刮壁器和洗井刮壁方法与流程

本发明涉及油气井设备技术领域，尤其涉及一种刮壁器和洗井刮壁方法。

背景技术：

在油田井下作业施工中，套管内壁上容易残留水泥块、水泥环、硬蜡、各种盐类结晶或沉积物、射孔毛刺以及套管锈蚀后所产生的氧化铁等脏物，因此需要一种对套管内壁有效刮削的工具进行刮削清理，以便畅通无阻地下入各种井下工具。

现有技术中对于套管内壁进行刮削的刮壁器，是通过刮壁器上的刮刀在弹力的作用下沿径向向外扩张而实现刮削作业的。对所述套管内壁刮削作业完毕后，需要将刮壁器下入洗井位置，并将洗井介质由泵注设备经井筒注入，把井筒内刮削作业后的脏物携带至地面。但是由于裸眼井段的内壁不光滑，在刮壁器下入洗井位置的过程中，刮刀遇到裸眼井段的内壁刮擦后容易张开，会造成卡钻事故的发生，因此不能将刮壁器下入裸眼井段，洗井作业时需要在刮壁作业完成后再起钻，卸掉刮壁器后再下入一次洗井管柱才能进行，刮壁洗井作业的效率较低。

技术实现要素：

本发明提供一种刮壁器和洗井刮壁方法，以克服现有技术中刮壁洗井作业的效率较低的问题。

第一方面，本发明提供一种刮壁器，包括：

刮壁器本体、弹性刮刀机构、收纳套筒；

其中，所述刮壁器本体为中空结构，所述刮壁器本体的外壁上设有所述弹性刮刀机构；所述弹性刮刀机构包括刮刀，所述刮刀用于在弹力的作用下径向扩张；

所述刮壁器本体的外壁上还套设有所述收纳套筒，所述收纳套筒用于在 刮壁完成后在大于预设阈值的轴向力的作用下沿轴向滑动，对所述刮刀施加径向力，使得所述刮刀径向收缩，收纳所述刮刀。

可选地，所述刮壁器本体的外壁上还设有止退机构，用于与所述收纳套筒作用使所述收纳套筒沿轴向单向滑动。

可选地，所述止退机构，包括：

固定套设于所述刮壁器本体的外壁上的止退环，所述止退环的外圆周上设有止退棘齿，所述收纳套筒的内壁上设有与所述止退棘齿相匹配的棘齿。

可选地，所述收纳套筒的数量为一个或两个；

当所述收纳套筒的数量为一个时，所述刮壁器本体的外壁上设有限位装置，用于对所述收纳套筒起限位作用；

当所述收纳套筒的数量为两个时，两个所述收纳套筒在轴向力的作用下相对滑动，收纳所述刮刀。

可选地，所述刮壁器本体的外壁上还设有与所述收纳套筒连接的液缸机构，所述液缸机构与所述刮壁器本体之间形成有压力腔，所述刮壁器本体上沿径向开设有连通所述压力腔的传压孔，所述传压孔用于将所述刮壁器本体内的高压液体通过所述传压孔进入所述压力腔，形成压差，由所述压差产生的轴向力推动所述液缸机构并带动所述收纳套筒沿轴向滑动。

可选地，所述液缸机构包括密封环和液缸筒，所述密封环与所述刮壁器本体密封固定连接，所述液缸筒与所述收纳套筒连接，所述液缸筒与所述密封环和所述刮壁器本体之间分别滑动密封，所述密封环和所述液缸筒与所述刮壁器本体之间形成压力腔。

可选地，所述液缸筒与所述收纳套筒为一体结构或分体结构；

所述液缸筒的内壁上设有用于与所述刮壁器本体滑动密封的环形密封台，所述环形密封台的一侧的内壁与所述密封环滑动密封，所述环形密封台的另一侧与所述止退机构之间设有空隙，所述空隙用于使所述收纳套筒在所述液缸筒的推动下能够轴向滑动。

可选地，所述密封环与所述刮壁器本体为分体结构或一体结构；

当所述密封环与所述刮壁器本体为分体结构时，所述密封环与所述刮壁器本体通过螺纹及定位销固定；

当所述密封环与所述刮壁器本体为一体结构时，所述密封环的外壁上设 有环形凸起，用于使所述密封环与所述液缸筒滑动密封。

可选地，所述收纳套筒通过剪切销钉与所述刮壁器本体固定。

可选地，所述收纳套筒靠近所述刮刀一侧的端部形成有内斜面，所述刮刀的端部具有与收纳套筒的内斜面相匹配的外斜面，所述收纳套筒沿轴向向所述刮刀滑动时，所述收纳套筒的内斜面与所述刮刀的外斜面相作用对所述刮刀形成径向力，所述刮刀在所述径向力的作用下径向收缩。

