一种配套连续油管使用的套管清洗工具的制作方法

本发明涉及一种配合连续油管使用的套管清洗工具，属于油气井井下工具领域。

背景技术：

在油气钻井过程中套管内壁沉积的泥沙等杂物会对起钻下钻造成影响，影响井下作业安全。并且在采油过程中，油井套管容易结蜡结垢，影响油气采收的效率和生产安全。因此，开发出一种高效安全的井下套管清洗工具对于提高油气钻井和采收生产效率以及生产安全有重要意义。

技术实现要素：

本发明的目的在于：提供一种能有效对油气井套管内沉积的泥沙，以及管壁上的结垢进行清洁，以提高作业安全性和油气采收效率的配合连续油管使用的套管清洗工具。

本发明的技术方案是：

一种配合连续油管使用的套管清洗工具，它由外壳体、上接头、涡轮轴、主轴、柱塞泵、圆柱凸轮和清洗组件构成，其特征在于：外壳体的一端螺纹安装有上接头，上接头下方的外壳体内通过涡轮轴承和涡轮组件装有涡轮轴，涡轮轴下方的外壳体内通过轴承装有主轴，主轴与涡轮轴螺纹固定连接；主轴的一端延伸至外壳体的另一端下方，轴承下方的外壳体内设置有圆柱凸轮，圆柱凸轮与外壳体之间采用花键连接，圆柱凸轮下方的主轴上通过装配环固装有柱塞泵；柱塞泵与圆柱凸轮滑动接触连接，延伸至外壳体的另一端下方的主轴上固装有清洗组件，清洗组件与外壳体滑动密封连接。

所述的外壳体由上壳体和下壳体构成，上壳体和下壳体之间相互螺纹连接。所述的柱塞泵对应的主轴上设置有t型的液流道。

所述的柱塞泵由泵体、配流盘、盖板和柱塞构成，泵体呈圆柱状，泵体的中心部位设置有装配孔，装配孔外围的泵体上均布有多个柱塞孔，柱塞孔内通过弹簧安装有柱塞，泵体的底部通过固定栓固装有配流盘和盖板。

所述的配流盘和盖板分别呈圆盘状，配流盘和盖板的中心部位设置有装配孔，装配孔两侧的配流盘上与柱塞孔对应状设置有轴向连通孔和径向装配孔；径向装配孔通过轴向连通孔与柱塞孔连通，径向装配孔内呈间隔状安装有外单向阀和内单向阀，柱塞孔通过轴向连通孔和径向装配孔与外单向阀连通，柱塞孔通过轴向连通孔、径向装配孔和内单向阀与液流道连通。

所述的清洗组件由上刮板座、上喷嘴座、下刮板座和下喷嘴座构成，上刮板座、上喷嘴座、下刮板座和下喷嘴座依次由上至下相互螺纹连接，清洗组件通过上刮板座与主轴固定连接，清洗组件的上刮板座与外壳体之间设置有滚柱轴承，清洗组件通过上刮板座与外壳体滑动连接。

所述的上刮板座和下刮板座分别为圆柱状，上刮板座和下刮板座的中心部位分别设置有液流通孔，液流通孔外围的上刮板座和下刮板座上均布有多个t型的装配凹槽，装配凹槽与液流通孔连通，装配凹槽内分别安装有刮洗件。

所述的刮洗件由刮板活塞、堵板、支撑弹簧和刮板构成，装配凹槽的端口处通过固紧螺钉固装有堵板，装配凹槽内通过支撑弹簧活动安装有t型的刮板活塞，刮板活塞的一端穿过堵板延伸至堵板外端，延伸至堵板外端的刮板活塞端头通过固紧螺钉安装有刮板。

所述的上刮板座的装配凹槽上方绕液流通孔均布有泄压孔，泄压孔下端的上刮板座上与泄压孔对应状径向均布有排压孔，排压孔与泄压孔连通，排压孔内装有限压单向阀。

所述的上喷嘴座和下喷嘴座分别为圆柱形，上喷嘴座和下喷嘴座的中心部位分别设置有液流通孔，上喷嘴座和下喷嘴座的圆周上均布有安装凹槽，安装凹槽与液流通孔连通；安装凹槽内装有限压单向阀，限压单向阀外侧的安装凹槽内装有喷嘴。

所述的下喷嘴座的液流通孔下端口内装有轴向限压单向阀，轴向限压单向阀下方的液流通孔下端口内装有轴向喷嘴。

所述的限压单向阀和轴向限压单向阀分别由阀座、堵盖和堵球构成，阀座的一端设置有进液口，阀座的另一端螺纹安装有堵盖，堵盖的圆周上均布有出液口，阀座内通过支撑弹簧安装有堵球，堵球与进液口密封接触连接。

