CN207332794U - 一种洗井工具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种洗井工具，属于煤层气开发领域。所述洗井工具包括：管体、与所述管体密封连接的喷头、以及设置在所述喷头上的多个第一喷嘴，所述喷头与所述管体可转动连接；所述喷头上设置有多个第二喷嘴，用于通过喷射洗井液来驱动所述喷头转动；所述管体上设置有多个第三喷嘴，用于向背离所述喷头的方向喷射洗井液。本实用新型实施例提供的洗井工具不仅可有效清洗沉积在井筒壁上的煤屑，能有效减少洗井工具发生卡钻风险；另外，也便于安装，节省了安装时间与劳动强度。

Description

一种洗井工具

技术领域

本实用新型涉及煤层气开发领域，特别涉及一种洗井工具。

背景技术

目前，为了增加煤层气水平井的产量，通常提高煤层气水平井的煤层钻遇率，以最大程度地增加煤层的裸露面积。但，这也导致了煤层气水平井在生产过程中，有大量煤灰或煤屑进入到其水平段的井筒内，若不及时清除，会产生灰堵。因此，有必要提供一种洗井工具，来清除井筒内的煤灰或煤屑。

为了解决上述技术问题，现有技术提供了一种洗井工具。该洗井工具包括：管体、与管体密封连接的喷头、以及设置在喷头上的多个喷嘴。当对煤层气水平井进行洗井时，先利用油管将洗井工具送入至煤层气井井底，之后连续拖动洗井工具，并利用喷嘴对煤层气水平井的水平段井筒进行冲洗。

设计人发现现有技术至少存在以下问题：

现有技术提供的洗井工具不能有效去除煤层气水平井的水平段井筒壁上的煤灰或煤屑，易造成井下事故。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型实施例提供了一种洗井工具。所述技术方案如下：

一种洗井工具，包括管体、与所述管体密封连接的喷头、以及设置在所述喷头上的多个第一喷嘴，所述喷头与所述管体可转动连接；

所述喷头上设置有多个第二喷嘴，用于通过喷射洗井液来驱动所述喷头转动；

所述管体上设置有多个第三喷嘴，用于向背离所述喷头的方向喷射洗井液。

优选地，所述喷头通过轴承与所述管体可转动连接。

优选地，所述洗井工具还包括管状的旋转轴；

所述旋转轴的头部密封套设于所述喷头内，并与所述喷头可拆卸连接；

所述旋转轴的尾部密封套设于所述管体内，并通过所述轴承与所述管体可转动连接；

所述旋转轴的尾部与所述第三喷嘴之间具有空隙。

优选地，所述管体的内壁上间隔设置有环形的第一限位件、第二限位件；

所述旋转轴的外壁上设置有环形的第三限位件；

所述第三限位件的头部、尾部分别与所述第一限位件、所述第二限位件配合形成环形卡槽；

所述环形卡槽内设置有所述轴承。

优选地，所述第一限位件上设置有第一密封圈，用于密封所述第一限位件与所述旋转轴之间的环形空间；

所述第二限位件上设置有第二密封圈，用于密封所述第二限位件与所述旋转轴之间的环形空间。

优选地，所述喷头的内壁上设置有第三密封圈，用于密封所述喷头与所述旋转轴之间的环形空间。

优选地，多个所述第一喷嘴沿圆周方向均匀设置在所述喷头的头部；

所述第一喷嘴的中心轴与所述喷头的中心轴之间的第一夹角相同；

所述第一夹角为13°–17°。

优选地，多个所述第一喷嘴的直径均不同。

优选地，多个所述第二喷嘴沿相同的倾斜方向设置在所述喷头的周向上，且所述第二喷嘴的倾斜角相同；

所述倾斜角为58°–62°。

优选地，多个所述第三喷嘴沿圆周方向均匀设置在所述管体上；

所述第三喷嘴的中心轴与所述管体的中心轴之间的第二夹角相同；

所述第二夹角为28°–32°。

本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本实用新型实施例提供的洗井工具，通过将喷头与管体可转动连接，以及在喷头上设置有多个第二喷嘴，来驱动喷头转动，使环空流体在井筒内产生旋转流场，增加了紊流强度，减缓了煤屑下沉速度以及提高了洗井液携带煤灰的能力；通过在管体上设置有多个第三喷嘴，并用来向背离喷头的方向喷射洗井液，可防止煤屑由于自身重力以及旋流流场的紊流强度变弱，而下沉至井筒壁上；另外，通过采用第二喷嘴来驱动喷头转动，可有效简化洗井工具的结构，便于安装，节省了安装时间与劳动强度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的洗井工具的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的第一喷嘴在喷头上的排布示意图；

