專利名稱：高壓水力旋轉(zhuǎn)解堵裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高壓水力旋轉(zhuǎn)解堵裝置，適用于油、氣井清砂解堵領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
氣井在開發(fā)、生產(chǎn)過(guò)程中添加的緩蝕劑、起泡劑，產(chǎn)氣過(guò)程中析出的油、砂，油套管 管腐蝕產(chǎn)生的垢塊等經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的堆積逐步掩埋產(chǎn)層，會(huì)造成油、氣井的減產(chǎn)甚至停產(chǎn)，因 此需要進(jìn)行清砂處理。目前已基本形成了三大類清砂技術(shù)，即水力沖砂、機(jī)械撈砂、化學(xué)解 堵，它們?cè)诓煌A段的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用過(guò)程中也取得了較好的效果，但各項(xiàng)工藝技術(shù)和工具也有 自身的局限性，不能很好的滿足目前氣井清砂作業(yè)的需要。而其中利用高壓水射流的能量 高度集中，對(duì)巖體實(shí)施高效的破碎和切割的技術(shù)，在油、氣井解堵領(lǐng)域有較廣闊的前景。但 是目前高壓水射流解堵裝置還不太成熟。中國(guó)專利號(hào)為200420030039. X的文獻(xiàn)公開了一 種“水力自進(jìn)式可調(diào)速旋轉(zhuǎn)沖砂解堵裝置”，其雖然可以實(shí)現(xiàn)清砂解堵，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，旋轉(zhuǎn)阻 力較大，存在旋轉(zhuǎn)密封和使用壽命的問(wèn)題，需消耗一部分射流能量，射流能量利用率較低。針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明專利提出一種高壓水力旋轉(zhuǎn)解堵裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種高壓水力旋轉(zhuǎn)解堵裝置， 解決井底堵塞問(wèn)題，簡(jiǎn)化裝置的結(jié)構(gòu)，延長(zhǎng)裝置的使用壽命。本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)其發(fā)明目的的一種高壓水力旋轉(zhuǎn)解堵裝置，其具有主軸和裝于主軸前端的噴頭頭部；在噴頭頭 部的前端中心位置裝有1個(gè)軸心噴嘴，在噴頭頭部的周邊裝有2-4個(gè)周邊噴嘴，周邊噴嘴在 同一圓周方向并與軸心呈同一夾角均勻分布，在射流的作用下產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)動(dòng)力，推動(dòng)噴頭頭 部和與之相連的噴頭殼體一起旋轉(zhuǎn)，由軸心噴嘴與周邊噴嘴一起破碎井底堵塞物，并攜帶 顆粒上返。所有噴嘴與旋轉(zhuǎn)噴頭用螺紋連接。本解堵裝置在主軸外裝配有噴頭殼體，所述噴頭殼體下端通過(guò)螺紋連接噴頭頭 部，噴頭殼體上端緊挨主軸上端肩部的下平面，在主軸肩部的下平面上有一圈環(huán)槽，槽中有 兩個(gè)貫通肩部的通孔，在環(huán)槽中裝有阻力塊，阻力塊上有定位銷分別裝入對(duì)應(yīng)的通孔中，在 通孔內(nèi)還裝入阻力調(diào)整彈簧，并用阻力調(diào)整螺栓從上方旋入通孔，壓住阻力調(diào)整彈簧，阻力 塊的平面系抵在噴頭殼體的上端面。在所述噴頭內(nèi)的中部有一圈突出臺(tái)階，將噴頭殼體與主軸的壁間間隙分為上下兩 段，并在兩段壁間間隙中分別依次安裝軸用彈性擋圈、滾針軸承和推力球軸承，噴頭殼體的 突出臺(tái)階上下端面分別與上、下推力球軸承的端面接觸，實(shí)現(xiàn)外殼與主軸之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn) 與定位。在所述主軸的前端中孔中依次安裝預(yù)緊彈簧和摩擦副靜環(huán)，在噴頭頭部的中心孔 上部安裝摩擦副動(dòng)環(huán)，與摩擦副靜環(huán)配合形成端面密封，所述摩擦副動(dòng)環(huán)與旋轉(zhuǎn)噴頭的中 心孔之間過(guò)盈配合，摩擦副靜環(huán)受預(yù)緊彈簧和流體的靜壓，預(yù)緊彈簧提供初始?jí)毫?