一种井下循环洗井作业工具及其断路循环洗井方法与流程

1.本发明涉及一种井下循环洗井作业工具及其断路循环洗井方法，属于井下作业工具领域。


背景技术：

2.石油工业完井作业期间需要对进行全井筒循环洗井作业，保证井筒清洁性以完成后续完井管柱下入作业，针对多层套管井洗净作业，在进行循环作业期间会在尾管挂处出现杂物沉积现场，造成洗井不充分，为后续作业带来一定风险。
3.现有循环工具为一次性操作具，只能试验循环孔的一次开或关动作，无法满足断路循环后全井筒循环替入完井液需求。本发明旨在通过研究一种专用循环洗井工具及其洗井方法，实现刮管洗井期间的断路循环后关闭循环孔，进行全井筒替液作业，避免在尾管挂处形成杂物沉积，提高洗井作业质量，减少作业时间。


技术实现要素：

4.本发明设计开发了一种井下循环洗井作业工具，通过第一球座和第二球座与循环心轴配合，使循环孔打开或关闭，进行全井筒替液作业，提高洗井作业质量，减少作业时间。
5.本发明还设计开发了一种井下循环洗井作业工具的断路循环洗井方法，通过第一钢球和第二钢球进入循环洗井作业工具中，使循环孔打开或关闭，完成刮管洗井作业，避免在尾管挂处形成杂物沉积，提高作业效率。
6.本发明提供的技术方案为：
7.一种井下循环洗井作业工具，包括：外筒串和内腔；
8.所述外筒串包括：
9.依次同轴设置并螺纹连接的：上接头、球座接头、连接接头、连接外筒、球座短节、连接短节、第一接球器、第二接球器以及下接头；
10.所述第一接球器和第二接球器的内部均设置有内花键；
11.在所述内腔中设置有：
12.第一球座，其与所述上接头固定连接，所述第一球座的一端为分瓣结构，能够打开或聚拢；
13.循环心轴，其一端与所述球座接头固定连接；
14.第二球座，其一端与所述循环心轴的另一端固定连接，另一端为分瓣结构，能够打开或聚拢；
15.第一钢球和第二钢球，所述第一钢球的直径大于所述第二钢球的直径，所述第一钢球能够穿过所述第一球座匹配设置在所述第一接球器的内花键中，所述第二钢球能够穿过所述第二球座匹配设置在第二接球器的内花键中。
16.优选的是，还包括：
17.上接头剪销孔，其开设在所述上接头的另一端；
18.第一球座剪销槽，其设置在所述第一球座的中部，并与所述上接头剪销孔对应设置；
19.球座接头剪销孔，其开设在所述球座接头的另一端；
20.第一剪销，其匹配设置在所述上接头剪销孔和所述第一球座剪销槽内。
21.优选的是，所述连接外筒的另一端内部为台阶孔结构。
22.优选的是，所述球座短节的另一端内部为台阶孔结构。
23.优选的是，还包括：
24.循环心轴第一剪销槽，其设置在所述循环心轴的一端，并与所述球座接头剪销孔相对应；
25.循环心轴第二剪销槽，其设置在所述循环心轴的另一端；
26.第二球座剪销槽，其设置在所述第二球座的一端，并与所述循环心轴第二剪销槽相对应；
27.第二剪销，其匹配设置在所述球座接头剪销孔和所述循环心轴第一剪销槽内；
28.第三剪销，其匹配设置在所述循环心轴第二剪销槽和所述第二球座剪销槽内。
29.优选的是，还包括：
30.限位螺母，其一端与所述连接短节的一端螺纹连接；
31.缓冲环，其一端与所述限位螺母的另一端螺纹连接，并位于所述连接短节的端面上，所述缓冲环的内部设置有环状槽。
32.优选的是，所述缓冲环的材质为高分子塑料。
33.一种井下循环洗井作业工具的断路循环洗井方法，使用所述的循环洗井作业工具，包括：
34.将所述循环洗井作业工具下入井中，
35.将第二钢球从井口投入到工具中，等待第二钢球进入到第二球座中，缓慢加压，管内压力上涨，剪断循环心轴和球座接头连接的第二剪销，第二球座连接着循环心轴向下运行至限位，第二球座的分瓣结构弹开卡在球座短节的槽内，第二钢球下落掉在第二接球器中，使循环孔打开并锁定；
36.将第一钢球从井口投入到工具中，等待第一钢球进入到第一球座中，缓慢加压，管内压力缓慢上涨，剪断第一球座和上接头连接的第一剪销，第一球座下行，运行至循环心轴的端面限位后，剪断循环心轴和第二球座连接的第三剪销，循环心轴下行限位，第一球座摊开卡在球座接头的槽内，第一钢球下落掉在第一接球器中，使循环孔关闭并锁定。
37.本发明所述的有益效果：
38.本发明提供的井下循环洗井作业工具解决了一个工具既能实现循环孔的打开，然后又能将打开的循环孔关闭的功能；
39.2)现场操作简单，结构安全可靠，提升作业效率；
40.3)如果投入的是塑料球，可将塑料球反排至井口，如果投入的是可溶球，只需等待时间球会溶化，工具能够保持全通径。
41.本发明提供的井下循环洗井作业工具的循环洗井方法，通过第一钢球和第二钢球进入循环洗井作业工具中，使循环孔打开或关闭，完成刮管洗井作业，避免在尾管挂处形成杂物沉积，提高作业效率。
附图说明
42.图1为本发明所述的井下循环洗井作业工具的结构示意图。
43.图2为本发明所述的井下循环洗井作业工具的循环孔打开示意图。
44.图3为本发明所述的井下循环洗井作业工具的循环孔关闭示意图。
45.图4为本发明所述的第一球座的结构示意图。
46.图5为本发明所述的第二球座的结构示意图。
具体实施方式