本发明的有益效果在于：

本发明综合了刮板的机械刮削作用与高压水射流的冲击作用，对套管内壁的杂物及附着物进行清洗，水射流还有利于清洗下来的杂物沿环空排出。刮板由刮板活塞在液力的推动下伸出，紧贴套管壁，适应多种直径的套管，同时液力推动刮板的伸出能自动调节刮板伸出的距离，避免了机械结构伸出刮板容易卡死的缺点。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中的a处放大结构示意图；

图3为本发明的圆柱凸轮的结构示意图；

图4为本发明的柱塞泵的泵体结构示意图；

图5为本发明的配流盘的结构示意图，

图6为本发明的单向阀的结构示意图。

图中：1、上接头，2、涡轮轴，3、主轴，4、圆柱凸轮，5、上壳体，6、下壳体，7、涡轮轴承，8、涡轮组件，9、轴承，10、凸轮齿，11、装配环，12、泵体，13、配流盘，14、盖板，15、柱塞，16、装配孔，17、柱塞孔，18、弹簧，19、轴向连通孔，20、径向装配孔，21、外单向阀，22、内单向阀，23、液流道，24、上刮板座，25、上喷嘴座，26、下刮板座，27、下喷嘴座，28、液流通孔，29、装配凹槽，30、刮板活塞，31、堵板，32、支撑弹簧，33、刮板，34、泄压孔，35、排压孔，36、限压单向阀，37、喷嘴，38、轴向限压单向阀，39、轴向喷嘴，40、阀座，41、堵盖，42、堵球，43、进液口，44、出液口，45、固定销柱，46、滚柱轴承。

具体实施方式

该配合连续油管使用的套管清洗工具由外壳体、上接头1、涡轮轴2、主轴3、柱塞泵、圆柱凸轮4和清洗组件构成，外壳体由上壳体5和下壳体6构成，上壳体5和下壳体6之间相互螺纹连接。外壳体一端螺纹安装有上接头1，上接头1下方的外壳体内通过涡轮轴承7和涡轮组件8装有涡轮轴2，涡轮组件8包括涡轮转子和定子。涡轮轴2下方的外壳体内通过轴承9装有主轴3，主轴3一端与涡轮轴2螺纹固定连接。

主轴3的另一端延伸至外壳体的一端下方，轴承9下方的外壳体内设置有圆柱凸轮4，圆柱凸轮4与外壳体之间采用花键连接。圆柱凸轮4为圆柱体，圆柱凸轮4的中心部位设置有通孔，用于工作中钻井液和主轴3的通（穿）过，圆柱凸轮4的下表面圆周上设置有连续波浪状的凸轮齿10。

圆柱凸轮4下方的主轴3上通过装配环11固装有柱塞泵。柱塞泵由泵体12、配流盘13、盖板14和柱塞15构成，泵体12呈圆柱状，泵体12的中心部位设置有装配孔16，用于与主轴3的连接固定。装配孔16外围的泵体上均布有多个柱塞孔17，柱塞孔17内通过弹簧18安装有柱塞15，泵体12的底部通过固定栓固装有配流盘13和盖板14，柱塞泵对应的主轴3上设置有t型的液流道23。

配流盘13和盖板14分别呈圆盘状，配流盘13和盖板14的中心部位设置有装配孔16，装配孔16两侧的配流盘13上与柱塞孔17对应状设置有轴向连通孔19和径向装配孔20；径向装配孔20通过轴向连通孔19与柱塞孔17连通，径向装配孔20内呈间隔状安装有外单向阀21和内单向阀22，柱塞孔17通过轴向连通孔19和径向装配孔20与外单向阀21连通，柱塞孔17通过轴向连通孔19、径向装配孔20和内单向阀22与液流道23连通，柱塞泵通过柱塞15与圆柱凸轮4的凸轮齿10滑动接触连接。工作中，柱塞泵随主轴3转动，在凸轮齿10和弹簧18的作用下，柱塞15在柱塞孔17作上下往复运动，从而对钻进液进行增压。

延伸至外壳体的另一端下方的主轴3上固装有清洗组件。清洗组件由上刮板座24、上喷嘴座25、下刮板座26和下喷嘴座27构成，上刮板座24、上喷嘴座25、下刮板座26和下喷嘴座27依次由上至下相互螺纹连接。上刮板座24和下刮板座26分别为圆柱状，上刮板座24和下刮板座26的中心部位分别设置有液流通孔28，液流通孔28外围的上刮板座24和下刮板座26上均布有多个t型的装配凹槽29，装配凹槽29与液流通孔28连通，装配凹槽29内装有刮洗件。

