一種煤層氣井井底清砂裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種煤層氣井井底清砂裝置，它主要由外筒、支撐架、連接管、螺桿轉(zhuǎn)子、定子、萬向軸、傳動軸、串軸承、葉輪、牽引頭、破碎刀、錐閥、橡膠襯套、流道連接管、噴嘴、擴散管組成。所述支撐架安裝于外筒與擴散管之間，噴嘴、擴散管利用連接管上的臺階進行軸向定位，橡膠襯套壓注在定子內(nèi)壁；萬向軸由活絞、承壓球、球座、連桿等組成，傳動軸下端依次連接葉輪、破碎刀、牽引頭；傳動軸中心孔內(nèi)安裝一錐閥，用于調(diào)節(jié)經(jīng)噴嘴射流的液體和從葉輪軸周向小孔噴出的沖洗液的量。本發(fā)明采用機械的方式破碎井底“口袋”中沉積物；利用噴嘴射流的方式攜帶碎屑，不會造成對割縫與孔穴的堵塞，有效清洗煤層氣井底固相沉積物。
【專利說明】一種煤層氣井井底清砂裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種煤層氣井井底清砂裝置，尤其是在不影響生產(chǎn)層的情況下一次性清除井底板結(jié)的煤粉與砂，屬于煤層氣機械裝備領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]采用地面鉆井的方式開采煤層氣，為了減小儲層壓力，完井時井眼一般要鉆過的生產(chǎn)層，并在生產(chǎn)層的下端形成一蓄水段，鉆井工程上稱為“口袋”。但是，隨著生產(chǎn)的進行，固體顆粒，如:煤泥、砂粒、壓裂用支撐劑等，會隨著產(chǎn)出水漸漸聚集并沉積在“ 口袋”中，當(dāng)“ 口袋”里面的沉積物柱達到一定的高度就需要清砂。否則，完井生成的割縫或孔穴將被堵塞，液體流動阻力增加，造成煤層出液不暢，影響煤層氣的解析。傳統(tǒng)的清砂方式分為兩種，即水力沖砂、機械撈砂。水力沖砂又包括:正沖、反沖、正反沖、負壓沖。其中正沖、反沖、正反沖不僅存在砂堵、攜砂能力弱的問題，而且在沖砂時生產(chǎn)層受到的壓力都遠大于地層壓力，使生產(chǎn)層受到嚴(yán)重影響；負壓沖砂雖然能夠保護生產(chǎn)層，但是工藝相對復(fù)雜、設(shè)備壓力高、易發(fā)生井噴。機械撈砂對生產(chǎn)層的影響小，但是每次撈砂量有限，需重復(fù)起下砂泵。所以，迫切需要一種不影響生產(chǎn)層，能夠一次性清除井底固相沉積物的裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的技術(shù)問題，提供一種煤層氣井井底清砂裝置，采用機械的方式破碎井底“ 口袋”中沉積物，以水為工作介質(zhì)，利用經(jīng)噴嘴射出的高速液體將碎屑攜帶至地面。實現(xiàn)在不影響生產(chǎn)層的情況，有效清洗煤層氣井底固相沉積物的目的。
[0004]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
[0005]本發(fā)明一種煤層氣井井底清砂裝置，主要由外筒、支撐架、連接管、螺桿轉(zhuǎn)子、定子、萬向軸、傳動軸、串軸承、葉輪、牽引頭、破碎刀、錐閥、橡膠襯套、流道連接管、噴嘴、擴散管組成。所述支撐架安裝于外筒與擴散管之間，用于擴散管的徑向定位；噴嘴、擴散管利用連接管上的臺階進行軸向定位，噴嘴、擴散管、連接管三者之間利用螺栓連接；橡膠襯套壓注在定子內(nèi)壁；萬向軸由活絞、承壓球、球座、連桿等組成，萬向軸的兩端分別連接螺桿轉(zhuǎn)子與傳動軸；傳動軸下端依次連接葉輪、破碎刀、牽引頭；傳動軸中心孔內(nèi)安裝一錐閥，用于調(diào)節(jié)經(jīng)噴嘴射流的液體和從葉輪軸周向小孔噴出的沖洗液的量。
