申请/专利权人：长江大学

申请日：2018-01-09

公开（公告）日：2024-03-22

公开（公告）号：CN108086929B

主分类号：E21B21/00

分类号：E21B21/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.22#授权;2018.06.22#实质审查的生效;2018.05.29#公开

摘要：本发明涉及一种井下自适应水力旋流冲洗工具，属井下冲洗工具技术领域。该井下自适应水力旋流冲洗工具由外壳、上接头、下接头、冲洗喷头、扶正轴承和变阻调节短接构成：外壳一端螺纹连接有上接头；外壳另一端螺纹连接有端盖；外壳内通过对称状设置的扶正轴承活动装有芯轴；芯轴的一端设置有变阻调节短接；芯轴的另一端通过下接头螺纹安装有冲洗喷头；芯轴的中部缠绕有线圈；线圈的两端分别与变阻调节短接连接；芯轴中部外圈的外壳内通过磁铁套装有磁铁。该井下自适应水力旋流冲洗工具，结构简单、设计巧妙，解决了现有冲洗工具存有的结构复杂、不易维护和容易失效的问题，满足了人们使用的需要。

主权项：1.一种井下自适应水力旋流冲洗工具，它由外壳（1）、上接头（2）、下接头（3）、冲洗喷头、扶正轴承（4）和变阻调节短接（5）构成，其特征在于：外壳（1）一端螺纹连接有上接头（2）；外壳（1）另一端螺纹连接有端盖（6）；外壳（1）内通过对称状设置的扶正轴承（4）活动装有芯轴（7）；芯轴（7）的一端设置有变阻调节短接（5）；芯轴（7）的另一端通过下接头（3）螺纹安装有冲洗喷头；芯轴（7）的中部缠绕有线圈（8）；线圈（8）的两端分别与变阻调节短接（5）连接；芯轴（7）中部外圈的外壳（1）内通过磁铁套（9）装有磁铁（10）；所述的变阻调节短接（5）由短接体（11）、螺帽（12）、短接上端盖（13）、短接下端盖（14）、滑动触头（15）和可调电阻（16）构成；芯轴（7）的一端螺纹安装有短接体（11）；短接体（11）的一端螺纹连接有螺帽（12）；螺帽（12）一侧的短接体（11）内通过短接上端盖（13）装有导杆（17）；导杆（17）上对称状滑动装有滑动触头（15）；各滑动触头（15）与短接上端盖（13）之间设置有缓冲弹簧（18）；滑动触头（15）一侧通过短接下端盖（14）装有可调电阻（16）；可调电阻（16）的两端分别与线圈（8）的两端相连接；滑动触头（15）与可调电阻（16）滑动连接；所述的下接头（3）与端盖（6）之间设置有密封环（31）；所述的冲洗喷头由喷头体（22）、节流活塞（23）、前导流管（24）、环向喷嘴（25）、后导流管（26）和前向喷嘴（27）构成；下接头（3）的一端螺纹连接有喷头体（22）；喷头体（22）内螺纹安装有前导流管（24）；前导流管（24）一侧的喷头体（22）内依次安装有后导流管（26）和前向喷嘴（27）；前导流管（24）的圆周面上通过复位弹簧（28）滑动装有节流活塞（23）；节流活塞（23）与喷头体（22）滑动密封连接；前导流管（24）外部的喷头体（22）圆周面上均布有多个环向喷嘴（25）；前导流管（24）另一侧的喷头体（22）圆周面上均布有多个驱动孔（29）。

