CN102322232B - 井下冲砂管柱及冲砂方法 - Google Patents

Abstract

井下冲砂管柱，应用于油田油井冲砂施工。在油管柱下端内壁上固定有环形冲砂座，在油管柱上端内壁上固定有环形打捞座，冲砂器由导向喷嘴、连接筒、橡胶筒和压帽组成，导向喷嘴上端大圆柱体与下端小圆柱体之间有圆锥面；在导向喷嘴的上端连接有连接筒；在连接筒中心螺孔内固定有一个压帽；在压帽下端小圆柱体上套有圆环体形橡胶筒。效果是：在进行正循环冲砂冲不动的情况下，不必起出冲砂油管柱更换其它工具，而是直接投入冲砂器，能完成井下冲砂施工，冲砂完成后不必起出油管柱，能打捞出冲砂器，能利用油管柱进行其他施工。

Description

井下冲砂管柱及冲砂方法

技术领域

本发明涉及油田采油技术领域，特别涉及油井冲砂施工的井下工具，是一种井下冲砂管柱及冲砂方法。

背景技术

在油水井施工过程中，如果井底有淤积砂子，我们需要下油管冲砂。正常情况下一般的砂柱都能被冲出，但是有种情况的砂子无法冲动，那就是一部分井压裂后形成的砂柱。由于压裂液中本身就含有胶结物，再加上砂柱承受特别高的压力后，这样形成的砂柱就特别坚硬。

目前，清理井下砂柱的操作步骤：

1、下冲砂管柱到砂面的位置。在下冲砂管柱之前，一般先用仪器确定出井下砂面的深度位置，然后再把冲砂的管子下到这个位置。

2、反循环冲砂。把冲砂用的泵车管线连在套管闸门上，这是反循环冲砂液体的进口。在冲砂的油管柱上连接一根软管，这是反循环冲砂液体的出口。反循环冲砂的优点是冲散的砂子能够很快的返到地面来。缺点是水流对砂柱的冲刺力比较小，遇到一些较硬的砂面就冲不下去。

3、如果冲不下去，改为正循环冲砂。如果反循环冲砂冲不下去，就把冲砂液进口和出口的位置调换一下，改为正循环冲砂。正循环冲砂的优点是水流对砂面的冲刺力比较大，一般的砂面都能给冲散。缺点是冲起的砂子不能较快地返到地面来，而且有些较大的沙粒有可能就返不出来，最后又沉降回井底。

4、如果采用正循环方式还冲不下去，就起出冲砂管柱。

5、检验套管变形情况，落实是否能下螺杆钻具。由于螺杆钻具的直径比较大，所以对井筒内径要求就比较高。如果井筒套管在某个深度存在变形，就会阻挡螺杆钻具下行，无法下到砂面位置，甚至把螺杆钻具卡死在变形的位置，形成工程事故。为此在下它之前要专门下一个工具来检验一下套管的变形情况，如果套管直径没有问题才能下螺杆钻。

6、下螺杆钻具到砂面位置。螺杆钻具是一种能够钻开较硬砂面的工具，它对冲砂液体的清洁程度和井内液体的温度都有较高的要求。如果冲砂液内固体颗粒含量高了，这些颗粒就会把螺杆钻具堵死；如果井底的温度过高，螺杆钻具内的橡胶就会脱胶。这两种情况都会致使螺杆钻具无法工作，造成螺杆钻清理井底砂柱的工序失败。

7、正循环鉆洗砂柱。当螺杆钻具下到砂面位置后，接正循环管线开始鉆洗砂柱，直至到井底。

8、洗井因为是正循环鉆洗，钻散的砂子不能较快地返到地面来，为了防止沙粒沉降回井底，所以就要进行长时间的洗井，确保把井内的砂子全部洗出井筒。

9、最后起出鉆洗管柱。

通过以上对现有技术的分析，我们可以看出，现有清除井底淤积泥沙工序复杂、工期长，施工难度。根本原因是现有的冲砂管柱对砂柱产生的冲刺力不够，无法直接冲开砂柱。如果有足够大的冲刺力，就可以不用螺杆钻具，而是直接用冲砂管柱就把井内的坚硬砂柱冲散。

