本實(shí)用新型涉及石油工業(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)：

油井出砂是國內(nèi)外砂巖性油藏開采過程中面臨的主要問題之一，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。尤其是對于處在中后期開采的油田，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：動力油管，撈砂泵筒總成，儲砂油管，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)并沉降在儲砂油管中。這種撈砂技術(shù)具有工藝成熟、操作簡單的特點(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法將硬質(zhì)砂蓋搗碎，最終導(dǎo)致反復(fù)抽汲均無進(jìn)尺，撈砂失敗。

因此，人們在傳統(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，又能傳遞扭矩實(shí)現(xiàn)同軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，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，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)整個撈砂管柱所需要的扭矩；二是井口操作很復(fù)雜，需要同時懸吊管柱和液壓鉗，而且液壓鉗需要打好背鉗來限位，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)險性，操作人員必須遠(yuǎn)離井口使用長繩遠(yuǎn)距離拉動液壓鉗開關(guān)來進(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)速來提供足夠大的驅(qū)動扭矩。因此，該工藝并沒有成功解決無法捅破硬質(zhì)砂蓋這一造成撈砂失敗的瓶頸問題，也因此沒有得到推廣應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(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。

本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案為：一種自旋鉆進(jìn)式井筒搗砂器，包括驅(qū)動螺桿，在驅(qū)動螺桿的外壁沿周向設(shè)有多條螺旋滑道，在驅(qū)動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)動轉(zhuǎn)化成棘輪機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，所述棘輪機(jī)構(gòu)通過設(shè)置在驅(qū)動螺桿上的復(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)動螺桿的下端伸入支撐筒之內(nèi)，并通過密封接頭與支撐筒密封套接，且可相對支撐筒軸向滑移；在進(jìn)行搗砂時，控制驅(qū)動螺桿的向下運(yùn)動，帶動棘輪機(jī)構(gòu)正向(俯視順時針)旋轉(zhuǎn)，所述棘輪機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)帶動支撐筒及搗砂錐正向旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)搗砂，上提驅(qū)動螺桿時，從動棘輪不發(fā)生旋轉(zhuǎn)，主動棘輪與從動棘輪在復(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)包括主動棘輪和從動棘輪，所述徑向凸出件對稱安設(shè)在主動棘輪的內(nèi)壁，所述主動棘輪的下端面設(shè)有主動嚙合齒，所述從動棘輪的上端面設(shè)有從動嚙合齒，主動嚙合齒與從動嚙合齒相嚙合。

按上述技術(shù)方案，在驅(qū)動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稱設(shè)有對穿的支撐筒呼吸孔。

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扭簧相鉸接，所述蓋板式閥片用于打開和關(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)有多個螺旋式鉆齒，在相鄰鉆齒形成的凹槽上設(shè)有多個鉆頭進(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)動螺桿的外壁圓周均布設(shè)置有四條螺旋滑道。

本實(shí)用新型所取得的有益效果為：1、本實(shí)用新型通過控制驅(qū)動螺桿的向下運(yùn)動，帶動棘輪機(jī)構(gòu)正向(俯視順時針)旋轉(zhuǎn)，所述棘輪機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)帶動支撐筒及搗砂錐正向旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)搗砂，上提驅(qū)動螺桿時，從動棘輪不發(fā)生旋轉(zhuǎn)，主動棘輪與從動棘輪在復(fù)位彈簧的作用下復(fù)位，能夠以自動旋轉(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、本實(shí)用新型的搗砂錐的下端設(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。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)圖。

圖2為圖1的A-A剖視圖。

圖3為驅(qū)動螺桿-徑向凸出件的傳動示意圖。

圖4為本實(shí)用新型中驅(qū)動螺桿的機(jī)構(gòu)圖。

圖5為本實(shí)用新型中棘輪機(jī)構(gòu)的主視圖。

圖6為本實(shí)用新型中棘輪機(jī)構(gòu)的爆炸示意圖。

圖中：1—驅(qū)動螺桿；1-1—螺桿接頭；1-2—螺桿螺旋滑道；2—彈簧；3—滑動墊片；4—銷釘；5—驅(qū)動棘輪；6—從動棘輪；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)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。

