[发明专利]一种井壁除泥装置

说明书

本发明公开了一种井壁除泥装置是一种以环空流体的推动力为动力，能够在管件外侧的环空内沿管件自行往复行走，并且对管件外壁和井壁进行旋转刮擦清理的装置。主要包括本体、外环、行走机构和换向机构；外环与本体构成旋转配合，外环与行走机构构成齿轮传动，行走机构为二位摆动机构，行走机构同时与换向杆构成摩擦滚动配合，换向杆与本体构成轴向滑动配合；本体为圆环状，开设有轴向孔和径向孔，轴向孔和径向孔为通孔；外环设有刮泥板，刮泥板呈涡扇叶片状。本发明的井壁除泥装置的上行和下行都有驱动轮，上下往复运动，自动换向，反复对套管外壁和井壁清理。

技术领域

本发明涉及石油钻井领域的一种管壁和井壁除泥装置，尤其是一种井壁除泥装置。

背景技术

固井过程中，泥饼介质和杂质阻挡了水泥浆无法与套管外壁和井壁充分接触，导致第一、二界面胶结质量差。固井质量不好将导致地层间发生水、气、液的窜槽，地层压力的混乱，最终使油井产能降低，影响临井甚至整个区块的产量。目前的方式主要是使用前置液或者循环调整泥浆性能，对清理泥饼的效果不好。目前尚无针对固井时的泥饼进行刮除施工的机械设备和装置。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种井壁除泥装置。该装置在循环泥浆、注入水泥浆和顶替过程中，以在套管与井壁之间的环空上返的流体为动力，在套管上实现自动换向，上下往复运动，对井壁和套管外壁反复刮擦清理，清除泥饼，使水泥浆与套管壁、井壁充分接触，解决了泥饼介质对固井质量的负面影响，有利于提高第一、二界面胶结质量和水泥环自身强度。

为了解决以上技术问题，本发明是通过采用以下技术方案方式实现的：

一种井壁除泥装置，主要由本体、外环和换向机构、行走机构组成；所述本体呈中空的筒体结构，筒体内壁轴向均布有个或个以上的轴向孔，对应每个轴向孔外侧的本体内设置有径向孔，轴向孔和径向孔均为通孔结构；所述外环套装在本体外部，外环内壁设有内齿并与本体构成旋转配合，外环上延伸出刮泥板，刮泥板呈涡扇叶片状；所述行走机构安装在本体的径向孔内，行走机构为二位摆动机构，包括横轮、竖轮、摆臂、下行轮和上行轮；其中，横轮具有两层外齿，横轮通过垂直转轴连接在本体径向孔内，竖轮具有锥形齿和皮带轮的组合结构，竖轮通过水平向心轴连接在本体径向孔内，横轮外层外齿与外环内齿构成齿轮旋转传动配合，横轮内层外齿与竖轮上的锥形齿构成直角齿轮传动配合，下行轮和上行轮分别通过上、下轮轴连接在摆臂的上、下两端，竖轮的皮带轮通过传动带A、传动带B分别与下行轮的上轮轴和上行轮的下轮轴构成联动配合，摆臂通过中轴旋转连接在本体的径向孔内，下行轮和上行轮相对摆臂的摆动轴心对称，竖轮与下行轮构成同向传动带联动配合，竖轮与上行轮构成反向传动带联动配合；所述换向机构包括贯穿于本体轴向孔的换向杆和固定在换向杆中段的上平台和下平台，换向杆与本体的轴向孔构成轴向滑动配合，上平台和下平台间隔装在本体的径向孔内，分别位于下行轮上方和下方，且分布在摆臂的摆动中轴两侧；行走机构的下行轮和上行轮与换向机构的上平台和下平台构成间隔摩擦滚动配合，在摆臂二位摆动时，下行轮和上行轮交替伸出本体内圆。

上述方案进一步包括：

顶端铰接在下平台下方的限位杆，限位杆具有弹性，下端朝下轮轴翘起，限位杆沿轴向孔向下伸出，并与上行轮的下轮轴构成间隔限位配合。

所述限位杆和下平台之间设有弹簧，限位杆的底端设有与下平台卡接的锯齿。

在摆臂与中轴之间设有扭簧扭簧。

所述传动带B呈字形安装，传动方向与传动带A相反。

在所述径向孔的内壁上还固定有限位块A和限位块B，限位块A和限位块B相对中轴镜像对称布置，并与摆臂形成限位配合。

外环上的刮泥板为沿圆周均匀分布的多组，分组分为径向向外伸出的外刮泥板和径向向内伸出的内刮泥板。

所述上平台和下平台的相对面设有密齿状摩擦层，对应的上行轮和下行轮表面也有密齿状摩擦层。