一种三向旋流冲砂导锥的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种三向旋流冲砂导锥，特别涉及一种应用于直井、大斜度井、侧钻井和水平井的冲砂导锥，其包括导锥主体，导锥主体呈筒状且具有用于循环过水的内腔，其中，导锥主体的顶端开放并与冲砂管柱连接，导锥主体的底面设有过水底孔，导锥主体的侧壁上开设有过水侧孔组，本实用新型能够满足直井、大斜度井和水平井的冲砂要求，有利于现场管理与生产需求。
【专利说明】一种三向旋流冲砂导锥
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种油田井下作业用冲砂导锥，特别涉及一种应用于直井、大斜度井、侧钻井和水平井的冲砂导锥。
【背景技术】
[0002]目前，各大油田修井作业用于冲砂的专用笔尖种类较多，而针对井型和井矿的不同，使用上受其限制。目前修井作业中常用的主要有三种:切口式常规笔尖、旋转冲砂笔尖和水平井专用笔尖(导锥)等。第一种笔尖的结构特点为只有一个循环过水通道，尖端切口角度大约为30°至45°，冲砂时笔尖的尖端易损坏或刮碰到井下套管，不适用于大斜度井、侧钻井和水平井的冲砂作业。第二种笔尖的结构采用涡轮设计，冲砂时可以在笔尖轴向和径向上对井底的砂进行冲击，冲砂效果较好，但是笔尖加工制作复杂、价格较贵，且在现场应用中采用热污水冲砂时，受修井液杂质影响，旋转装置经常失灵，现场维修较难，目前此类笔尖在现场应用较少。最后一种笔尖目前主要应用在水平井中，它的特别之处在于笔尖前端设计成球型或者橄榄型，该设计有利于在水平井水平段的下入或起出作业，不易损坏井下套管和筛管等，但此种笔尖在水平井反循环冲砂时，排砂能力较差。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的是提供一种冲砂效果好，不易发生故障且能满足现场各种不同井型的需要的冲砂导锥。
[0004]为达到上述目的，本实用新型提出一种三向旋流冲砂导锥，包括导锥主体，所述导锥主体呈筒状且具有用于循环过水的内腔，其中，所述导锥主体的顶面开放并与冲砂管柱连接，所述导锥主体的底面设有过水底孔，所述导锥主体的侧壁上开设有过水侧孔组。
[0005]如上所述的三向旋流冲砂导锥，其中，所述过水侧孔组包括向下过水侧孔和向上过水侧孔，所述向下过水侧孔的出水方向为斜向下，所述向上过水侧孔的出水方向为斜向上，所述向上过水侧孔距所述导锥主体的底面的距离大于所述向下过水侧孔距所述导锥主体的底面的距离。
[0006]如上所述的三向旋流冲砂导锥，其中，所述过水侧孔组包括对称设置的两个所述向下过水侧孔和对称设置的两个所述向上过水侧孔，两个所述向上过水侧孔间的连线垂直于两个所述向下过水侧孔间的连线。
[0007]如上所述的三向旋流冲砂导锥，其中，所述过水侧孔组包括沿周向截面均匀分布的多个所述向下过水侧孔和沿周向截面均匀分布的多个所述向上过水侧孔。
[0008]如上所述的三向旋流冲砂导锥，其中，所述向下过水侧孔的出水方向与所述导锥主体的轴线的夹角为45度，所述向上过水侧孔的出水方向与所述导锥主体的轴线的夹角为135度。
[0009]如上所述的三向旋流冲砂导锥，其中，所述导锥主体的底部具有呈缩径状的过渡部分，所述向下过水侧孔设置于所述过渡部分。[0010]如上所述的三向旋流冲砂导锥，其中，所述过渡部分的锥度为1: 1.4，所述过渡部分的长度为4cm。
[0011]如上所述的三向旋流冲砂导锥，其中，所述向下过水侧孔与所述导锥主体的底面的距离为2cm，所述向上过水侧孔与所述导锥主体的底面的距离为19cm至24cm。
[0012]如上所述的三向旋流冲砂导锥，其中，所述过水底孔的直径为24mm，所述向下过水侧孔的直径和所述向上过水侧孔的直径均为10mm。
[0013]如上所述的三向旋流冲砂导锥，其中，所述过水底孔设置于所述底面的中心，且所述过水底孔沿所述导锥本体的轴线方向开设。
[0014]与现有技术相比，本实用新型具有以下特点和优点:
[0015]本实用新型提出的三向旋流冲砂导锥能够产生三个方向的旋流水力冲击力，可以高效的冲开井筒砂、套管壁残留砂和大粒沉降砂，提高冲砂质量，防止砂卡事故的发生。
[0016]本实用新型提出的三向旋流冲砂导锥可以在井下形成三向五股的水流适用井型较广，能够满足直井、大斜度井和水平井的冲砂要求，有利于现场管理与生产需求。
