專利名稱：井下清除裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種井下清除裝置，特別是一種通過流體流動而驅(qū)動的井下清除裝置。
背景技術(shù)：
于水井、油氣井或地?zé)峋?，流體中的物質(zhì)或離子經(jīng)年累月的流動、壓降變化或溫度影響而逐漸附著于管壁或井壁上。隨著時間的增加，結(jié)垢物的硬度及厚度也持續(xù)增加，造成井管阻塞或管壁腐蝕。舉例而言，地?zé)峋a(chǎn)的過程中，碳酸鈣于井壁快速生成并隨時間的增加而變硬，造成管壁阻塞影響產(chǎn)能。已知技術(shù)中井壁結(jié)垢物的清除方法有:機(jī)械洗井、酸液處理以及化學(xué)抑制劑。上述方法需花費(fèi)龐大金額及人力，且對環(huán)境造成沖擊。且在一些老舊井體上，過大的機(jī)械力將導(dǎo)致井管受損，對生產(chǎn)產(chǎn)能造成影響。另一方面，進(jìn)行井壁結(jié)垢物的清除工作時需架設(shè)井架及鉆鑿機(jī)械，且必須停止生產(chǎn)，如此將導(dǎo)致生產(chǎn)成本增加。因此，一個可實(shí)時清除井壁結(jié)垢物，降低結(jié)垢物生成的清除裝置即被需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一目的在于提供一種可在流體生產(chǎn)作業(yè)中同時進(jìn)行井壁結(jié)垢物清除工作的井下清除裝置。本發(fā)明的另一目的在于提供一種無需外部動力供應(yīng)，即可進(jìn)行井壁結(jié)垢物清除工作的井下清除裝置。為達(dá)上述目的本發(fā)明提供一種井下清除裝置，包括:一加重桿、一葉輪、多個刮除組件、二組找中器及一軸承組件。葉輪包括一葉輪內(nèi)環(huán)、多個主葉片及一葉輪外環(huán)。主葉片環(huán)繞葉輪內(nèi)環(huán)，葉輪外環(huán)連結(jié)于主葉片末端。刮除組件設(shè)置于葉輪外環(huán)的外側(cè)。二組找中器沿加重桿的長軸方向，設(shè)置于葉輪的上、下二側(cè)。軸承組件連結(jié)于加重桿與葉輪內(nèi)環(huán)之間，其中該葉輪通過該軸承組件繞該加重桿旋轉(zhuǎn)。在上述較佳實(shí)施例中，刮除組件分別包括一鋼片，以可分離的方式設(shè)置于葉輪外環(huán)的外側(cè)，以及多個具有第一長度的刷毛以及多個具有第二長度的刷毛，刷毛設(shè)置于鋼片上并向外延伸且沿一既定方向排列于鋼片上。一夾角定義于既定方向與一平行于加重桿的長軸方向之間，其中夾角大于O度。較佳的，夾角介于30-45度之間。上述第二長度大于第一長度，且具有第二長度的刷毛設(shè)置于具有第一長度的刷毛之間。在上述較佳實(shí)施例中，井下清除裝置還包括一調(diào)整機(jī)構(gòu)以及多個傳動桿。調(diào)整機(jī)構(gòu)包括一凸輪、一連桿及多個彈性組件。傳動桿抵靠于凸輪。連桿連結(jié)于葉輪下方的找中器與凸輪之間。彈性組件連結(jié)于傳動桿上。傳動桿連結(jié)于調(diào)整機(jī)構(gòu)與刮除組件之間，其中當(dāng)找中器受擠壓時，調(diào)整機(jī)構(gòu)帶動傳動桿使刮除組件向內(nèi)位移，以改變刮除組件與套管的內(nèi)側(cè)表面之間的距離。在上述較佳實(shí)施例中，葉輪還包括多個副葉片，設(shè)置于葉輪外環(huán)的外側(cè)。本發(fā)明的井下清除裝置以“滾石不生苔”原理，利用生產(chǎn)中的流體使刮除組件旋轉(zhuǎn)，以無動力方式持續(xù)性的針對井壁上的結(jié)垢物進(jìn)行清除。由于本發(fā)明的井下清除裝置是通過生產(chǎn)中流體驅(qū)動葉輪，因此不需額外提供動力，達(dá)到既經(jīng)濟(jì)又環(huán)保的目地。另外，本發(fā)明的井下清除裝置在實(shí)時清除井壁上的結(jié)垢物時，可同時進(jìn)行流體的生產(chǎn)。因此，因修井而造成流體停產(chǎn)的損失將可避免。


