專利名稱：一種適用于油氣田井下作業(yè)的旋轉(zhuǎn)注入工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及油田修井技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種應(yīng)用于油氣井井筒、井壁和炮 眼的清洗與解堵的井下專用工具，是一種與沖砂管柱配套能應(yīng)用于負(fù)壓沖砂施工作業(yè)的油 氣田井下作業(yè)的旋轉(zhuǎn)注入工具。
背景技術(shù)：
油田注水開發(fā)或酸化過程中，主要采用的是由地面高壓泵通過注水管線和注入工 具向地層擠注高壓水或酸化液。在油氣井井筒、井壁和炮眼的清洗與解堵的施工中，需要由 作業(yè)管柱將注入工具送入井內(nèi)，在地面注入清洗液。目前井下注入工具是一個(gè)上下帶有油 管螺紋的短節(jié)，工具本體上開有2 4孔，這種工具不影響酸化液進(jìn)入地層，但在油氣井井 筒、井壁和炮眼沖洗與解堵施工中，工具上帶的孔眼無法自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)，只能通過地面轉(zhuǎn) 動(dòng)工具或拖動(dòng)工具實(shí)現(xiàn)移動(dòng)，只能對(duì)與孔眼相對(duì)應(yīng)的幾處井筒或井壁實(shí)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。中國專利公告號(hào)CN201125722Y。提供了一種井下壓力脈沖注液工具。是一種當(dāng) 蓄液腔中的壓力達(dá)到脈沖流體輸出控制閥設(shè)定的開啟壓力時(shí)，控制閥打開，產(chǎn)生脈沖射流。 依靠注入液體實(shí)現(xiàn)自動(dòng)工作，不依賴地面動(dòng)力設(shè)備；產(chǎn)生脈沖流體的周期、壓力幅參數(shù)可以 調(diào)節(jié)，但不能用于套管變形井注入施工中。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種適用于油氣田井下作業(yè)的旋轉(zhuǎn)注入工具，在進(jìn)行 井筒炮眼清洗與解堵作業(yè)中該工具在地面泵入流體作用下，旋轉(zhuǎn)注入工具的旋轉(zhuǎn)體在一定 壓力的流體作用下產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)作用，利用旋轉(zhuǎn)體自身旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)井筒炮眼全方位的徹底清 洗，酸液沿圓周徑向噴射，與常規(guī)酸洗作業(yè)相比該工具能更徹底的對(duì)井筒進(jìn)行酸洗。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是適用于油氣田井下作業(yè)的旋轉(zhuǎn)注入工具，主要由 連接套、中心軸、軸承外殼、軸承、限位套、軸套、旋轉(zhuǎn)體、沖砂、噴嘴、螺帽和平面軸承組成， 連接套為圓筒狀，連接套的上端有螺紋，能根據(jù)井下施工要求連接在施工管柱的下端入井。 其特征在于連接套的壁上有螺紋并連接一個(gè)中心軸。中心軸外壁為四個(gè)階梯圓柱體組成， 中心軸有中心通孔，注入液體能通過中心軸中心通孔進(jìn)入下部的旋轉(zhuǎn)體內(nèi)。在連接套的下 端有內(nèi)螺紋，連接套下端內(nèi)螺紋上固定有軸承外殼，軸承外殼為圓筒狀，軸承外殼的上端在 中心軸第二個(gè)圓柱體外壁與連接套內(nèi)壁之間的環(huán)形空間內(nèi)。在軸承外殼內(nèi)壁與中心軸的第 三個(gè)圓柱體外壁之間有軸承。軸承是雙向推力球軸承(GB302-64)。在軸承外殼的下端內(nèi)螺 紋連接有限位套，限位套為圓柱體形有中心孔。限位套的上平面頂壓在軸承下平面上。限 位套內(nèi)壁與中心軸第四圓柱體外壁之間有環(huán)形空間。在限位套內(nèi)壁與中心軸第四圓柱體外 壁之間的環(huán)形空間內(nèi)有軸套。軸套的頂端在軸承與中心軸第四圓柱體外壁之間的環(huán)形空間 內(nèi)。中心軸第四圓柱體穿過軸套中心孔。在中心軸第四圓柱體的下端有螺紋，在中心軸第 四圓柱體的下端的螺紋上固定有螺帽。在螺帽與軸套內(nèi)端面之間有平面軸承，平面軸承套