可选地，所述刮壁器本体的外壁上设有刮刀槽，所述刮刀设于所述刮刀槽内，所述刮刀槽内还设有弹簧，所述弹簧与所述刮刀连接，用于给所述刮刀施加径向扩张的径向力。

第二方面，本发明提供一种洗井刮壁方法，采用刮壁洗井工具，所述刮壁洗井工具包括：依次连接的钻柱、滑套开关、如第一方面中任一项所述的刮壁器、扶正器和钻柱，所述方法包括：

将所述刮壁洗井工具下入油气井中；

在与刮削井段距离预设值后开泵循环，若循环正常，则顺螺纹紧扣方向旋转所述刮壁洗井工具将所述刮壁洗井工具继续下放，下放至所述刮削井段处，然后再上提所述刮壁洗井工具，反复多次刮削；

刮削完成后从井口投球打压，将所述刮壁器的刮刀回收至所述刮壁器的收纳套筒内，然后将所述刮壁洗井工具继续下放；

当所述刮壁器下放至洗井位置后，通过循环洗井预设时长后将刮削下来的脏物洗出地面。

本发明刮壁器和洗井刮壁方法，刮壁器包括：刮壁器本体、弹性刮刀机构、收纳套筒；其中，所述刮壁器本体为中空结构，所述刮壁器本体的外壁上设有所述弹性刮刀机构；所述弹性刮刀机构包括刮刀，所述刮刀用于在弹力的作用下径向扩张；所述刮壁器本体的外壁上还套设有所述收纳套筒，所述收纳套筒用于在刮壁完成后在大于预设阈值的轴向力的作用下沿轴向滑动，对所述刮刀施加径向力，使得所述刮刀径向收缩，收纳所述刮刀，刮壁器通过在刮壁器本体的外壁上套设收纳套筒实现刮刀回收，即在刮壁作业完成后将刮刀锁定在收回状态。可防止刮刀在裸眼井段遇到刮擦后意外张开，能够克服现有的刮壁器由于容易遇卡而不能进入裸眼井段的问题，从而可以将刮壁和洗井作业在一趟起下钻的过程中完成，减少了一次起下钻作业，有 效地提高了刮壁洗井作业的效率，降低了作业成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明刮壁器一实施例的结构示意图；

图2为本发明刮壁器另一实施例的结构示意图；

图3为本发明洗井刮壁方法一实施例的流程图。

附图标记说明：

1：刮壁器本体；

2：密封环；

3：液缸筒；

4：收纳套筒；

5：剪切销钉；

6：刮刀；

7：弹簧；

8：止退机构；

9：压力腔；

10：传压孔；

11：弹性刮刀机构。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明刮壁器一实施例的结构示意图，如图1所示，本实施例的 刮壁器，包括：

刮壁器本体1、弹性刮刀机构11、收纳套筒4；

其中，所述刮壁器本体1为中空结构，所述刮壁器本体1的外壁上设有所述弹性刮刀机构11；所述弹性刮刀机构11包括刮刀6，所述刮刀6用于在弹力的作用下径向扩张；

所述刮壁器本体1的外壁上还套设有所述收纳套筒4，所述收纳套筒4用于在刮壁完成后在大于预设阈值的轴向力的作用下沿轴向滑动，对所述刮刀6施加径向力，使得所述刮刀6径向收缩，收纳所述刮刀6。

具体来说，刮壁器本体1为中空结构，在洗井作业过程中能够将井筒中套管刮削后的赃物通过刮壁器本体1的中空管道传输到地面，刮壁器本体1的外壁上设有弹性刮刀机构11，弹性刮刀机构11包括在弹力的作用下径向扩张的刮刀6，刮壁器本体1外壁上还套设有收纳套筒4，刮壁完成后收纳套筒4在超过预设阈值的轴向力作用下沿轴向滑动，沿轴向滑动的收纳套筒4对所述刮刀6施加径向力，刮刀6在径向力的作用下径向收缩，径向收缩的刮刀6全部收纳于收纳套筒4后，收纳套筒4将停止轴向滑动。

其中，轴向力可通过液缸机构的压差提供，还可以通过弹簧的弹力提供。

图1中的收纳套筒4的数量为两个，通过两侧的收纳套筒4的相对滑动实现对刮刀的收纳；在本发明的其他实现方式中，收纳套筒4的数量也可以为一个，将刮刀收纳于收纳套筒后，需要有限位装置使收纳套筒停止轴向滑动。