圖1顯示本發(fā)明的第一實(shí)施例的井下清除裝置的側(cè)視圖；圖2顯示本發(fā)明的第一實(shí)施例的井下清除裝置的組件爆炸圖；圖3顯示本發(fā)明的第一實(shí)施例的井下清除裝置的部分組件的示意圖；圖4顯示本發(fā)明的第一實(shí)施例的井下清除裝置的部分組件的上視圖；圖5顯示本發(fā)明的第一實(shí)施例的井下清除裝置的刮除組件的示意圖；圖6顯示本發(fā)明的第一實(shí)施例的井下清除裝置位于一套管內(nèi)的剖面圖；圖7顯示本發(fā)明的第一實(shí)施例的井下清除裝置于刮除一垢物的示意圖；圖8顯示本發(fā)明的第二實(shí)施例的井下清除裝置位于一套管內(nèi)的剖面圖；以及圖9顯示本發(fā)明的第二實(shí)施例的井下清除裝置的部分組件的上視圖。主要組件符號說明1、3 套管`2 內(nèi)側(cè)表面4 漸變段100 井下清除裝置110 加重桿111 第一部分112 本體113 連結(jié)部114 滑槽115 第二部分116 本體117 滑槽120 找中器121 彈性鋼片130 軸承組件131 軸承140 葉輪141 葉輪內(nèi)環(huán)143 主葉片145 葉輪外環(huán)146 凹槽150 刮除組件151 鋼片
153 刷毛155 刷毛200 井下清除裝置210 加重桿211 第一部分212 本體214 滑槽215 第二部分216 本體219 槽孔220 第一找中器222 第二找中器230 軸承組件231 軸承240 葉輪241 葉輪內(nèi)環(huán)243 主葉片245 葉輪外環(huán)250 刮除組件260 傳動桿270 調(diào)整機(jī)構(gòu)271 凸輪273 彈性組件275 連桿280 副葉片a 夾角D 結(jié)垢物L(fēng)I 第一長度L2 第二長度V 垂直方向P 既定方向
具體實(shí)施例方式茲配合

較佳實(shí)施例。請參照圖1、圖2。本發(fā)明的第一實(shí)施例的井下清除裝置100包括一加重桿110、二個找中器120、一軸承組件130、一葉輪140以及多個刮除組件150。加重桿110是由不銹鋼(Stainless Steel 316L)所組成，或耐腐蝕性規(guī)格高于前者的材料所組成，其外徑約為5cm，長度約2米。加重桿110包括一第一部分111及一第二部分115。第一部分111包括一本體112及一連結(jié)部113。本體112通過一鋼纜連結(jié)于位于地面的卷揚(yáng)機(jī)(未圖示)，并通過卷揚(yáng)機(jī)控制井下清除裝置100的位置。本體112包括多個滑槽114，彼此間隔固定于本體112的表面。第一部分111通過連結(jié)部113連結(jié)于第二部分115。在此時實(shí)施例中，連結(jié)部113包括一螺牙，連結(jié)于第二部分115內(nèi)側(cè)管壁的螺紋，但并不限至于此。連接部113亦可位于第二部分115上，并連接于第一部分111內(nèi)側(cè)管壁的螺紋。第二部分115包括一本體116，本體116包括多個滑槽117，彼此間隔固定于本體116的表面。沿著加重桿110的長軸方向，二個找中器120分別設(shè)置于葉輪140的上、下二側(cè)。在此實(shí)施例中，每一找中器120分別包括四個彈性鋼片121，但其數(shù)量不應(yīng)受限于此。每一彈性鋼片121遠(yuǎn)離葉輪140的一端是設(shè)置于滑槽114、117內(nèi)，并可通過滑槽114、117改變彈性鋼片的尺寸。軸承組件130包括二個軸承131，分別套設(shè)于連結(jié)部113接近本體112與本體116的兩側(cè)。請參照圖3、圖4。為簡化附圖，圖3省略繪制找中器120，在此先予指明。葉輪140包括一葉輪內(nèi)環(huán)141、多個主葉片143、一葉輪外環(huán)145。如圖6所示般，葉輪內(nèi)環(huán)141連結(jié)于二個軸承131的外側(cè)，其中二個軸承131的外側(cè)可相對于二個軸承131的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動，故葉輪140可通過軸承131相對于加重桿110旋轉(zhuǎn)。