用于固井套管的刮泥装置
技术领域
本发明属于石油钻井辅助工具技术领域，更具体地说，是涉及一种用于固井套管的刮泥装置。
背景技术
在勘探石油的过程中，固井是钻井过程中的重要作业，需向井内下入套管，并向井眼和套管之间的环形空间注入水泥。套管能够顺利钻穿各种不同性质的地层，防止井塌，井漏和井喷等复杂情况的发生。用于石油井的石油套管均为中空结构，在固井的过程中会在套管的内壁上附着有一定的水泥等杂质，水泥结块后，会对后续的钻井工作带来一定的负担，因此需对套管内壁附着的水泥杂质进行清理。
现有技术中，通常用一些较简单的棍棒插入进行清除，清除效果较差，效率低下，清除不全面不均匀，不彻底，甚至会对套管的内壁造成损伤，而且该种方式无法适应长度较大的套管，深层处的套管内壁无法被清理。另外，也有采用相应的刮泥器，但是刮泥器仅能受外力作用后沿着套管自上向下推动，也无法适应长度较大的套管，继而无法适应较深的井，深层处的内部无法保证被清理，清理效果较差。因此，对于具有一定深度的套管内壁的清理，仅能靠固井胶塞下行过程中进行一定的清理，其清除不全面，不彻底。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于固井套管的刮泥装置，旨在解决现有的用于固定套管的清理工具无法对具有一定深度的套管内壁进行清理的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种用于固井套管的刮泥装置，包括：
管内密封组件，设置于套管中，用于沿着套管下行至套管底部，且膨胀后与套管内壁相抵接，以增加与套管内壁的滑动摩擦力；
第一清理组件，设置于所述管内密封组件上方，且与所述管内密封组件滑动连接，用于上行时，与所述管内密封组件发生相对滑动，并在所述管内密封组件的反向拉动下与套管内壁相抵接，以清理套管内壁上附着的水泥杂质；
第二清理组件，设置于所述第一清理组件上方，且与所述第一清理组件滑动连接，用于上行时，与所述第一清理组件发生相对滑动，并在所述第一清理组件的反向拉动下与套管内壁相抵接，以清理套管内壁上附着的水泥杂质；
拉绳，与所述第二清理组件相连，用于拖动所述第二清理组件、所述第一清理组件及所述管内密封组件沿着所述套管上行；以及
调压组件，设置于套管上方，且与所述管内密封组件相连接，用于对所述管内密封组件进行加压或者减压。
作为本申请另一实施例，所述第一清理组件包括：
第一硬质芯体，圆柱型外形结构；
第一刮削翼，设有两个，两个所述第一刮削翼均呈环形设置于所述第一硬质芯体的外周面，两个所述第一刮削翼均为半环形套结构，两个所述第一刮削翼位于同一水平面，且两个所述第一刮削翼间设有间隔缝，每个所述第一刮削翼的一端与所述第一硬质芯体固定连接，另一端沿着所述第一硬质芯体的轴线向斜向上伸出，用于在所述管内密封组件的反向拉动下依靠自身的弹性俯仰翻折打开并与套管内壁相抵接，以清理套管内壁上附着的水泥杂质；以及
第一拉杆，设有两个，两个所述第一拉杆均设置于所述第一硬质芯体的上端，且与所述第一硬质芯体一体成型连接，两个所述第一拉杆分别沿着所述第一硬质芯体的轴线向延伸设置，用于与所述第二清理组件滑动连接。
作为本申请另一实施例，所述第二清理组件包括：
第二硬质芯体，圆柱型外形结构，所述第二硬质芯体与所述第一硬质芯体结构相同，且与所述第一硬质芯体同轴设置，所述第二硬质芯体内设有用于供所述第一拉杆滑动的第一滑槽；
第二刮削翼，设有两个，两个所述第二刮削翼均呈环形设置于所述第二硬质芯体的外周面，两个所述第二刮削翼均为半环形套结构，两个所述第二刮削翼位于同一水平面，且两个所述第二刮削翼间设有间隔缝隙，两个所述第二刮削翼的对称平面与两个所述第一刮削翼的对称平面垂直设置，每个所述第二刮削翼的一端与所述第二硬质芯体固定连接，另一端沿着所述第二硬质芯体的轴线向斜向上伸出，用于在所述第一清理组件的反向拉动下俯仰翻折打开并与套管内壁相抵接，以清理套管内壁上附着的水泥杂质；以及
