一种可调阻尼旋转洗井工具制造技术

本实用新型专利技术提供了一种可调阻尼旋转洗井工具，所述洗井工具包括：主轴、旋转喷头、阻尼调节总成和先导头，其中，主轴包括上接头和下部芯轴，中心水孔贯穿上接头并进入下部芯轴中，下部芯轴侧壁上设置有若干个与中心水孔连通的旁通水孔，下部芯轴的下段设置有外螺纹；旋转喷头包括喷头套和喷嘴，喷头套内壁与下部芯轴外壁之间形成第一环形空腔，喷嘴安装槽将第一环形空腔与外部连通，喷嘴安装在喷嘴安装槽中；先导头设置在旋转喷头之下且与下部芯轴固定；下部芯轴、旋转喷头和先导头之间形成第二环形空腔；阻尼调节总成位于第二环形空腔中，以调节旋转喷头所受阻尼。本实用新型专利技术具有旋转阻尼可调、旋转速度可调，提高清洗效果等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种可调阻尼旋转洗井工具
本技术属于石油与天然气钻探工程井下工具
，具体来讲，涉及一种洗井作业过程中可调阻尼旋转洗井工具。
技术介绍
油气井、注水井生产过程中常常出现地层出砂、结垢、结腊等问题，此外，在完井、修井及其他作业中出现的砂堵与砂卡现象。目前，连续管冲砂洗井作业已经成为现场施工的一个基础应用，同时也是各种复杂作业中必不可少的一个重要环节。洗井类作业主要用于处理油气井生产管柱的油垢、腊垢、锈垢或盐垢等附着在管柱内壁的物质。连续管与高压水射流清洗技术结合进行管柱清洗相比传统的清洗方式，清洗效率高，操作简单且不污染环境。其基本原理是利用清洗工具射出高速射流冲击管柱内表面，与垢污发生碰撞、摩擦、剪切，以达到清洗除垢的目的。现有的各种洗井工具基本分为多孔喷嘴、旋流喷嘴和旋转喷嘴三类冲砂洗井工具。对于多孔喷嘴工具，流体通过喷头的喷孔时产生节流，形成高速射流，达到冲洗的目的，是最基本的一类洗井形式；对于旋流喷嘴工具，工作时，流体通过造旋器，流体的轨迹发生改变，强迫流体沿着造旋器的导引方向流动，流体产生三维速度，即轴向、径向与旋转，最终流体经过喷嘴时呈锥形高速喷出，喷射出的流体呈圆锥状，其工具的通过性强，可以应用在复杂井作业中，有一定的破岩能力，清洗效果好；在旋转喷嘴工具中，由于喷嘴的偏心安装，流出流体产生反作用力驱动喷头转动，通过限速环进行速度的控制，防止喷头旋转速度过快，保证清洗管壁时有一定的驻流时间，以便达到清洗的效果。专利号为CN107747484A，名称为一种高压水动旋转射流洗井装置公开了一种高压水动旋转射流洗井装置，包括端口段、轴承座、旋转轴、连接段和射流段。端口段上端开有内螺纹，下端开有外螺纹，端口段下端与轴承座螺纹连接，旋转轴通过轴承固定在轴承座内，旋转轴下端与连接段螺纹连接，连接段与射流段螺纹连接，在射流段头部设有侧向斜切孔及顶部中心孔。端口段、旋转轴、连接段均开有中心孔，用于液体流动。该装置在工作时，高压水管连接端口段的连接端口，高压水流向射流段后，经过射流段上的侧向斜切孔形成侧向斜切射流，依靠其反冲力驱动射流段快速旋转，冲击力强，结构紧凑简单，清洁注水井效果显著。该装置实质是一种不具有旋转限速功能的旋转喷嘴工具，在使用中可能会出现转速过快而不能保证冲洗液流在管壁的驻留时间的情况，甚至，在流体压力较大而使转速过快时，喷射出的冲洗液流将趋近于雾化状态，大大降低其冲洗能力。专利号为CN202108436U，名称为一种洗井用水力自旋转喷头公开了一种洗井用水力自旋转喷头，由喷头总成、独立喷嘴、中心管、限速机构、单向阀等组成，其技术特征是：在喷头的特定位置开螺纹孔，通过螺纹连接安装喷嘴；中心管两端装有滚动轴承，它在输送液体的同时又起到旋转轴作用，旋转轴上的限速机构利用摩擦块实现离心限速。