47.下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
48.如图1-5所示，本发明提供一种井下循环洗井作业工具，包括：上接头1、第一球座2、球座接头3、连接接头4、循环心轴5、连接外筒6、第二球座7、球座短节8、限位螺母9、连接短节10、第一接球器11、第二接球器12、下接头13、第一剪销15-1、第二剪销15-2、第三剪销14、缓冲环16、第一钢球17、第二钢球18。
49.循环洗井工具的外筒串包括：依次同轴设置并螺纹连接的上接头1、球座接头3、连接接头4、连接外筒6、球座短节8、连接短节10、第一接球器11、第二接球器12以及下接头，在循环洗井工具的内腔中，第一球座2与上接头1通过第一剪销15-1进行连接，循环心轴5的一端与球座接头3通过第二剪销15-2进行连接，第二球座与循环心轴5的另一端通过第三剪销14进行固定连接，限位螺母9通过螺纹连接将缓冲环16固定在连接短节10上。
50.上接头1的一端为钻杆螺纹，能够与钻杆或其他工具连接，上接头的中部设置有连接螺纹和上接头密封槽，并在密封槽中匹配设置有上接头o型圈和上接头支撑密封，上接头的另一端开设有上接头剪销孔。
51.球座接头3的一端设置有连接螺纹，并与上接头1的中部和下部螺纹连接；第一球座2的中部设置有第一球座剪销槽，其与上接头剪销孔相对应，并通过第一剪销15-1进行固定，球座接头3的另一端设置有球座接头剪销孔，循环心轴5的一端设置有循环心轴剪销第一剪销槽，其与球座接头剪销孔相对应，并通过第二剪销15-2进行固定连接。
52.连接接头4的两端分别与球座接头和连接外筒螺纹连接，连接接头的另一端内部设置有两个连接接头密封槽，分别匹配设置有连接接头o型圈和连接接头支撑密封。
53.在连接外筒6的一端与连接接头的另一端螺纹连接，上沿周向开设有多个循环孔，在连接外筒的另一端内部为台阶孔结构；
54.在本发明中，作为一种优选，循环孔的数量为4个。
55.球座短节8的一端与连接外筒的另一端螺纹连接，球座短接8的一端设置有球座短接密封槽，并在其内设置有球座短接o型圈和球座短接支撑密封，球座短接8的另一端内部为阶梯孔结构。
56.连接短节10的一端与球座短节8螺纹连接，连接短节10的两端均设置有连接螺纹和连接短节密封槽，并在密封槽内设置有连接短节o形圈和连接短节支撑密封。
57.第一接球器11的一端与连接短节10的另一端螺纹连接，第一接球器11的另一端外部设置有第一接球器密封槽，第一接球器11的另一端内部为台阶内控结构，并设置有内花键。
58.第二接球器12的一端与第一接球器11的另一端螺纹连接，第二接球器12的另一端外部设置有第二接球器密封槽，第二接球器12的另一端内部为台阶内孔结构，并设置有内花键。
59.下接头13的一端与第二接球器12的另一端螺纹连接，下接头13的另一端为钻杆螺纹，用于与钻杆或其他工具连接。
60.如图4所示，第一球座2的一端沿周向设置有均布槽，即分瓣结构，其与匹配的内控配合时会聚拢在一起，并于投入的第一钢球起到近似墨风的作用，在中部设置有第一球座剪销槽，通过第一剪销15-1将第一球座定位在工具中。
61.如图5所示，第二球座7的一端设置有第二球座螺纹孔，另一端演周向设置有均布槽，即为分瓣结构，与对应的筒子内孔配合时会聚拢在一起，与投入的第二钢球起到近似密封作用，
62.循环心轴5的一端设置有循环心轴第一剪销槽，其与球座接头剪销孔相对应，并通过第二剪销15-2进行固定连接；循环心轴5的另一端设置有循环心轴第二剪销槽，其与第二球座螺纹孔相对应，并通过第三剪销14将第二球座与心轴固定连接。
63.在本发明中，作为一种优选，缓冲环16为高分子材料，所示缓冲换的内部设置有环状槽，能够起到缓冲吸震的作用，限位螺母9与连接短节螺纹连接，同时缓冲环16通过螺纹连接固定在连接短节10上。
64.在本发明中，作为一种优选，第一钢球17的直径大于第二钢球18的直径。
65.本发明还提供了一种井下循环洗井作业工具的断路循环洗井方法，使用上述的循环洗井作业工具，能够实现循环孔的打开和关闭，包括：
66.如图2所示，循环孔打开状态的工作过程包括：
67.当需要循环作业时，从井口先投入第二钢球，候球入座(在斜度较大的井可泵送钢球入座)，缓慢加压，管内压力缓慢上涨，剪断循环心轴5和球座接头3连接的第二剪销15-2，第二球座7连接着循环心轴5向下运行至限位，第二球座5弹开卡在球座短节8的槽内，第二钢球下落掉在第二球接球器12中，实现了循环孔打开的锁定。
68.如图3所示，循环孔关闭状态的工作过程包括：
69.当需要关闭循环孔时，从井口投入第一钢球，候球入座(在斜度较大的井可泵送钢球入座)，缓慢加压，管内压力上涨，剪断第一球座2和上接头1连接的第一剪销15-1，第一球座2下行，运行至和循环心轴5的端面限位后，剪断循环心轴5和第二球座2连接的第三剪销，循环心轴5下行限位，第一球座2弹开卡在球座接头3的槽内，第一钢球下落掉在第一球接球器中，实现了循环孔关闭的锁定。
70.尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。