一种洗井冲砂工具的制作方法

1.本实用新型涉及洗井冲砂技术领域，具体涉及一种洗井冲砂工具。


背景技术：

2.油井出砂后，如果井内的液流不能将出砂全部带至地面，井内砂子逐渐沉淀，砂柱增高，堵塞出油通道，增加流动阻力，使油井减产甚至停产，同时会损坏井下设备造成井下砂卡事故，因此必须采取措施清除积砂，通常采取水力冲砂和机械捞砂。现有的冲砂设备通常设有冲砂工具本体和安装在冲砂工具本体上的喷头组成，通过喷射洗井液清理沉在井中的砂石，然而目前的冲砂设备喷射速度低、冲砂效率低、冲砂效果差，不能很好的清理并带走井中砂石，为了提高冲洗能力，只好加大冲洗量，但冲洗量增加会导致能量消费大、成本高的问题。如何更好更快的进行冲砂作业，亟待解决。


技术实现要素：

3.为解决上述背景技术中阐述的技术问题，本技术的目的在于提出一种洗井冲砂工具，通过缩小液体流通空间的体积，加快液体流速，从而加速喷头转动，提高冲砂效率，提高冲砂管柱下入速度。
4.为了达到上述目的，本技术采取了如下所述的技术方案：
5.一种洗井冲砂工具，其包括壳体、喷头和自旋部，所述壳体内设通腔，轴向两端分别设有与所述通腔连通的进液口和出液口；所述喷头设于所述壳体具有出液口的一端；所述喷头具有喷液孔，所述喷液孔与所述通腔连通；所述自旋部设于所述通腔，所述自旋部包括与所述壳体同轴设置的定子、转子和传动轴，所述定子与所述壳体的内壁连接，所述定子与所述转子之间设有轴承，所述传动轴分别轴向连接所述喷头和所述转子，所述定子与所述壳体内壁之间具有第一间隙，所述定子与所述转子之间具有第二间隙，所述定子设有第一通孔和第二通孔，所述传动轴具有第三通孔，所述转子包括设置于所述第二间隙的涡轮；所述进液口、所述第一间隙、所述第一通孔和所述第二间隙依次连通，引导液体流入，以驱动所述涡轮转动，带动所述转子转动，所述第二间隙、所述第二通孔和所述第三通孔依次连通，引导所述液体排出。
6.本领域的技术人员应当理解，进行洗井时，需要将冲砂管柱与冲砂工具连接，逐渐加长冲砂管柱，将冲砂工具下入井中的固井套管中，由冲砂管柱向冲砂工具通入洗井液，冲砂工具喷出洗井液，对井内堆积的砂石进行清洗。
7.由上，洗井液由壳体的进液口进入通腔后，部分洗井液流向定子和壳体内壁间的第一间隙，通过定子开设的第一通孔流入定子和转子之间的第二间隙中，驱动所述涡轮转动，带动所述转子转动，然后依次经定子开设的第二通孔、传动轴开设的第三通孔排出。洗井液不断的依次通过第一间隙、第一通孔、第二间隙、第二通孔和第三通孔，不断地驱动涡轮转动，在此过程中，洗井液由空间相对较大的通腔被引导至空间相对较小的第一和第二间隙中，流速增加，由此驱动了位于第二间隙中的涡轮高速地旋转，带动转子高速旋转，然
后带动与转子通过传动轴连接的喷头转动，加快了喷头的转动速度，以进行高速冲砂，提高冲砂管柱的下井速度，提高冲砂效率。
8.本技术借助洗井液流动带来的能量，驱动喷头高速转动，无需加大冲洗量，成本低且环保安全。
9.进一步的，所述自旋部包括至少两个所述定子和至少两个所述转子；沿所述壳体的轴向方向，所述定子之间依次连接，所述转子之间依次连接，液体由接近所述进液口的定子的第一通孔流入，从接近所述出液口的定子的第二通孔流出；所述传动轴与接近所述出液口的转子连接。
10.进一步的，所述自旋部还包括第一定位件，设置于所述壳体接近所述进液口的一端，分别与所述壳体的内壁和所述定子的端部连接，与所述转子之间设有轴承；接近所述壳体具有所述进液口的一端，所述转子设有第四通孔，所述第一定位件设有与所述第一间隙连通的第五通孔；液体依次经所述第四通孔和所述第五通孔流入所述第一间隙后流进所述第一通孔。
11.进一步的，所述自旋部还包括顶盖，设置于所述壳体接近所述进液口的一端，与所述第一定位件的侧面连接，与所述第一定位件和所述转子之间的轴承抵接。
12.进一步的，所述自旋部还包括第二定位件，分别与所述传动轴的侧面和所述壳体具有所述出液口的一端的端部连接，所述第二定位件与所述传动轴间设有轴承；所述第二定位件还与所述定子的端部连接，所述第二定位件设有与所述第一间隙连通的第六通孔；液体通过所述第二间隙依次从所述第二通孔、第六通孔和所述第三通孔流出。
