专利名称:套管内表面清理装置的制作方法本发明涉及油井、加压井、天然气井等修理方面的问题，更确切些涉及套管内表面清理装置方面的问题。本发明用以彻底而优异地清除套管某些区段内各种积层和积聚物，还用以充分地疏通井筒内某些部位。本发明所推荐的装置适用于钻井液、水、油和矿化层状流体等介质。此外，本发明可用以清除管状换热器内的水锈(大修时)和清理其他要求内径不变或少变的管子内表面。用钢制补漏件修理套管的实际经验表明只有在很好地清理了套管的内表面后才能有效地在需修理的区段内装上补漏件。在穿孔部位的管壁上留有锈蚀物、水泥结壳、盐类沉积物、金属毛刺和金属积聚物时，补漏件就不能严密地贴合在管子上，也就不能取得应有的密封性。在脏污的管子内展宽补漏件又会引起补漏件沿套管的位移。在采用加压垫衬和装在加压井内泵压管套管上的垫衬时以及在使用其他需紧贴在管壁上的矿井设备(矿层试验器等)或与管壁相互之间具有很强作用力的矿井设备时也会遇到同样的问题。有一种用于套管的机械刮刀(1984-1985年综合产品目录Ⅵ，808～809页，“C-3”型立式旋转套管刮刀，620-03号产品)，其壳体较笨重，在壳体外表面上装有切削板牙，用弹簧恒定地压向需清理的套管管壁。在刮刀的结构上考虑了采用若干套可更换板牙的可能，每套板牙适用于较窄范围内的井筒内径(随套筒的规格类型和壁厚而定)。机械刮刀下降到井内钻探管或泵压管需清理的管段内，工作中一般用循环清洗液将井内清除物带走。清理工作可在刮刀边旋转边下降的情况下也可在沿套管作往复运动的情况下进行。第一种方法的效率较高，但比较适用于清理套管内同种软质积层如盐类沉积层、石膏层和粘土砂浆凝结层等。在清除套管内的水泥结壳时也可采用边旋转刮刀边钻进水泥搭桥的方法。在清理多样性的硬质积层，特别是在清理穿孔部位的毛刺和金属积聚物时，在刮刀旋转中会产生冲击和套管扭转等现象，使管子楔住和损坏。
在这种情况下应采用刮刀作往复运动的方法进行清理。
上述刮刀的缺点主要是清理效率低，这是由于用螺旋弹簧和板簧将板牙压向清理表面的作用力较小。在每个板牙上的作用力按不同的井筒直径范围为0.7～1.5KN，这相当于在工作表面上0.1～0.2MPa的平均单位负载，只能作出低效的表面磨削工作。弹簧的压缩范围较小，限制了板牙的径向行程(5mm以下)，每种规格类型的刮刀不得不采用几套可更换的板牙。
将机械刮刀的板牙恒定地压在清理表面上会使刮刀难以进入套管，降低了刮刀在井内的下降速度，这是由于刮刀会下降到脏污部位和弯曲较大的区段所致。这时刮刀会受到额外的磨损。在带有裂纹和焊接烧穿缺陷的部位，特别是在穿孔区段内，刮刀移动速度被限制在10m/min以下，因为尽管压紧力不大，板牙仍会顶在硬质突起物体上，陷进各突起物之间，使工具停住，造成严重后果。
用这种刮刀清除硬质积层需长时间地进行工作，而且在套管表面上的金属突起物一般清理不掉。
还有一种用以清理未下套管的井筒中松软粘土结壳的水力机械装置(SU，A，649829)。
这种装置设有装在壳体内的弹性扩张筒体。在压差作用下筒体膨胀而直接作用在转动的扇形构件(板牙)上，使其从壳体的槽孔内伸出而触及清理表面。在壳体内可转动的扇形构件安装在轴上。在筒体内部设有套筒以固定筒体的两端，套筒设有流体通道。水力机械装置用以在钻井工作中淤填未下套管的井筒筒壁。装置具有传送和工作两种状态。装置在下降到井内清理区段后借助于钻头的清洗喷嘴在工作腔体内造成压差而转入工作状态。