多個主葉片143環(huán)繞葉輪內(nèi)環(huán)141，且葉輪外環(huán)145連結(jié)于每一主葉片143的末端。葉輪外環(huán)145的外側(cè)包括多個凹槽146，凹槽146的形狀對應(yīng)于刮除組件150的形狀，使刮除組件150設(shè)置于其中。請參照圖4、圖5，每一刮除組件150包括一鋼片151、多個具有第一長度LI的刷毛153以及多個具有第二長度L2的刷毛155。鋼片151以可分離的方式設(shè)置于凹槽146內(nèi)。刷毛155設(shè)置于鋼片151上并沿一既定方向P排列，并向外延伸。如圖5所不般,一夾角a定義于既定方向P與一垂直方向V之間,其中垂直方向V平行于加重桿110 (圖3)的長軸方向。夾角a大于O度，以減少刷毛153、155與結(jié)垢物之間的摩擦力。在一具體實(shí)施例中，夾角a為30-45度，但并不限至于此。另一方面，具有第二長度L2的刷毛155是設(shè)置于具有第一長度LI的刷毛153之間，其中第一長度LI為2厘米，第二長度L2為2.5厘米，第二長度L2大于第一長度LI。在此實(shí)施例中,刷毛153、155系由耐溫及防腐蝕材料所組成,例如不銹鋼或尼龍。請參照圖6。圖6顯示本發(fā)明的第一實(shí)施例的井下清除裝置100設(shè)置于一套管I內(nèi)的剖面圖。通過找中器120的設(shè)置，加重桿110可維持于套管I的實(shí)質(zhì)中心位置，使刮除組件150位于套管I的中央處并避免刮除組件150晃動以利刮除組件150可與套管I的內(nèi)側(cè)表面2維持適當(dāng)距離。在一具體實(shí)施例中，刮除組件150與套管I的內(nèi)側(cè)表面2保持3-5公厘，其確切接觸距離可根據(jù)刷毛153、155的性質(zhì)進(jìn)行變動。來自套管I底部的流體流經(jīng)井下清除裝置100時，流體通過葉輪140的主葉片143。此時，葉輪140受流體動能影響，通過軸承組件130繞加重桿110旋轉(zhuǎn)，以帶動刮除組件150旋轉(zhuǎn)。如此一來，如圖7所示般，刮除組件150的刷毛153、155即可在無外部動力施加的情況下刮除形成于套管I的內(nèi)側(cè)表面2的結(jié)垢物D。自套管I的內(nèi)側(cè)表面2刮除下的結(jié)垢物D也將透過流體帶至地表。值得注意的是，為了減少葉輪140轉(zhuǎn)動時的阻力，葉輪140是通過軸承組件130連結(jié)于加重桿110，如圖2所示般。另外，通過將具有第二長度L2的刷毛155設(shè)置于具有第一長度LI的刷毛153之間的結(jié)構(gòu)特征，刷毛153、155清除結(jié)垢物的摩擦力得以降低。詳而言之，如圖7所示般，在清除結(jié)垢物的過程中，刷毛153先將較厚的結(jié)垢物D先行清除，再通過刷毛155將剩余的結(jié)垢物D清除。如此一來，可避免刷毛153、155卡固于結(jié)垢物D上。由于套管的尺寸并不一致，通常越接近井的底部，套管的尺寸將逐漸縮小，此時刮除組件將無法進(jìn)入進(jìn)行清除結(jié)垢物的工作。為解決此問題，本發(fā)明更提供一可適應(yīng)套管的尺寸變化的井下清除裝置。請參照圖8、圖9。圖8顯示本發(fā)明的第二實(shí)施例的井下清除裝置200的剖面圖，其中井下清除裝置200自套管I進(jìn)入套管3，圖9顯示本發(fā)明的第二實(shí)施例的井下清除裝置200的部分組件的上視圖，為簡化圖式，圖9省略繪制第一找中器220與第二找中器222，在此先予指明。在此實(shí)施例中，相似或相對應(yīng)的組件將施予相似的標(biāo)號，且已說明的特征將在以下說明中被省略。在此實(shí)施例中，軸承組件230連結(jié)于加重桿210與葉輪240之間，其中二個軸承231的內(nèi)側(cè)分別套設(shè)于第一部分211及第二部分215的一端。第一部分211較靠近鋼纜，亦即靠近加重桿210的頂端；第二部分215較遠(yuǎn)離鋼纜，亦即靠近加重桿210的末端。葉輪內(nèi)環(huán)241連結(jié)于軸承231的外側(cè)。