13.进一步的，沿所述壳体的轴向方向，所述喷头外侧开有减阻槽。
14.进一步的，所述减阻槽设有若干个，沿所述喷头的周向排布。
15.进一步的，所述喷液孔包括第一喷液孔与第二喷液孔，所述第一喷液孔沿所述壳体的轴向方向贯穿所述喷头，所述第二喷液孔设于所述喷头的侧面，与所述第一喷液孔连通。
16.进一步的，沿轴向方向，所述壳体外侧开有的通流槽。
17.进一步的，所述通流槽设有若干个，沿所述壳体的周向排布。
18.本技术的有益效果为：
19.1.在本技术中，洗井液不断的依次通过第一间隙、第一通孔、第二间隙、第二通孔和第三通孔，不断地驱动涡轮转动，在此过程中，洗井液由空间相对较大的通腔被引导至空间相对较小的第一和第二间隙中，流速增加，由此驱动了位于第二间隙中的涡轮高速地旋转，带动转子高速旋转，然后带动与转子通过传动轴连接的喷头转动，加快了喷头的转动速度，以进行高速冲砂，提高冲砂管柱的下井速度，提高冲砂效率；
20.2.本技术借助洗井液流动带来的能量，驱动喷头高速转动，无需加大冲洗量，成本低且环保安全；
21.3.本技术中壳体、转子、定子、传动轴与喷头的同轴度高且连接可靠；
22.4.本技术沿所述壳体的轴向方向，将所述喷头外侧开有减阻槽，增大了喷头与砂石的接触面积，增大了喷头的摩擦力，利于去除固井套管内壁附着的砂石，加强修复套管内壁；减阻槽还能够为砂石导向，减小喷头下井的阻力，提高除砂和提砂效率，进一步提高喷头的下入速度，为喷头下部堆积的沉砂提供清理的空间，提高冲砂效果；
23.5.本技术设置位于喷头中央的第一喷液孔和位于喷头侧面的第二喷液孔，增加喷头的喷射面积，提高冲砂效果。
附图说明
24.此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
25.图1是本技术一种具体实施例的半剖结构示意图；
26.图2是本技术一种具体实施例的应用场景示意图，图2中的箭头示意洗井液的流动方向。
27.1.壳体；11.通腔；12.进液口；13.出液口；14.通流槽；
28.2.喷头；21.喷液孔：211.第一喷液孔；212.第二喷液孔；22.减阻槽；221.耐磨带；
29.3.自旋部；31.定子；311.第一通孔；312.第二通孔；32.转子；321.涡轮；322.第四通孔；33.传动轴；331.第三通孔；34.第一间隙；35.第二间隙；36.第一定位件；361.第五通孔；37.顶盖；38.第二定位件；381.第六通孔；
30.4.轴承；
31.5.冲砂管柱；
32.6.固井套管。
具体实施方式
33.为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式，在各图中相同的标号表示结构相同或结构相似但功能相同的部件。
34.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
35.正如背景技术，现有技术中的冲砂工具喷射速度低、冲砂效率低、冲砂效果差，不能很好的清理并带走井中砂石，为了提高冲洗能力，只好加大冲洗量，但冲洗量增加会导致能量消费大、成本高的问题。
36.因此，本技术提出一种洗井冲砂工具，图1是本技术一种具体实施例的半剖结构示意图；图2是本技术一种具体实施例的应用场景示意图，图2中的箭头示意洗井液的流动方向。
37.参照图1和图2，一种洗井冲砂工具，其包括壳体1、喷头2和自旋部3，壳体1内设通腔11，轴向两端分别设有与通腔11连通的进液口12和出液口13；喷头2设于壳体1具有出液口13的一端；喷头2具有喷液孔21，喷液孔21与通腔11连通；自旋部3设于通腔11，自旋部3包括与壳体1同轴设置的定子31、转子32和传动轴33，定子31与壳体1的内壁连接，定子31与转子32之间设有轴承4，传动轴33分别轴向连接喷头2和转子32，定子31与壳体1内壁之间具有第一间隙34，定子31与转子32之间具有第二间隙35，定子31设有第一通孔311和第二通孔312，传动轴33具有第三通孔331，转子32包括设置于第二间隙35的涡轮312；进液口12、第一