由于压差较小，这种装置只是在旋转运动下使用，在离心力作用于扇形构件的同时，压力使接触的表面受到足够的作用力以局部清除和磨削掉筒内松软粘土结壳。装置考虑装在轮转机的轴上进行工作。
这种装置的缺点是不能有效地用以清理套管，原因如下有效地清除套管内的金属积聚物和结实的积层需高达几吨紧压板牙的作用力，这相当于刮刀在4～6MPa的压差下工作。在顶出板牙使其处于工作状态时筒体壁部受到扩张。在壳体和顶出的板牙之间所形成的凸肩部位，特别是在刮刀的纵断面上的这种凸肩部位，筒体的弹性材料在压差的作用下受到强烈的弯曲和很大的局部张拉。此外，在很大的压差下，筒体材料会被压进壳体和活动板牙之间的空隙中而被挤夹。弹性材料在凸肩部位一再经受张拉和挤夹会使筒体很快破裂。
在套管大修时，一般将刮刀下降到泵压管内仅作往复移动而无转动以进行清理工作。带板牙(扇形构件)的刮刀并不适宜于在这种条件下工作，因为板牙与清理表面周边的接触面不大，几乎是线性接触。
在装置中没有考虑在撤去压力后使扇形构件回到传送状态的机构。
本发明的基本任务是创制一种清理套管内表面的装置，配置适当的弹性筒体，采用筒体与切削板牙之间相互作用的适当方式，使这种装置能够在切削板牙上取得相当大的作用力以有效地清除套管内表面上的硬质积层和金属积聚物。
本发明的实质在于在清理套管内表面的装置内设有中空圆筒形壳体，在其周边上开有槽孔，孔内设有可伸出的切削板牙，板牙借助于弹性筒体壁部移动，筒体设于壳体内并与液压源相通，弹性筒体按本发明设在套筒内，套筒与壳体同轴设置并具有纵向开口，开口与壳体槽孔相对，开口内设板状弹簧构件，弹簧构件实际上完全盖住套筒开口，以其一面与切削板牙相互作用，以其另一面与弹性筒体相互作用。
这种清理套管内表面的装置能使筒体在5～6MPa以上的剩余压力下可靠地工作，并能向每个板牙传递30～50KN的作用力。在板牙具有这种用以清理表面的作用力的情况下，从根本上提高了清理效率。
实际上使套筒外径与壳体内径相等是比较合理的。
这样就形成一种组合的壳体，在其共同的空穴内(壳体的槽孔和套筒的开口)，便于采取筒体和板牙相互作用的有利方式。因此就能采用更高的压力而不会损害弹性筒体的强度，相应提高了清理效率。
最好将板状弹簧构件做成弓形弹簧，以其凸部通过开口伸进套筒内，以其扁平端设在套筒外表面的凹槽内。
在板牙伸出而触及清理表面时，弹簧的弓形部分伸直，在纵断面内盖住套筒开口，既无间隙又无凸肩，而在横断面内形成尽量小的凸肩。此外，板簧的弓形结构在卸压后使板牙缩进壳体槽孔内，从而使装置转入传送状态。
弹性筒体的材料以采用胶布为宜。
用织物加固筒体材料可以成倍提高筒体强度，防止弹性材料在较大压差作用下产生扩张而受到挤夹。因此大大提高了筒体的耐久性和剩余工作压力。
切削板牙至少应设置成两排，使其切削刀刃在完全伸出的切削板牙所形成的圆周上能复盖其整个周边，板牙分为两组，其中一组的切削刀刃向左倾斜设置，另一组的切削刀刃向右倾斜。
在采用使装置往复运动以清理套管的基本方法中，上述做法免去了周期性转动装置的必要性，此外，还保证了切向作用力的平衡状态，这种装置上的切向作用力是由于板牙切削刀刃倾斜设置所产生的。
弹簧构件与切削板牙之间的连接以彼此间留有一定的相对活动余地为宜。
这种连接使弹簧与板牙之间在传递作用力时具有较为合理的接触性能，并使板牙在传送状态下充分缩进装置壳体的槽孔内。
本发明的目的和优点通过以下对实例的说明和附图即可明了。
图1所示为根据本发明所作用以清理套管内表面的装置，其中部分作纵向剖示;
图2为图1中Ⅱ-Ⅱ剖面图;
图3为图1中Ⅲ-Ⅲ剖面图;