拉环，至少设有一个，所述拉环固设于所述第二硬质芯体的顶端，用于与所述拉绳相连；
其中，所述第一清理组件还包括用于与所述第二刮削翼相适配的第一楔形体，所述第一楔形体设有两个，两个所述第一楔形体分别与两个所述第一拉杆一一对应，每个所述第一楔形体设置于对应的所述第一拉杆上端，且与所述第一拉杆相连，每个所述第一楔形体均为与所述第二刮削翼一一相适配的半圆环形结构，且圆环内径与所述第一硬质芯体的直径相等，所述第一楔形体设置于所述第二刮削翼和所述第二硬质芯体之间，用于拉动所述第二刮削翼，以使所述第二刮削翼俯仰翻折打开并与套管内壁相抵接。
作为本申请另一实施例，，所述第一清理组件还包括限位柱，所述限位柱固设于所述第一硬质芯体的上端，且与所述第一硬质芯体同轴设置，用于使所述第二硬质芯体与所述第一硬质芯体相对滑动过程中持续保持同轴滑动；
所述第二硬质芯体的底端设有用于供所述限位柱插入并滑动的第一插孔。
作为本申请另一实施例，所述管内密封组件包括：
固定圆板，设有两个，两个所述固定圆板沿着套管的轴线向平行且间隔设置，且所述固定圆板的轴线与所述第一硬质芯体的轴线共线设置；
耐磨膨胀套，设置于所述固定圆板的外周面，且上下两端分别与两个所述固定圆板相连并构成一个用于与所述调压组件相连的密封腔，用于膨胀后与套管内壁相抵接；
套环，设有两个，两个所述套环用于分别将所述耐磨膨胀套的上下两端密封锁紧至两个所述固定圆板外侧面上；
第二拉杆，设有两个，两个所述第二拉杆均设置于位于上方一侧的所述固定圆板的上端，且与所述固定圆板一体成型连接，两个所述第二拉杆分别沿着所述固定圆板的轴线向延伸设置，且沿着所述固定圆板的轴线对称设置，用于与所述第一硬质芯体滑动连接；以及
第二楔形体，设有两个，两个所述第二楔形体分别与两个所述第二拉杆一一对应，每个所述第二楔形体设置于对应的所述第二拉杆上端，且与所述第二拉杆相连，每个所述第二楔形体均为与所述第一刮削翼一一相适配的半圆环形结构，且圆环内径与所述第一硬质芯体的半径相等，所述第二楔形体设置于所述第一刮削翼和所述第一硬质芯体之间，用于拉动所述第一刮削翼，以使所述第一刮削翼俯仰翻折打开并与套管内壁相抵接；
其中，所述第一硬质芯体上设有用于所述第一拉杆滑动的第二滑槽。
作为本申请另一实施例，所述管内密封组件还包括：
固定管，固设于所述位于上方一侧的所述固定圆板上，且一端穿过所述固定圆板并与所述密封腔相连通，所述固定管的轴线与所述固定圆板的轴线共线设置，所述固定圆管的另一端依次穿过所述第一硬质芯体和所述第二硬质芯体，并与所述调压组件相连，所述固定管的顶端固设有抵接板；以及
弹簧，套设于所述固定管上，且位于所述抵接板和所述第二硬质芯体之间，所述弹簧的一端与所述抵接板的底面相抵接，另一端与所述第二硬质芯的顶面相抵接，用于防止在下行的过程中，所述管内密封组件，所述第一硬质芯体及所述第二硬质芯体发生相对滑动；
其中，所述第一硬质芯体和所述第二硬质芯体上均设有用于所述固定管穿过的通孔。
作为本申请另一实施例，所述调压组件包括压力泵及挠性管路，所述压力泵设置于套管外部，所述挠性管路的一端与所述压力泵相连通，另一端与所述固定管顶端相连通。
作为本申请另一实施例，所述第一刮削翼和所述第二刮削翼均为硬质橡胶材质，所述第一刮削翼和所述第二刮削翼的伸出端部均设有用于便于刮取水泥杂质的半圆弧形刮片。