间隙34、第一通孔311和第二间隙35依次连通，引导液体流入，以驱动涡轮312转动，带动转子32转动，第二间隙35、第二通孔312和第三通孔331依次连通，引导液体排出。
38.本领域的技术人员应当理解，进行洗井时，需要将冲砂管柱5与冲砂工具连接，逐渐加长冲砂管柱5，将冲砂工具下入井中的固井套管6中，由冲砂管柱5向冲砂工具通入洗井液，冲砂工具喷出洗井液，对井内堆积的砂石进行清洗。
39.由上，洗井液由壳体1的进液口12进入通腔11后，部分洗井液流向定子31和壳体1内壁间的第一间隙34，通过定子31开设的第一通孔311流入定子31和转子32之间的第二间隙35中，驱动涡轮312转动，带动转子32转动，然后依次经定子31开设的第二通孔312、传动轴33开设的第三通孔331排出。洗井液不断的依次通过第一间隙34、第一通孔311、第二间隙35、第二通孔312和第三通孔331，不断地驱动涡轮312转动，在此过程中，洗井液由空间相对较大的通腔11被引导至空间相对较小的第一和第二间隙35中，流速增加，由此驱动了位于第二间隙35中的涡轮312高速地旋转，带动转子32高速旋转，然后带动与转子32通过传动轴33连接的喷头2转动，加快了喷头2的转动速度，以进行高速冲砂，提高冲砂管柱5的下井速度，提高冲砂效率。
40.本技术借助洗井液流动带来的能量，驱动喷头2高速转动，无需加大冲洗量，成本低且环保安全。
41.本领域技术人员应当理解，喷头2与砂石、固井套管6内壁不可避免的具有较多的摩擦，因此喷头2需要具有较高的强度，由此，在本技术的一个具体实施例中，喷头2为合金喷头2，就有较高的强度，不易损坏。
42.参照图1和图2，本领域的技术人员应当理解，壳体1通常为轴向长度较长的柱状形状，因此若第一间隙34和第二间隙35的长度较长，由于阻力，洗井液的速度可能达不到理想的高流速状态，导致涡轮312、转子32、传动轴33和喷头2不能高速转动，因此，本技术将自旋部3设置为包括至少两个定子31和至少两个转子32；沿壳体1的轴向方向，定子31之间依次连接，转子32之间依次连接，液体由接近进液口12的定子31的第一通孔311流入，从接近出液口13的定子31的第二通孔312流出；传动轴33与接近出液口13的转子32连接。由此，洗井液不断分别依次通过多个第一间隙34和第二间隙35，至少两个第二间隙35中具有涡轮312，以使洗井液的流速层层加速，提高涡轮312转速，进一步提高了转子32的转速，提高喷头2的转速，进一步提高了冲砂管柱5的下井速度，提高冲砂效率。
43.井下环境复杂，因此作业要求较高，需要冲砂工具具有较好的稳定性，壳体1内的转子32和定子31不间断的发生相对转动，若定子31与壳体1的内壁连接不牢靠、定子31与转子32连接不牢靠或者定子31、转子32与壳体1同轴度较差，将会导致转子32转动不稳定，不仅会影响冲砂效率和冲砂管柱5下入速度，还可能会导致壳体1在固井套管6内发生窜动，引发安全事故，因此，为保证定子31、转子32和壳体1之间的连接性和同轴度，参照图1和图2，本技术设置位于壳体1接近进液口12的一端的第一定位件36，其分别与壳体1的内壁和定子31的端部连接，与转子32之间设有轴承4；接近壳体1具有进液口12的一端，转子32设有第四通孔322，第一定位件36设有与第一间隙34连通的第五通孔361；液体依次经第四通孔322和第五通孔361流入第一间隙34后流进第一通孔311。第一定位件36同时与壳体1、定子31和转子32连接，加强了壳体1、定子31和转子32的同轴度，减小了转子32发生径向窜动的可能性，且加大了定子31与壳体1内壁的连接面积，增强了定子31的稳定性，满足井下作业的要求。