图3是本实用新型实施例提供的第二喷嘴在喷头上的排布示意图。

以下就附图的标号进行说明：

1-管体；

101-第一限位件；

102-第二限位件；

2-喷头；

3a-第一喷嘴；

3b-第二喷嘴；

3c-第三喷嘴；

4-轴承；

5-旋转轴；

501-第三限位件；

6a-第一密封圈；

6b-第二密封圈；

6c-第三密封圈；

A1-第一夹角；

A2-倾斜角；

A3-第二夹角。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

需要说明的是，本实用新型实施例中的管体1、喷头2、旋转轴5、第三限位件501的头部指的是远离煤气井井口的端部，尾部指的是靠近煤气井井口的端部。而将管体1、喷头2、旋转轴5、第三限位件501的两端分别称为头部、尾部，仅仅是为了便于描述本实用新型实施例提供的洗井工具。

本实用新型实施例提供了一种洗井工具，如图1所示，该洗井工具包括管体1、与管体1密封连接的喷头2、以及设置在喷头2上的多个第一喷嘴3a；进一步地，喷头2上设置有多个第二喷嘴3b，用于通过喷射洗井液来驱动喷头2转动；管体1上设置有多个第三喷嘴3c，用于向背离喷头2的方向喷射洗井液。

在应用时，先将管体1的尾部与油管连通，并利用油管将洗井工具送入至煤层气井井底，之后向靠近煤层气井井口(简称“井口”)的方向连续水平拖动洗井工具，对煤层气井的水平段井筒(简称“井筒”)进行多次循环洗井作业。

下面就一次循环洗井作业为例，对本实用新型实施例提供的洗井工具的工作原理给予描述：

当进行洗井作业时，高压洗井液(简称“洗井液”)经过油管进入到洗井工具的管体1内，一部分的洗井液通过第三喷嘴3c向背离喷头2的方向进行射流；另一部分洗井液通过管体1进入到喷头2内，并分为两股液流。一股液流通过第二喷嘴3b进行射流，并驱动喷头2转动；另一股液流通过第一喷嘴3a进行射流。

由于喷头2转动，环空流体(即位于洗井工具与井筒形成的环形空间内的洗井液)在井筒内产生旋转流场，增加了紊流强度，减缓了煤屑下沉速度以及提高了洗井液携带煤灰的能力；同时，第一喷嘴3a产生冲击射流，在该射流的冲击作用下破碎沉积在井筒上的煤屑，该煤屑分散在环空流体中，并在旋流流场的作用下向靠近井口方向运动。当该煤屑运动至第三喷嘴3c所对应的井筒内时，由于自身重力以及旋流流场的紊流强度变弱，会出现下沉的趋势，此时，由于第三喷嘴3c向背离喷头2的方向(即靠近进口的方向)喷射洗井液，由于该洗井液具有足够的能量，继续携带该煤屑向靠近进口的方向运动。此为完整的一次洗井循环。

本实用新型实施例提供的洗井工具，通过将喷头2与管体1可转动连接，以及在喷头2上设置有多个第二喷嘴3b，来驱动喷头2转动，使环空流体在井筒内产生旋转流场，增加了紊流强度，减缓了煤屑下沉速度以及提高了洗井液携带煤灰的能力；通过在管体1上设置有多个第三喷嘴3c，并用来向背离喷头2的方向喷射洗井液，可防止煤屑由于自身重力以及旋流流场的紊流强度变弱，而下沉至井筒壁上；另外，通过采用第二喷嘴3b来驱动喷头2转动，可有效简化洗井工具的结构，便于安装，节省了安装时间与劳动强度。

综上，本实用新型实施例提供的洗井工具不仅可有效清洗沉积在井筒壁上的煤屑，能有效减少洗井工具发生卡钻风险；另外，也便于安装，节省了安装时间与劳动强度。

能实现喷头2与管体1可转动连接的方式可设置成多种，举例来说，如图1所示，本实用新型实施例中的喷头2通过轴承4与管体1可转动连接，该种连接方式便于操作，可节省安装时间。

基于上述喷头2与管体1的可转动连接方式，本实用新型实施例为了便于安装与更换喷头2，如图1所示，洗井工具还包括管状的旋转轴5；旋转轴5的头部密封套设于喷头2内，并与喷头2可拆卸连接；旋转轴5的尾部密封套设于管体1内，并通过轴承4与管体1可转动连接；旋转轴5与第三喷嘴3c之间具有空隙。

其中，可将旋转轴5的头部与喷头2螺纹连接，具体设置为：旋转轴5的头部设置有外螺纹，喷头2设置有与旋转轴5的头部的外螺纹相适配的内螺纹。

本领域人员可以理解的是，轴承4包括：外圈、套设在外圈内的内圈、以及嵌入在外圈与内圈之间的滚体。

在本实用新型实施例中，轴承4的外圈与管体1的内壁固定连接，内圈与旋转轴5的外壁可转动连接。

为了便于转动喷头2，可利用多个轴承4将管体1与旋转轴5可转动连接，且这几个轴承4沿旋转轴5的长度方向(即管体1的长度方向)间隔设置。举例来说，本实用性新型实施例在旋转轴5的尾部以及管体1的尾部各设置一个轴承4。

