CN201687420U - 一种适用于油气田井下作业的旋转注入工具 - Google Patents

Abstract

适用于油气田井下作业的旋转注入工具，应用于油气井井筒、井壁和炮眼的清洗与解堵。连接套的内壁上有螺纹并连接一个中心轴。连接套下端固定有轴承外壳，在轴承外壳内壁与中心轴外壁之间有轴承。在轴承外壳的下端有限位套。在限位套内壁与中心轴外壁之间有轴套。在中心轴的下端固定有螺帽。在螺帽与轴套内端面之间有平面轴承，轴套下端螺纹连接旋转体。在旋转体的壁上水平均匀分布有旋转喷孔，旋转喷孔的方向相同。在旋转体的下端中心孔内固定有喷嘴座和喷嘴。效果是：高压流体从旋转体圆周的旋转喷孔喷出，使旋转体向反方向旋转，实现对井筒射孔井眼的全方位清洗；同时喷嘴在负压冲砂作业时，能在井底实现负压差冲砂，储层解堵。

Description

一种适用于油气田井下作业的旋转注入工具

技术领域

本实用新型涉及油田修井技术领域，特别涉及一种应用于油气井井筒、井壁和炮眼的清洗与解堵的井下专用工具，是一种与冲砂管柱配套能应用于负压冲砂施工作业的油气田井下作业的旋转注入工具。

背景技术

油田注水开发或酸化过程中，主要采用的是由地面高压泵通过注水管线和注入工具向地层挤注高压水或酸化液。在油气井井筒、井壁和炮眼的清洗与解堵的施工中，需要由作业管柱将注入工具送入井内，在地面注入清洗液。目前井下注入工具是一个上下带有油管螺纹的短节，工具本体上开有2～4孔，这种工具不影响酸化液进入地层，但在油气井井筒、井壁和炮眼冲洗与解堵施工中，工具上带的孔眼无法自动转动或移动，只能通过地面转动工具或拖动工具实现移动，只能对与孔眼相对应的几处井筒或井壁实施清洗和解堵。

目前，井下注入工具非常少，功能不完善，只能起到注水作用。

中国专利公告号：CN201125722Y。提供了一种井下压力脉冲注液工具。是一种当蓄液腔中的压力达到脉冲流体输出控制阀设定的开启压力时，控制阀打开，产生脉冲射流。依靠注入液体实现自动工作，不依赖地面动力设备；产生脉冲流体的周期、压力幅参数可以调节，但不能用于套管变形井注入施工中。

发明内容

本实用新型的目的是：提供一种适用于油气田井下作业的旋转注入工具，在进行井筒炮眼清洗与解堵作业中该工具在地面泵入流体作用下，旋转注入工具的旋转体在一定压力的流体作用下产生旋转作用，利用旋转体自身旋转实现对井筒炮眼全方位的彻底清洗，酸液沿圆周径向喷射，与常规酸洗作业相比该工具能更彻底的对井筒进行酸洗。

本实用新型采用的技术方案是：适用于油气田井下作业的旋转注入工具，主要由连接套、中心轴、轴承外壳、轴承、限位套、轴套、旋转体、冲砂、喷嘴、螺帽和平面轴承组成，连接套为圆筒状，连接套的上端有螺纹，能根据井下施工要求连接在施工管柱的下端入井。其特征在于：连接套的壁上有螺纹并连接一个中心轴。中心轴外壁为四个阶梯圆柱体组成，中心轴有中心通孔，注入液体能通过中心轴中心通孔进入下部的旋转体内。在连接套的下端有内螺纹，连接套下端内螺纹上固定有轴承外壳，轴承外壳为圆筒状，轴承外壳的上端在中心轴第二个圆柱体外壁与连接套内壁之间的环形空间内。在轴承外壳内壁与中心轴的第三个圆柱体外壁之间有轴承。轴承是双向推力球轴承(GB302-64)。在轴承外壳的下端内螺纹连接有限位套，限位套为圆柱体形有中心孔。限位套的上平面顶压在轴承下平面上。限位套内壁与中心轴第四圆柱体外壁之间有环形空间。在限位套内壁与中心轴第四圆柱体外壁之间的环形空间内有轴套。轴套的顶端在轴承与中心轴第四圆柱体外壁之间的环形空间内。中心轴第四圆柱体穿过轴套中心孔。在中心轴第四圆柱体的下端有螺纹，在中心轴第四圆柱体的下端的螺纹上固定有螺帽。在螺帽与轴套内端面之间有平面轴承，平面轴承套在中心轴第四圆柱体外壁上。螺帽将平面轴承固定在中心轴第四圆柱体下端。轴套下端有螺纹，轴套下端螺纹连接旋转体。旋转体为圆柱形，旋转体中部有中心孔，在旋转体的壁上水平均匀分布有旋转喷孔，旋转喷孔的方向相同。在旋转体的下端中心孔内固定有喷嘴座，喷嘴座有中心孔，在喷嘴座中心孔内固定有喷嘴。当高压液体从旋转体的旋转喷孔喷出时，高压液体产生反作用力，推动旋转体旋转。旋转体带动上部的轴套旋转。平面轴承能减少旋转阻力；轴承起到扶正轴套顶部的作用。旋转体旋转喷孔喷出的高压液体实现对井壁及炮眼的酸洗；喷嘴喷出的高压液体实现负压注入。