本实施例中，刮壁器包括：刮壁器本体、弹性刮刀机构、收纳套筒；其中，所述刮壁器本体为中空结构，所述刮壁器本体的外壁上设有所述弹性刮刀机构；所述弹性刮刀机构包括刮刀，所述刮刀用于在弹力的作用下径向扩张；所述刮壁器本体的外壁上还套设有所述收纳套筒，所述收纳套筒用于在刮壁完成后在大于预设阈值的轴向力的作用下沿轴向滑动，对所述刮刀施加径向力，使得所述刮刀径向收缩，收纳所述刮刀，刮壁器通过在刮壁器本体的外壁上套设收纳套筒实现刮刀回收，即在刮壁作业完成后将刮刀锁定在收回状态。可防止刮刀在裸眼井段遇到刮擦后意外张开，能够克服现有的刮壁器由于容易遇卡而不能进入裸眼井段的问题，从而可以将刮壁和洗井作业在一趟起下钻的过程中完成，减少了一次起下钻作业，有效地提高了刮壁洗井 作业的效率，降低了作业成本。

图2为本发明刮壁器另一实施例的结构示意图。如图2所示，本实施例的刮壁器在图1所示实施例的结构的基础上，进一步的，所述刮壁器本体1的外壁上还设有止退机构8，用于与所述收纳套筒4作用使所述收纳套筒4沿轴向单向滑动。

在本实施例的一种可能的实现方式中，所述止退机构8，包括：

固定套设于所述刮壁器本体的外壁上的止退环，所述止退环的外圆周上设有止退棘齿，所述收纳套筒4的内壁上设有与所述止退棘齿相匹配的棘齿。

具体来说，本实施例通过设置止退机构8防止收纳套筒4在收纳刮刀后意外后退而使刮刀6张开发生卡钻事故。止退机构的具体构造并不限定，只要能实现收纳套筒4沿轴向单向滑动即可。

可选地，止退机构8为固定套设于刮壁器本体1上的止退环，止退环的外圆周上设有止退棘齿，收纳套筒4的内壁上设有与止退棘齿相配合的棘齿。该种止退机构8结构简单，易于实现，加工和组装均无难度。

止退环可以通过剪切销钉固定在刮壁器本体1上。

在本发明实施例的一种可能的实现方式中，所述收纳套筒4的数量为一个或两个；

当所述收纳套筒4的数量为一个时，所述刮壁器本体1的外壁上设有限位装置，用于对所述收纳套筒4起限位作用。

当所述收纳套筒4的数量为两个时，两个所述收纳套筒4在轴向力的作用下相对滑动，收纳所述刮刀6。

具体来说，收纳套筒4的数量可以是一个也可以是两个，当收纳套筒4的数量为一个时，为了实现刮刀6收纳完成后收纳套筒4停止滑动，可以在刮壁器本体1上设置限位装置，使收纳套筒4与限位装置相作用，从而停止移动。如可以通过在刮壁器本体1上设置限位螺母或限位凸台等，当收纳套筒4滑动后端部抵于限位螺母或限位凸台上，从而停止移动。

图1、图2所示的刮壁器中，收纳套筒4的数量为两个，两个收纳套筒4在轴向力的作用下相对滑动以收纳刮刀6。当采用两个收纳套筒4时，当两个收纳套筒4相遇时，自然停止继续滑动，此时刮刀6也必然全部收纳于收纳套筒4内。

在本发明实施例的一种可能的实现方式中，如图2所示，所述刮壁器本体1的外壁上还设有与所述收纳套筒4连接的液缸机构，所述液缸机构与所述刮壁器本体1之间形成有压力腔9，所述刮壁器本体1上沿径向开设有连通所述压力腔9的传压孔10，传压孔10用于将所述刮壁器本体1内的高压液体通过所述传压孔10进入所述压力腔9，形成压差，由所述压差产生的轴向力推动所述液缸机构并带动所述收纳套筒4沿轴向滑动。

在本发明实施例的一种可能的实现方式中，如图2所示，所述液缸机构包括密封环2和液缸筒3，所述密封环2与所述刮壁器本体1密封固定连接，所述液缸筒3与所述收纳套筒4连接，所述液缸筒3与所述密封环2和所述刮壁器本体1之间分别滑动密封，所述密封环2和所述液缸筒3与所述刮壁器本体1之间形成压力腔。