图4简略示出当板状弹簧构件在纵向开口11中移动时该构件的两个极限位置。
图1所示简图即为以上所述装置，其中部分作纵向剖示。图1中，轴线左侧所示为装置的传送状态，右侧为工作状态。
装置具有中空的圆简形壳体1(图1)，与转接器2和3配接，用以与套管4和钻头(或管接头)5相连接。在壳体1周边上的槽孔6内设有可伸出的切削板牙7，在图2和图3上示出了板牙7和装置的其他构件，依次处于传送状态和工作状态。在装置内设有弹性筒体8。筒体的空腔9在上部通过泵压管或钻井管的套管与液压源，即泵送装置(未示出)相通，通过泵压管或钻井管将清洗液(即流体)压入井内。筒体8空腔9的下部与钻头管帽(管接头)5相接，通过管帽，在清洗液循环流动下形成了剩余压力。
在壳体1和弹性筒体8之间设置中间套筒10，套筒具有纵向开口11，开口与壳体1的槽孔6相对，并配有板状弹簧构件12，构件实际上完全盖住套筒10的开口11。
板状弹簧构件12为一弓形弹簧，中段突出部分通过开口11伸入套筒10的内部。弹簧12的扁平端设置在套筒10外表面上特制的凹槽13内，并紧贴在壳体1上。
弹性筒体8的两端用锥形体14通过压紧螺母牢牢紧固在套筒10内，用以在装置中形成剩余压力时保持其密封性。出于同一目的，在套筒10的外表面上填有橡胶密封层16，套筒以转动配合设置在壳体1内。
板状弹簧构件12用螺钉17(图2)与切削板牙7连接。连接中留有一定的相互活动的有限余地以便在传递作用力时取得彼此间合理的相互作用，并在装置的传送状态下使板牙7能完全缩进壳体1的槽孔6中。
弹性筒体8用胶布压力软管制成。
在传送状态下，当板牙7缩进壳体1槽孔6内时，在筒体8表面上的相应位置上产生纵向褶皱18(图2)，褶皱随着板牙7(图3)的外伸而舒展。
外伸的板牙7分两排设置(图1)，每排3个(图2和3)，错开60°，使装置在往复移动时能复盖全部清理表面。
板牙7中半数具有向左倾斜设置的刀刃，另半数则向右倾斜，用以平衡由于切削刀刃斜向设置所产生的切向作用力。
所有板牙7各自“浮游”地安置在壳体1的槽孔6内。当在套管管壁上遇有难以克服的障碍(较大的金属积聚物等)时，板牙7即自由地进入壳体1内，使工具不致楔住。
切削板牙7在装置组装时从内部装入壳体1的槽孔6中。在板牙7的侧面和对应地在壳体1的槽孔6中具有限制性的肩部19和20，防止板牙7在使用装置时脱出而落入井内。
装置的工作如下在传送状态下，在下降和从井中提升时，切削板牙7由于板状弹簧构件12的作用缩进壳体1的槽孔6中，弹簧构件以其扁平端紧贴在壳体1上，其中段则通过开口11伸入套筒10的内腔，而在弹性筒体8(图1和2)上形成弯曲段(纵向褶皱)18。
将装置转入传送状态，也即将装置“关闭”，使板牙7缩进壳体1的槽孔6中，这样就可将装置下降到清理区段中去，提升装置时也较方便，提升速度不受限制。装置可以畅行无阻地进入套管。
在下降到清理区段后使清洗液恢复其通过井管4的循环运动而在弹性筒体8的空腔9内形成3～6MPa的剩余压力。改变管接头5中清洗通道的直径，即可调节剩余压力的大小，在实际工作中也可通过泵送装置的生产率进行调节。
在“打开”装置时，弹性筒体8以其外壁通过弹簧12作用在板牙7上，使板牙伸出壳体1的槽孔6。板牙7压向清理表面(图1和图3)，其作用力取决于剩余压力的大小。
板状弹簧构件12的扁平端始终紧贴在壳体1上，实际上没有改变其对套管10的相对位置。弹簧构件12的弓形部分位于套筒10的纵向开口11中，在筒体8外壁的作用下伸直而进入套筒10的开口11内，在纵断面上复盖在壳体1和外伸板牙7之间的凸肩(图1，3)上。
