一种清洁装置

本公开涉及清洁设备领域，尤其涉及一种清洁装置。

背景技术：

1、在深水石油以及天然气资源领域，普遍采用丛式井或大位移井开采，但这类井型岩屑沉积严重。如果不能及时将岩屑携带出井眼，将会导致一系列井下问题，如果钻头重复破碎降低钻井效率，钻具摩擦阻力、扭矩增大会导致钻柱受损，形成严重的井下事故如卡钻、扭断钻具、岩屑沉降掩埋井眼等，处理这些井下事故将浪费大量时间，延长建井周期，增加作业成本。这就要求在钻井过程中，保持较高的井眼岩屑清洁效率，井眼清洁是优快钻井的重要技术之一。

2、解决深水油气钻井井眼清洁问题的常规方法是提高钻井液返速、改善钻井液流变性能、短起下钻具、提高钻杆转速等，这些方法属于优化钻井参数，牺牲钻时，耗能严重，同时井眼净化效率低。另一种提高井眼清洁效率的方法是应用井眼清洁工具辅助提高井筒岩屑清洁程度，这类工具大致分为水眼喷射型井眼清洁工具和叶片旋转型井眼清洁工具。其中，叶片旋转型井眼清洁工具，钻进时随钻杆旋转，工具叶片同时旋转搅动环空钻井液，提高钻井液周向流速从而提高携带岩屑能力。

3、现有的叶片旋转类工具在低钻杆转速时，对瓦解已成床的岩屑堆积效果不明显，而深水钻井钻杆转速普遍相对较低，该问题更为突出。再者，叶片旋转类工具只能进行周向旋转，岩屑清洁原理比较单一，存在明显的短板。因此，需要对深水井眼清洁工具运转机理进行丰富，着力提高工具在低转速条件的工作强度，弥补短板。

技术实现思路

1、本公开提供了一种清洁装置，以至少解决现有技术中存在的以上技术问题。

2、根据本公开的第一方面，提供了一种清洁装置，包括：钢管管体、内磁轴、前涡轮、后涡轮和外磁叶片。其中，所述钢管管体具有沿自身轴向方向贯通的腔体，所述腔体用于提供钻井液的轴向流动路径；所述内磁轴设置于所述腔体；所述前涡轮连接于所述内磁轴一侧，所述前涡轮用于带动所述内磁轴沿自身周向方向同步转动；所述后涡轮通过凸轮构件连接于所述内磁轴另一侧，以带动所述内磁轴沿自身轴向方向往复运动；所述外磁叶片设置于所述钢管管体外壁，所述外磁叶片配置为在磁力作用下跟随所述内磁轴沿所述周向方向及所述轴向方向同步转动，以提高环空的所述钻井液的携带岩屑能力。

3、在一可实施方式中，所述凸轮构件包括凸轮、从动构件和机架，所述从动构件与所述凸轮保持点接触或线接触，所述机架用于将所述凸轮及所述从动构件连接于所述内磁轴与所述后涡轮之间。

4、在一可实施方式中，所述从动构件包括第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮与所述凸轮通过第一连接轴同步转动，所述第二齿轮通过第二连接轴与所述后涡轮同步转动，所述第一齿轮与所述第二齿轮啮合传动；所述第一齿轮的大面通过连接杆与所述后涡轮的连接轴连接且两者同步运动。

5、在一可实施方式中，所述从动构件还包括轴承和轴承托环，所述轴承托环的近端套装于所述轴承的内壁；所述轴承托环远端构造为不等径的环状结构，所述凸轮滑动设置于所述轴承托环的内顶壁与内底壁之间。

6、在一可实施方式中，所述轴承嵌设于所述内磁轴的尾端。

7、在一可实施方式中，所述轴承托环的所述近端与所述远端之间连接有联动杆，所述联动杆外壁套设有压缩弹簧，所述压缩弹簧的两个引脚分别抵压于所述近端与所述远端之间。

8、在一可实施方式中，所述钢管管体的两端配置为与外部结构体可拆卸连接。

9、在一可实施方式中，所述内磁轴外壁至少部分结构嵌设有永磁铁，所述外磁叶片内侧具有永磁铁。

10、在一可实施方式中，所述外磁叶片为正螺旋叶片、反螺旋叶片或者两者组合式叶片。

11、在一可实施方式中，所述内磁轴构造为套筒状结构，所述内磁轴的内侧壁具有内限位槽，所述内磁轴的外侧壁具有外限位槽，所述内磁轴通过所述内限位槽旋转限位安装一个内保护套，所述内磁轴通过所述外限位槽旋转限位安装一个外保护套，并在所述外限位槽注塑固定密封，所述内磁轴的内侧壁与所述前涡轮配合固定。