本发明提供的用于固井套管的刮泥装置的有益效果在于：与现有技术相比，本发明用于固井套管的刮泥装置主体结构包括管内密封组件、第一清理组件、第二清理组件以及拉绳，其结构简单。管内密封组件能够沿着套管下行至套管底端位置处，并且在调压组件的作用下膨胀，与套管内壁相抵接，能够增大与套管内壁的摩擦，同时也能够保证在上行时对套管内壁上附着的水泥进行一定程度的消磨。第一清理组件设置在管内密封组件的上方，且与管内密封组件滑动连接，在第一清理组件上行的过程中，会受到管内密封组件向下的拉力作用，进而与套管内壁相抵接，以在上行的过程中，对套管内壁附着的水泥进行清理。第二清理组件设置在第一清理组件的上方，上行时，会受到第一清理组件向下的拉力作用，进而与套管内壁相抵接，以在上行的过程中对套管内壁附着的水泥进行清理。拉绳与第二清理组件相连，能够保证拖动第二清理组件、第一清理组件以及管内密封组件上行，能够便于对长度较大的套管内壁进行清理。调压组件能够对管内密封组件进行加压或者减压，以便于管内密封组件、第一清理组件以及第二清理组件沿着套管下行。本发明提供的用于固井套管的刮泥装置能够有效的解决较长套管内壁无法清理的难题，且能够提高套管内壁清理的工作效率，其结构简单，使用方便，实用性强。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的用于固井套管的刮泥装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的用于固井套管的刮泥装置的结构示意图(图1的主视图)；
图3为本发明实施例提供的用于固井套管的刮泥装置的主视结构示意图(剖视)；
图4为本发明实施例提供的用于固井套管的刮泥装置的第一清理组件与第二清理组件连接结构示意图(剖视)；
图5为本发明实施例提供的用于固井套管的刮泥装置的第一清理组件与管内密封组件连接示意图(剖视)；
图6为本发明实施例提供的用于固井套管的刮泥装置的第一清理组件结构示意图；
图7为本发明实施例提供的用于固井套管的刮泥装置的第二清理组件结构示意图；
图8为本发明实施例提供的用于固井套管的刮泥装置的管内密封组件结构示意图；
图9为本发明实施例提供的用于固井套管的刮泥装置的结构示意图(三个第一清理组件)；
图中：10、管内密封组件；11、固定圆板；12、耐磨膨胀套；13、套环；14、第二拉杆；15、第二楔形体；16、固定管；161、抵接板；17、弹簧；20、第一清理组件；21、第一硬质芯体；211、第二滑槽；22、第一刮削翼；23、第一拉杆；24、第一楔形体；25、限位柱；30、第二清理组件；31、第一硬质芯体；311、第一滑槽；32、第二刮削翼；33、拉环；40、拉绳；50、套管。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请一并参阅图1至图8，现对本发明提供的用于固井套管的刮泥装置进行说明。所述用于固井套管的刮泥装置，包括管内密封组件10、第一清理组件20、第二清理组件30、拉绳40以及调压组件。其中，管内密封组件10设置于套管50中，用于沿着套管50下行至套管50底部，且膨胀后与套管50内壁相抵接，以增加与套管50内壁的滑动摩擦力。第一清理组件20设置于管内密封组件10上方，且与管内密封组件10滑动连接，用于上行时，与管内密封组件10发生相对滑动，并在管内密封组件10的反向拉动下与套管50内壁相抵接，以清理套管50内壁上附着的水泥杂质。第二清理组件30设置于第一清理组件20上方，且与第一清理组件20滑动连接，用于上行时，与第一清理组件20发生相对滑动，并在第一清理组件20的反向拉动下与套管50内壁相抵接，以清理套管50内壁上附着的水泥杂质。拉绳40与第二清理组件30相连，用于拖动第二清理组件30、第一清理组件20及管内密封组件10沿着套管50上行。调压组件设置于套管50上方，且与管内密封组件10相连接，用于对管内密封组件10进行加压或者减压。