[0006]工作時外筒用絲扣連接于外油管下端，擴散管用絲扣連接于內(nèi)油管下端；外油管與井壁之間的液體至少應(yīng)淹沒連接管的徑向孔，高壓液經(jīng)內(nèi)、外油管之間的環(huán)空注入井下。連接管壁上的軸向孔和流道連接管壁上的軸向孔構(gòu)成高壓液通道，將由內(nèi)、外油管之間注入的高壓液輸送螺桿的前端，以驅(qū)動螺桿轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。
[0007]螺桿轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動經(jīng)萬向軸、傳動軸傳遞給葉輪、牽引頭、破碎刀，驅(qū)動三者轉(zhuǎn)動。牽弓I頭上有自攻絲，轉(zhuǎn)動時旋入井底沉積物中，實現(xiàn)自牽引前進。破碎刀旋轉(zhuǎn)將沉積物破成碎屑，使其便于輸送至地面。葉輪旋轉(zhuǎn)攪拌碎屑與井底液體，在葉輪軸向推力的作用下混合物在井壁與外油管之間的環(huán)空內(nèi)旋轉(zhuǎn)上升，以避免混合物沉降造成排屑不暢。[0008]傳動軸上的孔、安裝于孔內(nèi)的錐閥以及葉輪上的軸向孔、周向小孔組成沖洗液通道。驅(qū)動螺桿轉(zhuǎn)子后的工作液稱為乏液，乏液由傳動軸上的孔進入，最后從葉輪上的周向小孔噴出，形成高速噴射流，以沖洗破碎刀周圍的碎屑，高速沖擊使碎屑發(fā)生二次破碎，并補充井壁與外油管環(huán)空間的水，維持井底液位高度恒定。
[0009]定子壁上的軸向孔、流道連接管壁上的軸向孔與連接管上半環(huán)形槽構(gòu)成乏液通道，將乏液輸送到噴嘴入口，使乏液經(jīng)噴嘴射流形成高速流體，攜帶由連接管徑向孔進入的混合物，并經(jīng)內(nèi)油管排至地面。
[0010]本發(fā)明具有以下有益效果:1、采用機械的方式破碎煤層氣井底沉積物，不會對生產(chǎn)層造成不良影響；2、以水作為工作液，利用噴嘴射流的方式攜帶碎屑，不會造成對割縫與孔穴的堵塞，同時不需要重復(fù)起下工具，利用經(jīng)噴嘴射出的高速液體將碎屑攜帶至地面，實現(xiàn)在不影響生產(chǎn)層的情況，有效清洗煤層氣井底固相沉積物的目的；3、清砂過程中能夠維持井底液位高度，不影響煤層氣的解析。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明一種煤層氣井井底清砂裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2是圖1的局部視圖A。
[0013]圖3是圖1的局部視圖B。
[0014]圖4是本發(fā)明的連接管俯視圖。
[0015]圖5是圖4的剖視圖C-C。
[0016]圖6是本發(fā)明的破碎端總成三維示意圖。
[0017]圖7是本發(fā)明的工作原理意圖。
[0018]圖中:1.外筒，2.支撐架，3.連接管，4.螺桿轉(zhuǎn)子，5.定子，6.活絞，7.承壓球，
