一种井筒沉砂清理装置发明专利

专利名称：一种井筒沉砂清理装置

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202410986879.5

专利申请（专利权）人：吉林省涵海能源科技有限公司
权利人地址：吉林省松原市宁江区郭尔罗斯大路南园小区3排3一单元201室

专利发明（设计）人：韩媛媛,赵迪,王金玉,王涵

专利摘要：本发明涉及石油开采的井下工具技术领域，具体为一种井筒沉砂清理装置，包括与抽汲设备的输出端相连、用于抽汲井筒内沉砂的抽汲管和与驱动设备输出端相连、用于传动的驱动轴，还包括用于破除井筒内沉砂造成的砂桥、对井筒内沉砂造成的砂床进行松动的接触机构和用于对井筒内沉砂进行处理的清理机构。本发明的有益效果是：在使用时，接触机构与砂床接触后会根据砂床的厚度和稳定性的不同，以旋转或推动的方式破坏砂床的完整性，清理机构与砂床接触后，第一清理件和第二清理件会根据第一摩擦轮和第二摩擦轮与砂床的接触与否进行往复移动，对辅助抽汲管对砂床进行清理，提高了对井筒内大颗粒砂形成的砂床的清理效果。

主权利要求：
1.一种井筒沉砂清理装置，包括与抽汲设备的输出端相连、用于抽汲井筒内沉砂的抽汲管和与驱动设备输出端相连、用于传动的驱动轴，其特征在于：还包括用于破除井筒内沉砂造成的砂桥、对井筒内沉砂造成的砂床进行松动的接触机构和用于对井筒内沉砂进行处理的清理机构，所述驱动轴设置在所述抽汲管的内部，所述清理机构设置在所述抽汲管和所述接触机构之间；
所述接触机构包括第一连接管，所述第一连接管的一端设置有第一弹性件，所述第一弹性件远离所述第一连接管的一端设置有转动环，所述第一连接管远离所述第一弹性件的一端设置有铲头；
所述清理机构包括第二连接管，所述第二连接管上设置有第一清理组件和第二清理组件，所述第一清理组件和所述第二清理组件的数量均为多个且数量相同，多个所述第一清理组件和多个所述第二清理组件圆周阵列且相互交错分布在所述第二连接管上；
所述抽汲管的一端设置有轴承，所述抽汲管远离所述轴承的一端连接在抽汲设备的输出端；
所述驱动轴远离驱动设备的一端设置有连接环，连接环上设置有收集网筒；
所述第一连接管的一端设置有第一环形波浪接头，所述第一弹性件设置在所述第一连接管设置有所述第一环形波浪接头的一端，所述第一连接管的内部设置有连接板，所述第一连接管上开设有第一连接槽，所述第一连接槽的内部设置有连接轴和摩擦块，所述摩擦块上设置有第二弹性件，所述第二弹性件远离所述摩擦块的一端与所述连接板固定连接，所述摩擦块通过所述连接轴活动连接在所述第一连接管上；
所述第二连接管的一端设置有第二环形波浪接头；
所述第二环形波浪接头与所述第一环形波浪接头相适配，所述第一弹性件通过所述转动环转动连接在所述第二连接管设置有所述第二环形波浪接头的一端；
所述第二连接管远离所述第二环形波浪接头的一端通过所述轴承与所述抽汲管转动连接，所述第二连接管远离所述第二环形波浪接头的一端通过所述连接环与驱动轴固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种井筒沉砂清理装置，其特征在于：所述收集网筒横截面的半径小于所述抽汲管内壁横截面的半径。
3.根据权利要求1所述的一种井筒沉砂清理装置，其特征在于：所述第二连接管上开设有第一滑槽和第二滑槽，所述第二连接管上开设有第二连接槽和第三连接槽，所述第二连接槽的位置与所述第一滑槽的位置相对应，所述第三连接槽的位置与所述第二滑槽的位置相对应。
4.根据权利要求3所述的一种井筒沉砂清理装置，其特征在于：所述第一清理组件包括第一摩擦轮，所述第一摩擦轮的轴向上设置有第一弹簧转轴和第一螺杆，所述第一弹簧转轴和所述第一螺杆分别位于所述第一摩擦轮的两端，所述第一摩擦轮通过所述第一弹簧转轴转动连接在所述第二连接槽的内部，所述第一螺杆上螺纹连接有第一清理件，所述第一清理件滑动连接在所述第一滑槽的内部。
