[发明专利]高压水力旋转解堵装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种高压水力旋转解堵装置，适用于油、气井清砂解堵领域。

背景技术

气井在开发、生产过程中添加的缓蚀剂、起泡剂，产气过程中析出的油、砂，油套管 管腐蚀产生的垢块等经过长时间的堆积逐步掩埋产层，会造成油、气井的减产甚至停产， 因此需要进行清砂处理。目前已基本形成了三大类清砂技术，即水力冲砂、机械捞砂、化 学解堵，它们在不同阶段的现场应用过程中也取得了较好的效果，但各项工艺技术和工具 也有自身的局限性，不能很好的满足目前气井清砂作业的需要。而其中利用高压水射流的 能量高度集中，对岩体实施高效的破碎和切割的技术，在油、气井解堵领域有较广阔的前 景。但是目前高压水射流解堵装置还不太成熟。中国专利号为200420030039.X的文献公开 了一种“水力自进式可调速旋转冲砂解堵装置”，其虽然可以实现清砂解堵，但结构复杂， 旋转阻力较大，存在旋转密封和使用寿命的问题，需消耗一部分射流能量，射流能量利用 率较低。

针对上述问题，本发明专利提出一种高压水力旋转解堵装置。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种高压水力旋转解堵装置，解决 井底堵塞问题，简化装置的结构，延长装置的使用寿命。

本发明是通过以下技术方案来实现其发明目的的：

一种高压水力旋转解堵装置，其具有主轴和装于主轴前端的喷头头部；在喷头头部的 前端中心位置装有1个轴心喷嘴，在喷头头部的周边装有2-4个周边喷嘴，周边喷嘴在同 一圆周方向并与轴心呈同一夹角均匀分布，在射流的作用下产生旋转动力，推动喷头头部 和与之相连的喷头壳体一起旋转，由轴心喷嘴与周边喷嘴一起破碎井底堵塞物，并携带颗 粒上返。所有喷嘴与旋转喷头用螺纹连接。

本解堵装置在主轴外装配有喷头壳体，所述喷头壳体下端通过螺纹连接喷头头部，喷 头壳体上端紧挨主轴上端肩部的下平面，在主轴肩部的下平面上有一圈环槽，槽中有两个 贯通肩部的通孔，在环槽中装有阻力块，阻力块上有定位销分别装入对应的通孔中，在通 孔内还装入阻力调整弹簧，并用阻力调整螺栓从上方旋入通孔，压住阻力调整弹簧，阻力 块的平面系抵在喷头壳体的上端面。

在所述喷头内的中部有一圈突出台阶，将喷头壳体与主轴的壁间间隙分为上下两段， 并在两段壁间间隙中分别依次安装轴用弹性挡圈、滚针轴承和推力球轴承，喷头壳体的突 出台阶上下端面分别与上、下推力球轴承的端面接触，实现外壳与主轴之间的相对旋转与 定位。

在所述主轴的前端中心孔中依次安装预紧弹簧和摩擦副静环，在喷头头部的中心孔上 部安装摩擦副动环，与摩擦副静环配合形成端面密封，所述摩擦副动环与旋转喷头的中心 孔之间过盈配合，摩擦副静环受预紧弹簧和流体的静压，预紧弹簧提供初始压力，保证初 始状态的密封，随着泵压的增大，摩擦副静环受到的压力越大，摩擦副动、静环之间的接 触面上的压力越大，密封能力越强。通过调整阻力调整螺栓，改变旋转喷头初始旋转的泵 压；随着泵压的增大，旋转动力增大，摩擦副动、静环等处的摩擦阻力也随之增大，故泵 压在初始旋转泵压的基础上加大2-10Mpa时，旋转转速控制在100-300r/min左右。根据现 场条件，调节阻力调整螺栓，设置初始旋转的压力，实际工作时控制压力比初始旋转泵压 高2-10Mpa即可。

本发明以高压水为工作介质，周边喷嘴与轴心呈一定的夹角，射流从周边喷嘴射出产 生一定的反冲力，推动喷头旋转，形成旋转射流，冲击井底堵塞物，阻力调整螺栓和摩擦 副共同实现喷头的旋转限速，利用端面密封等技术解决了油、气井清砂解堵中的问题，

本发明具有以下技术效果：

1、采用端面密封方式，解决了旋转密封问题，使用寿命延长，结构简单，摩擦阻力小。

2、利用端面密封的旋转阻力随泵压的增大而增大这一特点，防止泵压增幅较小时，旋 转速度的剧烈增长而引起射流的雾化，便于实际操作；在不同井深、不同围压条件下井下 清砂解堵，只需调整阻力调整螺栓设置初始旋的压力即可，操作方便。实现了满足不同井 深、不同围压条件下的冲砂解堵功能，解决了旋转密封、旋转限速等技术难题。

3、采用轴用弹性挡圈、滚针轴承、推力球轴承和喷头壳体上的台阶实现喷头壳体和主 轴之间的相对旋转，大大简化了高压水力旋转解堵装置的结构，减小了旋转阻力。

附图说明