，保證初始狀態(tài)的密封，隨著泵壓的增大，摩擦副靜環(huán)受到的壓力越大，摩擦副動(dòng)、靜環(huán)之間的接觸 面上的壓力越大，密封能力能力越強(qiáng)。通過(guò)調(diào)整阻力調(diào)整螺栓，改變旋轉(zhuǎn)噴頭初始旋轉(zhuǎn)的 泵壓；隨著泵壓的增大，旋轉(zhuǎn)動(dòng)力增大，摩擦副動(dòng)、靜環(huán)等處的摩擦阻力也隨之增大，故泵壓 在初始旋轉(zhuǎn)泵壓的基礎(chǔ)上加大2-lOMpa時(shí)，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速控制在100-300r/min左右。根據(jù)現(xiàn) 場(chǎng)條件，調(diào)節(jié)阻力調(diào)整螺栓，設(shè)置初始旋轉(zhuǎn)的壓力，實(shí)際工作時(shí)控制壓力比初始旋轉(zhuǎn)泵壓高 2-IOMpa 即可。 本發(fā)明以高壓水為工作介質(zhì)，周邊噴嘴與軸心呈一定的夾角，射流從周邊噴嘴射 出產(chǎn)生一定的反沖力，推動(dòng)噴頭旋轉(zhuǎn)，形成旋轉(zhuǎn)射流，沖擊井底堵塞物，阻力調(diào)整螺栓和摩 擦副共同實(shí)現(xiàn)噴頭的旋轉(zhuǎn)限速，利用端面密封等技術(shù)解決了油、氣井清砂解堵中的問(wèn)題，本發(fā)明具有以下技術(shù)效果1、采用端面密封方式，解決了旋轉(zhuǎn)密封問(wèn)題，使用壽命延長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，摩擦阻力 小。2、利用端面密封的旋轉(zhuǎn)阻力隨泵壓的增大而增大這一特點(diǎn)，防止泵壓增幅較小 時(shí)，旋轉(zhuǎn)速度的劇烈增長(zhǎng)而引起射流的霧化，便于實(shí)際操作；在不同井深、不同圍壓條件下 井下清砂解堵，只需調(diào)整阻力調(diào)整螺栓設(shè)置初始旋的壓力即可，操作方便。實(shí)現(xiàn)了滿足不同 井深、不同圍壓條件下的沖砂解堵功能，解決了旋轉(zhuǎn)密封、旋轉(zhuǎn)限速等技術(shù)難題。3、采用軸用彈性擋圈、滾針軸承、推力球軸承和噴頭殼體上的臺(tái)階實(shí)現(xiàn)噴頭殼體 和主軸之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)，大大簡(jiǎn)化了高壓水力旋轉(zhuǎn)解堵裝置的結(jié)構(gòu)，減小了旋轉(zhuǎn)阻力。


圖1是本高壓水力旋轉(zhuǎn)解堵裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中1、軸心噴嘴 2、周邊噴嘴 3、噴頭頭部 4、摩擦副動(dòng)環(huán) 5、摩擦副靜環(huán) 6、軸用彈性卡圈7、滾針軸承8、預(yù)緊彈簧9、推力球軸承10、噴頭殼體11、阻力塊 12、阻力調(diào)整彈簧、13、阻力調(diào)整螺栓14、主軸
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本高壓水力旋轉(zhuǎn)解堵裝置具有主軸14和裝于主軸前端的噴頭頭部3 ； 在噴頭頭部3的前端中心位置裝有1個(gè)軸心噴嘴1，在噴頭頭部3的周邊裝有2-4個(gè)周邊噴 嘴2，周邊噴嘴2在同一圓周方向并與軸心呈同一夾角均勻分布，所有噴嘴與噴頭頭部3用 螺紋連接。在主軸14外裝配有噴頭殼體10，噴頭殼體10下端通過(guò)螺紋連接噴頭頭部3，噴頭 殼體10上端緊挨主軸14上端肩部的下平面。在主軸14肩部的下平面上有一圈環(huán)槽，槽中 有至少兩個(gè)貫通肩部的通孔，在環(huán)槽中裝有阻力塊11，阻力塊11上有定位銷分別裝入對(duì)應(yīng) 的通孔中，在通孔內(nèi)還裝入阻力調(diào)整彈簧12，并用阻力調(diào)整螺栓13從肩部上方旋入通孔， 壓住陽(yáng)力調(diào)整彈簧12，阻力塊11的下平面抵在噴頭殼體10的上端面。在噴頭殼體10內(nèi)的中部有一圈突出臺(tái)階，將噴頭殼體10與主軸14的壁間間隙分 為上下兩段，并在兩段壁間間隙中分別依次安裝軸用彈性擋圈6、滾針軸承7和推力球軸承 9，噴頭殼體10的突出臺(tái)階上下端面分別與上、下推力球軸承9的端面接觸，實(shí)現(xiàn)噴頭殼體 10與主軸14之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)與定位。采用軸用彈性擋圈、滾針軸承、推力球軸承和噴頭殼體上的臺(tái)階實(shí)現(xiàn)噴頭殼體和主軸之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)，大大簡(jiǎn)化了高壓水力旋轉(zhuǎn)解堵裝置的結(jié) 構(gòu)。
