一种钻井用复合型套管刮管器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种钻井用复合型套管刮管器，所述刮管器包括轴向装配在一起的柔性刮刀机构和硬性刮刀机构；所述柔性刮刀机构主要由第一缸套、承压机构、芯轴及刮刀片组成，所述第一缸套周向上设有至少一组刮刀窗口，所述承压机构装配在刮刀窗口上方的第一缸套内，所述芯轴通过导向机构和复位弹簧装配在第一缸套内，该芯轴的上端与承压机构连接，且芯轴上设有对应刮刀窗口的锥体，所述刮刀片径向装配在刮刀窗口内；所述硬性刮刀机构主要第二缸套、弹性元件及刮刀片组成，所述第二缸套周向上设有至少一组刮刀槽，所述刮刀片通过弹性元件径向装配在刮刀槽内。本发明既实现了柔性清除异物，又实现了刚性清除异物，操作简单、工作效率高。
【专利说明】
一种钻井用复合型套管刮管器
技术领域
[0001]本发明涉及水平井完井、修井时的套管附着物的清障工具，具体是一种钻井用复合型套管刮管器。
【背景技术】
[0002]油气井经过抽汲介质、注入水质等井下作业，油气井内套管内壁上附有水泥块、水泥环、硬蜡、各种盐类结晶等附着物，由于套管附着物的出现，致使套管通径变小。
[0003]传统清除油气井内套管的方法为机械法、化学法及二者有机结合的方法，化学方法消耗大量的钻井成本，且不可重复利用，故大多数油气井内套管内壁清除异物常采用机械法清除。
[0004]机械法清除异物管内异物可分为刚性清除异物法及柔性清除异物法两种，刚性清除异物法虽然刮管效率高，但对套管损坏较大，柔性清除异物法对套管的保护较好，但清除顽硬的附着物效果不佳，在钻井作业中，如果刮削方式选择不合理，将影响作业施工进度，伤害套管，同时消耗大量作业费用。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于:针对上述现有技术的不足，提供一种既实现了柔性清除异物，又实现了刚性清除异物，操作简单、工作效率高的一种钻井用复合型套管刮管器。
[0006]本发明采用的技术方案是，一种钻井用复合型套管刮管器，所述刮管器包括轴向装配在一起的柔性刮刀机构和硬性刮刀机构;所述柔性刮刀机构主要由第一缸套、承压机构、芯轴及刮刀片组成，所述第一缸套周向上设有至少一组刮刀窗口，所述承压机构装配在刮刀窗口上方的第一缸套内，所述芯轴通过导向机构和复位弹簧装配在第一缸套内，该芯轴的上端与承压机构连接，且芯轴上设有对应刮刀窗口的锥体，所述刮刀片径向装配在刮刀窗口内；所述硬性刮刀机构主要第二缸套、弹性元件及刮刀片组成，所述第二缸套周向上设有至少一组刮刀槽，所述刮刀片通过弹性元件径向装配在刮刀槽内。
[0007]所述导向机构主要由凸轮和装配在第一缸套内的限位销组成，所述凸轮两端通过推力轴承装配在芯轴上，该凸轮外壁上设有“W”轨迹导向滑槽，所述限位销径向延伸至凸轮的导向滑槽内。
[0008]进一步，所述限位销主要由盲孔状结构的盖帽、滑块及复位弹簧组成，所述盖帽装配在第一缸套上，所述滑块通过复位弹簧装配在盖帽内，该滑块与凸轮的导向滑槽匹配。
[0009]所述承压机构主要由阀座、阀杆、活塞组成，所述阀座装配在第一缸套上，所述阀杆轴向装配在第一缸套上的阀座上，该阀杆外的阀座上设置有多个通孔，且该阀杆的末端与装配在活塞上的孔板座间隙配合，所述活塞与第一缸套内的芯轴上端固定连接。
[0010]进一步，所述阀杆与孔板座以锥面间隙配合。
[0011]所述第一缸套上的刮刀窗口为两组，这两组刮刀窗口在第一缸套的轴向呈周向交错排布。
[0012]进一步，所述刮刀窗口为内口大、外口小的阶梯孔口。
[0013]所述第二缸套上的刮刀片通过刮刀槽两端的压板安装。
[0014]进一步，所述第二缸套上的刮刀槽为两组，这两组刮刀槽在第二缸套的轴向呈周向交错排布。
[0015]所述芯轴的末端设置有浮子和堵头，在浮子和堵头之间的第一缸套壁上开有通孔。
[0016]本发明的有益效果是:本发明在复合型刮管器上装配柔性刮刀和硬性刮刀，既实现了柔性清除异物，又实现了刚性清除异物，操作简单、工作效率高。
【附图说明】
[0017]下面结合附图对本发明作进一步的说明。
[0018]图1是本发明柔性刮刀机构的结构示意图。
[0019]图2是本发明硬性刮刀机构的结构示意图。
[0020]图3是导向机构的结构示意图。