44.转子32的转速较快，仅依靠第一定位件36可能无法约束转子32可能会发生的轴向窜动，由此，参照图1和图2，本技术自旋部3还包括顶盖37，设置于壳体1接近进液口12的一端，与第一定位件36的侧面连接，与第一定位件36和转子32之间的轴承4抵接，由此，通过顶盖37与转子32之间的抵接，防止转子32向壳体1具有进液口12的一端发生轴向位移，进一步提高转子32的稳定性和壳体1、定子31和转子32之间的同轴度。
45.因壳体1的轴向长度通常较长，为保证喷头2的稳定性，保证定子31和转子32在壳体1具有出液口13的一端的稳定性，参照图1和图2，本技术的自旋部3还包括第二定位件38，分别与传动轴33的侧面和壳体1具有出液口13的一端的端部连接，第二定位件38与传动轴33间设有轴承4；第二定位件38还与定子31的端部连接，第二定位件38设有与第一间隙34连通的第六通孔381；液体通过第二间隙35依次从第二通孔312、第六通孔381和第三通孔331流出。第二定位件38同时与壳体1端部、喷头2、定子31和传动轴33连接，加强了壳体1、喷头2、定子31和传动轴33的同轴度，减小了转子32发生径向和轴向窜动的可能性，提高了喷头2的稳定性，且加大了定子31与壳体1内壁的连接面积，增强了定子31的稳定性，满足井下作业的要求。
46.固井套管6内壁通常会附着有砂石，喷头2的外壁通常为平面，不利于清理修复固井套管6，参照图1和图2，本技术沿壳体1的轴向方向，将喷头2外侧开有减阻槽22，由此，增大了喷头2与砂石的接触面积，增大了喷头2的摩擦力，利于去除固井套管6内壁附着的砂石，加强修复套管内壁；另外，减阻槽22还能够为砂石导向，减小喷头2下井的阻力，提高除砂和提砂效率，进一步提高喷头2的下入速度，尤其是在水平井中，由于重力原因，冲砂工具通常会沉到套管内壁的下部，因而喷头2下部可能会有堆积的沉砂无法被清理，由此减阻槽22为喷头2下部堆积的沉砂提供清理的空间，提高冲砂效果。
47.喷头2需要进行高速旋转，若减阻槽22的开设影响喷头2的整体平衡性，可能会影响喷头2的转动，从而影响冲砂效果，因此，参照图1和图2，本技术将减阻槽22设有多个，且沿喷头2的轴向排布，保证喷头2的整体平衡性；另外，多个减阻槽22可以进一步减小喷头2下井的阻力，提高除砂和提砂效率。
48.本领域技术人员应当理解，减阻槽22不可避免的需要与砂石进行摩擦，由此减阻槽22需要具有良好的耐磨性，参照图1和图2，在本技术的一个具体实施例中，减阻槽22具有耐磨带221。
49.喷头2上喷液孔21的设置直接影响到冲砂效果，单一的喷液孔21可能会导致喷射面积过小，直接影响冲砂效果，由此，参照图1和图2，本技术的喷液孔21包括第一喷液孔211与第二喷液孔212，第一喷液孔211沿壳体1的轴向方向贯穿喷头2，第二喷液孔212设于喷头2的侧面，与第一喷液孔211连通。本技术设置位于喷头2中央的第一喷液孔211和位于喷头2侧面的第二喷液孔212，增加喷头2的喷射面积，提高冲砂效果。
50.本领域技术人员应当明白，为进一步提高喷射效果，可设置多个第二喷液孔212，沿喷头2的轴向或者沿喷头2的径向，均匀排布在喷头2上。第二喷液孔212可设置于减阻槽22的槽底面上，避免砂石卡进减阻槽22中。
51.在水平井中，由于重力原因，冲砂工具通常会沉到套管内壁的下部，因此壳体1与套管内壁之间的沉砂可能无法被充分清理，由此，参照图1和图2，沿轴向方向，在壳体1外侧开设通流槽14，为壳体1与套管内壁下部之间的沉砂提供清理的空间，利于提高冲砂效率和
效果。
52.在壳体1内外的洗井液流动的带动下，壳体1可能会发生转动，通流槽14若开设的较少，可能会无法为壳体1与套管内壁之间的沉砂提供清理的空间，因此，参照图1和图2，本技术中通流槽14设有若干个，沿壳体1的周向排布，多个通流槽14为沉砂提供足够的清理空间，便于沉砂流走，还保证了壳体1的平衡性，进一步减小冲砂的阻力，提高除砂和提砂效率。
53.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