本发明提供的用于固井套管的刮泥装置，与现有技术相比，本发明用于固井套管的刮泥装置主体结构包括管内密封组件10、第一清理组件20、第二清理组件30以及拉绳40，其结构简单。管内密封组件10能够沿着套管50下行至套管50底端位置处，并且在调压组件的作用下膨胀，与套管50内壁相抵接，能够增大与套管50内壁的摩擦，同时也能够保证在上行时对套管50内壁上附着的水泥进行一定程度的消磨。第一清理组件20设置在管内密封组件10的上方，且与管内密封组件10滑动连接，在第一清理组件20上行的过程中，会受到管内密封组件10向下的拉力作用，进而与套管50内壁相抵接，以在上行的过程中，对套管50内壁附着的水泥进行清理。第二清理组件30设置在第一清理组件20的上方，上行时，会受到第一清理组件20向下的拉力作用，进而与套管50内壁相抵接，以在上行的过程中对套管50内壁附着的水泥进行清理。拉绳40与第二清理组件30相连，能够保证拖动第二清理组件30、第一清理组件20以及管内密封组件10上行，能够便于对长度较大的套管50内壁进行清理。调压组件能够对管内密封组件10进行加压或者减压，以便于管内密封组件10、第一清理组件20以及第二清理组件30沿着套管50下行。本发明提供的用于固井套管的刮泥装置能够有效的解决较长套管50内壁无法清理的难题，且能够提高套管50内壁清理的工作效率，其结构简单，使用方便，实用性强。
作为本发明提供的用于固井套管的刮泥装置的一种具体实施方式，请一并参阅图1至图8，第一清理组件20包括第一硬质芯体21、第一刮削翼22以及第一拉杆23。其中，第一硬质芯体21为圆柱型外形结构，便于适应圆形的套管50。第一刮削翼22设有两个，两个第一刮削翼22均呈环形设置于第一硬质芯体21的外周面，两个第一刮削翼22均为半环形套结构，两个第一刮削翼22位于同一水平面，且两个第一刮削翼22沿着第一硬质芯体21的轴线对称设置，即两个第一刮削翼22相对设置，每个第一刮削翼22的一端与第一硬质芯体21固定连接，另一端沿着第一硬质芯体21的轴线向斜向上伸出，用于在管内密封组件10的拉动下翻折打开并与套管50内壁相抵接，以清理套管50内壁上附着的水泥杂质。第一刮削翼22在不受外力的作用时，其伸出端的直径小于套管50的内径，能够便于下行过程，当收到管内密封组件10的反向拉动后，第一刮削翼22能够沿着第一硬质芯体21的径向向外翻折，此时第一刮削翼22的外径将大于套管50内径，并与套管50内壁紧密抵接，上行的过程中，能够对套管50内壁的水泥进行刮削清理。两个第一刮削翼22的设置，假设第一刮削翼22为圆环形，其伸出端处所在的圆即为定值，该种结构无法保证第一刮削翼22的翻折打开，因此该种结构，便于第一刮削翼22的翻折打开。
第一拉杆23设有两个，两个第一拉杆23均设置于第一硬质芯体21的上端，且与第一硬质芯体21一体成型连接，两个第一拉杆23分别沿着第一硬质芯体21的轴线向延伸设置，且沿着第一硬质芯体21的轴线对称设置，能够便于与第二清理组件30滑动连接。