因此，在此断面内筒体8因剩余压力而压向装置的内壁，完全消除了筒体弹性材料的弯曲和张拉。
在装置的横断面上，在套筒10和板状弹簧构件12之间产生凸肩21，这取决于套管壁和清理层的厚度。
凸肩21(图4)的高度在h到2h之间变动，这取决于排放管管壁的厚度。凸肩21的最大值2h对于开采套管来说为±2.75mm。
在剩余压力的作用下，筒体8的纵向褶皱18得到舒展，弹性材料对凸肩21的复盖实际上并不造成局部张拉。
在板牙7从壳体1中伸出而与清理表面接触时，筒体8实际上并不承受负载，因为需要克服的仅为伸直弹簧12的阻力。
在装置工作时，筒体8的主体部分并不经受破坏性的负载，因为空腔9中的剩余压力全部通过筒体8的壁部作用在套筒10和弹簧12的内表面上。有破裂可能的部位主要发生在筒体8所复盖的凸肩21处，凸肩处具有缝隙，会出现弹性材料被挤入而受夹的现象。
采用中间套筒10和板状弹簧构件12可消除在纵断面上筒体破裂的根源并在横断面上使这种根源减低到最小程度(通过尽量减小凸肩21的高度)。
采用织制品可成倍地提高筒体8壁部的强度，可进一步从根本上提高筒体8在推荐采用的很高工作压力范围内的耐用性。
装置的构造使板牙7的径向行程达到相当大的程度，使装置能有效地应用在某一规格类型的开采套管的整个壁厚范围内，且板牙7在规定的剩余压力下加在清理表面上的作用力并不取决于其从壳体1中伸出的程度，而是取决于管壁和积层的厚度，因此在结构上不考虑采用可更换的成套板牙的可能。选用的壳体1直径应使装置能可靠地通过壁厚最大的套管区段。
装置适用于在很大的剩余压力下长时间的工作而不出故障，剩余压力在实际操作中可随清理条件进行调节。对于推荐采用的5～6MPa的剩余压力，在每个板牙上的负载不是作用在机械刮刀中设有弹簧的板牙上的0.7～1.5KN，而是30～50KN，这相当于作用在板牙上的平均单位负载不是0.1～0.13MPa而是1.5～3.0MPa。这种情况首先从根本上提高了清理强度，也就可以充分地清除最硬的积层和积聚物。而且强度增长的程度不仅仅是与负载的增长成正比(为25～50倍)，而是远甚于此，这是由于在这种情况下对矿物积层进行大量破坏和对金属积块进行切削的工作性质取代了表面磨削的工作性质。
对套管取出物进行的分析表明通过8～10道刮刀的切削过程，聚合物和环氧树脂的复盖层和由电焊积聚在管子内壁上厚3～6mm的金属积聚物完全被清除而显示出金属光泽。由井内清洗出的金属切屑，与刨床上加工下来的切屑相仿。
在清除软质和中等硬度的材料时，宜将剩余压力降至2.5～3MPa以免渣料压进板牙刀刃之间的沟槽内，不必要地堵塞液流。
5～6MPa的压力适用于清除硬质积层，根据装置的结构完全可以将负载提高到10～15MPa以上，但这会引起清理工作中动力消耗和移动装置所需轴向作用力的猛增以及引起其他的问题。
板牙装置能切下全部积块和积层而不会损坏管壁，相反消除了管壁的工艺不平度。
套管的清理可以采用往复移动的方法(主要方法)，也可采用边旋转边平衡下降的方法。
对清理工作有可能进行可靠的控制。


套管内表面清理装置具有中空圆筒形壳体，在壳体的周边上带有槽孔。在槽孔内设有可外伸的切削板牙。板牙借助于弹性筒体移动。筒体装在壳体内，并可与液压源相通。弹性筒体装在套筒内，套筒与壳体同轴设置，且带有纵向开口。开口与壳体1的槽孔相对，并装有板状弹簧构件。弹簧构件实际上完全覆盖套筒的开口，并以其一面与切削板牙7相互作用而以其另一面与弹性筒体相互作用。