[0021 ]图中代号含义:I一柔性刮刀机构；2—第一缸套;3—阀帽；4一阀座；5—阀杆;6—孔板座；7—活塞；8—销子;9一凸轮；1—导向滑槽；11 一限位销；12—推力轴承；18、19、
20--复位弹簧；13—芯轴;21、22—刮刀片；14一硬性刮刀机构；15—第二缸套；16—压板；
17一紧固螺钉；23—浮子;24—通孔；25—堵头；26—维体;Wl—第一位置;W2—第二位置；W3—第三位置;W4—第四位置;W5—第五位置。
【具体实施方式】
[0022]参见图1、图2、图3所示:本发明是一种钻井用复合型套管刮管器，所述刮管器包括轴向装配在一起的柔性刮刀机构I和硬性刮刀机构14。前述的柔性刮刀机构I和硬性刮刀机构14以由上至下轴向装配(根据实际钻井作业情况，也可以为硬性刮刀机构14和柔性刮刀机构I以由上至下轴向装配)。通过在复合型套管刮管器上装配柔性刮刀机构I和硬性刮刀机构14，既实现了柔性清除异物，又实现了刚性清除异物，操作简单、工作效率高。
[0023]上述柔性刮刀机构I主要由第一缸套2、承压机构、芯轴13及刮刀片21组成，所述第一缸套2周向上设有至少一组刮刀窗口，该刮刀窗口为内口大、外口小的阶梯孔口，保证刮刀片21的可靠安装、动作。所述承压机构装配在刮刀窗口上方的第一缸套2内，所述芯轴13通过导向机构和复位弹簧19装配在第一缸套2内，该导向机构位于复位弹簧19的上端，且之间设有背帽。该芯轴13的上端与承压机构连接，且芯轴13上设有对应刮刀窗口的锥体26，所述刮刀片21径向装配在刮刀窗口内，本发明中，第一缸套2上的刮刀窗口为两组，这两组刮刀窗口在第一缸套2轴向呈周向交错排布。以保证第一缸套2周向上高密集覆盖、提高套管刮管器的刮管效率。其中，所述承压机构主要由阀座4、阀杆5、活塞7组成，所述阀座4通过多个周向分布的销子8装配在第一缸套2上，所述阀杆5通过阀帽3轴向装配在第一缸套2上的阀座4上，该阀杆5外的阀座4上设置有多个通孔24，且该阀杆5的末端与装配在活塞7上的孔板座6间隙配合，所述活塞7通过轴承与第一缸套2内的芯轴13上端固定连接。进一步，所述阀杆5与孔板座6以锥面间隙配合;所述导向机构主要由凸轮9和装配在第一缸套2内的限位销11组成，所述凸轮9两端通过推力轴承12装配在芯轴13上，该凸轮9外壁上设有“W”轨迹导向滑槽10，所述限位销11径向延伸至凸轮9的导向滑槽10内。进一步，所述限位销11主要由盲孔状结构的盖帽、滑块及复位弹簧18组成，所述盖帽装配在第一缸套2上，所述滑块通过复位弹簧18装配在盖帽内，该滑块与凸轮9的导向滑槽10匹配。
[0024]上述硬性刮刀机构14主要第二缸套15、弹性元件及刮刀片22组成，所述第二缸套15周向上设有至少一组刮刀槽，所述刮刀片22通过弹性元件径向装配在刮刀槽内。其中，所述第二缸套15上的刮刀片22通过压板16装配刮刀槽上，该压板16由紧固螺钉17固定在第二缸套15上(S卩，所述第二缸套15上的刮刀片22通过刮刀槽两端的压板16安装)。进一步，所述第二缸套15上的刮刀槽为两组，这两组刮刀槽在轴向呈周向交错排布;所述本发明中的弹性元件为复位弹簧20。
[0025]上述芯轴13的末端设置有浮子23和堵头25，在浮子23和堵头25之间的第一缸套2壁上开有通孔24;上述活塞7与芯轴13连接处的芯轴13外表面上设置有密封结构;上述浮子23底端设置有密封结构；上述第一缸套2分为上、下两部分组成，上部分装配承压机构和导向机构等、下部分装配刮刀片等，上述芯轴13通过导向机构和复位弹簧装配在第一缸套2内，该复位弹簧一端抵至导向机构，另一端抵至第一缸套2分的上、下两部分处。
[0026]工作过程:
当芯轴13处于起始位置时，限位销11位于凸轮9的导向滑槽10中第一位置Wl处，刮刀片21处于收缩转态。
[0027]第一次开栗后，在泥浆压力作用在承压机构上，迫使芯轴13向下移动，芯轴13上的凸轮9也随之向下移动，同时限位销11固定在第一缸套2上，不会移动，使得凸轮9相对于限位销11发生转动，限位销11在导向滑槽10中滑动，限位销11滑动由导向滑槽10的第一位置Wl处至导向滑槽10的第二位置W2处，此时限位销11与导向滑相抵靠，当凸轮9不再向下移动时，芯轴13也无法继续下移，此阶段芯轴13下行的距离为LI。与此同时，活塞7、孔板座6也向下下行LI的距离。此时，阀杆5仍位于孔板座6内孔里，所有泥浆必须从阀杆5与孔板座6、间形成的狭小环空通过，此时过流面积最小，所以泥浆压力相对最高；同时，刮刀片21仍处于收缩转态。