该自旋转喷头实质上也是一种旋转喷嘴工具，与专利CN107747484A不同之处在于该工具的内部设置有摩擦限速机构，克服了转速过快而不能保证冲洗液流在管壁的驻留时间的缺点。但是，改专利简单地通过摩擦制动的方式限速具有三个缺点：摩擦力固定，无法根据管柱内的流体的压力、流速等条件自动调节，适用区间狭窄；摩擦力来源于套筒和摩擦块的所产生的热量无法及时排出，势必导致套筒和摩擦块的热磨损，一方面使套筒和摩擦块都成为易损件，大大降低了工具的使用寿命、提高了使用成本和维护难度的同时；另一方面当套筒和/或摩擦块磨损到一定程度后，其间的摩擦力将相较于预设值降低，使工具的工作性能无法得到保障。作为旋转冲洗井工具，以上两个专利提供了具有一定价值的设计思路，但是在转速控制、转速自调节和可靠性方面均有很大的缺陷，无法做到在限速驻流的基础上实现旋转阻尼的调节，从而难以最大化发挥工具的冲洗井的效果。
技术实现思路
本技术的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。例如，本技术的目的在于提供一种旋转阻尼可调、防止喷头旋转速度过快，提高清洗效果的可调阻尼旋转洗井工具。为了实现上述目的，本技术提供了一种可调阻尼旋转洗井工具。所述洗井工具可包括：主轴、旋转喷头、阻尼调节总成和先导头，其中，主轴具有轴向设置的中心水孔并包括上下连接的上接头和下部芯轴，中心水孔在上接头的上端面形成了一个开口，中心水孔的底部位于下部芯轴中，上接头的径向尺寸大于下部芯轴的径向尺寸，下部芯轴侧壁上还开设有若干个与中心水孔连通的旁通水孔，下部芯轴的下段还设置有外螺纹；旋转喷头包括喷头套和若干个喷嘴，喷头套内壁与下部芯轴外壁之间形成了第一环形空腔，第一环形空腔与旁通水孔连通，喷头套上还开设有若干个底部与第一环形空腔连通的喷嘴安装槽，喷嘴安装槽的数量与喷嘴的数量相同并能够一一对应，喷嘴安装在呈对应关系的喷嘴安装槽中；先导头设置在旋转喷头之下且与下部芯轴下端部固定连接；所述下部芯轴、旋转喷头和先导头之间形成了第二环形空腔，所述第二环形空腔位于第一环形空腔下部且不与第一环形空腔连通；阻尼调节总成位于在第二环形空腔中，并包括自上而下依次套设在下部芯轴上的垫环、调节弹簧和调节螺母，其中，垫环上端面与旋转喷头直接或间接接触；调节弹簧一端作用在垫环上，另一端作用在调节螺母上；调节螺母具有与下部芯轴上外螺纹相适配的内螺纹，调节螺母上沿径向设置有紧定螺钉，紧定螺钉将调节螺母在下部芯轴上的位置固定。在本技术的一个或多个示例性实施例中，所述洗井工具还可包括设置在旋转喷头与上接头之间的第一轴承，设置在旋转喷头与垫环之间的第二轴承。在本技术的一个或多个示例性实施例中，所述先导头下端可为圆锥或半球形。在本技术的一个或多个示例性实施例中，所述在垂直于主轴中心轴线的任一截面上，主轴与该平面相交的点到喷嘴中心轴线在该平面上的投影线的距离可为5～25mm。在本技术的一个或多个示例性实施例中，所述喷嘴的轴线在其轴向平面内与所述主轴中心轴线的夹角可为15°～90°。在本技术的一个或多个示例性实施例中，所述喷嘴的内径可为1～10mm。在本技术的一个或多个示例性实施例中，所述先导头可与下部芯轴螺纹连接。在本技术的一个或多个示例性实施例中，所述喷嘴安装槽可包括上安装槽，其中，上安装槽包括设置在同一平面上且沿圆周均匀分布的多个上安装孔，沿从上到下方向，每个上安装孔的轴线与主轴中心轴线之间的距离逐渐减小。在本技术的一个或多个示例性实施例中，所述喷嘴安装槽可包括下安装槽，其中，下安装槽包括设置在同一平面上且沿圆周均匀分布的多个下安装孔，沿从上到下方向，每个下安装孔的轴线与主轴中心轴线之间的距离逐渐增大。