5.根据权利要求3所述的一种井筒沉砂清理装置，其特征在于：所述第二清理组件包括第二摩擦轮，所述第二摩擦轮的轴向上设置有第二弹簧转轴和第二螺杆，所述第二弹簧转轴和所述第二螺杆分别位于所述第二摩擦轮的两端，所述第二摩擦轮通过所述第二弹簧转轴转动连接在所述第三连接槽的内部，所述第二螺杆上螺纹连接有第二清理件，所述第二清理件滑动连接在所述第二滑槽的内部。
6.根据权利要求3所述的一种井筒沉砂清理装置，其特征在于：所述第一滑槽和所述第二滑槽分别分为多组，每组为线性阵列分布的多个，多组所述第一滑槽和多组所述第二滑槽圆周阵列且相互交错分布在所述第二连接管上，相邻组的所述第一滑槽的位置和所述第二滑槽的位置相互交错分布。 说明书 : 一种井筒沉砂清理装置技术领域[0001] 本发明涉及石油开采的井下工具技术领域，具体涉及一种井筒沉砂清理装置。背景技术[0002] 在油田开发生产过程中，生产层段松散砂粒及压裂支撑剂，跟随产出液一同随着产出液的流动进入井筒。各类生产井到中后期，难以建立正常循环状态，由于体积改造（尤其水平井）多采用分级压裂方式完井投产，井内（尤其水平井）多数残留复合桥塞钻磨及可溶桥塞残留件、压裂砂、地层砂等杂质，且压裂砂、地层砂等杂质聚集后与井内油液混和后附着在井内壁上，造成下入通井油管、二次压裂工具困难（尤其水平段）。[0003] 位于水平井井筒内的沉砂有其独特的特点：大颗粒砂先沉降在水平段的较低位置，形成砂床；小颗粒砂随液继续流动产出，随着流动位置的变化、悬浮能力的下降而相继沉降，在不同井斜位置形成砂桥。堵塞产液通道，以致掩埋产层，导致水平井产量急速下降。因此，就需要对井筒内的沉砂进行清理。[0004] 在中国专利CN114635655A中公开的无污染井下电驱循环清理装置及水平井井筒清理方法，该装置包括电驱短节、动力短节和集装短节，所述电驱短节内设有电机、所述联轴器、减速器、输出轴和饶性轴；所述动力短节上设有循环外筒和泵外筒，所述循环外筒上设有循环孔，泵外筒内安装有涡轮轴和涡轮组；所述集装短节上设有捕捞篮外筒、延长外筒和引鞋，筛管通过台阶挂在所述捕捞篮外筒内，所述引鞋内安装有单向阀门。[0005] 但是，对比现有技术以及对比方案可知，该清理装置，在实际使用的过程中，还存在以下问题：[0006] 对于小颗粒砂形成的砂桥来说，由于小颗粒砂自身悬浮能力相对较强，便于流动，在靠冲刷抽汲的方式对井筒内壁沉砂进行清理的过程中，能够方便的对小颗粒砂聚集组成的砂桥进行清理，但大颗粒砂的悬浮能力相对较弱，与油液混合聚集而成的砂床会附着在井筒的内壁，且附着效果较强，靠井内的液体冲刷抽汲的方式进行清理时，清理效果不佳。发明内容[0007] 本发明提供一种井筒沉砂清理装置，以解决上述的技术问题。[0008] 本发明的一种井筒沉砂清理装置采用如下技术方案：包括与抽汲设备的输出端相连、用于抽汲井筒内沉砂的抽汲管和与驱动设备输出端相连、用于传动的驱动轴，还包括用于破除井筒内沉砂造成的砂桥、对井筒内沉砂造成的砂床进行松动的接触机构和用于对井筒内沉砂进行处理的清理机构，驱动轴设置在抽汲管的内部，清理机构设置在抽汲管和接触机构之间；[0009] 接触机构包括第一连接管，第一连接管的一端设置有第一弹性件，第一弹性件远离第一连接管的一端设置有转动环，第一连接管远离第一弹性件的一端设置有铲头；[0010] 清理机构包括第二连接管，第二连接管上设置有第一清理组件和第二清理组件，第一清理组件和第二清理组件的数量均为多个且数量相同，多个第一清理组件和多个第二清理组件圆周阵列且相互交错分布在第二连接管上。[0011] 进一步的，抽汲管的一端设置有轴承，抽汲管远离轴承的一端连接在抽汲设备的输出端。[0012] 进一步的，驱动轴远离驱动设备的一端设置有连接环，连接环上设置有收集网筒，收集网筒横截面的半径小于抽汲管内壁横截面的半径。[0013] 进一步的，第一连接管的一端设置有第一环形波浪接头，第一弹性件设置在第一连接管设置有第一环形波浪接头的一端，第一连接管的内部设置有连接板，第一连接管上开设有第一连接槽，第一连接槽的内部设置有连接轴和摩擦块，摩擦块上设置有第二弹性件，第二弹性件远离摩擦块的一端与连接板固定连接，摩擦块通过连接轴活动连接在第一连接管上。