8.連桿，9.球座，10.傳動軸，11.上動套，12.串軸承，13.下動套，14.葉輪，15.牽引頭，16.破碎刀，17.下靜套，18.隔套，19.鎖母，20.錐閥，2L殼體，22.上靜套，23.軸筒，24.橡膠襯套，25.流道連接管，26.螺栓，27.噴嘴，28.擴散管，29.萬向軸，30.連接管上軸向孔，31.流道連接管上軸向孔，32.傳動軸上孔，33.葉輪周向孔，34.葉輪周向孔，35.定子軸向孔，36.流道連接管上軸向孔，37.連接管上半環(huán)形槽，38.連接管徑向孔。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步說明。
[0020]如圖1、圖2、圖3、圖6、圖7所示，本發(fā)明一種煤層氣井井底清砂裝置，主要由外筒
1、支撐架2、連接管3、螺桿轉(zhuǎn)子4、定子5、傳動軸10、串軸承12、葉輪14、牽引頭15、破碎刀16、錐閥20、橡膠襯套24、流道連接管25、噴嘴27、擴散管28、萬向軸29組成.。所述支撐架2安裝于外筒I與擴散管28之間，用于擴散管28的徑向定位；噴嘴27、擴散管28利用連接管3上的臺階進行軸向定位，噴嘴27、擴散管28、連接管3之間利用螺栓26連接；橡膠襯套24壓注在定子5內(nèi)壁；萬向軸29由活絞6、承壓球7、連桿8、球座9組成，萬向軸29的兩端分別連接螺桿轉(zhuǎn)子4與傳動軸10。錐閥20安裝在傳動軸10內(nèi)，用于調(diào)節(jié)經(jīng)噴嘴27射流的液體和從葉輪14軸周向小孔34噴出的沖洗液的量。
[0021]如圖7所示，箭頭代表工作液流動方向，工作時外筒I用絲扣連接于外油管下端，擴散管28用絲扣連接于內(nèi)油管下端；外油管與井壁之間的液體至少應(yīng)淹沒連接管的徑向孔38。高壓液由地面設(shè)備加壓，經(jīng)內(nèi)、外油管之間的環(huán)空注入井下。如圖4、圖5、圖1所示，連接管3壁上的軸向孔30和流道連接管壁上的軸向孔31構(gòu)成高壓液通道，將由內(nèi)、外油管之間注入的高壓液輸送螺桿轉(zhuǎn)子4的前端，以驅(qū)動螺桿轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)4。
[0022]螺桿轉(zhuǎn)子4的動力通過萬向軸29、傳動軸10傳動，驅(qū)動葉輪14、牽引頭15、破碎刀16做旋轉(zhuǎn)運動。牽引頭15轉(zhuǎn)動的同時自動旋入沉積物中，以實現(xiàn)自牽引功能。破碎刀16旋轉(zhuǎn)，其上交錯分布的齒破碎沉積物，使沉積物變成碎屑；葉輪14的轉(zhuǎn)動將碎屑與水沿軸向方向往上攪動，避免碎屑因重力作用而聚集在井底。
[0023]如圖1、圖2、圖3、圖6、圖7所示，傳動軸10上的孔32、安裝于孔32內(nèi)的錐閥20以及葉輪14上的軸向孔33、周向小孔34組成沖洗液通道。驅(qū)動螺桿轉(zhuǎn)子4后的工作液稱為乏液，乏液從傳動軸10上的孔32進入，流經(jīng)錐閥20以及葉輪14上的軸向孔33，最后從葉輪14上的周向小孔34噴出，形成高速噴射流，以沖洗破碎刀16周圍的碎屑，高速沖擊使碎屑發(fā)生二次破碎，并補充井壁與外油管環(huán)空間的水，維持井底液位高度恒定。
[0024]如圖1、圖4、圖5所示，乏液經(jīng)過由定子5壁上的軸向孔35、流道連接管25壁上的軸向孔36與連接管3上半環(huán)形槽37構(gòu)成的乏液通道，將乏液輸送到噴嘴27入口，使乏液經(jīng)噴嘴27射流形成高速流體，攜帶由連接管徑向孔38進入的混合物，并經(jīng)內(nèi)油管排至地面。
