一种高压水射流套管除垢用喷射工具

文档序号:528740 发布日期:2021-06-01 浏览:15次 >En<

阅读说明:本技术 一种高压水射流套管除垢用喷射工具 (Injection tool for descaling high-pressure water jet casing ) 是由 徐广天 祝英俊 赵星烁 于 2021-01-25 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种高压水射流套管除垢用喷射工具,包括喷枪本体(1),其特征在于:所述喷枪本体(1)上连接扶正结构;所述扶正结构,用于所述喷枪本体(1)上的径向喷嘴(9)打开时同步支撑于套管内壁上以扶正所述喷枪本体(1),及在所述喷枪本体(1)下行时刮削所述套管内壁以辅助除垢,及在所述下行过程中判断所述套管内壁的除垢程度并控制所述径向喷嘴(9)的喷射时间;解决现有喷射工具因无法判断管壁垢质是否清除彻底以致无法掌握除垢时间等问题。(The invention discloses a spraying tool for descaling a high-pressure water jet casing, which comprises a spraying gun body (1) and is characterized in that: the spray gun body (1) is connected with a righting structure; the centering structure is used for synchronously supporting the radial nozzle (9) on the spray gun body (1) on the inner wall of a sleeve to center the spray gun body (1) when the radial nozzle is opened, scraping the inner wall of the sleeve to assist in descaling when the spray gun body (1) descends, judging the descaling degree of the inner wall of the sleeve in the descending process and controlling the spraying time of the radial nozzle (9); the problem that the existing spraying tool cannot judge whether the scale on the pipe wall is thoroughly removed so that the descaling time cannot be mastered is solved.)

一种高压水射流套管除垢用喷射工具

技术领域

本发明涉及油田井下作业领域中与高压水射流套管除垢工艺配套的井下工具。

背景技术

目前,主要应用高压水射流工艺进行套管除垢,工艺用配套设备为喷射工具;具体是通过大排量高压泵车泵入水,依靠喷射工具产生的水射流清除套管内壁的垢质。

所述喷射工具具有轴向喷射功能及径向喷射功能,使用时,首先利用轴向喷射功能打开套管轴向通道,然后再利用径向喷射功能进行除垢。

因为管壁垢质的存在缩小了套管内径,所以为了保证喷射工具顺利通过套管,则工具本体的外径必然小于套管内径。如此,在除垢过程中,虽然此时管壁上仍可能还残留有垢质,只要套管轴向通道能够保证喷射工具本体通过,则喷射工具根据设计速度继续下行,而不是将残留的垢质清除干净后再下行通过;也就是说,所述喷射工具不具有判断管壁垢质是否清除彻底的功能,所以,施工人员无法准确掌握径向喷射的除垢时间,以致为了保证除垢效果,只能采用降低喷射工具的设计下行速度、延长径向喷射除垢时间的方式进行施工,即牺牲除垢效率;否则不能保证除垢效果。

另外,在高压水从向下方喷射状态转换为向水平方向喷射状态时,由于水射流方向的突然转变会出现喷射工具不对中现象的发生。

发明内容

有鉴于此,本发明提供一种高压水射流套管除垢用喷射工具,解决现有喷射工具因无法判断管壁垢质是否清除彻底以致无法掌握除垢时间等问题。

为实现上述发明目的,所述的一种高压水射流套管除垢用喷射工具,包括喷枪本体,其特征在于:

所述喷枪本体上连接扶正结构;

所述扶正结构,用于所述喷枪本体上的径向喷嘴打开时同步支撑于套管内壁上以扶正所述喷枪本体,及在所述喷枪本体下行时刮削所述套管内壁以辅助除垢,及在所述下行过程中判断所述套管内壁的除垢程度并控制所述径向喷嘴的喷射时间。

进一步地,所述扶正结构,包括:

扶正爪;

所述喷枪本体的壁上设置径向通道;

所述扶正爪设置在所述径向通道内;

所述径向通道,用于将所述喷枪本体内的液压传递给所述扶正爪以使其弹出并支撑于套管内壁上;

所述扶正爪上设置凹槽;

所述凹槽径向连接弹簧;

所述弹簧,用于在所述喷枪本体内的液压消失时驱动所述扶正爪回弹至所述径向通道内。

进一步地,所述扶正爪包括扶正部与连接部;

所述扶正部的横截面积大于所述连接部的横截面积以增大所述扶正爪与所述套管内壁的接触面积。

进一步地,所述扶正爪与所述径向通道之间设置密封圈。

进一步地,所述弹簧通过箍片固定在所述凹槽内。

进一步地,所述扶正爪位于所述径向喷嘴的上方。

进一步地,所述喷枪本体内置滑套;

所述滑套通过钢球坐封及所述喷枪本体内的液压作用下下行打开所述径向通道及径向喷嘴。

进一步地,所述喷枪本体下方连接限位短节;