3在中心軸第四圓柱體外壁上。螺帽將平面軸承固定在中心軸第四圓柱體下端。軸套下端有 螺紋，軸套下端螺紋連接旋轉(zhuǎn)體。旋轉(zhuǎn)體為圓柱形，旋轉(zhuǎn)體中部有中心孔，在旋轉(zhuǎn)體的壁上 水平均勻分布有旋轉(zhuǎn)噴孔，旋轉(zhuǎn)噴孔的方向相同。在旋轉(zhuǎn)體的下端中心孔內(nèi)固定有噴嘴座， 噴嘴座有中心孔，在噴嘴座中心孔內(nèi)固定有噴嘴。當(dāng)高壓液體從旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)噴孔噴出時(shí)， 高壓液體產(chǎn)生反作用力，推動(dòng)旋轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)體帶動(dòng)上部的軸套旋轉(zhuǎn)。平面軸承能減少 旋轉(zhuǎn)阻力；軸承起到扶正軸套頂部的作用。旋轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)噴孔噴出的高壓液體實(shí)現(xiàn)對(duì)井壁及 炮眼的酸洗；噴嘴噴出的高壓液體實(shí)現(xiàn)負(fù)壓注入。為了提高密封性能，在軸承外殼與中心軸第二個(gè)圓柱體外壁之間有密封圈；在限 位套內(nèi)壁與扶正軸套之間有密封圈。所述的旋轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)噴孔分布有層，每層旋轉(zhuǎn)噴孔交錯(cuò)排列；每層有個(gè)旋轉(zhuǎn)噴孔，每 個(gè)旋轉(zhuǎn)噴孔的直徑為3毫米。旋轉(zhuǎn)噴孔的中心線與旋轉(zhuǎn)體徑向中心線相交在旋轉(zhuǎn)體中心孔 內(nèi)壁上，旋轉(zhuǎn)噴孔的中心線與旋轉(zhuǎn)體中心線的夾角為37度。本實(shí)用新型的有益效果本實(shí)用新型適用于油氣田井下作業(yè)的旋轉(zhuǎn)注入工具，在 施工中油管內(nèi)高壓流體從旋轉(zhuǎn)體圓周的旋轉(zhuǎn)噴孔噴出，產(chǎn)生反作用力，使旋轉(zhuǎn)體向反方向 旋轉(zhuǎn)，依靠旋轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)井筒射孔井眼的全方位清洗；同時(shí)旋轉(zhuǎn)本體內(nèi)部下端噴嘴應(yīng) 用在負(fù)壓沖砂作業(yè)時(shí)，能在井底建立低于油層的壓力實(shí)現(xiàn)負(fù)壓差沖砂，依靠液力作用沖散 井內(nèi)堵物并攜帶出井，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)層解堵的效果。由于該實(shí)用新型專利井下旋轉(zhuǎn)注入工具能實(shí) 現(xiàn)在壓力作用下旋轉(zhuǎn)噴射酸洗，能對(duì)井筒炮眼徹底清洗解堵，另外旋轉(zhuǎn)注入工具結(jié)構(gòu)短小 緊湊，在水平井、稠油井的井筒酸洗效果非常明顯，目前在現(xiàn)場的五井次試用都獲得了成 功，有效解除了井筒清洗和解堵，提高了單井日產(chǎn)液量。

圖1是本實(shí)用新型適用于油氣田井下作業(yè)的旋轉(zhuǎn)注入工具結(jié)構(gòu)剖面示意圖。圖2是本實(shí)用新型的旋轉(zhuǎn)體8半剖示意圖。圖3是圖2的A-A剖面圖。圖中，1.連接套，2.中心軸，3.密封圈，4.軸承外殼，5.軸承，6.限位套，7.軸套， 8.旋轉(zhuǎn)體，9.噴嘴座，10.噴嘴，11.螺帽，12.平面軸承，13.旋轉(zhuǎn)噴孔。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1 以一個(gè)應(yīng)用572〃套管井的適用于油氣田井下作業(yè)的旋轉(zhuǎn)注入工具為 例，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。參閱圖1。本實(shí)用新型適用于油氣田井下作業(yè)的旋轉(zhuǎn)注入工具，主要由連接套1、 中心軸2、軸承外殼4、軸承5、限位套6、軸套7、旋轉(zhuǎn)體8、沖砂9、噴嘴10、螺帽11和平面軸 承12組成。連接套1為圓筒狀，外徑114mm。連接套1的上端有螺紋，能根據(jù)井下施工要求連 接在施工管柱的下端入井。連接套1的壁上有螺紋并連接一個(gè)中心軸2。