[0014] 进一步的，第二连接管的一端设置有第二环形波浪接头，第二连接管上开设有第一滑槽和第二滑槽，第二连接管上开设有第二连接槽和第三连接槽，第二连接槽的位置与第一滑槽的位置相对应，第三连接槽的位置与第二滑槽的位置相对应。[0015] 进一步的，第一清理组件包括第一摩擦轮，第一摩擦轮的轴向上设置有第一弹簧转轴和第一螺杆，第一弹簧转轴和第一螺杆分别位于第一摩擦轮的两端，第一摩擦轮通过第一弹簧转轴转动连接在第二连接槽的内部，第一螺杆上螺纹连接有第一清理件，第一清理件滑动连接在第一滑槽的内部。[0016] 进一步的，第二清理组件包括第二摩擦轮，第二摩擦轮的轴向上设置有第二弹簧转轴和第二螺杆，第二弹簧转轴和第二螺杆分别位于第二摩擦轮的两端，第二摩擦轮通过第二弹簧转轴转动连接在第三连接槽的内部，第二螺杆上螺纹连接有第二清理件，第二清理件滑动连接在第二滑槽的内部。[0017] 进一步的，第二环形波浪接头与第一环形波浪接头相适配，第一弹性件通过转动环转动连接在第二连接管设置有第二环形波浪接头的一端。[0018] 进一步的，第二连接管远离第二环形波浪接头的一端通过轴承与抽汲管转动连接，第二连接管远离第二环形波浪接头的一端通过连接环与驱动轴固定连接。[0019] 进一步的，第一滑槽和第二滑槽分别分为多组，每组为线性阵列分布的多个，多组第一滑槽和多组第二滑槽圆周阵列且相互交错分布在第二连接管上，相邻组的第一滑槽的位置和第二滑槽的位置相互交错分布。[0020] 本发明的有益效果是：通过设置接触机构和清理机构，在使用时，接触机构与砂床接触后会根据砂床的厚度和稳定性的不同，以旋转或推动的方式破坏砂床的完整性，清理机构与砂床接触后，第一清理件和第二清理件会根据第一摩擦轮和第二摩擦轮与砂床的接触与否进行往复移动，对辅助抽汲管对砂床进行清理，提高了对井筒内大颗粒砂形成的砂床的清理效果。附图说明[0021] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。[0022] 图1为本发明的实施例的拆分结构示意图；[0023] 图2为本发明的实施例第一状态的结构示意图；[0024] 图3为本发明的实施例的剖视结构示意图；[0025] 图4为本发明的实施例第二状态的结构示意图；[0026] 图5为本发明的实施例第三状态的结构示意图；[0027] 图6为本发明的实施例抽汲管的结构示意图；[0028] 图7为本发明的实施例收集网筒的剖视结构示意图；[0029] 图8为本发明的实施例接触机构第一视角的结构示意图；[0030] 图9为本发明的实施例接触机构第二视角的局部剖视结构示意图；[0031] 图10为本发明的实施例第一连接管第一视角的剖视结构示意图；[0032] 图11为本发明的实施例第一连接管第二视角第一状态的剖视结构示意图；[0033] 图12为本发明的实施例第一连接管第二视角第二状态的剖视结构示意图；[0034] 图13为本发明的实施例清理机构第一状态的结构示意图；[0035] 图14为本发明的实施例清理机构第二状态的结构示意图；[0036] 图15为本发明的实施例清理机构的剖视结构示意图；[0037] 图16为本发明的实施例第二连接管的结构示意图；[0038] 图17为本发明的实施例第一清理组件的结构示意图；[0039] 图18为本发明的实施例第二清理组件的结构示意图。[0040] 图中：1、抽汲管；101、轴承；2、驱动轴；201、连接环；202、收集网筒；3、接触机构；31、第一连接管；311、第一环形波浪接头；312、连接板；313、第一连接槽；314、连接轴；315、摩擦块；316、第二弹性件；32、第一弹性件；33、转动环；34、铲头；4、清理机构；41、第二连接管；411、第二环形波浪接头；412、第一滑槽；413、第二滑槽；414、第二连接槽；415、第三连接槽；42、第一清理组件；421、第一摩擦轮；422、第一弹簧转轴；423、第一螺杆；424、第一清理件；43、第二清理组件；431、第二摩擦轮；432、第二弹簧转轴；433、第二螺杆；434、第二清理件。