多個主葉片243環(huán)繞葉輪內(nèi)環(huán)241，且葉輪外環(huán)245連結(jié)于每一主葉片243的末端。如圖9所示般，多個副葉片280設(shè)置于葉輪外環(huán)245，其中每一副葉片280分別對應(yīng)于每一主葉片243的末端向外延伸，且其厚度、設(shè)置角度較佳地相同于其所對應(yīng)的主葉片243。由于二個軸承231的外側(cè)可相對于二個軸承231的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動，故葉輪240可通過軸承231相對于加重桿210旋轉(zhuǎn)。井下清除裝置200還包括多個傳動桿260及一調(diào)整機(jī)構(gòu)270。傳動桿260的一端設(shè)置于葉輪內(nèi)環(huán)241所圍繞的區(qū)域內(nèi)，另一端連結(jié)于刮除組件250。調(diào)整機(jī)構(gòu)270包括一凸輪271、多個彈性組件273及一連桿275。調(diào)整機(jī)構(gòu)270并連結(jié)于第二找中器222，第二找中器222相對于第一找中器220較遠(yuǎn)離鋼纜，亦即設(shè)置于靠近加重桿210的末端，在圖8中設(shè)置于葉輪240的下方。凸輪271設(shè)置于葉輪內(nèi)環(huán)241所圍繞的區(qū)域內(nèi)。彈性組件273連接于傳動桿260上，且受彈性組件273的影響，傳動桿260恒常性地抵靠于凸輪271。連桿275連結(jié)于找中器220與凸輪271之間。井下清除裝置200的作動方式說明如下:如圖8所示般，當(dāng)井下清除裝置200由套管I經(jīng)由漸變段4進(jìn)入套管3時，設(shè)置于加重桿210第二部分215的第二找中器222因內(nèi)側(cè)表面2縮小，故受漸變段4的內(nèi)側(cè)表面2擠壓而產(chǎn)生變形，此時第二找中器222靠近葉輪240的一端經(jīng)由槽孔219進(jìn)入本體216內(nèi)，并通過連桿275使凸輪271向上位移。接著，傳動桿260受凸輪271移動的影響而向內(nèi)位移，使刮除組件250向內(nèi)位移，而改變刮除組件250與內(nèi)側(cè)表面2之間的距離。在此，傳動桿260是連動于刮除組件250。井下清除裝置200可針對套管I或套管3的尺寸變化進(jìn)行適應(yīng)性地改變刮除組件250與套管I或套管3的內(nèi)側(cè)表面2之間的距離，以及依據(jù)套管尺寸設(shè)計凸輪271曲面，使清除裝置可進(jìn)入不同套管進(jìn)行刮除。如此一來，套管I及套管3內(nèi)各個位置的結(jié)垢物得以有效清除。透過流動于井壁內(nèi)部的流體所提供的動力，井下清除裝置可在無動力的情況下進(jìn)行結(jié)垢物清除的工作。另外，受惠于井下清除裝置的結(jié)構(gòu)特征，刮除組件可有效率地轉(zhuǎn)動于井壁中，以實(shí)時性清除結(jié)垢物。如此一來，因結(jié)垢物長久累積阻塞井壁而導(dǎo)致產(chǎn)能衰減的情形得以改善。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露于上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉此項技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視所附的權(quán)利要求書所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種井下清除裝置，其特征在于，包括: 一加重桿； 一葉輪，包括:一葉輪內(nèi)環(huán)；多個主葉片，環(huán)繞該加重桿；以及一葉輪外環(huán)，連結(jié)于所述多個主葉片末端； 多個刮除組件，設(shè)置于該葉輪外環(huán)的外側(cè)； 