中心軸2外壁為 四個(gè)階梯圓柱體組成，中心軸2有中心通孔，中心軸2中心通孔內(nèi)徑24mm。在連接套1的下端有內(nèi)螺紋，連接套1下端內(nèi)螺紋上固定有一個(gè)軸承外殼4，軸承 外殼4為圓筒狀，最大外徑114mm。軸承外殼4的上端在中心軸2第二個(gè)圓柱體外壁與連接套1內(nèi)壁之間的環(huán)形空間內(nèi)。在軸承外殼4與中心軸2第二個(gè)圓柱體外壁之間有兩道密封 圈3。在軸承外殼4內(nèi)壁與中心軸2的第三個(gè)圓柱體外壁之間有軸承5。軸承5是一個(gè)雙 向推力球軸承(GB302-64)。在軸承外殼4的下端內(nèi)螺紋連接有限位套6，限位套6為圓柱 體形外徑114mm，限位套6有中心孔。限位套6的上平面頂壓在軸承5下平面上。限位套6 內(nèi)壁與中心軸2第四圓柱體外壁之間有環(huán)形空間。在限位套6內(nèi)壁與中心軸2第四圓柱體 外壁之間的環(huán)形空間內(nèi)有軸套7。在限位套6內(nèi)壁與扶正軸套7之間有一道密封圈3和三 道密封環(huán)。軸套7的頂端在軸承5與中心軸2第四圓柱體外壁之間的環(huán)形空間內(nèi)。中心軸 2第四圓柱體穿過軸套7中心孔。在中心軸2第四圓柱體的下端有螺紋，在中心軸2第四圓 柱體的下端的螺紋上固定有螺帽U。在螺帽U與軸套7內(nèi)端面之間有平面軸承12，平面 軸承12套在中心軸2第四圓柱體外壁上。螺帽11將平面軸承12固定在中心軸2第四圓 柱體下端。軸套7下端有螺紋，軸套7下端螺紋連接旋轉(zhuǎn)體8。參閱圖2。旋轉(zhuǎn)體8為圓柱形，旋轉(zhuǎn)體8外徑100mm、內(nèi)徑60mm。旋轉(zhuǎn)體8中部有 中心孔，在旋轉(zhuǎn)體8的壁上水平均勻分布有斜向旋轉(zhuǎn)噴孔13，旋轉(zhuǎn)噴孔13的方向相同。旋 轉(zhuǎn)體8旋轉(zhuǎn)噴孔13分布有5層，每層旋轉(zhuǎn)噴孔13之間交錯(cuò)排列；每層有16個(gè)旋轉(zhuǎn)噴孔13， 每個(gè)旋轉(zhuǎn)噴孔13的直徑為3毫米。參閱圖3。旋轉(zhuǎn)噴孔13的中心線與旋轉(zhuǎn)體8徑向中心 線相交在旋轉(zhuǎn)體8中心孔內(nèi)壁上，旋轉(zhuǎn)噴孔13的中心線與旋轉(zhuǎn)體8中心線的夾角為37度。參閱圖1。在旋轉(zhuǎn)體8的下端中心孔內(nèi)固定有一個(gè)噴嘴座9，噴嘴座9有中心孔， 在噴嘴座9中心孔內(nèi)固定有噴嘴10。噴嘴座9采用螺紋固定在旋轉(zhuǎn)體8的下端中心孔內(nèi)。 噴嘴10采用一個(gè)帶有中心線孔的頂絲將噴嘴10固定在噴嘴座9內(nèi)。噴嘴座9與噴嘴10 的結(jié)構(gòu)，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)，不詳細(xì)敘述。本實(shí)用新型應(yīng)用于572"套管井及水平井井下井筒解堵作業(yè)，因此最大外徑尺寸 取值114mm，最小內(nèi)徑24mm，總長715mm。工具結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠、靈活。該實(shí)用新型專利 井下旋轉(zhuǎn)注入工具設(shè)計(jì)原則是應(yīng)用流體力學(xué)反作用原理，依據(jù)粘性流體流動(dòng)特性分析流體 在斜向孔眼流動(dòng)時(shí)能量變化及阻力損失，流體壓力能與動(dòng)能的不同轉(zhuǎn)化，將高壓液體的壓 強(qiáng)與速度增加，經(jīng)過旋轉(zhuǎn)噴孔的能量變化部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為推動(dòng)力，從而實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)體8旋轉(zhuǎn)； 在設(shè)計(jì)上采用平面軸承12承擔(dān)工作狀態(tài)時(shí)的軸向載荷。適用于572〃套管井井下炮眼沖洗及井筒解堵作業(yè)，最大剛體外徑114mm。