所述限位短节内设置所述滑套下行的下限位结构以免其掉落。

进一步地,所述滑套,其与所述喷枪本体之间设置上部密封圈,与所述限位短节之间设置下部密封圈。

进一步地,所述滑套通过卡簧连接在所述喷枪本体内。

本发明具有如下有益效果:

本发明的高压水射流套管除垢用喷射工具,设计了扶正机构,首先实现了水射流方向突然转变时保证喷射工具的对中;

然后利用该扶正机构在垢质未彻底清除情况下无法正常下行的原理,达到实时掌握除垢程度,并据此控制径向水射流除垢时间的目的,解决现有喷射工具因无法判断除垢情况所造成的除垢时间过长或除垢不彻底的现象发生;

最后利用该扶正机构下行过程中具有刮擦套管内表面的功能,达到了辅助除垢的目的,提高了水射流套管除垢的施工效率。

附图说明

通过以下参考附图对本发明实施例的描述,本发明的上述以及其它目的、特征和优点更为清楚,在附图中:

图1是本发明实施例的高压水射流套管除垢用喷射工具的结构示意图;

图中:1-喷枪本体;2-钢球;3-上部密封圈;4-扶正爪;5-箍片;6-弹簧;7-密封圈;8-压帽;9-径向喷嘴;10-垫片;11-滑套;12-卡簧;13-下部密封圈;14-限位短节。

具体实施方式

以下基于实施例对本发明进行描述,但是值得说明的是,本发明并不限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中,详尽描述了一些特定的细节部分。然而,对于没有详尽描述的部分,本领域技术人员也可以完全理解本发明。

此外,本领域普通技术人员应当理解,所提供的附图只是为了说明本发明的目的、特征和优点,附图并不是实际按照比例绘制的。

同时,除非上下文明确要求,否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义;也就是说,是“包含但不限于”的含义。

图1是本发明实施例的高压水射流套管除垢用喷射工具的结构示意图;在图1中,本实施例的高压水射流套管除垢用喷射工具,包括喷枪本体1,所述喷枪本体1上连接扶正结构,所述扶正结构的作用是:所述喷枪本体1上的径向喷嘴9打开时同步支撑于套管内壁上以扶正所述喷枪本体1,在所述喷枪本体1下行时刮削所述套管内壁以辅助除垢,在所述下行过程中判断所述套管内壁的除垢程度并控制所述径向喷嘴9的喷射时间。

本实施例的高压水射流套管除垢用喷射工具,设计了扶正机构,首先实现了水射流方向突然转变时保证喷射工具的对中;然后利用该扶正机构在垢质未彻底清除情况下无法正常下行的原理,达到实时掌握除垢程度,并据此控制径向水射流除垢时间的目的,解决现有喷射工具因无法判断除垢情况所造成的除垢时间过长或除垢不彻底的现象发生;最后利用该扶正机构下行过程中具有刮擦套管内表面的功能,达到了辅助除垢的目的,提高了水射流套管除垢的施工效率。

在图1中,所述扶正结构包括扶正爪4,所述喷枪本体1的壁上设置径向通道,所述扶正爪4设置在所述径向通道内,所述径向通道可以将所述喷枪本体1内的液压传递给所述扶正爪4以使其弹出并支撑于套管内壁上以扶正喷枪本体1。

在图1中,所述扶正爪4上设置径向的凹槽,所述凹槽内置弹簧6,弹簧6进一步通过箍片5固定在凹槽内。所述弹簧6在所述扶正爪4弹出并支撑于套管内壁上时被压缩,从而蓄积一定的回弹力,当本喷射工具对套管内壁除垢完毕,作用在所述喷枪本体1内的液压消失,该回弹力则驱动所述扶正爪4回弹至所述径向通道内。

优选地,所述扶正爪4包括位于径向通道外侧的扶正部及内侧的连接部,同理,径向通道的结构与具有扶正部及连接部的扶正爪4的结构相应;所述扶正部的横截面积大于所述连接部的横截面积,如此,可以增大扶正爪4与所述套管内壁的接触面积,起到增强扶正爪4的扶正效果的作用;另外,也增大了扶正爪4下行时对管道内壁的刮擦面积,起到增强刮垢效率和刮垢效果的作用。

在图1中,所述扶正爪4与所述径向通道之间设置密封圈7,以便与径向通道更好的传递液压,达到扶正爪4快速弹出的目的。

在图1中,所述扶正爪4位于所述径向喷嘴9的上方,如此,保证扶正爪4可以探测到所述径向喷嘴9的水射流对套管内壁的清垢程度,从而控制喷枪本体1在套管内的停留时间,也就是径向喷嘴9对套管内表面的喷射时间,避免在套管内表面的某部分已经彻底除垢的情况下,径向喷嘴9继续对该部分进行除垢,导致除垢时间过长、除垢效率低现象的发生;或在套管内表面的某部分垢质没有被彻底清除的情况下,径向喷嘴9已经随喷枪本体1下移而脱离对该部分区域的径向水射流喷射,导致该部分的除垢不彻底现象的发生。