中国专利公开号：CN201614902U，提供了一种“压裂后旋转冲砂头”，对斜井尤其水平井段内的沉砂充分搅动，使砂子和杂质始终处于悬浮状态，有利于冲洗液将地层砂携走，并将砂粒彻底冲洗干净，防止砂卡事故的发生。

发明内容

本发明的目的是：提供一种井下冲砂管柱及冲砂方法，缩小水流出口截面积，提高水流冲刺力度，达到冲散井底沉积泥砂；并且在完成冲砂后不起出冲砂管柱的情况下，能将冲砂器反循环到井口并打捞出来，不影响下步井下施工。

本发明采用的技术方案是：井下冲砂管柱，主要由打捞座、油管柱、冲砂座和冲砂器组成，其特征在于：油管柱下端内壁上有螺纹，在油管柱下端内壁上固定有环形冲砂座，冲砂座为圆柱体状有中心孔，冲砂座外壁有螺纹，冲砂座中心孔上端有圆锥面；油管柱上端内壁有螺纹，在油管柱上端内壁上固定有环形打捞座，打捞座为圆柱体状有中心孔，冲砂座外壁有螺纹。当需要冲砂时，把冲砂器投入到油管柱内，并且冲砂器座在冲砂座上，能进行井下冲砂作业。所述的冲砂器由导向喷嘴、连接筒、橡胶筒和压帽组成，导向喷嘴外壁为阶梯圆柱体形，上端大圆柱体与下端小圆柱体之间有圆锥面，导向喷嘴的圆锥面与冲砂座的圆锥面配合；导向喷嘴有中心孔，中心孔就是中心喷孔；导向喷嘴下端圆柱体外径比冲砂座中心孔直径小1～5mm；在导向喷嘴的上端外壁有螺纹；在导向喷嘴的上端螺纹连接有一个连接筒，连接筒为圆筒状上部有底，连接筒下端内壁有螺纹，在连接筒壁上均匀分布有3～6个进液孔，在连接筒的上底部有中心螺孔；在连接筒中心螺孔内固定有一个压帽，压帽为阶梯圆柱体形有中心孔，压帽下端小圆柱体有螺纹，能固定在连接筒上底部中心螺孔内；压帽的上端大圆柱体的顶部为球面形；在压帽下端小圆柱体上套有圆环体形橡胶筒，橡胶筒外径大于打捞座中心孔直径1～5mm；橡胶筒外径小于连接筒外径3～10mm，橡胶筒外径大于压帽上端大圆柱体直径4～20mm。

为了橡胶筒能顺利进入打捞座中心孔内，橡胶筒上端外壁有圆锥面。

为了导向喷嘴能顺利插入冲砂座中心孔，所述的导向喷嘴小圆柱体下端有圆锥面。

冲砂方法

1、下入油管柱：先用仪器确定出井下砂面的深度位置，在井内下入带有冲管座的油管柱，油管柱的底端到达井底泥沙的砂面上部。

2、投入冲砂器：把冲砂器投入油管柱内；在油管柱的上端固定打捞座。

3、连接泵车及管线：把冲砂用的泵车出口管线连在油管柱上端；在套管上端一根软管。

4、正循环冲砂：用冲砂泵车向油管柱打入冲砂液体，送冲砂器到冲砂座的位置并且冲砂器座封在冲砂座上；加大泵车出口流量和压力，冲砂液体通过连接筒的进液孔和导向喷嘴的中心孔，冲砂液体从导向喷嘴中心孔高速喷出，形成高速流体冲击井底泥沙；井底泥沙与冲砂液体通过油管柱外壁与套管内壁之间的环形空间返出地面。

5、反循环取出冲砂器：当把所有井底泥沙冲完后，改变地面流程为反循环，冲砂液体从油管柱外壁与套管内壁之间的环形空间到达井底，然后冲砂液体进入油管柱，冲砂液体向上推动冲砂器；冲砂器一直到打捞座；冲砂器的橡胶筒进入打捞座中心孔，打捞座捕获冲砂器；卸开油管柱上部管线，取下打捞座和冲砂器。

6、反循环洗井：冲砂器被取出后，进行反循环洗井，洗出井内的砂子，完成冲砂施工。

本发明的有益效果：本发明井下冲砂方法，在进行正循环冲砂冲不动的情况下，不必起出冲砂油管柱更换其它工具，而是直接投入冲砂器，能完成井下冲砂施工，冲砂完成后不必起出油管柱(冲砂管柱)，能打捞出冲砂器，能利用油管柱进行下步油井其他施工。它适用于所有油水井冲砂工序，有广阔的应用前景。

