一种水力驱动旋转洗井装置及正反洗井切换方法

本文发明一种洗井装置及洗井方法，具体涉及的是一种水力驱动旋转洗井装置及正反洗井切换方法。

背景技术：

1、随着技术发展和油井开采效率要求的提升，水平井被越来越多地应用于我国油气田开发领域。但水平井在通过扩大出油面积获得了高产量的同时也带来了很多维护方面的新问题，例如出砂面积增大、积砂难清洗且易返砂等难点。传统洗井器多根据垂直井条件设计，主要依赖水力冲刷进行工作，同时难以应对洗井装置整体与沉砂面水平时如何回收泥砂及防止返砂的问题。因此，以水平井为主要应用环境设计一种高效率、适应复杂井下环境、拥有集砂能力和防返砂方法的洗井装置，尤其是一种水力驱动旋转洗井装置及正反洗井切换方法就显得尤为重要。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提供一种水力驱动旋转洗井装置及正反洗井切换方法，通过安装在冲砂喷头部分的冲砂喷嘴驱动冲砂喷头整体旋转，实现在冲砂喷嘴对井壁进行冲洗的同时驱动pdc磨削头对积砂和岩屑等进行磨削破坏，同时通过使用扰流板搅动井内水流减缓冲砂洗出混合液的沉淀速率来提高回收效率,提供适应井下复杂环境的一种水力驱动旋转洗井装置及正反洗井切换方法。

2、一种水力驱动旋转洗井装置及正反洗井切换方法，本发明包括外管、外管隔板卡槽、侧喷嘴滑道、内管、内管接头、内管隔板卡槽、扶正橡胶圈、侧喷嘴、喷嘴挡板、扶正管、侧流道、减震胶球、减震弹簧、隔板、挡板连杆、纵连杆、弹簧压板、复位弹簧、内管连杆、连接螺杆、内管连杆滑槽、集砂器、集砂器挂接栓、集砂器连接板、集砂器传动板、集砂器传动连杆、集砂器旋转连杆、轴承套细接头、轴承套粗接头、旋转轴承、水力帽传动杆、冲砂喷头接头、传动杆滑槽、冲砂喷头、冲砂流道、冲砂喷嘴、水力帽、扰流翼板、扰流侧板、前护板、pdc磨削头、滤网、导流板。内管接头与轴承套细接头相连，内管通过内管隔板卡槽与隔板嵌连，外管通过外管隔板卡槽与隔板嵌连，扶正橡胶圈套接在外管上。外管表面安装多组扶正管，扶正管内安装减震弹簧，减震弹簧与减震胶球接触，喷嘴挡板内嵌于侧喷嘴滑道内，侧流道环状分布于侧喷嘴滑道处，侧流道与侧喷嘴相通。喷嘴挡板后端固接有挡板连杆，挡板连杆与纵连杆铆接并与弹簧压板固接，弹簧压板与复位弹簧接触，纵连杆中心与隔板铆接并可作有限旋转，纵连杆靠内管一侧与内管连杆铆接，集砂器均匀分布并通过集砂器连接板挂接于集砂器挂接栓，集砂器顶部出口处安装滤网，内部固接有导流板。冲砂喷头接头与旋转轴承固接，旋转轴承与轴承套粗接头固接，冲砂流道均匀分布于冲砂喷头外，冲砂流道与冲砂喷嘴相通。水力帽后端与水力帽传动杆固接，水力帽传动杆可在传动杆滑槽内滑动，扰流翼板均匀分布于冲砂喷头外并与扰流侧板固接，扰流翼板与前护板固接，pdc磨削头安装于前护板上并与扰流翼板对齐。

3、集砂器顶部安装滤网，内部安装2组导流板，左右各1组，两组导流板间距相等，上述集砂器共4个，等距安装于外管内壁。

4、冲砂喷嘴共3组等间距分布，每组8个均匀分布，每个冲砂喷嘴的水线均在所有冲砂喷嘴所构成的平面内，并与该冲砂喷嘴在冲砂喷头表面的切平面成45°夹角，所有冲砂喷嘴同方向排列。

5、一种水力驱动旋转洗井装置及正反洗井切换方法包括以下步骤：

6、水力帽在正洗井时受到内管内流体的正压力向前滑动并与冲砂喷头内前缘贴合，带动水力帽传动杆完全回缩至传动杆滑槽内。复位弹簧推动喷嘴挡板封闭侧流道使侧喷嘴停止工作，喷嘴挡板同时带动集砂器传动连杆后缩，拉动集砂器旋转连杆使其竖起，并推动集砂器传动板使集砂器张开。洗井后形成的含砂废液在扰流翼板和扰流侧板作用下在井内做连携运动，同时在冲砂喷嘴喷出洗井液的向后推力作用下流向外管与内管之间的环空部分并流过集砂器内部。含砂废液在集砂器内流经导流板时在两侧流速差作用下发生沉淀后通过滤网排出。水力帽在反洗井时受到内管内部负压力作用从而后缩至与冲砂喷头内后部相贴，并与冲砂流道贴合后封闭冲砂喷嘴，水力帽传动杆被推出传动杆滑槽并插入内管连杆滑槽，锁止冲砂喷头并推动内管连杆，从而压动纵连杆并拉动挡板连杆。在压缩复位弹簧的同时带动喷嘴挡板前移解除对侧流道的封闭，从外管与内管之间的环空排出的部分洗井液经过侧流道从侧喷嘴喷出辅助清洗井壁，喷嘴挡板带动集砂器传动连杆前推使集砂器旋转连杆受拉回缩，拉动集砂器传动板使集砂器回缩贴合至外管内壁。

