一种洗井用限转速脉冲式喷头制造技术

本发明专利技术涉及一种用于石油天然气井中洗井用的限转速脉冲式喷头。它能产生自旋转并控制转速在一定范围内及产生脉冲式的射流。其技术方案是：中心管用螺纹与端盖上段连接；上接头上段与端盖中段内部间设有摩擦轮总成，上接头用销钉与摩擦轮总成连接，上接头中段与中心管间设有圆柱滚子轴承；中接头用螺纹分别与上、下接头连接；上、下接头分别设有三排孔，用于焊接不同射流方向的喷嘴；下接头用螺纹与底接头连接；中心管用螺纹与座子连接；座子和下接头间设有推力球轴承；底接头上设有三个孔，用于焊接三个喷嘴。本洗井用限转速脉冲式喷头能控制转速在一定范围内的自旋转及产生脉冲式的射流，有效清洗井壁的附着物，用于井下管柱上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种洗井用限转速脉冲式喷头，作业时安装在井下管柱底部的接头上，用于冲洗井壁的砂桥、铁锈、石蜡等附着物，属于油气井生产过程中的用于修井作业的洗井工艺过程中的井下工具。
技术介绍
国内很大一部分生产井进入采油的中后期，出砂、管壁生锈、结蜡等现象严重，很大程度上制约了原油的开采效率及生产成本。然而在实际应用过程中，修井作业的洗井工艺过程中的井下配套工具还比较匮乏，因此研制一种清洗井壁效果好的喷头显得越来越重要。通过大量的专利及文献调研发现，现今油气井洗井作业时使用的喷头许多不具有自旋转的功能，目前一些工程技术人员研制了几种可以自旋转的喷头，如专利号为201220722041.8的自旋转洗井喷头通过设置特殊流道的形式以实现水力驱动自旋转的功能，但没有解决控制转速的功能；专利号为201120011251.1的一种洗井用水力自旋转喷头通过设置流经不同方向的喷嘴实现了以水力驱动喷头自旋转的功能，其内部结构中设置的摩擦块通过摩擦力在一定程度上控制了转速，然而摩擦块单一，控制转速效果有待考宄，一定水力压强的条件下，水力喷射连续不断作用，降低了洗井效果。综合现有调研的资料，目前的洗井喷头主要存在如下问题:(I)自旋转式的喷头种类缺乏，一些自旋转式的喷头旋转速度又过快或过慢，设置的摩擦装置不能有效的控制转速在一定范围内；(2)喷射出的洗井液冲洗强度不高，无法有效清洗井壁附着物；(3)喷头冲洗面积不大，严重影响了洗井效率。
技术实现思路
专利技术的目的:在修井作业洗井工艺过程中，为了冲洗井壁的石蜡、铁锈、砂桥等附着物，实现正常、高效的洗井作业，特提供一种洗井用限转速脉冲式喷头。本专利技术的技术方案:一种洗井用限转速脉冲式喷头，是由中心管、端盖、摩擦轮总成、销钉、上接头、喷嘴、中接头、下接头、座子、底接头、O型橡胶密封圈、推力球轴承、轴用弹性挡圈、孔用弹性挡圈和圆柱滚子轴承组成，其中摩擦轮总成由两个离心块、四个弹簧和两个摩擦片组成。其结构特征是:中心管上段外部用螺纹与端盖上段内部连接，中心管设有轴肩与端盖上段内部一个台阶面接触，中心管的外圆柱面与上接头上段内圆柱面间隙配合；上接头上段外部与端盖中段内部之间设有两个摩擦轮总成，在预设定的正常转速范围内运行的情况下，摩擦轮总成摩擦片的外圆柱面与端盖中段内圆柱面之间有一定间隙，在超过一定转速后，摩擦轮总成摩擦片的外圆柱面与端盖中段内圆柱面相互接触；上接头上段外部与两个摩擦轮总成分别通过两个销钉连接，销钉与上接头上段外部是过盈连接，销钉与摩擦轮总成是有间隙的连接，摩擦轮总成的离心块可以沿着销钉轴向移动，但销钉的形状不是圆柱结构，不能围着销钉中心线转动；上接头中段外部与端盖下段内部间隙配合，之间设有O型橡胶密封圈D ;上接头中段设有轴肩与端盖下端面接触；中心管与上接头中段内部之间设有圆柱滚子轴承，圆柱滚子轴承内圈与外圈的上端面分别通过中心管上的轴肩与上接头中段内部的台阶面定位，圆柱滚子轴承内圈的下端面通过安装在中心管上的轴用弹性挡圈定位，圆柱滚子轴承外圈的下端面通过安装在上接头中段内部的孔用弹性挡圈定位；中心管外圆柱面与中接头上段半内圆柱面、中段内圆柱面、下段半内圆柱面间隙配合部分，之间设有四个O型橡胶密封圈B;中心管分别在于中接头上、下段内圆柱面两处配合部分分别设有泄流孔，该两处泄流孔分别在相位上相差180度；中接头上段外部与上接头中段内部之间设有O型橡胶密封圈C，中接头上段外部与上接头下段内部之间由于自身结构形成空腔；上接头外部设有等间距的三排孔，每一排设置为等间距的四个孔，三排孔从上往下分别焊接不同射流方向的特制喷嘴A ;中接头中段外部用螺纹与上接头下段内部连接，中接头中段设有轴肩与上接头下端面接触，中接头中段外部用螺纹与下接头上段内部连接，中接头中段设有轴肩与下接头上端面接触，中接头下段外部与下接头下段内部之间由于自身结构形成空腔；下接头外部设有等间距的三排孔，每一排设置为等间距的四个孔，三排孔从上往下分别焊接不同射流方向的特制喷嘴A ;中接头下段外部与下接头中段内部之间设有O型橡胶密封圈C ;中心管外部用螺纹与座子内部连接；座子和下接头中段内部之间设有推力球轴承，座子的外圆柱面与下接头下段内圆柱面有一定间隙，座子下段中心线的一旁设有泄流孔；底接头上段内部用螺纹与下接头下段外部连接；下接头下段设有轴肩与底接头上端面接触；底接头内部台阶面与座子下端面之间有一定间隙，之间设有O型橡胶密封圈A，底接头的内部台阶设有一个半圆周的孔，底接头下段内部由于自身结构形成空腔，底接头设有三个孔，分别焊接三个特制喷嘴B。