在图1中,所述喷枪本体1内置滑套11,所述滑套11通过钢球2坐封及所述喷枪本体1内的液压作用下下行打开所述径向通道及径向喷嘴9。

在图1中,所述喷枪本体1下方连接限位短节14,所述限位短节14内设置所述滑套11下行的下限位结构以免其掉落。而该下限位结构是设置在限位短节14下端的内台阶。

在图1中,所述滑套11与所述喷枪本体1之间设置上部密封圈3,与所述限位短节14之间设置下部密封圈13,上部密封圈3及下部密封圈13的设置是保证喷枪本体1的液压不会通过这些地方产生的间隙处泄露而降低。

在图1中,所述滑套11通过卡簧12连接在所述喷枪本体1及限位短节14内,而卡簧12部件的作用是:一方面可以在本实施例的工具未进行径向水射流除垢时保证滑套11可以固定在喷枪本体1内而不影响轴向水射流打开套管通道;另一方面可以在由轴向水射流转换为径向水射流除垢时,通过钢球2对滑套11上端口的内圆锥面的坐封及输入到喷枪本体1的水压作用下及时解除该卡簧12与限位短节14的连接,从而使滑套11顺利下行并打开安装有扶正机构的径向通道及径向喷嘴9。

在图1中,喷枪本体1的侧壁上设置若干进水通道,而若干所述径向喷嘴9则安装在这些进水通道内;径向喷嘴9沿喷枪本体1的内表面周向布置,优选均布方式,保证径向水射流可以覆盖套管内表面的各个区域,达到对套管内表面的各个区域均可喷射除垢的目的。

所述径向喷嘴9通过压帽8固定在进水通道内,在径向喷嘴9与进水通道入口之间设置垫片10,该垫片10的设置可以降低进水通道打开瞬间液压对径向喷嘴9的冲击,延长径向喷嘴9的使用寿命。

具体地,结合附图对本实施例的高压水射流套管除垢用喷射工具的工作过程进行说明:

本实施例的喷射工具,其中喷枪本体1的外径为100mm,套管内径为124mm,则扶正爪4完全弹出后的外径为124mm。

使用时,限位短节14下部与轴向水力喷枪连接,喷枪本体1上部与油管连接,油管与大排量高压泵车连接,大排量高压泵车向套管轴向通道泵入水,对套管轴向通道进行轴向喷射,在轴向喷射至目的井段后,上提管柱至结垢井段顶界以上1-2m。

投入钢球2,启动泵车,钢球2坐在滑套11的内圆锥面上,滑套11受力使卡簧12收缩,滑套11下移坐在限位短节14下端的内台阶上,堵住下部的轴向水力喷枪的进水通道,打开扶正爪4及径向喷嘴9的进水通道。

提高泵压,扶正爪4在水压作用下伸出至套管内表面,实现喷射工具扶正。同时,径向喷嘴9产生水平方向的高压水射流,覆盖套管内表面的一周,实现水平方向喷射清垢,清除的垢质随水流携带出井筒。

在进行水平喷射清垢的过程中,按照设计速度缓慢下放油管,喷射工具缓慢下行,在下行过程中,因扶正爪4位于径向喷嘴9的上方,若套管内表面的垢质没有清除彻底,则该垢质所在的套管内径小于124mm,而扶正爪4完全弹出后的外径为124mm,所以当扶正爪4下行至该垢质处时,该垢质会阻挡喷射工具继续下行或降低其下行速度,而径向水射流并不间断进行清垢,此时,因为工具的停止下行或缓慢下行,延长了径向水射流对此处垢质的喷射时间,直至该垢质被彻底清除后,该处的套管内径恢复为124mm,扶正爪4可继续下行,直至到达结垢井段底界以下,停泵,扶正爪4在弹簧6的作用下回收至喷射工具内,起出油管和本实施例喷射工具,结束除垢工序。

也就是说,本实施例的喷射工具,因为设计了扶正爪4,不仅可以在清垢过程中,对喷枪本体1进行扶正,避免由于水射流方向的突然转变出现喷射工具不对中现象的发生;更为关键的是,在进行径向水射流清垢的过程中,可以实时掌握套管内表面的喷射除垢程度,并据此进一步控制径向水射流的喷射时间,避免了现有工具不掌握除垢情况所造成的除垢时间过长或除垢不彻底现象的发生,提高了水射流套管除垢的施工效率。

另外,扶正爪4在下行的过程中同时也对套管内表面进行了轴向刮擦,也就是说,扶正爪4同时对套管内表面上的垢质进行了刮削,具有间接辅助除垢的功能,提高了除垢效率。

以上所述实施例仅为表达本发明的实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形、同等替换、改进等,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

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