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)動螺桿1，在驅(qū)動螺桿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)包括主動棘輪5和從動棘輪6，主動棘輪5的下端面設(shè)有主動嚙合齒，所述從動棘輪6的上端面設(shè)有從動嚙合齒，主動嚙合齒與從動嚙合齒相嚙合。在主動棘輪5的內(nèi)壁對稱設(shè)有4個徑向凸出件4，所述徑向凸出件4對應(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)動轉(zhuǎn)化成棘輪機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，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)行說明。在驅(qū)動螺桿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和主動棘輪5之間，所述棘輪機(jī)構(gòu)通過復(fù)位彈簧2復(fù)位，在復(fù)位彈簧2的下端設(shè)有滑動墊片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)動螺桿1的下端伸入支撐筒7內(nèi)，在驅(qū)動螺桿1的下端連接有密封接頭，所述密封接頭的上端通過密封圈9與驅(qū)動螺桿1密封連接，下端通過密封圈9與支撐筒7實(shí)現(xiàn)密封套接，且可相對支撐筒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通過扭簧相鉸接，所述蓋板式閥片用于打開和關(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)有多個螺旋式鉆齒，在相鄰鉆齒形成的凹槽上設(shè)有多個鉆頭進(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。

本實(shí)用新型的自旋鉆進(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，本實(shí)用新型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實(shí)用新型的搗砂器的驅(qū)動螺桿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)動螺桿1上，就使得驅(qū)動螺桿1以上至撈砂泵筒整體管柱只能產(chǎn)生上下直線運(yùn)動，而不會發(fā)生扭轉(zhuǎn)。由于主動棘輪5上鑲嵌的四顆驅(qū)動銷釘是一一對應(yīng)嵌入在驅(qū)動螺桿的四條螺旋滑道中的，當(dāng)驅(qū)動螺桿1向下垂直運(yùn)動時，就會將旋轉(zhuǎn)扭矩通過銷釘傳導(dǎo)到主動棘輪5上，在彈簧2的壓力和螺旋滑道1-2對銷釘?shù)恼蚰Σ亮ψ饔孟拢瑢χ鲃蛹?產(chǎn)生俯視順時針的旋轉(zhuǎn)扭力，由于棘輪機(jī)構(gòu)始終嚙合，主動棘輪5就會將旋轉(zhuǎn)扭力傳導(dǎo)到從動棘輪6上，進(jìn)而帶動支撐筒7、變扣接頭11和搗砂錐12產(chǎn)生俯視順時針的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，進(jìn)而使底部搗砂錐鉆頭12-3對硬質(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，驅(qū)動螺桿1同步上行，此時，在彈簧2的壓力和螺旋滑道對銷釘?shù)姆聪蚰Σ亮ψ饔孟拢鲃蛹?產(chǎn)生俯視逆時針的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，但是根據(jù)棘輪機(jī)構(gòu)的原理，主動棘輪5和從動棘輪6將退出嚙合狀態(tài)，即主動棘輪5會在從動棘輪6上反向滑動，無法將反向旋轉(zhuǎn)扭矩傳遞到從動棘輪6以下部件上，即從動棘輪6以下部件會被驅(qū)動螺桿1同步提起，但卻不會發(fā)生旋轉(zhuǎn)，避免了所有連接處螺紋松動退扣的發(fā)生。當(dāng)井口再次向下加壓整個撈砂管柱時，本實(shí)用新型的搗砂器將再次重復(fù)上述動作，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。

通過對螺旋滑道的具體設(shè)計(jì)，本實(shí)用新型的搗砂器每次下沖程可自動旋轉(zhuǎn)3圈，可有效起到對硬質(zhì)砂蓋的鉆磨作用。

本實(shí)用新型的搗砂器使用起出后經(jīng)過清洗、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。