本专利技术的有益效果:自旋转功能:该洗井用限转速脉冲式喷头的上接头与下接头分别设有三排等间距的孔，这些孔焊接有特制喷嘴A，在洗井作业过程中，这些特制喷嘴内部的流道可以使洗井液喷出方向有速度的分量沿着该喷头的外圆柱面周向的方向，从而实现以水力驱动该喷头可动部分构件旋转的功能。需进行说明的是，洗井作业过程中的不动构件有，中心管、端盖、轴用弹性挡圈和座子。洗井作业过程中的可动构件有，摩擦轮总成、销钉、上接头、O型橡胶密封圈、孔用弹性挡圈、喷嘴A、中接头、下接头和底接头、喷嘴B。其中，圆柱滚子轴承和推力球轴承均连接着不动构件与可动构件。控制转速功能:该洗井用限转速脉冲式喷头的上接头上段外部与端盖中段内部之间设有两个摩擦轮总成，摩擦轮总成由两个离心块、四个弹簧、两个摩擦片组成。上接头上段外部与两个摩擦轮总成分别通过两个销钉连接，其中销钉与上接头上段外部是过盈连接，销钉与摩擦轮总成是有间隙的连接以至于摩擦轮总成的离心块可以沿着销钉轴向移动。销钉的形状不是圆形结构，以至于摩擦轮总成的中心线与上接头的中心线重合，不存在上下摆动，影响摩擦效果。洗井作业过程中，当该喷头的旋转部分在预设定的正常转速范围内运行的情况下，摩擦轮总成的外圆柱面与该喷头不动构件端盖的中段内圆柱面之间有一定间隙，不发生接触。由于喷射的洗井液速度随时变化，从而导致该喷头旋转部分的转速也在随时发生着变化，当超过一定转速后，摩擦轮总成离心块与摩擦片抵抗弹簧作用力向远离中心线的方向扩张，使得摩擦片的外圆柱面与端盖中段内圆柱面相互接触，在它们之间产生摩擦力，喷头可动部分的转速越大，其离心块与摩擦片的离心力越大，使得摩擦片与端盖中段内圆柱面产生更大的摩擦力，从而使得该喷头的可动部分转速下降。当转速下降到预先设定的范围内时，离心块与摩擦片受到弹簧作用力，向中心线的方向靠近，使得摩擦片的外圆柱面与端盖中段内圆柱面逐渐相互分开，从而使得摩擦力逐渐为零，回到预设的初始位置。需进行说明的是，由于离心块相比摩擦片有更大的自重，可以有效的改变离心力变化，进而改变摩擦力，已达到控制转速的目的。脉冲射流功能:该洗井用限转速脉冲式喷头的喷嘴，分为上接头上的三排喷嘴、下接头上的三排喷嘴及底接头上的三个喷嘴。先对上接头上的三排喷嘴与下接头上的三排喷嘴进行说明，中心管的外圆柱面与中接头上段内半圆柱面、下段内半圆柱面间隙配合部分，中心管在这两处配合部分分别设有泄流孔，该两处孔在相位上相差180度。中接头上段外部与上接头下段内部之间由于自身结构形成空腔，中接头下段外部与下接头下段内部之间由于自身结构形成空腔。在洗井作业喷头旋转部分旋转过程中，中接头上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种洗井用限转速脉冲式喷头，是由中心管、端盖、摩擦轮总成、销钉、上接头、喷嘴、中接头、下接头、座子、底接头、O型橡胶密封圈、推力球轴承、轴用弹性挡圈、孔用弹性挡圈和圆柱滚子轴承组成，其中摩擦轮总成由两个离心块、四个弹簧和两个摩擦片组成。其特征在于：中心管(1)上段外部用螺纹与端盖(2)上段内部连接，中心管(1)设有轴肩与端盖(2)上段内部一个台阶面(101)接触，中心管(1)的外圆柱面与上接头(5)上段内圆柱面间隙配合；上接头(5)上段外部与端盖(2)中段内部之间设有两个摩擦轮总成(3)，在预设定的正常转速范围内运行的情况下，摩擦轮总成(5)摩擦片(3a)的外圆柱面(116)与端盖(2)中段内圆柱面(115)之间有一定间隙，在超过一定转速后，摩擦轮总成(3)摩擦片(3a)的外圆柱面(116)与端盖(2)中段内圆柱面(115)相互接触；上接头(5)上段外部与两个摩擦轮总成(3)分别通过两个销钉(4)连接，销钉(4)与上接头(5)上段外部是过盈连接，销钉(4)与摩擦轮总成(3)是有间隙的连接，摩擦轮总成(3)的离心块(3b)可以沿着销钉(4)轴向移动，但由于销钉(4)的形状不是圆柱结构，不能围着销钉(4)中心线转动。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋发光，卓昌荣，梁政，张佳佳，刘晓宁，谢帅，谭晓波，李贞丽，张伟，张敏，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川;51