与现有技术相比，本技术的有益效果可包括以下内容中的至少一项：(1)利用动量守恒原理，在旋转喷头上安装喷嘴，使流体流出喷头时产生轴向、径向与周向三维速度，流体作用于喷头的周向反作用力将驱动喷头旋转；(2)与喷头同轴安装的旋转阻尼可调装置将在喷头旋转时降低喷头转速、防止喷头旋转速度过快，保证清洗管壁时液流有一定的驻流时间，从而达到最优的清洗效果。附图说明图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可调阻尼旋转洗井工具，其特征在于，所述洗井工具包括：主轴、旋转喷头、阻尼调节总成和先导头，其中，/n主轴具有轴向设置的中心水孔并包括上下连接的上接头和下部芯轴，中心水孔在上接头的上端面形成了一个开口，中心水孔的底部位于下部芯轴中，上接头的径向尺寸大于下部芯轴的径向尺寸，下部芯轴侧壁上还开设有若干个与中心水孔连通的旁通水孔，下部芯轴的下段还设置有外螺纹；/n旋转喷头包括喷头套和若干个喷嘴，喷头套内壁与下部芯轴外壁之间形成了第一环形空腔，第一环形空腔与旁通水孔连通，喷头套上还开设有若干个底部与第一环形空腔连通的喷嘴安装槽，喷嘴安装槽的数量与喷嘴的数量相同并能够一一对应，喷嘴安装在呈对应关系的喷嘴安装槽中；/n先导头设置在旋转喷头之下且与下部芯轴下端部固定连接；/n所述下部芯轴、旋转喷头和先导头之间形成了第二环形空腔，所述第二环形空腔位于第一环形空腔下部且不与第一环形空腔连通；/n阻尼调节总成位于在第二环形空腔中，并包括自上而下依次套设在下部芯轴上的垫环、调节弹簧和调节螺母，其中，/n垫环上端面与旋转喷头直接或间接接触；/n调节弹簧一端作用在垫环上，另一端作用在调节螺母上；/n调节螺母具有与下部芯轴上外螺纹相适配的内螺纹，调节螺母上沿径向设置有紧定螺钉，紧定螺钉将调节螺母在下部芯轴上的位置固定。/n...

【技术特征摘要】
1.一种可调阻尼旋转洗井工具，其特征在于，所述洗井工具包括：主轴、旋转喷头、阻尼调节总成和先导头，其中，
主轴具有轴向设置的中心水孔并包括上下连接的上接头和下部芯轴，中心水孔在上接头的上端面形成了一个开口，中心水孔的底部位于下部芯轴中，上接头的径向尺寸大于下部芯轴的径向尺寸，下部芯轴侧壁上还开设有若干个与中心水孔连通的旁通水孔，下部芯轴的下段还设置有外螺纹；
旋转喷头包括喷头套和若干个喷嘴，喷头套内壁与下部芯轴外壁之间形成了第一环形空腔，第一环形空腔与旁通水孔连通，喷头套上还开设有若干个底部与第一环形空腔连通的喷嘴安装槽，喷嘴安装槽的数量与喷嘴的数量相同并能够一一对应，喷嘴安装在呈对应关系的喷嘴安装槽中；
先导头设置在旋转喷头之下且与下部芯轴下端部固定连接；
所述下部芯轴、旋转喷头和先导头之间形成了第二环形空腔，所述第二环形空腔位于第一环形空腔下部且不与第一环形空腔连通；
阻尼调节总成位于在第二环形空腔中，并包括自上而下依次套设在下部芯轴上的垫环、调节弹簧和调节螺母，其中，
垫环上端面与旋转喷头直接或间接接触；
调节弹簧一端作用在垫环上，另一端作用在调节螺母上；
调节螺母具有与下部芯轴上外螺纹相适配的内螺纹，调节螺母上沿径向设置有紧定螺钉，紧定螺钉将调节螺母在下部芯轴上的位置固定。


2.根据权利要求1所述的可调阻尼旋转洗井工具，其特征在于，所述洗井工具还包括设置在...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹先雄，范宇，卢秀德，曾波，石孝志，宋丹，方福君，李源源，孙兆岩，马小龙，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团有限公司，中国石油集团川庆钻探工程有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11