作为本发明实施例所提供的用于固井套管的刮泥装置的一种具体实施方式，请一并参阅图1至图8，第二清理组件30包括第二硬质芯体31、第二刮削翼32、以及拉环33。其中，第二硬质芯体31为圆柱型外形结构，第二硬质芯体31与第一硬质芯体21结构相同，且与第一硬质芯体21同轴设置，第二硬质芯体31内设有用于供第一拉杆23滑动的第一滑槽311。第二刮削翼32设有两个，两个第二刮削翼32均呈环形设置于第二硬质芯体31的外周面，两个第二刮削翼32均为半环形套结构，两个第二刮削翼32位于同一水平面，且两个第二刮削翼32沿着第二硬质芯体31的轴线对称设置，两个第二刮削翼32的对称平面与两个第一刮削翼22的对称平面垂直设置，每个第二刮削翼32的一端与第二硬质芯体31固定连接，另一端沿着第二硬质芯体31的轴线向斜向上伸出，用于在第一楔形体24的反向拉动下俯仰翻折打开并与套管50内壁相抵接，以清理套管50内壁上附着的水泥杂质。第二刮削翼32的结构及原理与第一刮削翼22相同，在此不再赘述。第二刮削翼32的对称平面与第一刮削翼22的对称平面垂直设置，因为两个第二刮削翼32间留有一定的间隔缝隙，第二刮削翼32上行后，间隔缝隙内的水泥无法被第二刮削翼32清理。此时可通过第二刮削翼32下方的第一刮削翼22进行清理，该种结构能够保证套管50内壁的全面清理工作，其结构简单，实用性强。
拉环33至少设有一个，拉环33固设于第二硬质芯体31的顶端，用于与拉绳40相连。第一楔形体24设置于第二刮削翼32和第二硬质芯体31之间。第一滑槽311的数量与所述第一拉杆23的数量相对应。且第一楔形体24位于第二刮削翼32与第二硬质芯体31之间，第一楔形体24下行时，将迫使第二刮削翼32与第二硬质芯体31的角度变大，进而使第二刮削翼32翻折打开。该种连接结构简单，便于操作，仅需相应的拉力即可进行。
第一清理组件20还包括第一楔形体24设有两个，两个第一楔形体24分别设置于第一拉杆23上端，且与两个第一拉杆23一一对应相连，每个第一楔形体24均为与第一刮削翼22相适配的半圆环形结构，且圆环内径与第一硬质芯体的半径相等，用于拉动第二刮削翼22，以使第二刮削翼22与套管50内壁相抵接。第一拉杆23的一侧面与第一硬质芯的外侧面相平齐设置，能够保证第一楔形体24的连接。另外，两个第一拉杆23能够保证拉动所述第二清理组件30的稳定性。第一楔形体24设置于第二刮削翼22和第二硬质芯体21之间，截面为梯形，便于第二刮削翼22的俯仰翻折打开。
作为本发明实施例所提供的用于固井套管的刮泥装置的一种具体实施方式，请一并参阅图1至图8，第一清理组件20还包括限位柱25，限位柱25固设于第一硬质芯体21的上端，且与第一硬质芯体21同轴设置，用于使第二硬质芯体31与第一硬质芯体21相对滑动过程中持续保持同轴滑动。第二硬质芯体31的底端设有用于供限位柱25插入并滑动的第一插孔。限位柱25能够对第一清理组件20的四个自由度进行限位，便于第一清理组件20的滑动。同时也便于第一硬质芯体21和第二硬质芯体31的稳定滑动连接。
作为本发明实施例所提供的用于固井套管的刮泥装置的一种具体实施方式，请一并参阅图1至图8，管内密封组件10包括固定圆板11、耐磨膨胀套12、套环13、第二拉杆14以及第二楔形体15。其中，固定圆板11设有两个，两个固定圆板11沿着套管50的轴线向平行且间隔设置，且固定圆板11的轴线与第一硬质芯体21的轴线共线设置。耐磨膨胀套12设置于固定圆板11的外周面，且上下两端分别与两个固定圆板11相连并构成一个用于与调压组件相连的密封腔，用于膨胀后与套管50内壁相抵接。套环13设有两个，两个套环13用于分别将耐磨膨胀套12的上下两端密封锁紧至两个固定圆板11外侧面上。该种结构能够保证在调压组件加压后，耐磨膨胀套12膨胀且与套管50内壁相抵接，以增大摩擦力，便于时第二拉杆14拉动第一刮削翼22翻折，也便于第一拉杆23拉动第二刮削翼32翻折，其结构简单，实用性强。