[0028]随后，泥浆栗第一次停止，泥浆环空压力卸去，在复位弹簧19的作用下，芯轴13向上移动，此时，限位销11从凸轮9的导向滑槽1的第二位置W2处滑至第三位置W3处，孔板座6回到初始位置。
[0029]当泥浆栗第二次启动，芯轴13向下移动，凸轮9也随之下移，限位销11从凸轮9的导向滑槽10的第三位置W3处滑至第四位置W4处，再滑至第五位置W5，此时限位销11与导向滑槽10相抵靠，凸轮9不再向下移动，芯轴13也无法继续下移，此阶段芯轴13下行的距离为L2。与此同时，活塞7、孔板座6也向下L2的距离。此时，阀杆5离开孔板座6内孔，它们之间的环空通道突然变大，与第一次开栗比较时，在排量相同的情况下，由于流通通道变大，使系统的泥浆压力降低；同时，刮刀片21为伸出状态。
[0030]随后，泥浆栗第二次停止，泥浆环空压力卸去，在复位弹簧19的作用下，芯轴13向上移动，此时，凸轮9、孔板座6等均回到初始位置。
[0031]如上循环，从而通过泥浆栗的启动和停止，使其硬性刮刀机构处于不同的工作状态。当泥浆压力较高时，本发明专利硬性刮刀机构I处于收缩状态，此时，柔性刮刀机构I在工作；当泥浆压力较低时，本发明专利硬性刮刀机构I处于伸出状态，可清除顽固污垢。
[0032]以上具体技术方案仅用以说明本发明，而非对其限制。尽管参照上述具体技术方案对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对上述具体技术方案进行修改，或者对其中部分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发明的精神和范围。
【主权项】
1.一种钻井用复合型套管刮管器，其特征在于:所述刮管器包括轴向装配在一起的柔性刮刀机构和硬性刮刀机构； 所述柔性刮刀机构主要由第一缸套、承压机构、芯轴及刮刀片组成，所述第一缸套周向上设有至少一组刮刀窗口，所述承压机构装配在刮刀窗口上方的第一缸套内，所述芯轴通过导向机构和复位弹簧装配在第一缸套内，该芯轴的上端与承压机构连接，且芯轴上设有对应刮刀窗口的锥体，所述刮刀片径向装配在刮刀窗口内； 所述硬性刮刀机构主要第二缸套、弹性元件及刮刀片组成，所述第二缸套周向上设有至少一组刮刀槽，所述刮刀片通过弹性元件径向装配在刮刀槽内。2.根据权利要求1所述钻井用复合型套管刮管器，其特征在于:所述导向机构主要由凸轮和装配在第一缸套内的限位销组成，所述凸轮两端通过推力轴承装配在芯轴上，该凸轮外壁上设有“W”轨迹导向滑槽，所述限位销径向延伸至凸轮的导向滑槽内。3.根据权利要求2所述钻井用复合型套管刮管器，其特征在于:所述限位销主要由盲孔状结构的盖帽、滑块及复位弹簧组成，所述盖帽装配在第一缸套上，所述滑块通过复位弹簧装配在盖帽内，该滑块与凸轮的导向滑槽匹配。4.根据权利要求1所述钻井用复合型套管刮管器，其特征在于:所述承压机构主要由阀座、阀杆、活塞组成，所述阀座装配在第一缸套上，所述阀杆轴向装配在第一缸套上的阀座上，该阀杆外的阀座上设置有多个通孔，且该阀杆的末端与装配在活塞上的孔板座间隙配合，所述活塞与第一缸套内的芯轴上端固定连接。5.根据权利要求4所述钻井用复合型套管刮管器，其特征在于:所述阀杆与孔板座以锥面间隙配合。6.根据权利要求1所述钻井用复合型套管刮管器，其特征在于:所述第一缸套上的刮刀窗口为两组，这两组刮刀窗口在第一缸套的轴向呈周向交错排布。7.根据权利要求1或6所述钻井用复合型套管刮管器，其特征在于:所述刮刀窗口为内口大、外口小的阶梯孔口。8.根据权利要求1所述钻井用复合型套管刮管器，其特征在于:所述第二缸套上的刮刀片通过刮刀槽两端的压板安装。9.根据权利要求8所述钻井用复合型套管刮管器，其特征在于:所述第二缸套上的刮刀槽为两组，这两组刮刀槽在第二缸套的轴向呈周向交错排布。10.根据权利要求1所述钻井用复合型套管刮管器，其特征在于:所述芯轴的末端设置有浮子和堵头，在浮子和堵头之间的第一缸套壁上开有通孔。
【文档编号】E21B37/02GK105971561SQ201610462012
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年6月23日
【发明人】沈建文, 王旭东, 王权阳, 黄屋宇, 王兴忠, 李尧, 李林, 杨昌学, 王存新
【申请人】中石化石油工程技术服务有限公司, 中石化西南石油工程有限公司钻井工程研究院