具体实施方式[0041] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。[0042] 本发明的一种井筒沉砂清理装置的实施例，如图1至图5所示，它包括用于抽汲井筒内沉砂的抽汲管1和与驱动设备输出端相连、用于传动的驱动轴2，还包括用于破除井筒内沉砂造成的砂桥、对井筒内沉砂造成的砂床进行松动的接触机构3和用于对井筒内沉砂进行处理的清理机构4，驱动轴2设置在抽汲管1的内部，清理机构4设置在抽汲管1和接触机构3之间。[0043] 如图6所示，抽汲管1的一端设置有轴承101，抽汲管1远离轴承101的一端连接在抽汲设备的输出端。[0044] 如图3和图7所示，驱动轴2远离驱动设备的一端设置有连接环201，连接环201上设置有收集网筒202，收集网筒202的轴线与驱动轴2的轴线重合，收集网筒202横截面的半径小于抽汲管1内壁横截面的半径。[0045] 如图8至图9所示，接触机构3包括第一连接管31、第一弹性件32、转动环33和铲头34，第一连接管31的一端设置有第一弹性件32，第一弹性件32远离第一连接管31的一端设置有转动环33，第一连接管31远离第一弹性件32的一端设置有铲头34。[0046] 如图8至图12所示，第一连接管31的一端设置有第一环形波浪接头311，第一弹性件32设置在第一连接管31设置有第一环形波浪接头311的一端，第一连接管31的内部设置有连接板312，第一连接管31上开设有第一连接槽313，第一连接槽313的内部设置有连接轴314和摩擦块315，摩擦块315上设置有第二弹性件316，第二弹性件316远离摩擦块315的一端与连接板312固定连接，摩擦块315通过连接轴314活动连接在第一连接管31上。[0047] 如图13至图15所示，清理机构4包括第二连接管41、第一清理组件42和第二清理组件43，第二连接管41上设置有第一清理组件42和第二清理组件43，第一清理组件42和第二清理组件43的数量均为多个且数量相同，多个第一清理组件42和多个第二清理组件43圆周阵列且相互交错分布在第二连接管41上。[0048] 如图2、图4、图10、图15和图16所示，第二连接管41的一端设置有第二环形波浪接头411，第二环形波浪接头411与第一环形波浪接头311相适配，第一弹性件32通过转动环33转动连接在第二连接管41设置有第二环形波浪接头411的一端，第二连接管41远离第二环形波浪接头411的一端通过轴承101与抽汲管1转动连接，第二连接管41远离第二环形波浪接头411的一端通过连接环201与驱动轴2固定连接，第二连接管41上开设有第一滑槽412和第二滑槽413，第一滑槽412和第二滑槽413分别分为多组，每组为线性阵列分布的多个，多组第一滑槽412和多组第二滑槽413圆周阵列且相互交错分布在第二连接管41上，相邻组的第一滑槽412的位置和第二滑槽413的位置相互交错分布，第二连接管41上开设有第二连接槽414和第三连接槽415，第二连接槽414的位置与第一滑槽412的位置相对应，第三连接槽415的位置与第二滑槽413的位置相对应。[0049] 如图13至图17所示，第一清理组件42包括第一摩擦轮421、第一弹簧转轴422、第一螺杆423和第一清理件424，第一摩擦轮421的轴向上设置有第一弹簧转轴422和第一螺杆423，第一弹簧转轴422和第一螺杆423分别位于第一摩擦轮421的两端，第一摩擦轮421通过第一弹簧转轴422转动连接在第二连接槽414的内部，第一螺杆423上螺纹连接有第一清理件424，第一清理件424滑动连接在第一滑槽412的内部。