一种井下反循环碎砂冲砂装置的制作方法

本实用新型属于石油修井设备技术领域，特别涉及一种井下反循环碎砂冲砂装置。

背景技术：

随着石油勘探开发的发展，遭遇到油气井井底出砂现象越来越多，对井下冲砂装置的要求也日益提高。常用的井下正循环冲砂方法冲洗能力强，容易冲开井底沉砂，但携砂能力较小，排量较小，容易在冲砂过程中发生卡钻，在超深井冲砂作业遇到大直径砂砾难以将其冲至地面。

为解决井下正循环冲砂方法存在的不足，近年来发展起来的井下反循环冲砂方法主要是中空的管状本体，管体内各处内径相同，将钻杆(冲砂管柱)下放至井底，在进行反循环冲砂作业时，将冲砂液泵入钻杆与套管之间环空内，使冲砂液循环至井底，将井下沉砂与冲砂液形成混合液，并沿钻杆自下而上上返至地面。与正循环冲砂工作模式相比，采用井下反循环冲砂方法液流上返速度大，携砂能力强，但反冲砂冲刺力小，碎砂能力弱。在深井、超深井、大位移水平井修井作业中通常多用反循环冲砂，特别适用于冲砂管柱与套管环空间隙过小或复杂事故处理。

现有的井下反循环冲砂装置在遇到一定胶结强度的大粒径砂砾时，在泵压一定条件下，很难将砂砾冲碎由冲砂液携带到地面，造成冲砂管堵塞。大多数冲砂作业所在的地层存在漏失现象，造成冲砂时反排进入冲砂管的冲砂液流量较小，而生产时，挤入冲砂管的大直径胶结砂砾如果没有经过打散便会造成砂堵或悬浮在冲砂管中，这会造成冲砂周期的延长。

在申请号201720946099中提出了冲砂装置中容易堆积大量地层砂的现象，并提出利用冲砂筒外缘将平躺于套管底部的沉砂产起的工作原理，但没有从改变砂砾胶结情况和打散砂砾使冲砂液更易携带砂砾上返上给出明确建议。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种井下反循环碎砂冲砂装置，其能解决反循环冲砂过程中因砂砾直径过大而难以将其上返至地面的问题。

本实用新型的具体技术方案是：一种井下反循环碎砂冲砂装置，碎砂冲砂装置本体上部开孔通过内螺纹固定在冲砂管柱下端，涡轮扇叶组通过可拆卸方式固定在连动杆上，两组固定杆将连动杆通过滚动轴承方式固定在碎砂冲砂装置本体中部位置，旋转碎砂刀片组固定在连动杆底端,旋转碎砂刀片组为三组相同硬质合金刀片交叉安装固定在连动杆下端，旋转碎砂刀片组之间有一定间隔，从而达到碎砂效果,涡轮扇叶组带动连动杆旋转，连动杆带动旋转碎砂刀片组旋转,所述两组固定杆在固定连动杆处安装有滚动轴承，以便能够在冲砂过程中连动杆在碎砂冲砂装置本体中旋转,涡轮扇叶组为四组硬质合金材质扇叶，每组扇叶中间具有间隙,避免砂砾堵塞,碎砂冲砂装置本体两端分别有上部开孔和下部开孔，上部开孔内部通过内螺纹固定在冲砂管下端下到指定冲砂位置,该碎砂冲砂装置本体内径、外径与最下部钻杆尺寸一致,涡轮扇叶组与旋转碎砂刀片组直径小于碎砂冲砂装置本体内径。

本实用新型的有益效果是：本碎砂冲砂装置能解决因砂砾过大而难以将其上返至地面问题，具有结构简单，碎砂效果明显，使用寿命长的优点。

附图说明

图1是本实用新型井下反循环碎砂冲砂装置结构示意图。

附图标记包括：

碎砂冲砂装置本体1，涡轮扇叶组2，固定杆3，连动杆4，旋转碎砂刀片组5，上部开孔6，下部开孔7，滚动轴承8，内螺纹9。

具体实施方式

本实用新型的优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

需要说明的是，本实用新型实施中，碎砂冲砂装置的上端与冲砂管柱相连，将井口方向视为碎砂冲砂装置的上端所在方向，将井底方向视为碎砂冲砂装置下端所在方向。

本实用新型提供一种井下反循环碎砂冲砂装置，如图1所示，一种井下反循环冲砂碎砂装置，包括碎砂冲砂装置本体1、涡轮扇叶组2、固定杆3，连动杆4、旋转碎砂刀片组5、滚动轴承8。碎砂冲砂装置本体1上部开孔6通过内螺纹9固定在冲砂管柱下端，涡轮扇叶组2通过可拆卸方式固定在连动杆4上，两组固定杆3将连动杆4通过滚动轴承8固定在碎砂冲砂装置本体1中部位置，旋转碎砂刀片组5可拆卸地固定在连动杆4底端。

旋转碎砂刀片组5为三组相同硬质合金刀片交叉安装固定在连动杆4下端，旋转碎砂刀片组5之间有一定间隔，涡轮扇叶组2带动连动杆4旋转，连动杆4带动旋转碎砂刀片组5旋转。