附图说明

图1是本发明井下冲砂管柱结构剖面示意图。

图2是冲砂器处于冲砂状态结构剖面示意图。

图3是冲砂器处于被打捞状态结构剖面示意图。

图4是冲砂器结构剖面示意图。

图中，1-打捞座，2-油管，3-冲砂座，4-导向喷嘴，5-连接筒，6-橡胶筒，7-压帽，8-套管，9-井底泥沙。

具体实施方式

实施例1：以一个井下冲砂管柱为例，对本发明作进一步详细说明。

参阅图1。本发明井下冲砂管柱，主要由打捞座1、油管柱2、冲砂座3和冲砂器组成。油管柱2采用的是外径为60.33mm，内径为50.67mm的油管。

油管柱2下端内壁上有螺纹，在油管柱2下端内壁上螺纹固定有环形冲砂座3，冲砂座3为外形圆柱体状，冲砂座3有35mm的中心孔，冲砂座3外壁有螺纹，冲砂座3中心孔上端有斜度为45度的圆锥面，即座封面。油管柱2上端内壁有外螺纹，在油管柱2上端内壁上螺纹固定有一个环形的打捞座1，打捞座1为圆柱体状，有内径42mm的中心孔。

参阅图4。所述的冲砂器由导向喷嘴4、连接筒5、橡胶筒6和压帽7组成，导向喷嘴4外壁为阶梯圆柱体形，上端大圆柱体与下端小圆柱体之间有斜度为45度的圆锥面，导向喷嘴4的圆锥面与冲砂座3的圆锥面密封配合。导向喷嘴4有中心孔，中心孔就是中心喷孔。导向喷嘴4小圆柱体下端有外圆锥面。导向喷嘴4下端圆柱体外径比冲砂座3中心孔直径小1mm。在导向喷嘴4的上端外壁有螺纹。在导向喷嘴4的上端螺纹连接有一个连接筒5。连接筒5为圆筒状上部有底，连接筒5下端内壁有螺纹，在连接筒5壁上均匀分布有四个直径为16mm的进液孔，在连接筒5的上底部有中心螺孔。在连接筒5中心螺孔内固定有一个压帽7，压帽7为阶梯圆柱体形有中心孔，压帽7下端小圆柱体有螺纹，压帽7下端固定在连接筒5上底部中心螺孔内。压帽7的上端大圆柱体的顶部为球面形。在压帽7小圆柱体上套有圆环体形橡胶筒6，橡胶筒6上端外壁有圆锥面。橡胶筒6外径大于打捞座1中心孔直径2mm，即橡胶筒6外径为44mm。橡胶筒6外径小于连接筒5外径3mm，橡胶筒6外径大于压帽7上端大圆柱体直径8mm。

冲砂施工方法：

A、下入油管柱2：先用仪器确定出井下砂面的深度，在井内下入带有冲管座3的油管柱2，油管柱2的底端到达井底泥沙9的砂面以上部2m处。油管柱2的长度1800m。

B、投入冲砂器：从井口把冲砂器投入油管柱2内；在油管柱2的上端固定好打捞座1；

C、连接泵车及管线：把冲砂泵车出口管线连在油管柱2上端；在套管8上端出口连接一根软管。

D、正循环冲砂：参阅图2。用冲砂泵车向油管柱2打入冲砂液体，同时送冲砂器到冲砂座3的位置并且冲砂器座封在冲砂座3上；加大泵车出口流量和压力，冲砂液体通过连接筒5的进液孔和导向喷嘴4的中心孔，冲砂液体从导向喷嘴4中心孔高速喷出，形成高速流体冲击井底泥沙9；井底泥沙9与冲砂液体通过油管柱2外壁与套管8内壁之间的环形空间返出地面。

E、反循环取出冲砂器：参阅图3。当把所有井底泥沙9冲完后，改变地面流程为反循环，冲砂液体从油管柱2外壁与套管8内壁之间的环形空间泵入到井底，然后冲砂液体通过导向喷嘴4的中心孔进入油管柱2内，同时冲砂液体向上推动冲砂器。冲砂器一直被冲到打捞座1。冲砂器的橡胶筒6进入打捞座1的中心孔，橡胶筒6收缩同时固定在打捞座1中心孔内，打捞座1捕获冲砂器；卸开油管柱2上部管线，取下打捞座1和冲砂器。