全文数据：一种井下自适应水力旋流冲洗工具技术领域[0001]本发明涉及一种井下自适应水力旋流冲洗工具，属井下冲洗工具技术领域。背景技术[0002]随着石油、天然气的深入开发，部分油气井出砂日益严重，如不对其进行及时处理，很容易出现砂堵、油层砂埋、油管结垢以及抽油泵砂卡等现象。因此，必须适时利用冲洗工具进行洗井除砂作业，以减少油气的流动阻力，提高开采效率。现有的冲洗工具是通过向其内部泵入冲洗液，利用冲洗液压力带动喷头旋转，从而使喷出的冲洗液形成旋流对管井进行清洗的;在这一过程中当冲洗液压力过大，喷头旋转过快时会造成冲洗液流体雾化，清洗效果变差的问题;为解决这一问题，现有的冲洗工具是通过芯轴储油槽中的阻尼脂阻滞和减缓轴承的旋转来降低喷头转速，从而达到避免喷射流体的急剧雾化和减缓旋转部件急剧磨损的目的。但该种减速方式存有结构复杂、密封件多、不易维护和容易失效的问题，不能满足人们使用的需要。发明内容[0003]本发明的目的在于:提供一种结构简单、性能问题，以解决现有冲洗工具存有的结构复杂、不易维护和容易失效问题的井下自适应水力旋流冲洗工具。[0004]本发明的技术方案是：一种井下自适应水力旋流冲洗工具，它由外壳、上接头、下接头、冲洗喷头、扶正轴承和变阻调节短接构成，其特征在于：外壳一端螺纹连接有上接头；外壳另一端螺纹连接有端盖;外壳内通过对称状设置的扶正轴承活动装有芯轴;芯轴的一端设置有变阻调节短接;芯轴的另一端通过下接头螺纹安装有冲洗喷头;芯轴的中部缠绕有线圈；线圈的两端分别与变阻调节短接连接;芯轴中部外圈的外壳内通过磁铁套装有磁铁。[0005]所述的变阻调节短接由短接体、螺帽、短接上端盖、短接下端盖、滑动触头和可调|电阻构成;芯轴的一端螺纹安装有短接体;短接体的一端螺纹连接有螺帽;螺帽一侧的短^体内通过短接上端盖装有导杆;导杆上对称状滑动装有滑动触头;各滑动触头与短接端盖之间设置有缓冲弹簧;滑动触头一侧通过短接下端盖装有可调电阻；可调电阻的两端分别与线圈的两端相连接;滑动触头与可调电阻滑动连接。[0006]所述的短接上端盖上设置有分隔板;滑动触头分别位于分隔板两侧;所述的螺帽的一端端面呈圆弧面。5^[0007]所述的芯轴中部的圆周面上均匀设置有多个绕线爪，绕线爪的截面呈“T”形;线圈缠绕在各绕线爪内；芯轴末端的圆周面上均勾设置有多个流通孔;外壳通过流通孔与下接头和冲洗喷头的内部连通。~[0008]所述的冲洗喷头由喷头体、节流活塞、前导流管、环向喷嘴、后导流管和前向_嘴构成;下接头的一端螺纹连接有喷头体;喷头体内螺纹安装有前导流管;前导流管—侧^勺睛头体内依次安装有后导流管和前向喷嘴;前导流管的圆周面上通过复位弹簧滑动装有节g活塞;节流活塞与喷头体滑动密封连接;前导流管外部的喷头体圆周面上均布有多个环向喷嘴;前导流管另一侧的喷头体圆周面上均布有多个驱动孔。[0009]所述的前导流管的一端设置有限位凸缘;前导流管的内孔为锥形孔。[0010]所述的驱动孔呈倾斜状设置，所述的前向喷嘴的内孔呈喇叭形。[0011]所述的下接头与端盖之间设置有密封环。[0012]本发明的优点在于：该井下自适应水力旋流冲洗工具，结构简单、设计巧妙，通过线圈切割磁场线产生制动扭矩的方式，控制冲洗喷头的转速，解决了现有冲洗工具存有的结构复杂、不易维护和容易失效的问题，满足了人们使用的需要。附图说明[0013]图1为本发明的主视结构示意图；图2为本发明的变阻调节短接的结构示意图；图3为图1中A-A向的结构示意图；图4为图1中B-B向的结构示意图；图5为图1中C-C向的结构示意图；图6为图1中D-D向的结构示意图。[0014]图中：1、外壳，2、上接头，3、下接头，4、扶正轴承，5、变阻调节短接，6、端盖，7、芯轴，8、线圈，9、磁铁套，10、磁铁，11、短接体，12、螺帽，13、短接上端盖，14、短接下端盖，15、滑动触头，16、可调电阻，17、导杆，18、缓冲弹簧，19、分隔板，20、绕线爪，21、流通孔，22、喷头体，23、节流活塞，24、前导流管，25、环向喷嘴，26、后导流管，27、前向喷嘴，28、复位弹簧，29、驱动孔，30、限位凸缘，31、密封环。具体实施方式[0015]该井下自适应水力旋流冲洗工具由外壳1、上接头2、下接头3、冲洗喷头、扶正轴承4和变阻调节短接5构成。[0016]外壳1一端螺纹连接有上接头2;外壳1另一端螺纹连接有端盖6;下接头3与端盖6之间设置有密封环31。设置密封环31的目的在于：以通过密封环31将下接头3与端盖6之间密封；进而防止冲洗液从下接头3与端盖6之间发生泄漏问题。[0017]外壳1内通过对称状设置的扶正轴承4活动装有芯轴7;芯轴7的一端设置有变阻调节短接5。变阻调节短接5由短接体11、螺帽12、短接上端盖13、短接下端盖14、滑动触头15和可调电阻16构成。[0018]芯轴7的一端螺纹安装有短接体11;短接体11的一端螺纹连接有螺帽12;螺帽12的一端端面呈圆弧面。将螺帽12如此设置的目的在于：以使冲洗液进入上接头2后，能够沿着螺帽12的圆弧面均匀分散，并从外壳1内流过;进而避免了螺帽12端面呈其它形状时发生分散不均的问题。