两组固定杆3在固定连动杆4处安装有滚动轴承8，以便能够在冲砂过程中连动杆4在碎砂冲砂装置本体1中旋转。

涡轮扇叶组2为四组硬质合金材质扇叶，每组扇叶中间具有间隙，涡轮扇叶组2与旋转碎砂刀片组5直径略小于碎砂冲砂装置本体1内径，旋转碎砂刀片组5距离碎砂冲砂装置本体1下端有一定距离，以确保正常旋转。

上部开孔6内壁设有与冲砂管柱外壁螺纹相匹配的内螺纹9，反循环冲砂作业时，本碎砂冲砂装置本体1与冲砂管柱下端紧密固定，需要更换涡轮扇叶组2时拆卸十分方便。

碎砂冲砂装置总长度为800mm，其具有一定长度可减少砂砾堵塞风险；外径101.6mm，内径90mm与最下部钻杆尺寸一致避免卡钻风险。涡轮扇叶组2与旋转碎砂刀片组5直径略小于碎砂冲砂装置本体1内径，以确保正常旋转。

本实用新型实施例提供的反循环冲砂工具工作原理如下所述：

将碎砂冲砂装置本体1上端与冲砂管相连后下入套管内，直到反循环碎砂冲砂装置到达井底指定位置。在进行反循环冲砂时，由地面泵组将冲砂液高速泵入冲砂管与套管之间的环空中，冲砂液到达井底后携砂通过碎砂冲砂装置本体1进入冲砂管内，在液流冲力作用下，带动涡轮扇叶组2高速旋转，旋转力通过连动杆4将动力传递至本碎砂冲砂装置下部带动旋转碎砂刀片组5高速旋转。在进行反循环冲砂作业时，井底不同粒径大小砂砾首先经过高速旋转的碎砂刀片组5，将大块胶结砂砾切碎，后随冲砂液流至碎砂冲砂装置本体1内空腔，最后进入冲砂管本体上返至地面。

最后所应说明的是：以上实施例仅用以说明而非限制本实用新型的技术方案，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应该理解：依然可以对本实用新型进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

技术特征：

1.一种井下反循环碎砂冲砂装置，其特征在于：碎砂冲砂装置本体(1)上部开孔(6)通过内螺纹(9)固定在冲砂管柱下端，涡轮扇叶组(2)通过可拆卸方式固定在连动杆(4)上，两组固定杆(3)将连动杆(4)通过滚动轴承方式固定在碎砂冲砂装置本体(1)中部位置，旋转碎砂刀片组(5)固定在连动杆(4)底端。

2.根据权利要求1所述的一种井下反循环碎砂冲砂装置，其特征在于：旋转碎砂刀片组(5)为三组相同硬质合金刀片交叉安装固定在连动杆(4)下端，旋转碎砂刀片组之间有一定间隔，涡轮扇叶组(2)带动连动杆(4)旋转，连动杆(4)带动旋转碎砂刀片组(5)旋转。

3.根据权利要求1所述的一种井下反循环碎砂冲砂装置，其特征在于：所述两组固定杆(3)在固定连动杆(4)处安装有滚动轴承(8)，以便能够在冲砂过程中连动杆(4)在碎砂冲砂装置本体(1)中旋转。

4.根据权利要求1所述的一种井下反循环碎砂冲砂装置，其特征在于：涡轮扇叶组(2)为四组硬质合金材质扇叶，每组扇叶中间具有间隙。

5.根据权利要求1所述的一种井下反循环碎砂冲砂装置，其特征在于：碎砂冲砂装置本体(1)两端分别有上部开孔(6)和下部开孔(7)，上部开孔(6)内部通过内螺纹(9)固定在冲砂管下端下到指定冲砂位置。

6.根据权利要求1所述的一种井下反循环碎砂冲砂装置，其特征在于：该碎砂冲砂装置本体(1)内径、外径与最下部钻杆尺寸一致。

7.根据权利要求1所述的一种井下反循环碎砂冲砂装置，其特征在于：涡轮扇叶组(2)与旋转碎砂刀片组(5)直径小于碎砂冲砂装置本体(1)内径。

技术总结
本实用新型涉及一种石油工业井下反循环碎砂冲砂装置，是为解决井下胶结砂砾体积过大导致的用常规井下冲砂装置无法将砂砾反排至地面而设计的，所述碎砂冲砂装置本体上部开孔通过内螺纹固定在冲砂管柱下端，涡轮扇叶组通过可拆卸方式固定在连动杆上，两组固定杆将连动杆通过滚动轴承方式固定在碎砂冲砂装置本体中部位置，旋转碎砂刀片组固定在连动杆底端。本实用新型结构合理而紧凑，施工简单，拆卸方便，性能可靠，可保证冲砂作业的完成，有效降低施工成本。

技术研发人员：王盛坤;练章华
受保护的技术使用者：西南石油大学
技术研发日：2019.07.19
技术公布日：2020.05.22