12、在一可实施方式中，外磁叶片表面涂覆特氟龙涂层。

13、本公开的清洁装置，采用凸轮构件连接内磁轴和后涡轮，能够实现后涡轮沿轴向方向的往复运动及沿周向方向的同步转动，进而提升对沉积岩屑的清洁效率。具体的，当清洁装置的运动方向与钻井液流动方向一致时，清洁装置可以类比于前排游动的鱼带动的水流，能够降低后方的岩屑颗粒运移所需能量，提高岩屑运移效率。当清洁装置的运动方向与钻井液的流动方向相反时，清洁装置与钻井液的运动方向发生对冲，增强了外磁叶片后方的卡门涡街效应，把叶片后方的岩屑床形式的岩屑激荡为悬浮状态，更易于岩屑颗粒的运移。

14、应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

技术特征：

1.一种清洁装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的清洁装置，其特征在于，所述凸轮构件包括凸轮、从动构件和机架，所述从动构件与所述凸轮保持点接触或线接触，所述机架用于将所述凸轮及所述从动构件连接于所述内磁轴与所述后涡轮之间。

3.根据权利要求2所述的清洁装置，其特征在于，所述从动构件包括第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮与所述凸轮通过第一连接轴同步转动，所述第二齿轮通过第二连接轴与所述后涡轮同步转动，所述第一齿轮与所述第二齿轮啮合传动；所述第一齿轮的大面通过连接杆与所述后涡轮的连接轴连接且两者同步运动。

4.根据权利要求3所述的清洁装置，其特征在于，所述从动构件还包括轴承和轴承托环，所述轴承托环的近端套装于所述轴承的内壁；所述轴承托环远端构造为不等径的环状结构，所述凸轮滑动设置于所述轴承托环的内顶壁与内底壁之间。

5.根据权利要求4所述的清洁装置，其特征在于，所述轴承嵌设于所述内磁轴的尾端。

6.根据权利要求4所述的清洁装置，其特征在于，所述轴承托环的所述近端与所述远端之间连接有联动杆，所述联动杆外壁套设有压缩弹簧，所述压缩弹簧的两个引脚分别抵压于所述近端与所述远端之间。

7.根据权利要求1所述的清洁装置，其特征在于，所述钢管管体的两端配置为与外部结构体可拆卸连接。

8.根据权利要求7所述的清洁装置，其特征在于，所述内磁轴外壁至少部分结构嵌设有永磁铁，所述外磁叶片内侧具有永磁铁。

9.根据权利要求8所述的清洁装置，其特征在于，所述外磁叶片为正螺旋叶片、反螺旋叶片或者两者组合式叶片。

10.根据权利要求8所述的清洁装置，其特征在于，所述内磁轴构造为套筒状结构，所述内磁轴的内侧壁具有内限位槽，所述内磁轴的外侧壁具有外限位槽，所述内磁轴通过所述内限位槽旋转限位安装一个内保护套，所述内磁轴通过所述外限位槽旋转限位安装一个外保护套，并在所述外限位槽注塑固定密封，所述内磁轴的内侧壁与所述前涡轮配合固定。

11.根据权利要求8所述的清洁装置，其特征在于，所述外磁叶片表面涂覆特氟龙涂层。

技术总结
本公开提供了一种清洁装置，用于清洁深水井眼的深度清洁，涉及清洁设备领域。所述清洁装置包括钢管管体、内磁轴、前涡轮、后涡轮和外磁叶片，钢管管体具有沿自身轴向方向贯通的腔体，腔体用于提供钻井液的轴向流动路径；内磁轴设置于腔体；前涡轮连接于内磁轴一侧，前涡轮用于带动内磁轴沿自身周向方向同步转动；后涡轮通过凸轮构件连接于内磁轴另一侧，以带动内磁轴沿自身轴向方向往复运动；外磁叶片设置于钢管管体外壁，外磁叶片配置为在磁力作用下跟随内磁轴沿周向方向及轴向方向同步转动。采用本方案能够提高环空的钻井液的携带岩屑能力，进而提升清洁装置的清洁效率。

技术研发人员：孙晓峰,胡乔波,曲晶瑀,孙士慧,候兆凯,闫铁
受保护的技术使用者：东北石油大学三亚海洋油气研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15