限速射流洗井装置

本发明涉及钻井设备，尤其涉及一种限速射流洗井装置。

背景技术：

1、随着油田开发进入中后期，越来越容易出现油井堵塞、结垢等问题，管柱内壁堵塞会造成额外的压降，影响油井的产量。此外，由于长期注水近井地带往往会伴随地层出砂，堵塞油气通道，降低渗透率，严重时甚至造成停产。

2、近年来常利用高压旋转射流解堵技术，清洗管柱内垢物和近井地带的解堵。它是利用高压水射流理论和旋转控制技术，在堵塞地层和油管内产生高压水射流作用和环空旋流效应，因此旋转射流的转速对除垢具有重要影响。喷枪旋转速度过高，易产生雾化效果，大幅降低了射流的冲击力，导致解堵效果变差，降低清洗效果。此外，如果喷枪旋转速度过慢，会降低管柱井周覆盖率，大幅降低高压旋转射流解堵除垢的效率。受限于喷枪结构，目前尚未有较为成熟的限制旋转速度的方法。

3、现有技术中，通常采用在旋转射流装置后端增加限速体来降低旋转射流装置的转速。然而增加过多限速体翼片，虽会减小雾化带来的影响，但会导致喷枪旋转速度过慢，降低除垢效率。然而，减少限速体翼片数量，难以有效控制喷枪的旋转速度，导致旋转射流装置的转速不断增加，旋转喷枪的转速往往过高，难以调控，产生严重的雾化，难以有效清洗管柱垢物。

4、为克服高压旋转射流解堵中存在的难题，本发明人根据多年从事油气井增产改造的实践和旋转射流工具研发的经验，提出了本发明的一种限速射流洗井装置。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种能自动限制旋转喷枪转速的限速射流洗井装置。

2、本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

3、本发明提供了一种限速射流洗井装置，包括：

4、中心管；

5、旋转射流清洗机构，能转动的设置在所述中心管上；

6、限速机构，设置在所述中心管上，且位于所述旋转射流清洗机构的上端；

7、其中，所述限速机构包括限速套筒和至少一个限速球，所述限速套筒可拆卸的套设在所述中心管上，所述限速球能移动的设置在所述限速套筒和所述旋转射流清洗机构之间，且能跟随所述旋转射流清洗机构同步转动，在所述限速球接触所述限速套筒的状态下，所述限速球与所述限速套筒间的摩擦力限制所述旋转射流清洗机构的转速。

8、在一较佳实施例中，所述旋转射流清洗机构包括喷枪，所述喷枪能转动的套设在所述中心管上，所述喷枪的上端面上形成有至少一个限位孔；

9、所述限速机构包括至少一个限位件，所述限位件设置在所述限位孔内，且通过弹簧弹性连接在所述限位孔的底面上，所述限位件的上端面上形成有限位槽，所述限速球能滑动的设置在所述限位槽内，以使所述喷枪能通过所述限位孔和所述限位件驱动所述限速球同步转动。

10、在一较佳实施例中，所述限位孔的数量为多个，多个所述限位孔在所述喷枪的上端面上沿周向均匀分布设置；

11、所述限位件的数量为多个，多个所述限位件对应设置在多个所述限位孔内；

12、所述限速球的数量为多个，多个所述限速球对应设置在多个所述限位件上的所述限位槽内。

13、在一较佳实施例中，所述限速套筒的内壁面呈自下向上径向渐缩设置，所述限速球能在转动离心作用下与所述限速套筒的内壁面间具有压力，所述压力产生所述限速球与所述限速套筒间的摩擦力，以限制所述喷枪的转速，所述压力的至少部分分力用于使所述限位件向所述限位孔内弹性压缩，以使所述限速球沿所述限位槽向径向外侧移动。

14、在一较佳实施例中，所述限速套筒按照其内壁面的结构区分至少形成有第一限速套筒和第二限速套筒，所述第一限速套筒和所述第二限速套筒分时的套设在所述中心管上。

15、在一较佳实施例中，所述第一限速套筒的内壁面与所述第一限速套筒的轴线间的夹角大于所述第二限速套筒的内壁面与所述第二限速套筒的轴线间的夹角。

16、在一较佳实施例中，所述限速套筒的内壁面与所述限速套筒的轴线间的夹角呈自下向上逐渐变大或逐渐变小设置。

17、在一较佳实施例中，所述限速套筒通过螺纹与所述中心管连接，所述限速套筒能通过螺纹调节自身的高度，以控制所述限速球与所述限速套筒的内壁面的接触位置。

18、在一较佳实施例中，所述限速机构还包括止退螺母，所述止退螺母通过螺纹连接在所述中心管上，且抵靠在所述限速套筒的上端面，所述止退螺母用于防止所述限速套筒被所述限速球摩擦而旋出所述中心管。

