本發(fā)明涉及石油工業(yè)中油水井應(yīng)用抽撈砂工具進(jìn)行井筒清砂作業(yè)的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種自旋鉆進(jìn)式井筒搗砂器。

背景技術(shù)：

油井出砂是國(guó)內(nèi)外砂巖性油藏開(kāi)采過(guò)程中面臨的主要問(wèn)題之一，嚴(yán)重影響和制約原油的正常生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益的提高。尤其是對(duì)于處在中后期開(kāi)采的油田，受油井含水高、地層壓降大及單井高強(qiáng)度放差提液與生產(chǎn)層段的注采不平衡等不利因素的影響，地層虧空、負(fù)壓嚴(yán)重，油井普遍嚴(yán)重出砂。

撈砂泵負(fù)壓撈砂工藝技術(shù)是被各油田廣泛應(yīng)用的一種用于清除井筒沉積砂的方法。撈砂泵由兩個(gè)核心部分組成，即頂部的撈砂泵筒總成和底部的撈砂錐(又稱搗砂器)。負(fù)壓撈砂工藝管柱結(jié)構(gòu)自上而下依次為：動(dòng)力油管，撈砂泵筒總成，儲(chǔ)砂油管，撈砂錐，采用反復(fù)上提下放的連續(xù)抽汲方式將井筒中的沉積砂抽汲進(jìn)并沉降在儲(chǔ)砂油管中。這種撈砂技術(shù)具有工藝成熟、操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。但是，當(dāng)井筒沉積砂柱的頂部，即砂面較硬，形成硬質(zhì)砂蓋(面)后，傳統(tǒng)上在砂面上采用垂直上下加壓方式工作的撈砂錐就無(wú)法將硬質(zhì)砂蓋搗碎，最終導(dǎo)致反復(fù)抽汲均無(wú)進(jìn)尺，撈砂失敗。

因此，人們?cè)趥鹘y(tǒng)撈砂工藝的基礎(chǔ)上又設(shè)計(jì)了一種可以傳遞井口扭矩，具有使整個(gè)撈砂管柱旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)功能的撈砂泵。這種鉆進(jìn)式撈砂泵的柱塞拉桿采用扁方形或多邊形結(jié)構(gòu)，配合撈砂泵筒上的扁方形或多邊形結(jié)構(gòu)的螺帽，既可實(shí)現(xiàn)同軸上下運(yùn)動(dòng)，又能傳遞扭矩實(shí)現(xiàn)同軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而將井口正轉(zhuǎn)油管的扭矩傳遞到撈砂管柱底部的撈砂錐上，將井筒沉積砂柱的硬質(zhì)砂蓋鉆磨搗碎，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)正常的抽汲撈砂作業(yè)，提高撈砂成功率。但是，這種井口傳扭式鉆進(jìn)撈砂工藝具有很大的局限性，一是當(dāng)在斜井、深井操作時(shí)，將造成井口扭矩很大，需要安裝高功率液壓鉗才能滿足旋轉(zhuǎn)整個(gè)撈砂管柱所需要的扭矩；二是井口操作很復(fù)雜，需要同時(shí)懸吊管柱和液壓鉗，而且液壓鉗需要打好背鉗來(lái)限位，防止同步旋轉(zhuǎn)；三是井口旋轉(zhuǎn)油管柱具有一定的安全風(fēng)險(xiǎn)性，操作人員必須遠(yuǎn)離井口使用長(zhǎng)繩遠(yuǎn)距離拉動(dòng)液壓鉗開(kāi)關(guān)來(lái)進(jìn)行操作；四是鉆磨撈砂效率很低，由于管柱重量很重，摩擦阻力很大，只能以很低的轉(zhuǎn)速來(lái)提供足夠大的驅(qū)動(dòng)扭矩。因此，該工藝并沒(méi)有成功解決無(wú)法捅破硬質(zhì)砂蓋這一造成撈砂失敗的瓶頸問(wèn)題，也因此沒(méi)有得到推廣應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足提供一種能提高撈砂成功率的自旋鉆進(jìn)式井筒搗砂器。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：一種自旋鉆進(jìn)式井筒搗砂器，包括驅(qū)動(dòng)螺桿，在驅(qū)動(dòng)螺桿的外壁沿周向設(shè)有多條螺旋滑道，在驅(qū)動(dòng)螺桿外套裝有棘輪機(jī)構(gòu)，所述棘輪機(jī)構(gòu)上設(shè)有徑向凸出件，所述徑向凸出件對(duì)應(yīng)嵌設(shè)在螺旋滑道內(nèi)，并能沿螺旋滑道的軌跡進(jìn)行滑移，從而將徑向凸出件的螺旋滑移運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成棘輪機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，所述棘輪機(jī)構(gòu)通過(guò)設(shè)置在驅(qū)動(dòng)螺桿上的復(fù)位彈簧復(fù)位，在棘輪機(jī)構(gòu)下端依次連接有支撐筒和搗砂錐，所述驅(qū)動(dòng)螺桿的下端伸入支撐筒之內(nèi)，并通過(guò)密封接頭與支撐筒密封套接，且可相對(duì)支撐筒軸向滑移；在進(jìn)行搗砂時(shí)，控制驅(qū)動(dòng)螺桿的向下運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)棘輪機(jī)構(gòu)正向(俯視順時(shí)針)旋轉(zhuǎn)，所述棘輪機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)支撐筒及搗砂錐正向旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)搗砂，上提驅(qū)動(dòng)螺桿時(shí)，從動(dòng)棘輪不發(fā)生旋轉(zhuǎn)，主動(dòng)棘輪與從動(dòng)棘輪在復(fù)位彈簧的作用下復(fù)位。