为了提高密封性能，在轴承外壳与中心轴第二个圆柱体外壁之间有密封圈；在限位套内壁与扶正轴套之间有密封圈。

所述的旋转体旋转喷孔分布有层，每层旋转喷孔交错排列；每层有个旋转喷孔，每个旋转喷孔的直径为3毫米。旋转喷孔的中心线与旋转体径向中心线相交在旋转体中心孔内壁上，旋转喷孔的中心线与旋转体中心线的夹角为37度。

本实用新型的有益效果：本实用新型适用于油气田井下作业的旋转注入工具，在施工中油管内高压流体从旋转体圆周的旋转喷孔喷出，产生反作用力，使旋转体向反方向旋转，依靠旋转体旋转实现对井筒射孔井眼的全方位清洗；同时旋转本体内部下端喷嘴应用在负压冲砂作业时，能在井底建立低于油层的压力实现负压差冲砂，依靠液力作用冲散井内堵物并携带出井，实现储层解堵的效果。由于该实用新型专利井下旋转注入工具能实现在压力作用下旋转喷射酸洗，能对井筒炮眼彻底清洗解堵，另外旋转注入工具结构短小紧凑，在水平井、稠油井的井筒酸洗效果非常明显，目前在现场的五井次试用都获得了成功，有效解除了井筒清洗和解堵，提高了单井日产液量。

附图说明

图1是本实用新型适用于油气田井下作业的旋转注入工具结构剖面示意图。

图2是本实用新型的旋转体8半剖示意图。

图3是图2的A-A剖面图。

图中，1.连接套，2.中心轴，3.密封圈，4.轴承外壳，5.轴承，6.限位套，7.轴套，8.旋转体，9.喷嘴座，10.喷嘴，11.螺帽，12.平面轴承，13.旋转喷孔。

具体实施方式

实施例1：以一个应用5¹/₂″套管井的适用于油气田井下作业的旋转注入工具为例，对本实用新型作进一步详细说明。

参阅图1。本实用新型适用于油气田井下作业的旋转注入工具，主要由连接套1、中心轴2、轴承外壳4、轴承5、限位套6、轴套7、旋转体8、冲砂9、喷嘴10、螺帽11和平面轴承12组成。

连接套1为圆筒状，外径114mm。连接套1的上端有螺纹，能根据井下施工要求连接在施工管柱的下端入井。连接套1的壁上有螺纹并连接一个中心轴2。中心轴2外壁为四个阶梯圆柱体组成，中心轴2有中心通孔，中心轴2中心通孔内径24mm。

在连接套1的下端有内螺纹，连接套1下端内螺纹上固定有一个轴承外壳4，轴承外壳4为圆筒状，最大外径114mm。轴承外壳4的上端在中心轴2第二个圆柱体外壁与连接套1内壁之间的环形空间内。在轴承外壳4与中心轴2第二个圆柱体外壁之间有两道密封圈3。在轴承外壳4内壁与中心轴2的第三个圆柱体外壁之间有轴承5。轴承5是一个双向推力球轴承(GB302-64)。在轴承外壳4的下端内螺纹连接有限位套6，限位套6为圆柱体形外径114mm，限位套6有中心孔。限位套6的上平面顶压在轴承5下平面上。限位套6内壁与中心轴2第四圆柱体外壁之间有环形空间。在限位套6内壁与中心轴2第四圆柱体外壁之间的环形空间内有轴套7。在限位套6内壁与扶正轴套7之间有一道密封圈3和三道密封环。轴套7的顶端在轴承5与中心轴2第四圆柱体外壁之间的环形空间内。中心轴2第四圆柱体穿过轴套7中心孔。在中心轴2第四圆柱体的下端有螺纹，在中心轴2第四圆柱体的下端的螺纹上固定有螺帽11。在螺帽11与轴套7内端面之间有平面轴承12，平面轴承12套在中心轴2第四圆柱体外壁上。螺帽11将平面轴承12固定在中心轴2第四圆柱体下端。轴套7下端有螺纹，轴套7下端螺纹连接旋转体8。