二組找中器，沿該加重桿的長軸方向，設(shè)置于該葉輪的二側(cè)；以及一軸承組件，連結(jié)于該加重桿與該葉輪內(nèi)環(huán)之間，其中該葉輪通過該軸承組件繞該加重桿旋轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下清除裝置，其特征在于，所述多個刮除組件分別包括: 一鋼片，以可分離的方式設(shè)置于該葉輪外環(huán)的外側(cè)；以及 多個刷毛，設(shè)置于該鋼片上并向外延伸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的井下清除裝置，其特征在于，所述多個刷毛沿一既定方向排列于該鋼片上，且一夾角定義于該既定方向與一平行于該加重桿的長軸方向之間，其中該夾角大于O度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的井下清除裝置，其特征在于，該夾角介于30-45度。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的井下清除裝置，其特征在于，所述多個刷毛是由不銹鋼或尼龍所組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的井下清除裝置，其特征在于，該刮除組件包括多個具有第一長度的刷毛以及多個具有第二長度的刷毛，其中該第二長度大于該第一長度，且所述多個具有第二長度的刷毛設(shè)置于所述多個具有第一長度的刷毛之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下清除裝置，其特征在于，所述井下清除裝置是設(shè)置于一套管內(nèi)，其中所述多個刮除組件與該套管的內(nèi)側(cè)表面之間的距離是可變動的。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的井下清除裝置，其特征在于，還包括一調(diào)整機(jī)構(gòu)，該調(diào)整機(jī)構(gòu)連結(jié)于靠近該加重桿末端的該找中器，以及多個傳動桿連結(jié)于該調(diào)整機(jī)構(gòu)與所述多個刮除組件之間，其中當(dāng)該找中器受擠壓時，該調(diào)整機(jī)構(gòu)帶動所述多個傳動桿使所述多個刮除組件向內(nèi)位移，而改變所述多個刮除組件與該套管的內(nèi)側(cè)表面之間的距離。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的井下清除裝置，其特征在于，該調(diào)整機(jī)構(gòu)包括: 一凸輪，其中所述多個傳動桿抵靠于該凸輪； 一連桿，連結(jié)于該找中器與該凸輪之間；以及 多個彈性組件，分別連結(jié)于所述多個傳動桿上。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下清除裝置，其特征在于，該葉輪還包括多個副葉片，設(shè)置于該葉輪外環(huán)的外側(cè)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種井下清除裝置，包括一加重桿、一葉輪、多個刮除組件、二組找中器及一軸承組件。葉輪包括一葉輪內(nèi)環(huán)、多個主葉片及一葉輪外環(huán)。主葉片環(huán)繞葉輪內(nèi)環(huán)，葉輪外環(huán)連結(jié)于主葉片末端。刮除組件設(shè)置于葉輪外環(huán)的外側(cè)。二組找中器沿加重桿的長軸方向，設(shè)置于葉輪的上、下二側(cè)。軸承組件連結(jié)于加重桿與葉輪內(nèi)環(huán)之間，其中該葉輪通過該軸承組件繞該加重桿旋轉(zhuǎn)。
文檔編號F03B3/12GK103184852SQ20121003121
公開日2013年7月3日 申請日期2012年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月27日
發(fā)明者劉力維, 謝瑞青, 郭泰融, 柳志錫 申請人:財團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院