按上述技術(shù)方案，所述棘輪機(jī)構(gòu)包括主動(dòng)棘輪和從動(dòng)棘輪，所述徑向凸出件對(duì)稱安設(shè)在主動(dòng)棘輪的內(nèi)壁，所述主動(dòng)棘輪的下端面設(shè)有主動(dòng)嚙合齒，所述從動(dòng)棘輪的上端面設(shè)有從動(dòng)嚙合齒，主動(dòng)嚙合齒與從動(dòng)嚙合齒相嚙合。

按上述技術(shù)方案，在驅(qū)動(dòng)螺桿的上端有一體式加工成的螺桿接頭，所述復(fù)位彈簧抵接在螺桿接頭和棘輪機(jī)構(gòu)之間。

按上述技術(shù)方案，在支撐筒頂部的螺紋根部對(duì)稱設(shè)有對(duì)穿的支撐筒呼吸孔。

按上述技術(shù)方案，所述鉆頭式底閥總成包括搗砂錐本體和搗砂錐鉆頭，在搗砂錐本體內(nèi)設(shè)有進(jìn)砂腔，在搗砂錐本體上設(shè)有多個(gè)搗砂錐本體進(jìn)液孔與進(jìn)砂腔相連通，搗砂錐本體的上端設(shè)有蓋板式閥片，所述蓋板式閥片的一端與搗砂錐本體通過(guò)扭簧相鉸接，所述蓋板式閥片用于打開(kāi)和關(guān)閉在搗砂錐本體上設(shè)置的排砂通道，所述搗砂錐鉆頭與搗砂錐本體相連。

按上述技術(shù)方案，在所述搗砂錐鉆頭的外壁設(shè)有多個(gè)螺旋式鉆齒，在相鄰鉆齒形成的凹槽上設(shè)有多個(gè)鉆頭進(jìn)液孔，所述鉆頭進(jìn)液孔與搗砂錐鉆頭的中心孔相連通。

按上述技術(shù)方案，在驅(qū)動(dòng)螺桿的外壁圓周均布設(shè)置有四條螺旋滑道。

本發(fā)明所取得的有益效果為：1、本發(fā)明通過(guò)控制驅(qū)動(dòng)螺桿的向下運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)棘輪機(jī)構(gòu)正向(俯視順時(shí)針)旋轉(zhuǎn)，所述棘輪機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)支撐筒及搗砂錐正向旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)搗砂，上提驅(qū)動(dòng)螺桿時(shí)，從動(dòng)棘輪不發(fā)生旋轉(zhuǎn)，主動(dòng)棘輪與從動(dòng)棘輪在復(fù)位彈簧的作用下復(fù)位，能夠以自動(dòng)旋轉(zhuǎn)鉆磨的方式將井筒沉積砂柱的硬質(zhì)砂蓋鉆磨搗碎，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)正常的抽汲撈砂作業(yè)，提高撈砂成功率；2、本發(fā)明的搗砂錐的下端設(shè)有搗砂錐鉆頭，在搗砂錐鉆頭上設(shè)有鉆齒，有效的提高了搗砂效率。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖。