刮洗件由刮板活塞30、堵板31、支撑弹簧32和刮板33构成，装配凹槽29的端口处通过固紧螺钉固装有堵板31，装配凹槽29内通过支撑弹簧32活动安装有t型的刮板活塞30，刮板活塞30的一端穿过堵板31延伸至堵板31外端，延伸至堵板31外端的刮板活塞30端头通过固紧螺钉安装有刮板33。

上刮板座24的装配凹槽29上方绕液流通孔28均布有泄压孔34，泄压孔34下端的上刮板座24上与泄压孔34对应状径向均布有排压孔35，排压孔35与泄压孔34连通，排压孔35内装有限压单向阀36。

上喷嘴座25和下喷嘴座27分别为圆柱形，上喷嘴座25和下喷嘴座27的中心部位分别设置有液流通孔28，上喷嘴座28和下喷嘴座27的圆周上均布有安装凹槽，安装凹槽与液流通孔连通；安装凹槽内装有限压单向阀36，限压单向阀36外侧的安装凹槽内装有喷嘴37。

下喷嘴座27的液流通孔28下端口内装有轴向限压单向阀38，轴向限压单向阀38下方的液流通孔28下端口内装有轴向喷嘴39。

限压单向阀36和轴向限压单向阀38分别由阀座40、堵盖41和堵球42构成，阀座40的一端设置有进液口43，阀座40的另一端螺纹安装有堵盖41，堵盖41的圆周上均布有出液口44，阀座40内通过支撑弹簧32安装有堵球42，堵球42与进液口43密封接触连接。

清洗组件通过上刮板座与外壳体的下壳体滑动连接。

清洗组件的上刮板座24与外壳体之间设置有滚柱轴承46，清洗组件的上刮板座24的上端圆周上设置有环槽，与环槽对应的外壳体上设置有固定销柱45，上刮板座24通过环槽和固定销柱45的配合与外壳体滑动密封连接。

该套管清洗工具工作时，钻井液由上接头1进入并冲击涡轮组件，从而带动涡轮轴2转动，进而带动主轴3和清洗组件转动；这一过程中，完成冲击涡轮组件从而带动涡轮轴2转动的钻井液经轴承9、圆柱凸轮4的通孔、上刮板座24的泄压孔34，并在柱塞泵与外壳体之间的环空中汇集，当汇集的钻井液达到一定量和一定压力时，一部分钻井液顶开排压孔35内的限压单向阀36排出，另一部分钻井液顶开外单向阀21进入至配流盘13的径向装配孔20；由于径向装配孔20通过轴向连通孔19与柱塞孔17连通，且柱塞孔17通过轴向连通孔19、径向装配孔20和内单向阀22与液流道23连通，进入至径向装配孔20的钻井液在柱塞泵相对圆柱凸轮转动的过程中，通过柱塞15对其形成挤压，从而形成增压后的钻井液并进入液流道23。即，柱塞泵相对圆柱凸轮转动的过程中，圆柱凸轮4的凸轮齿10对柱塞15形成连续的挤压，同时在弹簧18的作用下作上下往复运动，从而对径向装配孔20的钻井液进行增压，增压后的钻井液顶开内单向阀22进入液流道23内。

进入液流道23内的增压后的钻井液在上刮板座24的液流通孔28内，首先进入上刮板座24的装配凹槽29，并推动刮板活塞30径向伸出，由此通过刮板33随着清洗组件的转动对套管壁上的污垢进行刮削清洗。

完成推动上刮板座24的刮板活塞30径向伸出的增压钻井继续沿液流通孔28下行并经上喷嘴座25进入下刮板座26，并进入下刮板座26的装配凹槽29，推动刮板活塞30径向伸出，由此通过刮板33随着清洗组件的转动对套管壁上的污垢进行刮削清洗。这一过程中，当进入清洗组件内的增压后的钻井液压力达到一定值后，钻井液顶开上喷嘴座25和下喷嘴座27上的限压单向阀36由喷嘴37喷出，并随着清洗组件的转动对套管壁上的污垢进行射流清洗，以达到更好的刮洗效果。同时，通过下喷嘴座27上的轴向限压单向阀38和轴向喷嘴39可对管内的沉积物进行冲洗，。

该套管清洗工具综合了刮板33的机械刮削作用与高压水射流的冲击作用，对套管内壁的杂物及附着物进行清洗，水射流还有利于清洗下来的杂物沿环空排出。刮板33由刮板活塞30在钻井液的推动下伸出，紧贴套管壁，可适应多种直径套管的清洗，同时钻井液推动刮板33的伸出能自动调节刮板33伸出的距离，避免了机械结构伸出刮板容易卡死的缺点。