[0017]本实用新型提出的三向旋流冲砂导锥采用一体化切削加工，结构简单，便于加工制作。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本实用新型公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本实用新型的理解，并不是具体限定本实用新型各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本实用新型的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本实用新型。
[0019]图1，为本实用新型三向旋流冲砂导锥的结构示意图。
[0020]10-导锥主体；11_内腔；12-过渡部分；13_底面；20_过水底孔；30_过水侧孔组；31-向下过水侧孔；32_向上过水侧孔。
【具体实施方式】
[0021]结合附图和本实用新型【具体实施方式】的描述，能够更加清楚地了解本实用新型的细节。但是，在此描述的本实用新型的【具体实施方式】，仅用于解释本实用新型的目的，而不能以任何方式理解成是对本实用新型的限制。在本实用新型的教导下，技术人员可以构想基于本实用新型的任意可能的变形，这些都应被视为属于本实用新型的范围。
[0022]请参考图1，为本实用新型三向旋流冲砂导锥的结构示意图，如图1所示，本实用新型提出的三向旋流冲砂导锥，包括导锥主体10，导锥主体10呈筒状且具有用于循环过水的内腔11，导锥主体10的顶面开放并与冲砂管柱连接，导锥主体10的底面13设有过水底孔20，导锥主体的侧壁上开设有过水侧孔组30。导锥主体10的顶端可以设置有用以与冲砂管柱连接的螺纹。导锥主体10可以采用一体化切削加工。
[0023]进一步的，过水侧孔组30包括向下过水侧孔31和下上过水侧孔32，向下过水侧孔31的出水方向为斜向下，向上过水侧孔32的出水方向为斜向上，向上过水侧孔32距底面13的距离大于向下过水侧孔31距底面13的距离。
[0024]这样，本实用新型提出的三向旋流冲砂导锥能够在井下产生三种不同方向的冲击力，过水底孔20能够产生垂直于砂面的主冲击力，并且其冲击力较强，能用于冲散井筒内的沉砂；向下过水侧孔31能够产生斜向下的冲击力，主要冲击套管壁上的残砂或形成的砂桥；向上过水侧孔32能够产生斜向上的刺力，能够搅动下沉的浮砂，主要防止冲砂过程中由于没有经常活动管柱，容易造成的在导锥主体10的上部形成大砂粒桥卡管柱事故。
[0025]在本实用新型中，过水侧孔组30包括对称设置的两个向下过水侧孔31和对称设置的两个向上过水侧孔32，两个向上过水侧孔32之间的连线垂直于两个向下过水侧孔31之间的连线。这样，向下过水侧孔31和向上过水侧孔32沿导锥主体10的周向均匀分布，每90度分布一个，其所形成的冲击水流能够将导锥主体10的外周全部覆盖到，同时，由于本实施例中，采用了具有一个过水底孔20,两个向下过水侧孔31,两个向上过水侧孔32的设计，其中这样的分布设计是在地面循环设备同等条件下，可使经由过水底孔20形成的水流具有较大的冲击力，保证其能将井筒内的沉砂冲起，达到最佳的冲砂效果。
[0026]进一步的，向下过水侧孔31的出水方向与导锥主体10的轴线的夹角为45度，向上过水侧孔32的出水方向与导锥主体10的轴线的夹角为135度。经过排量、泵压和室内模拟实验，当向下过水侧孔31及向上过水侧孔32具有上述结构时，其冲砂、排砂效果较好。
[0027]进一步的，导锥主体10的底部具有呈缩径状的过渡部分12，向上过水侧孔31设置于过渡部分12上。优选的，过渡部分12的锥度为1:1.4，这样，在开设向下过水侧孔31时，可以垂直于过渡部分的表面钻孔，简化了制造工艺，提高了制造效率。并且，过渡部分12的长度优选为4cm。
[0028]进一步的，向下过水侧孔31与导锥主体10的底面13的距离为2cm，向上过水侧孔32与导锥主体10的底面13的距离为19cm至24cm。
[0029]进一步的，过水底孔20的直径为24mm，向下过水侧孔31的直径和向上过水侧孔32的直径均为10mm。这样，能够保持经过水底孔20形成的垂直于砂面的水流具有最大的冲击力，同时，经由向下过水侧孔31及向上过水侧孔32形成的冲击套管壁及扰动浮砂的水流也具有一定的水量强度，保证冲砂的整体质量。这样，冲砂水流的强度及效果仅决定于其所通过的过水孔的直径的大小，而较少受重力的影响，对于大斜度井及水平井也具有同样的冲砂效果。