圖2為圖1的A-A剖視圖。

圖3為驅(qū)動(dòng)螺桿-徑向凸出件的傳動(dòng)示意圖。

圖4為本發(fā)明中驅(qū)動(dòng)螺桿的機(jī)構(gòu)圖。

圖5為本發(fā)明中棘輪機(jī)構(gòu)的主視圖。

圖6為本發(fā)明中棘輪機(jī)構(gòu)的爆炸示意圖。

圖中：1—驅(qū)動(dòng)螺桿；1-1—螺桿接頭；1-2—螺桿螺旋滑道；2—彈簧；3—滑動(dòng)墊片；4—銷釘；5—驅(qū)動(dòng)棘輪；6—從動(dòng)棘輪；7—支撐筒；7-1—支撐筒呼吸孔；8—密封接頭；9—密封圈；10—密封環(huán)；11—變扣接頭；12—鉆頭式底閥總成；12-1—蓋板式閥片；12-2—搗砂錐本體；12-2-1—搗砂錐本體進(jìn)液孔；12-3—搗砂錐鉆頭；12-3-1—鉆頭進(jìn)液孔。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

如圖1-6所示，本實(shí)施例提供了一種自旋鉆進(jìn)式井筒搗砂器，包括驅(qū)動(dòng)螺桿1，在驅(qū)動(dòng)螺桿1的外壁沿周向設(shè)有至少4條螺旋滑道1-2，在驅(qū)動(dòng)螺桿1外套裝有棘輪機(jī)構(gòu)，所述棘輪機(jī)構(gòu)包括主動(dòng)棘輪5和從動(dòng)棘輪6，主動(dòng)棘輪5的下端面設(shè)有主動(dòng)嚙合齒，所述從動(dòng)棘輪6的上端面設(shè)有從動(dòng)嚙合齒，主動(dòng)嚙合齒與從動(dòng)嚙合齒相嚙合。在主動(dòng)棘輪5的內(nèi)壁對(duì)稱設(shè)有4個(gè)徑向凸出件4，所述徑向凸出件4對(duì)應(yīng)嵌設(shè)在螺旋滑道1-2內(nèi)，并能沿螺旋滑道的軌跡進(jìn)行滑移，從而將徑向凸出件的螺旋滑移運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成棘輪機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，其中徑向凸出件4可以為銷釘也可以為其它類型的部件，本實(shí)施例以為銷釘為例進(jìn)行說(shuō)明。在驅(qū)動(dòng)螺桿1的上端有一體式加工成的螺桿接頭1-1，所述復(fù)位彈簧2抵接在螺桿接頭1-1和主動(dòng)棘輪5之間，所述棘輪機(jī)構(gòu)通過(guò)復(fù)位彈簧2復(fù)位，在復(fù)位彈簧2的下端設(shè)有滑動(dòng)墊片3。在棘輪機(jī)構(gòu)下端依次連接有支撐筒7、變扣接頭11和鉆頭式底閥總成12，所述驅(qū)動(dòng)螺桿1的下端伸入支撐筒7內(nèi)，在驅(qū)動(dòng)螺桿1的下端連接有密封接頭，所述密封接頭的上端通過(guò)密封圈9與驅(qū)動(dòng)螺桿1密封連接，下端通過(guò)密封圈9與支撐筒7實(shí)現(xiàn)密封套接，且可相對(duì)支撐筒7軸向滑移。在支撐筒7上位于密封接頭8的上方設(shè)有支撐筒呼吸孔7-1。

所述搗砂錐12通過(guò)變扣接頭11與支撐筒7相連，所述搗砂錐12包括搗砂錐本體12-2和搗砂錐鉆頭12-3，在搗砂錐本體12-2內(nèi)設(shè)有進(jìn)砂腔，在搗砂錐本體上設(shè)有多個(gè)搗砂錐本體進(jìn)液孔12-2-1與進(jìn)砂腔相連通，搗砂錐本體的上端設(shè)有蓋板式閥片12-1，所述蓋板式閥片12-1的一端與搗砂錐本體12-2通過(guò)扭簧相鉸接，所述蓋板式閥片用于打開(kāi)和關(guān)閉在搗砂錐本體上設(shè)置的排砂通道，所述搗砂錐鉆頭12-3與搗砂錐本體12-2相連。