具体来说，如图2所示，施加于收纳套筒4的轴向力由液缸机构产生的压差提供。本实施例中通过在刮壁器本体1内部憋压使得刮壁器本体1内部产生较高的压力，该较高的压力传递至刮壁器本体1外部的液缸机构，由于刮壁器本体1内部憋压后压力大于外部的压力，所以液缸机构在压差的作用下施加轴向力于收纳套筒4。本实施例提供的具体结构如下：刮壁器本体1外壁上设有与收纳套筒4连接的液缸机构，液缸机构与刮壁器本体1之间形成有压力腔9，刮壁器本体1上径向开有连通压力腔9的传压孔10，通过内部憋压，内部憋压可以通过将刮壁器本体1的中空管道上端堵住，刮壁器本体1内的液体产生高压，高压液体通过传压孔10进入压力腔9，压差产生的轴向力推动液缸机构带动收纳套筒4轴向滑动。液缸机构的具体结构只要能够在压差作用下提供轴向力即可。

本实施例的一种可能的实现方式中，液缸机构包括密封环2和液缸筒3，密封环2与刮壁器本体1密封固定连接，液缸筒3与收纳套筒4连接，液缸筒3与密封环2和刮壁器本体1之间分别滑动密封，密封环2和液缸筒3与刮壁器本体1之间形成压力腔9。内部憋压产生的高压液体通过刮壁器本体1上的传压孔10传递至压力腔9，由于压差的存在，液缸筒3产生轴向移动，从而带动收纳套筒4一起滑动。

在本发明实施例的一种可能的实现方式中，所述液缸筒3与所述收纳套筒4为一体结构或分体结构；

所述液缸筒3的内壁上设有用于与所述刮壁器本体1滑动密封的环形密封台，所述环形密封台的一侧的内壁与所述密封环2滑动密封，所述环形密封台的另一侧与所述止退机构8之间设有空隙，所述空隙用于使所述收纳套筒4在所述液缸筒3的推动下能够轴向滑动。

具体来说，如图2所示，液缸筒3与收纳套筒4可以为分体结构，也可以为一体结构。在液缸筒3的内壁上形成用于与刮壁器本体1滑动密封的环形密封台，环形密封台的一侧的内壁与密封环2滑动密封，所述环形密封台的另一侧与所述止退机构8之间设有空隙，所述环形密封台的另一侧的内壁可以形成与止退环8作用的棘齿。分体结构时，所述液缸筒3与所述收纳套筒4可以通过定位销固定。

在本发明实施例的一种可能的实现方式中，所述密封环2与所述刮壁器本体1为分体结构或一体结构；

当所述密封环2与所述刮壁器本体1为分体结构时，所述密封环2与所述刮壁器本体1通过螺纹及定位销固定；

当所述密封环2与所述刮壁器本体1为一体结构时，所述密封环2的外壁上设有环形凸起，用于使所述密封环2与所述液缸筒3滑动密封。

具体来说，如图2所示，密封环2与刮壁器本体1可以为分体结构，也可以为一体结构。当采用分体结构时，密封环2与刮壁器本体1通过螺纹及定位销固定。当采用一体结构时，在密封环2的外壁上形成环形凸起即可将密封环2与液缸筒3滑动密封。当然，为了组装方便，刮壁器本体1也可以采用分体结构，即刮壁器本体1由两段或多段连接而成。

在本发明实施例的一种可能的实现方式中，如图2所示，所述收纳套筒4通过剪切销钉5与所述刮壁器本体1固定，当所述收纳套筒4在大于预设阈值的轴向力的作用下剪断所述剪切销钉5后，所述收纳套筒4沿轴向滑动。

具体来说，如图2所示，为了避免在刮壁完成前收纳套筒4意外移动而收纳刮刀6，因此设定一个预设阈值，只有轴向力大于该预设阈值时，收纳套筒4才开始沿轴向滑动。本实施例中，收纳套筒4通过剪切销钉5与刮壁器本体1固定，通过剪切销钉5来防止作用于收纳套筒4上的轴向力达到预设阈值前收纳套筒4意外滑动。当收纳套筒4在大于预设阈值的轴向力作用下剪断剪切销钉5后，收纳套筒4才可以沿轴向滑动。

在本发明实施例的一种可能的实现方式中，所述收纳套筒靠近所述刮刀一侧的端部形成有内斜面，所述刮刀的端部具有与收纳套筒的内斜面相匹配的外斜面，所述收纳套筒沿轴向向所述刮刀滑动时，所述收纳套筒的内斜面与所述刮刀的外斜面相作用对所述刮刀形成径向力，所述刮刀在所述径向力的作用下径向收缩。