参阅图2。旋转体8为圆柱形，旋转体8外径100mm、内径60mm。旋转体8中部有中心孔，在旋转体8的壁上水平均匀分布有斜向旋转喷孔13，旋转喷孔13的方向相同。旋转体8旋转喷孔13分布有5层，每层旋转喷孔13之间交错排列；每层有16个旋转喷孔13，每个旋转喷孔13的直径为3毫米。参阅图3。旋转喷孔13的中心线与旋转体8径向中心线相交在旋转体8中心孔内壁上，旋转喷孔13的中心线与旋转体8中心线的夹角为37度。

参阅图1。在旋转体8的下端中心孔内固定有一个喷嘴座9，喷嘴座9有中心孔，在喷嘴座9中心孔内固定有喷嘴10。喷嘴座9采用螺纹固定在旋转体8的下端中心孔内。喷嘴10采用一个带有中心线孔的顶丝将喷嘴10固定在喷嘴座9内。喷嘴座9与喷嘴10的结构，本领域技术人员能够实现，不详细叙述。

本实用新型应用于5¹/₂″套管井及水平井井下井筒解堵作业，因此最大外径尺寸取值114mm，最小内径24mm，总长715mm。工具结构紧凑，工作可靠、灵活。该实用新型专利井下旋转注入工具设计原则是应用流体力学反作用原理，依据粘性流体流动特性分析流体在斜向孔眼流动时能量变化及阻力损失，流体压力能与动能的不同转化，将高压液体的压强与速度增加，经过旋转喷孔的能量变化部分动能转化为推动力，从而实现旋转体8旋转；在设计上采用平面轴承12承担工作状态时的轴向载荷。

适用于5¹/₂″套管井井下炮眼冲洗及井筒解堵作业，最大刚体外径114mm。

Claims (3)

1.一种适用于油气田井下作业的旋转注入工具，主要由连接套(1)、中心轴(2)、轴承外壳(4)、轴承(5)、限位套(6)、轴套(7)、旋转体(8)、冲砂(9)、喷嘴(10)、螺帽(11)和平面轴承(12)组成，连接套(1)为圆筒状，连接套(1)的上端有螺纹；其特征在于：连接套(1)的内壁上有螺纹并连接一个中心轴(2)，中心轴(2)外壁为四个阶梯圆柱体组成，中心轴(2)有中心通孔，在连接套(1)的下端有内螺纹，连接套(1)下端内螺纹上固定有轴承外壳(4)，轴承外壳(4)为圆筒状，轴承外壳(4)的上端在中心轴(2)第二个圆柱体外壁与连接套(1)内壁之间的环形空间内，在轴承外壳(4)内壁与中心轴(2)的第三个圆柱体外壁之间有轴承(5)，轴承(5)是双向推力球轴承，在轴承外壳(4)的下端内螺纹连接有限位套(6)，限位套(6)为圆柱体形有中心孔，限位套(6)的上平面顶压在轴承(5)下平面上，限位套(6)内壁与中心轴(2)第四圆柱体外壁之间有环形空间，在限位套(6)内壁与中心轴(2)第四圆柱体外壁之间的环形空间内有轴套(7)，轴套(7)的顶端在轴承(5)与中心轴(2)第四圆柱体外壁之间的环形空间内，中心轴(2)第四圆柱体穿过轴套(7)中心孔，在中心轴(2)第四圆柱体的下端有螺纹，在中心轴(2)第四圆柱体的下端的螺纹上固定有螺帽(11)，在螺帽(11)与轴套(7)内端面之间有平面轴承(12)，平面轴承(12)套在中心轴(2)第四圆柱体外壁上，螺帽(11)将平面轴承(12)固定在中心轴(2)第四圆柱体下端，轴套(7)下端有螺纹，轴套(7)下端螺纹连接旋转体(8)，旋转体(8)为圆柱形，旋转体(8)中部有中心孔，在旋转体(8)的壁上水平均匀分布有旋转喷孔(13)，旋转喷孔(13)的方向相同，在旋转体(8)的下端中心孔内固定有喷嘴座(9)，喷嘴座(9)有中心孔，在喷嘴座(9)中心孔内固定有喷嘴(10)。

2.根据权利要求1所述的适用于油气田井下作业的旋转注入工具，其特征是：在轴承外壳(4)与中心轴(2)第二个圆柱体外壁之间有密封圈(3)；在限位套(6)内壁与扶正轴套(7)之间有密封圈(3)。

3.根据权利要求1所述的适用于油气田井下作业的旋转注入工具，其特征是：所述的旋转体(8)旋转喷孔(13)分布有(5)层，每层旋转喷孔(13)交错排列；每层有16个旋转喷孔(13)，每个旋转喷孔(13)的直径为(3)毫米，旋转喷孔(13)的中心线与旋转体(8)径向中心线相交在旋转体(8)中心孔内壁上，旋转喷孔(13)的中心线与旋转体(8)中心线的夹角为37度。

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