F、反循环洗井：冲砂器被取出后，进行反循环洗井，洗出井内的砂子，完成冲砂施工。

Claims (3)

1.一种井下冲砂管柱，主要由打捞座(1)、油管柱(2)、冲砂座(3)和冲砂器组成，其特征在于：油管柱(2)下端内壁上有螺纹，在油管柱(2)下端内壁上固定有环形冲砂座(3)，冲砂座(3)为圆柱体状有中心孔，冲砂座(3)外壁有螺纹，冲砂座(3)中心孔上端有圆锥面；油管柱(2)上端内壁有螺纹，在油管柱(2)上端内壁上固定有环形打捞座(1)，打捞座(1)为圆柱体状有中心孔；所述的冲砂器由导向喷嘴(4)、连接筒(5)、橡胶筒(6)和压帽(7)组成，导向喷嘴(4)外壁为阶梯圆柱体形，上端大圆柱体与下端小圆柱体之间有圆锥面，导向喷嘴(4)的圆锥面与冲砂座(3)的圆锥面配合；导向喷嘴(4)有中心孔；导向喷嘴(4)下端圆柱体外径比冲砂座(3)中心孔直径小1～5mm；在导向喷嘴(4)的上端外壁有螺纹；在导向喷嘴(4)的上端螺纹连接有一个连接筒(5)，连接筒(5)为圆筒状上部有底，连接筒(5)下端内壁有螺纹，在连接筒(5)壁上均匀分布有4～6个进液孔，在连接筒(5)的上底部有中心螺孔；在连接筒(5)中心螺孔内固定有一个压帽(7)，压帽(7)为阶梯圆柱体形有中心孔，压帽(7)下端小圆柱体有螺纹；压帽(7)的上端大圆柱体的顶部为球面形；在压帽(7)下端小圆柱体上套有圆环体形橡胶筒(6)，橡胶筒(6)外径大于打捞座(1)中心孔直径1～5mm；橡胶筒(6)外径小于连接筒(5)外径3～10mm，橡胶筒(6)外径大于压帽(7)上端大圆柱体直径4～20mm。

2.根据权利要求1所述的井下冲砂管柱，其特征是：橡胶筒(6)上端外壁有圆锥面；所述的导向喷嘴(4)小圆柱体下端有圆锥面。

3.根据权利要求1所述的井下冲砂管柱，其特征是：使用其进行冲砂的方法是：

A、下入油管柱(2)：先用仪器确定出井下砂面的深度位置，在井内下入带有冲砂座(3)的油管柱(2)，油管柱(2)的底端到达井底泥沙(9)的砂面上部；

B、投入冲砂器：把冲砂器投入油管柱(2)内；在油管柱(2)的上端固定打捞座(1)；

C、连接泵车及管线：把冲砂用的泵车出口管线连在油管柱(2)上端；在套管(8)上端出口连接一根软管；

D、正循环冲砂：用冲砂泵车向油管柱(2)打入冲砂液体，送冲砂器到冲砂座(3)的位置并且冲砂器座封在冲砂座(3)上；加大泵车出口流量和压力，冲砂液体通过连接筒(5)的进液孔和导向喷嘴(4)的中心孔，冲砂液体从导向喷嘴(4)中心孔高速喷出，形成高速流体冲击井底泥沙(9)；井底泥沙(9)与冲砂液体通过油管柱(2)外壁与套管(8)内壁之间的环形空间返出地面；

E、反循环取出冲砂器：当把所有井底泥沙(9)冲完后，改变地面流程为反循环，冲砂液体从油管柱(2)外壁与套管(8)内壁之间的环形空间到达井底，然后冲砂液体进入油管柱(2)，冲砂液体向上推动冲砂器；冲砂器一直到打捞座(1)；冲砂器的橡胶筒(6)进入打捞座(1)中心孔，打捞座(1)捕获冲砂器；卸开油管柱(2)上部管线，取下打捞座(1)和冲砂器；

F、反循环洗井：冲砂器被取出后，进行反循环洗井，洗出井内的砂子，完成冲砂施工。

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