權(quán)利要求一種適用于油氣田井下作業(yè)的旋轉(zhuǎn)注入工具，主要由連接套(1)、中心軸(2)、軸承外殼(4)、軸承(5)、限位套(6)、軸套(7)、旋轉(zhuǎn)體(8)、沖砂(9)、噴嘴(10)、螺帽(11)和平面軸承(12)組成，連接套(1)為圓筒狀，連接套(1)的上端有螺紋；其特征在于連接套(1)的內(nèi)壁上有螺紋并連接一個(gè)中心軸(2)，中心軸(2)外壁為四個(gè)階梯圓柱體組成，中心軸(2)有中心通孔，在連接套(1)的下端有內(nèi)螺紋，連接套(1)下端內(nèi)螺紋上固定有軸承外殼(4)，軸承外殼(4)為圓筒狀，軸承外殼(4)的上端在中心軸(2)第二個(gè)圓柱體外壁與連接套(1)內(nèi)壁之間的環(huán)形空間內(nèi)，在軸承外殼(4)內(nèi)壁與中心軸(2)的第三個(gè)圓柱體外壁之間有軸承(5)，軸承(5)是雙向推力球軸承，在軸承外殼(4)的下端內(nèi)螺紋連接有限位套(6)，限位套(6)為圓柱體形有中心孔，限位套(6)的上平面頂壓在軸承(5)下平面上，限位套(6)內(nèi)壁與中心軸(2)第四圓柱體外壁之間有環(huán)形空間，在限位套(6)內(nèi)壁與中心軸(2)第四圓柱體外壁之間的環(huán)形空間內(nèi)有軸套(7)，軸套(7)的頂端在軸承(5)與中心軸(2)第四圓柱體外壁之間的環(huán)形空間內(nèi)，中心軸(2)第四圓柱體穿過軸套(7)中心孔，在中心軸(2)第四圓柱體的下端有螺紋，在中心軸(2)第四圓柱體的下端的螺紋上固定有螺帽(11)，在螺帽(11)與軸套(7)內(nèi)端面之間有平面軸承(12)，平面軸承(12)套在中心軸(2)第四圓柱體外壁上，螺帽(11)將平面軸承(12)固定在中心軸(2)第四圓柱體下端，軸套(7)下端有螺紋，軸套(7)下端螺紋連接旋轉(zhuǎn)體(8)，旋轉(zhuǎn)體(8)為圓柱形，旋轉(zhuǎn)體(8)中部有中心孔，在旋轉(zhuǎn)體(8)的壁上水平均勻分布有旋轉(zhuǎn)噴孔(13)，旋轉(zhuǎn)噴孔(13)的方向相同，在旋轉(zhuǎn)體(8)的下端中心孔內(nèi)固定有噴嘴座(9)，噴嘴座(9)有中心孔，在噴嘴座(9)中心孔內(nèi)固定有噴嘴(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于油氣田井下作業(yè)的旋轉(zhuǎn)注入工具，其特征是在軸承 外殼⑷與中心軸⑵第二個(gè)圓柱體外壁之間有密封圈⑶；在限位套(6)內(nèi)壁與扶正軸 套(7)之間有密封圈(3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于油氣田井下作業(yè)的旋轉(zhuǎn)注入工具，其特征是所述的 旋轉(zhuǎn)體(8)旋轉(zhuǎn)噴孔(13)分布有(5)層，每層旋轉(zhuǎn)噴孔(13)交錯(cuò)排列；每層有16個(gè)旋轉(zhuǎn) 噴孔(13)，每個(gè)旋轉(zhuǎn)噴孔(13)的直徑為(3)毫米，旋轉(zhuǎn)噴孔(13)的中心線與旋轉(zhuǎn)體⑶徑 向中心線相交在旋轉(zhuǎn)體(8)中心孔內(nèi)壁上，旋轉(zhuǎn)噴孔(13)的中心線與旋轉(zhuǎn)體(8)中心線的 夾角為37度。
專利摘要適用于油氣田井下作業(yè)的旋轉(zhuǎn)注入工具，應(yīng)用于油氣井井筒、井壁和炮眼的清洗與解堵。連接套的內(nèi)壁上有螺紋并連接一個(gè)中心軸。連接套下端固定有軸承外殼，在軸承外殼內(nèi)壁與中心軸外壁之間有軸承。在軸承外殼的下端有限位套。在限位套內(nèi)壁與中心軸外壁之間有軸套。在中心軸的下端固定有螺帽。在螺帽與軸套內(nèi)端面之間有平面軸承，軸套下端螺紋連接旋轉(zhuǎn)體。在旋轉(zhuǎn)體的壁上水平均勻分布有旋轉(zhuǎn)噴孔，旋轉(zhuǎn)噴孔的方向相同。在旋轉(zhuǎn)體的下端中心孔內(nèi)固定有噴嘴座和噴嘴。效果是高壓流體從旋轉(zhuǎn)體圓周的旋轉(zhuǎn)噴孔噴出，使旋轉(zhuǎn)體向反方向旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)井筒射孔井眼的全方位清洗；同時(shí)噴嘴在負(fù)壓沖砂作業(yè)時(shí)，能在井底實(shí)現(xiàn)負(fù)壓差沖砂，儲(chǔ)層解堵。
文檔編號(hào)E21B21/00GK201687420SQ20102015310
公開日2010年12月29日 申請日期2010年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月7日
發(fā)明者葉爾沙, 吳劍, 唐田, 孫冰恒, 李勇, 溫偉豪, 王紅鷹, 靳慶珍 申請人:中國石油天然氣集團(tuán)公司;吐哈石油勘探開發(fā)指揮部