[0030]进一步的，过水底孔20设置于底面13的中心，且过水底孔20沿导锥本体10的轴
线方向开设。
[0031]作为本实用新型的另一种实施方式，可以设置有多个向下过水侧孔31和多个向上过水侧孔32，并且，多个向下过水侧孔31沿导锥主体10的周向截面均匀分布，同样的，多个向上过水侧孔32沿导锥主体10的周向截面均匀分布，向上过水侧孔32距底面13的距离大于向下过水侧孔31离底面13的距离。
[0032]本实用新型在使用时，首先，现将27/8平式油管公扣上涂好密封脂，将导锥主体10的顶端连接在上述油管上，上紧丝扣，保证连接紧固。之后，现将管柱下至位于砂面以上3m至5m的位置，打开设置于地面上的泵，开始洗井循环；待出口的返出物正常后缓慢放下管柱，进行冲砂作业。在正循环冲砂时，水流由导锥主体10的内腔11经由过水底孔20、向下过水侧孔31和向上过水侧孔32流出，产生三种不同方向的冲击力，有效冲开位于井筒内的沉砂、管套壁上的残砂和大粒的沉降砂，并将其排出地面。在反循环冲砂时，井筒内的砂子将从导锥主体10的过水底孔20、两个向下过水侧孔31及两个向上过水侧孔32进入导锥主体10的内腔11中，并经由内腔11及油管将其排出地面。
[0033]并且，对于大斜度井和水平井，本实用新型提出的三向旋流冲砂管柱也具有很好的冲砂、排砂效果，可以进行正循环冲砂和反循环冲砂，并且当对水平段井筒进行彻底冲砂、排砂作业时，当出口含砂比小于0.2%时，可以将管柱下至距离人工井底3m至5π!处，进行大排量洗井，冲砂效果很好。
[0034]针对上述各实施方式的详细解释，其目的仅在于对本实用新型进行解释，以便于能够更好地理解本实用新型，但是，这些描述不能以任何理由解释成是对本实用新型的限制，特别是，在不同的实施方式中描述的各个特征也可以相互任意组合，从而组成其他实施方式，除了有明确相反的描述，这些特征应被理解为能够应用于任何一个实施方式中，而并不仅局限于所描述的实施方式。
【权利要求】
1.一种三向旋流冲砂导锥，包括导锥主体，所述导锥主体呈筒状且具有用于循环过水的内腔，其特征在于，所述导锥主体的顶面开放并与冲砂管柱连接，所述导锥主体的底面设有过水底孔，所述导锥主体的侧壁上开设有过水侧孔组，所述过水侧孔组包括向下过水侧孔和向上过水侧孔，所述向下过水侧孔的出水方向为斜向下，所述向上过水侧孔的出水方向为斜向上，所述向上过水侧孔距所述导锥主体的底面的距离大于所述向下过水侧孔距所述导锥主体的底面的距离。
2.如权利要求1所述的三向旋流冲砂导锥，其特征在于，所述过水侧孔组包括对称设置的两个所述向下过水侧孔和对称设置的两个所述向上过水侧孔，两个所述向上过水侧孔间的连线垂直于两个所述向下过水侧孔间的连线。
3.如权利要求1所述的三向旋流冲砂导锥，其特征在于，所述过水侧孔组包括沿周向截面均匀分布的多个所述向下过水侧孔和沿周向截面均匀分布的多个所述向上过水侧孔。
4.如权利要求1所述的三向旋流冲砂导锥，其特征在于，所述向下过水侧孔的出水方向与所述导锥主体的轴线的夹角为45度，所述向上过水侧孔的出水方向与所述导锥主体的轴线的夹角为135度。
5.如权利要求1所述的三向旋流冲砂导锥，其特征在于，所述导锥主体的底部具有呈缩径状的过渡部分，所述向下过水侧孔设置于所述过渡部分。
6.如权利要求5所述的三向旋流冲砂导锥，其特征在于，所述过渡部分的锥度为1:1.4,所述过渡部分的长度为4cm。
7.如权利要求1至6中任意一项所述的三向旋流冲砂导锥，其特征在于，所述向下过水侧孔与所述导锥主体的底面的距离为2cm，所述向上过水侧孔与所述导锥主体的底面的距离为19cm至24cm。
8.如权利要求1至6中任意一项所述的三向旋流冲砂导锥，其特征在于，所述过水底孔的直径为24mm，所述向下过水侧孔的直径和所述向上过水侧孔的直径均为10mm。
9.如权利要求1所述的三向旋流冲砂导锥，其特征在于，所述过水底孔设置于所述底面的中心，且所述过水底孔沿所述导锥本体的轴线方向开设。
【文档编号】E21B21/00GK203729915SQ201320752404
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2013年11月25日 优先权日:2013年11月25日
【发明者】贾财华, 马春宝, 王德伟, 程彦符, 蔡德军, 黄延峰, 汪海林, 陈启霖, 吴鹏, 朱广东, 吕岩, 张威, 李志龙, 马崇军, 杨晓军 申请人:中国石油天然气股份有限公司