另外，本实用新型为了不影响第三喷嘴3c的正常工作，如图1所示，旋转轴5的尾部与第三喷嘴3c之间具有空隙，这样可保证洗井液能顺利流经第三喷嘴3c而进行射流。

为了便于安装轴承4，如图1所示，本实用新型实施例在管体1的内壁上间隔设置有环形的第一限位件101、第二限位件102；旋转轴5的外壁上设置有环形的第三限位件501；第三限位件501的头部、尾部分别与第一限位件101、第二限位件102配合形成环形卡槽；所述环形卡槽内设置有轴承4。

在安装轴承4时，先将一个轴承4放入到管体1内，直至该轴承4与管体1的第二限位件102相抵；将旋转轴5的尾部套设于管体1内，并穿过该轴承4，直至第三限位件501的尾部与该轴承4相抵；将另一个轴承4、第一限位件101依次穿旋转轴5的头部，并送入至管体1内，直至该轴承4与第三限位件501的头部相抵，并将第一限位件101与该轴承4相抵；之后，将第一限位件101与管体1连接。

可见，该种结构的管体1、旋转轴5不仅可直接放入轴承4，不需要将这三者进行连接，便于安装轴承4；另外，管体1与旋转轴5通过两个轴承4进行可旋转连接，可增加喷头2的旋转速度，提高了环空流体的紊流强度，能有效清楚井筒的煤屑。

其中，第一限位件101与管体1可拆卸连接，便于更换轴承4。在本实用新型实施例中，第一限位件101与管体1螺纹连接，则这两者的结构具体为：管体1设置有内螺纹，第一限位件101上设置有与管体1的内螺纹相适配的外螺纹。

在应用时，携带有煤屑的洗井液会从环空流体流入到洗井工具的内部，不仅会腐蚀轴承4，而且也会堵塞洗井工具的液体通道。为了解决该问题，如图1所示，本实用新型实施例在第一限位件101上设置有第一密封圈6a，用于密封第一限位件101与旋转轴5之间的环形空间；第二限位件102上设置有第二密封圈6b，用于密封第二限位件102与旋转轴5之间的环形空间。

可见，通过在第一限位件101与旋转轴5之间的环形空间内密封设置有第一密封圈6a，以及在第二限位件102与旋转轴5之间的环形空间内密封设置有第二密封圈6b，可防止携带有煤屑的洗井液流入到洗井工具的内部而腐蚀轴承4，延长了洗井工具的使用寿命。

同样地，为了避免携带有煤屑的洗井液从环空流体流入到喷头2的内部，而堵塞第二喷嘴3b，进而不能有效地破碎沉积在井筒上的煤屑，如图1所示，本实用新型实施例在喷头2的内壁上设置有第三密封圈6c，用于密封喷头2与旋转轴5之间的环形空间。

如上述工作原理所述，第一喷嘴3a产生冲击射流，并在该射流的冲击作用下来破碎沉积在井筒上的煤屑，本实用新型实施例为了使第一喷嘴3a能有效破碎井筒上的煤屑，对第一喷嘴3a在喷头1的设置位置、排布方式进行优化，具体为：多个第一喷嘴3a沿周向方向均匀设置在喷头2的头部上；参见图1，第一喷嘴3a与喷头2的中心轴之间的第一夹角A1相同；第一夹角A1为13°–17°(举例来说，可设置为13°、14°、15°、16°、17°等)。

进一步地，由于洗井液经第一喷嘴3a喷射后会发散，使得多个第一喷嘴3a喷射的洗井液进行交汇，减少了第一喷嘴3a所喷射井筒上的煤屑的面积，不利于破碎煤屑。为了解决该问题，参见图2，本实用新型实施例中的多个第一喷嘴3a的直径均不同，这样可防止多个第一喷嘴3a喷射出来的洗井液进行交汇。

其中，第一喷嘴3a的直径可设置为7mm–9mm(举例来说，可设置为7mm、7.5mm、8mm、8.5mm、9mm等)，并可在喷头2的头部设置2–4个(举例来说，可设置为2个、3个、4个)。

如上述工作原理所述，第二喷嘴3b喷射洗井液来驱动喷头2转动，本实用新型实施例为了使第二喷嘴3b能有效驱动喷头2转动，对第二喷嘴3b在喷头1的设置位置、排布方式进行优化，具体为：多个第二喷嘴3b沿相同的倾斜方向设置在喷头2的周向上，且第二喷嘴3b的倾斜角A2相同(参见图3)；倾斜角A2为58°–62°(举例来说，可设置为58°、59°、60°、61°、62°等)。