[0019]螺帽12—侧的短接体11内通过短接上端盖13装有导杆17;导杆17上对称状滑动装有滑动触头15;短接上端盖I3上设置有分隔板19;滑动触头15分别位于分隔板19两侧;设置分隔板19的目的在于：以将滑动触头15分开，从而防止滑动触头15发生触碰短路的问题。[0020]各滑动触头15与短接上端盖13之间设置有缓冲弹簧18;滑动触头15—侧通过短接下端盖14装有可调电阻16;滑动触头15与可调电阻16滑动连接。[0021]芯轴7的中部均匀设置有多个绕线爪20,绕线爪20的截面呈“T”形;芯轴7的中部通过绕线爪20缠绕有线圈8;线圈8的两端分别与可调电阻16的两端连接。[0022]滑动触头1通过可调电阻16与线圈8连通；当滑动触头1越靠近中心位置时，滑动触头1的触点与可调电阻16的端头距离就越远，可调电阻16接入线圈8的电阻就越大;反之就越小。[0023]设置绕线爪20的目的在于：以通过绕线爪20将线圈8限定在芯轴7的中部，防止其发生松脱的问题。芯轴7中部外圈的外壳1内通过磁铁套9装有磁铁10。设置磁铁10的目的在于：以使外壳1内形成磁场。[0024]芯轴7末端的圆周面上均匀设置有多个流通孔21;外壳1通过流通孔21与下接头3和冲洗喷头的内部连通。[0025]芯轴7的另一端通过下接头3螺纹安装有冲洗喷头；冲洗喷头由喷头体22、节流活塞23、前导流管24、环向喷嘴25、后导流管26和前向喷嘴27构成。[0026]下接头3的一端螺纹连接有喷头体22;喷头体22内螺纹安装有前导流管24。前导流管24的内孔为锥形孔，如此设置前导流管24的目的在于：以通过前导流管24内孔的锥形孔，对进入前导流管24的冲洗液进一步加压，以使该冲洗工具取得更好的冲洗效果。[0027]前导流管24—侧的喷头体22内依次安装有后导流管26和前向喷嘴27;前向喷嘴27的内孔呈喇叭形。将前向喷嘴27如此设置的目的在于：以使冲洗液带有一定的压力从前向喷嘴27喷出时，转动的前向喷嘴27能够驱使冲洗液流形成旋流。[0028]前导流管24的圆周面上通过复位弹簧28滑动装有节流活塞23;节流活塞23与喷头体22滑动密封连接。前导流管24的一端设置有限位凸缘30;设置限位凸缘30的目的在于：以使将复位弹簧28和复位弹簧28始终限定在前导流管24的圆周面上，防止其发生“脱离”事故。[0029]前导流管24外部的喷头体22圆周面上均布有多个环向喷嘴25;前导流管24另一侧的喷头体22圆周面上均布有多个驱动孔29;驱动孔29呈倾斜状设置参见说明书附图5。将驱动孔29如此设置的目的在于：以使冲洗液带有一定的压力从驱动孔29喷出时，能够驱动喷头体22转动。[0030]该井下自适应水力旋流冲洗工具工作时，首先通过上接头2将该工具连接在连续油管管串上，随后通过连续油管管串下放到井底;而后通过连续油管管串向该冲洗工具泵入高压冲洗液;冲洗液进入上接头2后，沿着螺帽12的圆弧面均匀分散到外壳1与芯轴7形成的环空内；而后冲洗液穿过扶正轴承4后，通过芯轴7末端的流通孔21进入到下接头3和冲洗喷头喷头体22的内部。[0031]进入喷头体22的冲洗液一部分通过驱动孔四喷到管井内；喷射的冲洗液通过驱动孔29带动喷头体22转动；与此同时另一部分冲洗液，压迫节流活塞23克服复位弹簧28的弹力后后移，节流活塞23后移一段距离后喷头体22内部的冲洗液通过环向喷嘴25喷出，对管井的管壁进行清洗;此外剩余的冲洗液通过前向喷嘴27喷出对管井进行清洗。在这一过程中，冲洗液压力越高，节流活塞23后移的距离就越长，连通的环向喷嘴25的个数就越多，环向喷嘴25冲洗的面积就越大，如此即可达到冲洗面积随着栗入冲洗液压力的改变而自动调节的目的。[0032]在上述过程中转动的喷头体22带动前向喷嘴27—起转动;转动的前向喷嘴27驱使其内部喷射的冲洗液流形成旋流，从而实现对管井的冲洗。与此同时转动的喷头体22通过下接头3带动芯轴7和变阻调节短接5—起转动。[0033]芯轴7在转动过程中，芯轴7带动线圈8切割磁铁10产生磁场的磁感线，从而产生感应电流，并产生制动扭矩。[0034]当泵入的冲洗液压力越高时，冲洗液通过驱动孔29带动喷头体22和芯轴7转动得越快;芯轴7转动得越快时变阻调节短接5内的滑动触头15在离心力的作用下，会相互沿着导杆17滑动分离;滑动触头15离中心位置就越远，可调电阻16接入线圈8的电阻就越小，此时感应电流就越大，产生的制动扭矩越大，从而使芯轴7处于减速状态;进而避免了冲洗液压力过高时，喷头体22转动过快导致前向喷嘴27喷射的冲洗液流雾化问题的发生。[0035]当栗入的冲洗液压力较低时，冲洗液通过驱动孔29带动喷头体22和芯轴7转动较慢，滑动触头15受到的离心力较小;此时在缓冲弹簧18弹力的作用下，滑动触头15会相互沿着导杆17向中心位置移动;此时可调电阻16接入线圈8的电阻就较大，感应电流就较小，产生的制动扭矩较小，从而避免了冲洗液压力较低时发生制动扭矩较大，影响芯轴7转速，使前向喷嘴27喷射的冲洗液流不能形成涡流的问题。[0036]该井下自适应水力旋流冲洗工具，结构简单、设计巧妙，解决了现有冲洗工具存有的结构复杂、不易维护和容易失效的问题，满足了人们使用的需要。

