孔16中，并克服限位块弹簧17的弹力，推动限位头18进入卡槽19中，限位头18配合卡槽19限制限位块15的位置，进而限制前中心管12和后中心管10的位置，使前中心管12始终与密封头33保持密封，同时使前中心管径向流通孔14始终与装配壳体流通孔21始终保持连通，即后喷口23始终与前中心管12的中心孔连通。

该水平井双向携砂洗井工具通过前喷头3能在该工具下放时冲开阻碍的砂砾，由此能使工具顺利下放；同时通过前喷头3上的旋流口28使前喷头旋转，进而能全面清理砂床；通过后喷口23能在该工具上提时清除吸附在井壁上的砂砾；通过变径喷头29增大冲洗液流速，使喷口不易堵塞；解决了现有工具洗井时不易上提下放，不能全面清理砂床，且易造成新的堵塞和工具堵塞的问题。