具体来说，如图2所示，刮刀6靠近收纳套筒4一侧形成有外斜面，该外斜面将收纳套筒4施加的轴向力转化为径向力，从而使刮刀6径向收缩。为了增强收纳效果，在收纳套筒4靠近刮刀6一侧的端部形成有与刮刀6的外斜面相配合的内斜面，收纳套筒4沿轴向向刮刀6滑动时，收纳套筒4的内斜面与刮刀的外斜面相作用对刮刀6形成径向力，刮刀6在径向力作用下径向收缩，从而收纳于收纳套筒4中。

在本发明实施例的一种可能的实现方式中，如图2所示，所述刮壁器本体1的外壁上设有刮刀槽，所述刮刀6设于所述刮刀槽内，所述刮刀槽内还设有弹簧7，所述弹簧7与所述刮刀6连接，用于给所述刮刀6施加径向扩张的径向力。

具体来说，如图2所示，刮刀6设于刮刀槽内，刮刀槽内设有弹簧7，弹簧7给刮刀6施加径向扩张的径向力。收纳套筒4的内斜面对刮刀6径向扩张限位，避免刮刀6脱出刮刀槽。

图3为本发明洗井刮壁方法一实施例的流程图。如图3所示，本实施例的洗井刮壁方法，采用刮壁洗井工具，所述刮壁洗井工具包括：依次连接的钻柱、滑套开关、如图1和图2所示的实施例中任一刮壁器、扶正器和钻柱，所述方法包括：

步骤301、将所述刮壁洗井工具下入油气井中.

步骤302、在与刮削井段距离预设值后开泵循环，若循环正常，则顺螺纹紧扣方向旋转所述刮壁洗井工具将所述刮壁洗井工具继续下放，下放至所述刮削井段处，然后再上提所述刮壁洗井工具，反复多次刮削。

步骤303、刮削完成后从井口投球打压，将所述刮壁器的刮刀回收至所述刮壁器的收纳套筒内，然后将所述刮壁洗井工具继续下放。

步骤304、当所述刮壁器下放至洗井位置后，通过循环洗井预设时长后将刮削下来的脏物洗出地面。

具体来说，刮壁洗井作业时，按照作业规程在井口连接好刮壁洗井工具，从下到上的刮壁洗井工具配置顺序为：钻柱+滑套开关+刮壁器+扶正器+钻柱，其中刮壁器可以采用如图1、图2所示的实施例中的任一刮壁器；上述各个部件都可以通过螺纹连接。

将上述连接好的刮壁洗井工具平稳下入井筒中；初始下刮壁洗井工具时速度控制为20-30米/分(m/min)，下到距离设计要求刮削井段前50m时下放速度控制为5-10m/min。

接近刮削井段并开泵循环正常后，边缓慢顺螺纹紧扣方向旋转刮壁洗井工具边缓慢下放，然后再上提刮壁洗井工具反复多次刮削，直到刮壁洗井工具悬重达到要求为止。

刮削完成后从井口投球打压将刮刀回收至收纳套筒内，然后将刮壁洗井工具继续下放，此时刮壁器通过裸眼井段时，不会出现刮壁器被裸眼井段挂住和卡住的情况；收纳之后，滑套开关将打压的球收入滑套开关内，待作业完毕起出刮壁洗井工具后将球取出。

当刮壁器进入裸眼井段并下到洗井位置后，通过大排量循环洗井预设时长(如一周以上)将刮削下来的脏物洗出地面。

使用本发明实施例的刮壁器，采用同一管柱即可实现刮壁和洗井作业，从而减少一次起下钻作业，有效地提高了作业效率、降低了作业成本。在使用过程中，本发明实施例的刮壁器可以两个或多个组和使用可以增加刮壁效果。

当洗井作业完成起出刮壁洗井工具后，先拧下液缸筒3两边的密封环2，使用专用的解锁套筒从刮壁洗井工具两边套进液缸筒3内，用链钳拧转解锁套筒使其剪断用于将止退环8固定在刮壁器本体1上的锁紧销钉，此时就可将液缸筒3从两边取出而使刮壁洗井工具解锁。

采用本发明实施例的刮壁洗井工具进行作业，一趟起下工具可完成刮壁、洗井等多种作业，极大的提高了修井作业工作效率，节约作业时间。按照6000米井深节约一趟起下工具时间计算，可节约作业时间20～30小时左右。采用刮壁洗井工具实现联合作业一次可节约成本大约20万元。经济效益非常可观。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对 其限制；尽管参照前述各实施例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：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部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各实施例技术方案的范围。