第二拉杆14设有两个，两个第二拉杆14均设置于位于上方一侧的固定圆板11的上端，且与固定圆板11一体成型连接，两个第二拉杆14分别沿着固定圆板11的轴线向延伸设置，且沿着固定圆板11的轴线对称设置，用于与第一硬质芯体21滑动连接。第二楔形体15设有两个，两个第二楔形体15分别设置于第二拉杆14上端，且与第二拉杆14相连，每个第二楔形体15均为半圆环形结构，且圆环半径与第一硬质芯体21的半径相等，第二楔形体15设置于第一刮削翼22和第一硬质芯体21之间，与第一楔形体24的结构及原理相同，用于拉动第一刮削翼22，以使第一刮削翼22俯仰翻折打开并与套管50内壁相抵接。第一硬质芯体21上设有用于第一拉杆23滑动的第二滑槽211。第二拉杆14和第二楔形体15的结构与第一拉杆23和第一楔形体24的结构相同，在此不再赘述。
需要说明的是，第一楔形体24和第二楔形体15的弧长于第一刮削翼22和第二刮削翼32的弧长相等，能够便于第一刮削翼22和第二刮削翼32的全面翻折打开，便于对套管50内壁的全面清理工作。
作为本发明实施例所提供的用于固井套管的刮泥装置的一种具体实施方式，请一并参阅图1至图8，管内密封组件10还包括固定管16以及弹簧17。其中，固定管16固设于位于上方一侧的固定圆板11上，且一端穿过固定圆板11并与密封腔相连通，固定管16的轴线与固定圆板11的轴线共线设置，固定圆管的另一端依次穿过第一硬质芯体21和第二硬质芯体31，并与调压组件相连，固定管16的顶端固设有抵接板161。弹簧17套设于固定管16上，且位于抵接板161和第二硬质芯体31之间，弹簧17的一端与抵接板161的底面相抵接，另一端与第二硬质芯的顶面相抵接，用于防止在下行的过程中，管内密封组件10，第一硬质芯体21及第二硬质芯体31发生相对滑动。第一硬质芯体21和第二硬质芯体31上均设有用于固定管16穿过的通孔。固定管16主要便于与调压组件相连接，便于耐磨膨胀套12的充放气工作。固定管16还能够保证第一硬质芯体21和第二硬质芯体31及固定圆板11的同轴设置。通过抵接板161和弹簧17的设置，能够保证在下行时，管内密封组件10、第一清理组件20及第二清理组件30紧密相连接，不会因为重力作用而发生相对滑动，能够便于三者的下行工作，进而便于对较长的套管50内壁的清理工作。
作为本发明实施例所提供的用于固井套管的刮泥装置的一种具体实施方式，请一并参阅图1至图8，调压组件包括压力泵及挠性管路，压力泵设置于套管50外部，挠性管路的一端与压力泵相连通，另一端与固定管16顶端相连通。该种结构能够便于对管内密封组件10的加压工作，能够便于对较长的套管50内壁的清理工作。
压力泵可为空气泵。
作为本发明实施例所提供的用于固井套管的刮泥装置的一种具体实施方式，请一并参阅图1至图8，第一刮削翼22和第二刮削翼32均为硬质橡胶材质，第一刮削翼22和第二刮削翼32的伸出端部均设有用于便于刮取水泥杂质的半圆弧形刮片。硬质橡胶的刚度较小，能够进行一定角度的弯曲，同时也保证与套管50内壁的抵接力度，便于套管50内壁的清理工作。另外，刮片能够保证对套管50内壁上结块的水泥进行刮削，其结构简单，实用性强。
本发明提供的用于固井套管的刮泥装置中的第一清理组件20可设有多个，以三个为例，,请参阅图9，三个第一清理组件20依次滑动连接。相邻设置的两个第一清理组件20中的第一硬质芯体21沿着轴线周向相对旋转90°角。三个第一清理组件20依次滑动连接，而且相邻的两个第一硬质芯体21相对周向转体90°角，即与第一刮削翼22和第二刮削翼32的设置的原理相同，仅是为了对套管50内壁的全面清理工作，防止水泥在两个第一刮削翼22间的间隔缝隙中穿过。三个第一清理组件20和一个第二清理组件30能够保证对套管50内壁进行双次刮削清理，便于对套管50内壁的全面清理工作。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