7、本发明具有以下有益效果：

8、1.本发明的结构全部为机械结构，没有电子器件，受井下其他干扰因素小，克服了远程电路传输的问题，可靠性高，耐用性强，有效地节约成本，提高了工作效率。

9、2.本发明利用水力驱动冲砂喷头磨削洗井，通过水力和机械力的双重作用，可以有效清除水力无法破坏的硬质岩屑，并因此可以适应复杂井下环境，如高粘性油层等。

10、3.本发明克服了水平井下洗井时泥砂易二次沉降的难点，提高清洗能力。

11、4.本发明实现了井下工作时正反洗井工况的自由切换，在减少操作量的基础上提高洗井工作效率。

12、5.本发明在不影响水流整体强度的前提下实现了滤砂、集砂的功能，有效防止水平条件下洗井液回流造成的返砂情况。

13、6.本发明结构简单易维护，便于在使用现场进行拆装维护。

技术特征：

1.一种水力驱动旋转洗井装置及正反洗井切换方法，本发明包括：外管(1)、外管隔板卡槽(2)、侧喷嘴滑道(3)、内管(4)、内管接头(5)、内管隔板卡槽(6)、扶正橡胶圈(7)、侧喷嘴(8)、喷嘴挡板(9)、扶正管(10)、侧流道(11)、减震胶球(12)、减震弹簧(13)、隔板(14)、挡板连杆(15)、纵连杆(16)、弹簧压板(17)、复位弹簧(18)、内管连杆(19)、连接螺杆(20)、内管连杆滑槽(21)、集砂器(22)、集砂器挂接栓(23)、集砂器连接板(24)、集砂器传动板(25)、集砂器传动连杆(26)、集砂器旋转连杆(27)、轴承套细接头(28)、轴承套粗接头(29)、旋转轴承(30)、水力帽传动杆(31)、冲砂喷头接头(32)、传动杆滑槽(33)、冲砂喷头(34)、冲砂流道(35)、冲砂喷嘴(36)、水力帽(37)、扰流翼板(38)、扰流侧板(39)、前护板(40)、pdc磨削头(41)、滤网(42)、导流板(43)，其特征在于：所述的内管接头(5)与轴承套细接头(28)相连，内管(4)通过内管隔板卡槽(6)与隔板(14)嵌连，外管(1)通过外管隔板卡槽(2)和连接螺杆(20)与隔板(14)连接，扶正橡胶圈(7)套接在外管(1)上；所述的外管(1)表面安装多组扶正管(10)，扶正管(10)内安装减震弹簧(13)，减震弹簧(13)与减震胶球(12)接触，喷嘴挡板(9)内嵌于侧喷嘴滑道(3)内，侧流道(11)环状分布于侧喷嘴滑道(3)处，侧流道(11)与侧喷嘴(8)相通；所述的喷嘴挡板(9)后端固接有挡板连杆(15)，挡板连杆(15)与纵连杆(16)铆接并与弹簧压板(17)固接，弹簧压板(17)与复位弹簧(18)接触，纵连杆(16)中心与隔板(14)铆接，纵连杆(16)靠内管(4)一侧与内管连杆(19)铆接，集砂器(22)均匀分布并通过集砂器连接板(24)挂接于集砂器挂接栓(23)，集砂器(22)顶部出口处安装滤网(42)，内部固接有导流板(43)；所述的冲砂喷头接头(32)与旋转轴承(30)固接，旋转轴承(30)与轴承套粗接头(29)固接，冲砂流道(35)均匀分布于冲砂喷头(34)外，冲砂流道(35)与冲砂喷嘴(36)相通；所述的水力帽(37)与水力帽传动杆(31)固接，水力帽传动杆(31)可在传动杆滑槽(33)内滑动，扰流翼板(38)均匀分布于冲砂喷头(34)外并与扰流侧板(39)固接，扰流翼板(38)与前护板(40)固接，pdc磨削头(41)安装于前护板(40)上并与扰流翼板(38)对齐。

2.根据权利要求1所述的一种水力驱动旋转洗井装置及正反洗井切换方法，其特征在于：所述的集砂器(22)顶部安装滤网(42)，内部安装2组导流板(43)，左右各1组，两组导流板(43)间距相等；所述的集砂器(22)共4个，等距安装于外管(1)内。

3.根据权利要求1所述的一种水力驱动旋转洗井装置及正反洗井切换方法，其特征在于：所述的冲砂喷嘴(36)共3组等间距分布，每组8个均匀分布，每个冲砂喷嘴(36)的水线均在所有冲砂喷嘴(36)所构成的平面内，并与该冲砂喷嘴(36)在冲砂喷头(34)表面的切平面成45°夹角，所有冲砂喷嘴(36)同方向排列。

4.根据权利要求1-3所述的一种水力驱动旋转洗井装置及正反洗井切换方法，其特征在于：该法包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及一种水力驱动旋转洗井装置及正反洗井切换方法，属于油气田开发技术领域，尤其是洗井维护技术，包括外管、内管、隔板、冲砂喷头等主要结构。所述的外管外侧设有减震和侧向喷嘴，内侧设有滑动式水道封闭结构和集砂装置；所述的内管及隔板含有传动结构，所述的冲砂喷头设有旋转驱动设计，内侧设有水力驱动切换结构。本发明通过冲砂喷嘴驱动冲砂喷头旋转实现水力和机械力共同作用洗井并使用扰流板来提高水平井洗井过程中废液回收效率，减少积砂返砂情况；并通过水力帽在不同流向下的移动来驱动挡板和集砂器等结构完成正反洗井在洗井过程中的即时切换；具有结构易替换、适配水平井洗井要求和难点的优势。

技术研发人员：潘一,纪仲瑞,孙久智,李沼萱,杨双春,蔡家铁,郑龙祥,王硕,俞庭昊,刘书豪
受保护的技术使用者：辽宁石油化工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24