19、在一较佳实施例中，所述中心管在其侧壁上形成有流体出口；

20、所述喷枪的内部在所述流体出口处形成有储液腔，所述喷枪上形成有自其内壁向其外壁延伸的多个喷嘴，多个所述喷嘴沿所述喷枪的周向均匀分布设置；

21、所述喷嘴与所述储液腔相连通，所述喷嘴的轴线呈与所述中心管的轴线偏心设置，清洗水通过所述中心管、所述流体出口、所述储液腔、及多个所述喷嘴喷出所述喷枪，并产生反推转矩驱动所述喷枪转动。

22、本发明的特点及优点是：

23、本发明提供的限速射流洗井装置，能通过中心管和转动设置在中心管上的旋转射流清洗机构将清洗水输送到井内，清洗水离开旋转射流清洗机构时会产生反推力，这一反推力能驱动旋转射流清洗机构转动，从而清洗到井内的各个位置。同时，在旋转射流清洗机构转动时，限速机构内的限速球与旋转射流清洗机构同步转动，并于固定不转的限速套筒间产生摩擦，从而限制旋转射流清洗机构的转速，进而防止旋转射流清洗机构转动过快而影响洗井的质量。

技术特征：

1.一种限速射流洗井装置，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的限速射流洗井装置，其特征在于，所述旋转射流清洗机构包括喷枪，所述喷枪能转动的套设在所述中心管上，所述喷枪的上端面上形成有至少一个限位孔；

3.如权利要求2所述的限速射流洗井装置，其特征在于，所述限位孔的数量为多个，多个所述限位孔在所述喷枪的上端面上沿周向均匀分布设置；

4.如权利要求2所述的限速射流洗井装置，其特征在于，所述限速套筒的内壁面呈自下向上径向渐缩设置，所述限速球能在转动离心作用下与所述限速套筒的内壁面间具有压力，所述压力产生所述限速球与所述限速套筒间的摩擦力，以限制所述喷枪的转速，所述压力的至少部分分力用于使所述限位件向所述限位孔内弹性压缩，以使所述限速球沿所述限位槽向径向外侧移动。

5.如权利要求4所述的限速射流洗井装置，其特征在于，所述限速套筒按照其内壁面的结构区分至少形成有第一限速套筒和第二限速套筒，所述第一限速套筒和所述第二限速套筒分时的套设在所述中心管上。

6.如权利要求5所述的限速射流洗井装置，其特征在于，所述第一限速套筒的内壁面与所述第一限速套筒的轴线间的夹角大于所述第二限速套筒的内壁面与所述第二限速套筒的轴线间的夹角。

7.如权利要求4所述的限速射流洗井装置，其特征在于，所述限速套筒的内壁面与所述限速套筒的轴线间的夹角呈自下向上逐渐变大或逐渐变小设置。

8.如权利要求7所述的限速射流洗井装置，其特征在于，所述限速套筒通过螺纹与所述中心管连接，所述限速套筒能通过螺纹调节自身的高度，以控制所述限速球与所述限速套筒的内壁面的接触位置。

9.如权利要求8所述的限速射流洗井装置，其特征在于，所述限速机构还包括止退螺母，所述止退螺母通过螺纹连接在所述中心管上，且抵靠在所述限速套筒的上端面，所述止退螺母用于防止所述限速套筒被所述限速球摩擦而旋出所述中心管。

10.如权利要求2所述的限速射流洗井装置，其特征在于，所述中心管在其侧壁上形成有流体出口；

技术总结
本发明公开了一种限速射流洗井装置，其涉及钻井设备技术领域，包括：中心管；旋转射流清洗机构，能转动的设置在所述中心管上；限速机构，设置在所述中心管上，且位于所述旋转射流清洗机构的上端；其中，所述限速机构包括限速套筒和至少一个限速球，所述限速套筒可拆卸的套设在所述中心管上，所述限速球能移动的设置在所述限速套筒和所述旋转射流清洗机构之间，且能跟随所述旋转射流清洗机构同步转动，在所述限速球接触所述限速套筒的状态下，所述限速球与所述限速套筒间的摩擦力限制所述旋转射流清洗机构的转速。本发明提供的限速射流洗井装置能自动限制旋转喷枪转速。

技术研发人员：谢紫霄,黄中伟,李敬彬,李文彬,吴思彤,李根生,武晓光,杨芮
受保护的技术使用者：中国石油大学（北京）
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12