权利要求：1.一种井下自适应水力旋流冲洗工具，它由外壳（1、上接头（2、下接头（3、冲洗喷头、扶正轴承（4和变阻调节短接（5构成，其特征在于：外壳（1一端螺纹连接有上接头2;外壳1另一端螺纹连接有端盖6;外壳（1内通过对称状设置的扶正轴承4活动装有芯轴7;芯轴7的一端设置有变阻调节短接5;芯轴7的另一端通过下接头3螺纹安装有冲洗喷头;芯轴7的中部缠绕有线圈（8;线圈（8的两端分别与变阻调节短接5连接;芯轴7中部外圈的外壳1内通过磁铁套9装有磁铁1①。2.根据权利要求1所述的一种井下自适应水力旋流冲洗工具，其特征在于:所述的变阻调节短接5由短接体（11、螺帽（12、短接上端盖（13、短接下端盖14、滑动触头（15和可调电阻（16构成;芯轴⑺的一端螺纹安装有短接体11;短接体11的一端螺纹连接有螺帽（12;螺帽（12—侧的短接体（11内通过短接上端盖（13装有导杆（17;导杆（17上对称状滑动装有滑动触头（15;各滑动触头（15与短接上端盖（13之间设置有缓冲弹簧18;滑动触头（15—侧通过短接下端盖（14装有可调电阻（16;可调电阻（16的两端分别与线圈8的两端相连接;滑动触头15与可调电阻（16滑动连接。3.根据权利要求2所述的一种井下自适应水力旋流冲洗工具，其特征在于:所述的短接上端盖（13上设置有分隔板（19;滑动触头（15分别位于分隔板（19两侧；所述的螺帽12的一端端面呈圆弧面。4.根据权利要求3所述的一种井下自适应水力旋流冲洗工具，其特征在于:所述的芯轴⑺中部的圆周面上均匀设置有多个绕线爪20，绕线爪20的截面呈“T”形;线圈⑻缠绕在各绕线爪2〇内；芯轴7末端的圆周面上均匀设置有多个流通孔21;外壳（1通过流通孔21与下接头3和冲洗喷头的内部连通。5.根据权利要求4所述的一种井下自适应水力旋流冲洗工具，其特征在于:所述的冲洗喷头由喷头体22、节流活塞（23、前导流管（24、环向喷嘴（25、后导流管26和前向喷嘴27构成;下接头3的一端螺纹连接有喷头体22;喷头体22内螺纹安装有前导流管24;前导流管24—侧的喷头体22内依次安装有后导流管26和前向喷嘴27;前导流管（24的圆周面上通过复位弹簧（2S滑动装有节流活塞（23;节流活塞（23与喷头体22滑动密封连接;前导流管24外部的喷头体22圆周面上均布有多个环向喷嘴25;前导流管24另一侧的喷头体22圆周面上均布有多个驱动孔29。6.根据权利要求5所述的一种井下自适应水力旋流冲洗工具，其特征在于:所述的前导流管24的一端设置有限位凸缘30;前导流管24的内孔为锥形孔。7.根据权利要求5所述的一种井下自适应水力旋流冲洗工具，其特征在于:所述的驱动孔29呈倾斜状设置，所述的前向喷嘴27的内孔呈喇叭形。8.根据权利要求1所述的一种井下自适应水力旋流冲洗工具，其特征在于:所述的下接头⑶与端盖⑹之间设置有密封环C31。

百度查询： 长江大学 一种井下自适应水力旋流冲洗工具

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