[0050] 如图13、图15、图16和图18所示，第二清理组件43包括第二摩擦轮431、第二弹簧转轴432、第二螺杆433和第二清理件434，第二摩擦轮431的轴向上设置有第二弹簧转轴432和第二螺杆433，第二弹簧转轴432和第二螺杆433分别位于第二摩擦轮431的两端，第二摩擦轮431通过第二弹簧转轴432转动连接在第三连接槽415的内部，第二螺杆433上螺纹连接有第二清理件434，第二清理件434滑动连接在第二滑槽413的内部。[0051] 工作过程如下：[0052] S1、在使用时，驱动设备带动驱动轴2转动，同时抽汲设备通过抽汲管1进行抽吸，驱动轴2通过连接环201带动第二连接管41转动，第二连接管41通过第二环形波浪接头411和第一环形波浪接头311带动第一连接管31转动，第一连接管31带动铲头34转动，同时向井筒内伸入；[0053] S2、在遇到小颗粒砂聚集组成的砂桥时，转动的铲头34破坏砂桥的完整性，使得砂桥分散为小颗粒砂，分散后的小颗粒砂因抽汲管1抽吸产生的负压，通过第一连接管31、第二连接管41以及第二连接管41上的第一滑槽412和第二滑槽413进入到收集网筒202中；[0054] S3、在遇到大颗粒砂与油液混合聚集而成的砂床后，当砂床厚度较薄，铲头34与砂床没有接触时，摩擦块315移动到砂床位置后与砂床接触，随着第一连接管31的旋转，在砂床的摩擦力的作用下摩擦块315向外伸出，对砂床刮动，来破坏砂床的完整性（摩擦块315的状态如图11至图12转变）；[0055] S4、当砂床厚度较厚，铲头34能够接触到砂床，砂床的稳定性较弱，铲头34旋转所受的阻力小于第一弹性件32的弹力时，第二环形波浪接头411和第一环形波浪接头311相互贴合，第二连接管41通过第一连接管31带动铲头34转动，转动的铲头34通过转动的方式破坏砂床的完整性；[0056] S5、当砂床的稳定性较强，铲头34的旋转受阻，且阻力大于第一弹性件32的弹力时，第二环形波浪接头411顶动第一环形波浪接头311，使得第一连接管31带动铲头34向砂床方向推动，将铲头34插入砂床（接触机构3的状态由图2转变为图4），破坏砂床的稳定性，然后在第一弹性件32的作用下向第二连接管41方向移动复位（接触机构3的状态由图4转变为图2），继续旋转破坏砂床的完整性，期间松散的部分砂粒在抽汲管1抽吸产生的负压作用下通过第一连接管31、第二连接管41以及第二连接管41上的第一滑槽412和第二滑槽413进入到收集网筒202中；[0057] S6、当第一摩擦轮421和第二摩擦轮431移动到不完整的砂床凸起的部分时，第一摩擦轮421和第二摩擦轮431与不完整的砂床凸起的部分接触，在与砂床之间的摩擦力的作用下，随第二连接管41转动的同时自转，自转时通过第一螺杆423和第二螺杆433带动第一清理件424和第二清理件434向靠近第一摩擦轮421和第二摩擦轮431的方向移动（清理机构4的状态从图13切换到图14，装置的整体状态如图5）；[0058] S7、当第一摩擦轮421和第二摩擦轮431移动到不完整的砂床凹陷的部分时，第一摩擦轮421和第二摩擦轮431与不完整的砂床凹陷的部分不接触，第一弹簧转轴422和第二弹簧转轴432回弹，带动第一摩擦轮421和第二摩擦轮431反转，反转时通过第一螺杆423和第二螺杆433带动第一清理件424和第二清理件434向远离第一摩擦轮421和第二摩擦轮431的方向移动（清理机构4的状态从图14切换到图13，装置的整体状态如图2），如此往复对经过的砂床进行清理；[0059] S8、被第一清理件424和第二清理件434清理下的砂粒因抽汲管1抽吸产生的负压，通过第二连接管41上的第一滑槽412和第二滑槽413进入第二连接管41中，并顺着第二连接管41进入到收集网筒202中。[0060] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

专利地区：吉林

专利申请日期：2024-07-23

专利公开日期：2024-10-01

专利公告号：2024-10-01