54.以上仅为本实用新型的实施例而已，并不用于限制本实用新型。对于本领域技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的权利要求范围之内。

技术特征：
1.一种洗井冲砂工具，其特征在于，包括：壳体，内设通腔，轴向两端分别设有与所述通腔连通的进液口和出液口；喷头，设于所述壳体具有出液口的一端；所述喷头具有喷液孔，所述喷液孔与所述通腔连通；自旋部，设于所述通腔，所述自旋部包括与所述壳体同轴设置的定子、转子和传动轴，所述定子与所述壳体的内壁连接，所述定子与所述转子之间设有轴承，所述传动轴分别轴向连接所述喷头和所述转子，所述定子与所述壳体内壁之间具有第一间隙，所述定子与所述转子之间具有第二间隙，所述定子设有第一通孔和第二通孔，所述传动轴具有第三通孔，所述转子包括设置于所述第二间隙的涡轮；所述进液口、所述第一间隙、所述第一通孔和所述第二间隙依次连通，引导液体流入，以驱动所述涡轮转动，带动所述转子转动，所述第二间隙、所述第二通孔和所述第三通孔依次连通，引导所述液体排出。2.根据权利要求1所述的一种洗井冲砂工具，其特征在于，所述自旋部包括至少两个所述定子和至少两个所述转子，沿所述壳体的轴向方向，所述定子之间依次连接，所述转子之间依次连接，液体由接近所述进液口的定子的第一通孔流入，从接近所述出液口的定子的第二通孔流出；所述传动轴与接近所述出液口的转子连接。3.根据权利要求1或2所述的一种洗井冲砂工具，其特征在于，所述自旋部还包括第一定位件，设置于所述壳体接近所述进液口的一端，分别与所述壳体的内壁和所述定子的端部连接，与所述转子之间设有轴承；接近所述壳体具有所述进液口的一端，所述转子设有第四通孔，所述第一定位件设有与所述第一间隙连通的第五通孔；液体依次经所述第四通孔和所述第五通孔流入所述第一间隙后流进所述第一通孔。4.根据权利要求3所述的一种洗井冲砂工具，其特征在于，所述自旋部还包括顶盖，设置于所述壳体接近所述进液口的一端，与所述第一定位件的侧面连接，与所述第一定位件和所述转子之间的轴承抵接。5.根据权利要求1或2所述的一种洗井冲砂工具，其特征在于，所述自旋部还包括第二定位件，分别与所述传动轴的侧面和所述壳体具有所述出液口的一端的端部连接，所述第二定位件与所述传动轴间设有轴承；所述第二定位件还与所述定子的端部连接，所述第二定位件设有与所述第一间隙连通的第六通孔；液体通过所述第二间隙依次从所述第二通孔、第六通孔和所述第三通孔流出。6.根据权利要求1所述的一种洗井冲砂工具，其特征在于，沿所述壳体的轴向方向，所述喷头外侧开有减阻槽。7.根据权利要求6所述的一种洗井冲砂工具，其特征在于，所述减阻槽设有若干个，沿所述喷头的周向排布。8.根据权利要求1所述的一种洗井冲砂工具，其特征在于，所述喷液孔包括第一喷液孔与第二喷液孔，所述第一喷液孔沿所述壳体的轴向方向贯穿所述喷头，所述第二喷液孔设于所述喷头的侧面，与所述第一喷液孔连通。9.根据权利要求1所述的一种洗井冲砂工具，其特征在于，沿轴向方向，所述壳体外侧开有的通流槽。10.根据权利要求9所述的一种洗井冲砂工具，其特征在于，所述通流槽设有若干个，沿所述壳体的周向排布。

技术总结
本申请公开一种洗井冲砂工具，包括壳体、喷头和自旋部，其中，壳体内设通腔，轴向两端分别设有与通腔连通的进液口和出液口；喷头设于壳体具有出液口的一端，具有喷液孔，喷液孔与通腔连通；自旋部设于通腔，包括与壳体同轴的定子、转子和传动轴，定子与壳体内壁连接，定子与转子间设有轴承，传动轴分别轴向连接喷头和转子，定子与内壁间具有第一间隙，定子与转子间具有第二间隙，定子设有第一通孔和第二通孔，传动轴具有第三通孔，转子包括设置于第二间隙的涡轮；进液口、第一间隙、第一通孔和第二间隙依次连通，引导液体流入，驱动涡轮转动，带动转子转动，第二间隙、第二通孔和第三通孔依次连通，引导液体排出。加快液体流动，提高冲砂效率。效率。效率。


技术研发人员：孙崇磊 李雷祥 苗金华
受保护的技术使用者：德州众凯石油科技有限公司
技术研发日：2021.08.16
技术公布日：2022/3/8