在所述搗砂錐鉆頭12-3的外壁設(shè)有多個(gè)螺旋式鉆齒，在相鄰鉆齒形成的凹槽上設(shè)有多個(gè)鉆頭進(jìn)液孔12-3-1，所述鉆頭進(jìn)液孔12-3-1與搗砂錐鉆頭的中心孔相連通。

本發(fā)明的自旋鉆進(jìn)式井筒搗砂器可以配套各種常規(guī)撈砂泵筒總成的使用，采用常規(guī)撈砂工藝操作時(shí)，本發(fā)明的搗砂器支撐在硬質(zhì)砂蓋上，只需井口垂直上下反復(fù)提放管柱，使向下壓力傳遞到本發(fā)明的搗砂器的驅(qū)動(dòng)螺桿1上，盡管撈砂泵筒總成中的柱塞和泵筒為同軸裝配的圓柱體部件，兩者理論上既可直線滑動(dòng)也可同軸旋轉(zhuǎn)，但是由于搗砂器至撈砂泵柱塞之間連接的儲(chǔ)砂油管和撈砂泵筒總成兩部分管柱很重，一般至少達(dá)到半噸力，這樣的高負(fù)荷加壓在驅(qū)動(dòng)螺桿1上，就使得驅(qū)動(dòng)螺桿1以上至撈砂泵筒整體管柱只能產(chǎn)生上下直線運(yùn)動(dòng)，而不會(huì)發(fā)生扭轉(zhuǎn)。由于主動(dòng)棘輪5上鑲嵌的四顆驅(qū)動(dòng)銷釘是一一對(duì)應(yīng)嵌入在驅(qū)動(dòng)螺桿的四條螺旋滑道中的，當(dāng)驅(qū)動(dòng)螺桿1向下垂直運(yùn)動(dòng)時(shí)，就會(huì)將旋轉(zhuǎn)扭矩通過(guò)銷釘傳導(dǎo)到主動(dòng)棘輪5上，在彈簧2的壓力和螺旋滑道1-2對(duì)銷釘?shù)恼蚰Σ亮ψ饔孟?，?duì)主動(dòng)棘輪5產(chǎn)生俯視順時(shí)針的旋轉(zhuǎn)扭力，由于棘輪機(jī)構(gòu)始終嚙合，主動(dòng)棘輪5就會(huì)將旋轉(zhuǎn)扭力傳導(dǎo)到從動(dòng)棘輪6上，進(jìn)而帶動(dòng)支撐筒7、變扣接頭11和搗砂錐12產(chǎn)生俯視順時(shí)針的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而使底部搗砂錐鉆頭12-3對(duì)硬質(zhì)砂蓋產(chǎn)生鉆磨搗碎力量；當(dāng)井口向上提起撈砂管柱時(shí)，驅(qū)動(dòng)螺桿1同步上行，此時(shí)，在彈簧2的壓力和螺旋滑道對(duì)銷釘?shù)姆聪蚰Σ亮ψ饔孟?，主?dòng)棘輪5產(chǎn)生俯視逆時(shí)針的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，但是根據(jù)棘輪機(jī)構(gòu)的原理，主動(dòng)棘輪5和從動(dòng)棘輪6將退出嚙合狀態(tài)，即主動(dòng)棘輪5會(huì)在從動(dòng)棘輪6上反向滑動(dòng)，無(wú)法將反向旋轉(zhuǎn)扭矩傳遞到從動(dòng)棘輪6以下部件上，即從動(dòng)棘輪6以下部件會(huì)被驅(qū)動(dòng)螺桿1同步提起，但卻不會(huì)發(fā)生旋轉(zhuǎn)，避免了所有連接處螺紋松動(dòng)退扣的發(fā)生。當(dāng)井口再次向下加壓整個(gè)撈砂管柱時(shí)，本發(fā)明的搗砂器將再次重復(fù)上述動(dòng)作，如此循環(huán)，達(dá)到搗碎硬質(zhì)砂蓋，撈砂順利進(jìn)尺的目的。

通過(guò)對(duì)螺旋滑道的具體設(shè)計(jì)，本發(fā)明的搗砂器每次下沖程可自動(dòng)旋轉(zhuǎn)3圈，可有效起到對(duì)硬質(zhì)砂蓋的鉆磨作用。

本發(fā)明的搗砂器使用起出后經(jīng)過(guò)清洗、檢查、修復(fù)可以重復(fù)多次使用，其搗砂錐12、蓋板式閥片12-1、彈簧2等均可以拆卸更換。