在主軸14的前端中孔中依次安裝預(yù)緊彈簧8和摩擦副靜環(huán)5，在噴頭頭部3的中 心孔上部安裝摩擦副動(dòng)環(huán)4，與摩擦副靜環(huán)5配合形成端面密封，所述摩擦副動(dòng)環(huán)4與噴頭 頭部3的中心孔之間過(guò)盈配合。采用這樣的端面密封，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用壽命長(zhǎng)，摩擦阻力小， 并且摩擦副動(dòng)、靜環(huán)之間的摩擦阻力會(huì)隨泵壓的增加而增加，防止泵壓增幅較小時(shí)，旋轉(zhuǎn)速 度的劇烈增長(zhǎng)而引起射流的霧化。
權(quán)利要求
一種高壓水力旋轉(zhuǎn)解堵裝置，其具有主軸(14)和裝于主軸前端的噴頭前部(3)；在噴頭前部(3)的前端中心位置裝有1個(gè)軸心噴嘴(1)，在噴頭前部(3)的周邊裝有2-4個(gè)周邊噴嘴(2)，周邊噴嘴(2)在同一圓周方向并與軸心呈同一夾角均勻分布，所有噴嘴與噴頭前部(3)用螺紋連接；其特征在于在所述主軸(14)外裝配有噴頭殼體(10)，所述噴頭殼體(10)下端通過(guò)螺紋連接噴頭前部(3)，噴頭殼體(10)上端緊挨主軸(14)上端肩部的下平面，在主軸(14)上端肩部的下平面上有一圈環(huán)槽，槽中有至少兩個(gè)貫通肩部的通孔，在環(huán)槽中裝有阻力塊(11)，阻力塊(11)上有定位銷分別裝入對(duì)應(yīng)的通孔中，在通孔內(nèi)還裝入阻力調(diào)整彈簧(12)，并用阻力調(diào)整螺栓(13)從肩部上方旋入通孔，壓住阻力調(diào)整彈簧(12)，阻力塊(11)的下平面抵在噴頭殼體(10)的上端面上；在所述噴頭殼體(10)內(nèi)的中部有一圈突出臺(tái)階，將噴頭殼體(10)與主軸(14)的壁間間隙分為上下兩段，并在兩段壁間間隙中分別依次安裝軸用彈性擋圈(6)、滾針軸承(7)和推力球軸承(9)，噴頭殼體(10)的突出臺(tái)階上下端面分別與上、下推力球軸承(9)的端面接觸，實(shí)現(xiàn)噴頭殼體(10)與主軸(14)之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)與定位；在所述主軸(14)的前端中孔中依次安裝預(yù)緊彈簧(8)和摩擦副靜環(huán)(5)，在噴頭前部(3)的中心孔上部安裝摩擦副動(dòng)環(huán)(4)，與摩擦副靜環(huán)(5)配合形成端面密封，所述摩擦副動(dòng)環(huán)(4)與噴頭前部(3)的中心孔之間過(guò)盈配合。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高壓水力旋轉(zhuǎn)解堵裝置，本裝置在主軸上裝配軸用彈性擋圈、滾針軸承、推力球軸承、外殼，在主軸下端中孔裝有預(yù)緊彈簧、摩擦副靜環(huán)，主軸上端有阻力塊、阻力調(diào)整彈簧、阻力調(diào)整螺栓，噴頭前部裝有軸心噴嘴、周邊噴嘴。本發(fā)明以高壓水為工作介質(zhì)，周邊噴嘴與軸心呈一定的夾角，射流從周邊噴嘴射出產(chǎn)生一定的反沖力，推動(dòng)噴頭旋轉(zhuǎn)，形成旋轉(zhuǎn)射流，沖擊井底堵塞物，阻力調(diào)整螺栓和摩擦副共同實(shí)現(xiàn)噴頭的旋轉(zhuǎn)限速，利用端面密封等技術(shù)解決了油、氣井清砂解堵中的問(wèn)題，具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、旋轉(zhuǎn)阻力小、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，使高壓水力旋轉(zhuǎn)解堵技術(shù)在油、氣井清砂解堵領(lǐng)域得到廣泛的推廣應(yīng)用。
文檔編號(hào)E21B37/08GK101806203SQ20101013725
公開日2010年8月18日 申請(qǐng)日期2010年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月31日
發(fā)明者劉勇, 盧義玉, 左偉芹, 李曉紅, 葛兆龍 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)