[0025]葉輪14沿環(huán)向均勻分布有葉片，在螺桿轉(zhuǎn)子4的帶動下，葉輪14攪動周圍液體，使液體沿軸向往上運動，起到攪拌混合物，防止碎屑下沉的作用；同時葉輪的旋轉(zhuǎn)還起到對碎屑進行再次破碎的作用。牽引頭15軸向分布有小螺距的錐螺紋，在螺桿定子的帶動下，螺紋旋入井底沉積物質(zhì)中，起到自牽引前進作用。破碎刀16由刀桿和齒組成，齒交錯分布在刀桿上，在破碎刀16轉(zhuǎn)動的過程中破碎沉積物。
【權(quán)利要求】
1.一種煤層氣井井底清砂裝置，主要由外筒(I)、支撐架(2)、連接管(3)、螺桿轉(zhuǎn)子(4)、定子(5)、傳動軸(10)、串軸承(12)、葉輪(14)、牽引頭(15)、破碎刀(16)、錐閥(20)、橡膠襯套(24)、流道連接管(25)、噴嘴(27)、擴散管(28)、萬向軸(29)組成，其特征在于:所述支撐架(2)安裝于外筒(I)與擴散管(28)之間，用于擴散管(28)的徑向定位；噴嘴(27 )、擴散管(28 )利用連接管(3 )上的臺階進行軸向定位；噴嘴(27 )、擴散管(28 )、連接管(3)之間利用螺栓(26)連接；橡膠襯套(24)壓注在定子(5)內(nèi)壁；萬向軸(29)由活絞(6)、承壓球(7)、連桿(8)、球座(9)組成，萬向軸(29)的兩端分別連接螺桿轉(zhuǎn)子(4)與傳動軸(10 );錐閥(20 )安裝在傳動軸(10 )內(nèi)，用于調(diào)節(jié)經(jīng)噴嘴(27 )射流的液體和從葉輪(14)軸周向小孔(34)噴出的沖洗液的量；工作時外筒(I)用絲扣連接于外油管下端，擴散管(28)用絲扣連接于內(nèi)油管下端；外油管與井壁之間的液體至少應(yīng)淹沒連接管的徑向孔(38)，高壓液由地面設(shè)備加壓，經(jīng)內(nèi)、外油管之間的環(huán)空注入井下；連接管(3)壁上的軸向孔(30)和流道連接管(25)壁上的軸向孔(31)構(gòu)成高壓液通道，將由內(nèi)、外油管之間注入的高壓液輸送螺桿轉(zhuǎn)子(4)的前端，以驅(qū)動螺桿轉(zhuǎn)子(4)旋轉(zhuǎn)；螺桿轉(zhuǎn)子(4)帶動葉輪(14)、牽引頭(15)、破碎刀(16)做旋轉(zhuǎn)運動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤層氣井井底清砂裝置，其特征在于:傳動軸(10)上設(shè)有孔(32)，錐閥(20)安裝于傳動軸孔(32)內(nèi)；葉輪(14)軸上設(shè)有連通的軸向孔(33)、周向小孔(34);乏液由傳動軸(10)上的孔(32)進入，流經(jīng)錐閥(20)，最后從葉輪(14)周向小孔(34)噴出，形成高速噴射流，以沖洗破碎刀(16)周圍的碎屑，高速沖擊使碎屑發(fā)生二次破碎，并補充井壁與外油管間的水，維持井底液體高度恒定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種煤層氣井井底清砂裝置，其特征在于:葉輪(14)沿環(huán)向均勻分布有葉片，在螺桿轉(zhuǎn)子(4)的驅(qū)動下，葉輪(14)攪動周圍液體；牽引頭(15)軸向分布有小螺距的錐螺紋，在螺桿定子的帶動下，螺紋旋入井底沉積物質(zhì)中，實現(xiàn)牽引；破碎刀(16)由刀桿和齒組成，其上交錯分布的齒破碎沉積物，使沉積物變成碎屑。
【文檔編號】E21B21/00GK103967435SQ201410214884
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月21日
【發(fā)明者】郭龍龍, 鄭華林, 李春來, 李悅欽, 羅小龍 申請人:西南石油大學(xué)