需要说明的是，第二喷嘴3b的倾斜角A2指的是，当第二喷嘴3b旋转至喷头2的最下端时，第二喷嘴3b的中心轴与竖直方向的夹角(参见图3)。

另外，多个第二喷嘴3b可按顺时针或逆时针的倾斜方向设置在喷头2上，在本实用新型实施例中，由于油管顺时针旋转，故将多个第二喷嘴3b可按顺时针方向进行倾斜设置，以增加清除井筒壁上的煤屑的效果。

其中，第二喷嘴3b的直径可设置为3mm–6mm(举例来说，可设置为3mm、3.5mm、4mm、4.5mm、5mm、5.5mm、6mm等)，并可在喷头2的侧壁上设置3–5个(举例来说，可设置为3个、4个、5个)。

如上述工作原理所述，第三喷嘴3c向背离喷头2的方向进行射流，可携带煤屑向靠近进口的方向运动，本实用新型实施例为了增强第三喷嘴3c携带煤屑能力，对第三喷嘴3c在管体1的设置位置、排布方式进行优化，具体为：多个第三喷嘴3c沿周向方向均匀设置在管体1上；第三喷嘴3c的中心轴与管体1的中心轴之间的第二夹角A3相同(参见图1)；第二夹角A3为28°–32°(举例来说，可设置为28°、29°、30°、31°、32°等)。

其中，第三喷嘴3c的直径可设置为3mm–5mm(举例来说，可设置为3mm、3.5mm、4mm、4.5mm、5mm等)，并可在管体1上设置2–3个(举例来说，可设置为2个、3个)。

上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本公开的可选实施例，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，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保护范围之内。

Claims (10)

1.一种洗井工具，包括管体(1)、与所述管体(1)密封连接的喷头(2)、以及设置在所述喷头(2)上的多个第一喷嘴(3a)，其特征在于，所述喷头(2)与所述管体(1)可转动连接；

所述喷头(2)上设置有多个第二喷嘴(3b)，用于通过喷射洗井液来驱动所述喷头(2)转动；

所述管体(1)上设置有多个第三喷嘴(3c)，用于向背离所述喷头(2)的方向喷射洗井液。

2.根据权利要求1所述的洗井工具，其特征在于，所述喷头(2)通过轴承(4)与所述管体(1)可转动连接。

3.根据权利要求2所述的洗井工具，其特征在于，所述洗井工具还包括管状的旋转轴(5)；

所述旋转轴(5)的头部密封套设于所述喷头(2)内，并与所述喷头(2)可拆卸连接；

所述旋转轴(5)的尾部密封套设于所述管体(1)内，并通过所述轴承(4)与所述管体(1)可转动连接；

所述旋转轴(5)的尾部与所述第三喷嘴(3c)之间具有空隙。

4.根据权利要求3所述的洗井工具，其特征在于，所述管体(1)的内壁上间隔设置有环形的第一限位件(101)、第二限位件(102)；

所述旋转轴(5)的外壁上设置有环形的第三限位件(501)；

所述第三限位件(501)的头部、尾部分别与所述第一限位件(101)、所述第二限位件(102)配合形成环形卡槽；

所述环形卡槽内设置有所述轴承(4)。

5.根据权利要求4所述的洗井工具，其特征在于，所述第一限位件(101)上设置有第一密封圈(6a)，用于密封所述第一限位件(101)与所述旋转轴(5)之间的环形空间；

所述第二限位件(102)上设置有第二密封圈(6b)，用于密封所述第二限位件(102)与所述旋转轴(5)之间的环形空间。

6.根据权利要求3所述的洗井工具，其特征在于，所述喷头(2)的内壁上设置有第三密封圈(6c)，用于密封所述喷头(2)与所述旋转轴(5)之间的环形空间。

7.根据权利要求1所述的洗井工具，其特征在于，多个所述第一喷嘴(3a)沿圆周方向均匀设置在所述喷头(2)的头部；

所述第一喷嘴(3a)的中心轴与所述喷头(2)的中心轴之间的第一夹角(A1)相同；

所述第一夹角(A1)为13°–17°。

8.根据权利要求7所述的洗井工具，其特征在于，多个所述第一喷嘴(3a)的直径均不同。

9.根据权利要求1所述的洗井工具，其特征在于，多个所述第二喷嘴(3b)沿相同的倾斜方向设置在所述喷头(2)的周向上，且所述第二喷嘴(3b)的倾斜角(A2)相同；

所述倾斜角(A2)为58°–62°。

10.根据权利要求1所述的洗井工具，其特征在于，多个所述第三喷嘴(3c)沿圆周方向均匀设置在所述管体(1)上；

所述第三喷嘴(3c)的中心轴与所述管体(1)的中心轴之间的第二夹角(A3)相同；

所述第二夹角(A3)为28°–32°。