CN103015933A - 油井冲砂、捞砂一体化管柱及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种油井冲砂、捞砂一体化管柱及方法，利用一套管柱即可实现冲砂和捞砂两种作业的转换，包括管柱体，所述管柱体的下端具有呈斜角状的冲砂笔尖端，其特征在于，在所述管柱体的侧壁上开设有滤砂孔，在所述管柱体内设有能沿所述管柱体轴向滑动的密封滑套和用于支承投放球的呈套筒状的球座，所述密封滑套封压于所述滤砂孔上，且所述密封滑套与所述管柱体的内壁能分离的相连接，所述球座能分离的插装于所述密封滑套的内壁上，在所述密封滑套的下方由近至远依次间隔设有用于限制所述密封滑套下行的滑套止口和用于限制所述球座下行的球座止口。本发明能够实现出砂油井冲砂、捞砂一体化作业、可加快作业进度，提高生产时率、降低生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及到一种处理出砂油井冲砂、捞砂一体化管柱及油井冲砂、捞砂一体化方法，属于油田油井维护领域。
背景技术
在油井施工作业过程中，经常会遇见油井出砂的情况。针对油田油井出砂，有防治和出砂后处理两种方法。防治包括机械防砂和化学防砂，在油井出砂后，可以采用排砂泵等措施将砂排出地面，对于排不出的油砂，会出现砂埋油层的现象，影响油井正常生产。在作业时，一般采用冲砂的方法，排出井筒内油砂。然而，随着油田的开采，地层压力越来越低，经常会发生因压差小油砂冲不到地面或将砂冲回地层等问题，为此发展了泡沫冲砂，高粘度、高切力冲砂液冲砂等多种冲砂技术，但始终还是解决不了低压油层冲砂存在的砂埋油层的技术难题。
当冲砂作业不能有效将井下砂排出时，就需要将冲砂管柱起出，搬下作业机；改为下入捞砂设备，进行捞砂作业，将砂捞出。捞砂作业一般需配价格昂贵的专用捞砂车。由此，又发展了花样繁多的油井捞砂技术，在一定程度上解决了砂埋油层的问题。然而，捞砂一般需配价格昂贵的专用捞砂车；而且，在作业过程中，很多时候并不知道哪一口井会出砂，哪一口井会因冲砂冲不净被迫改用捞砂。而这些方法在转换过程中会消耗大量的人力、物力，影响作业进度，降低生产时率。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够实现出砂油井冲砂、捞砂一体化作业、加快作业进度，提高生产时率、降低生产成本的油井冲砂、捞砂一体化管柱。
本发明的另一目的是提供一种使用上述油井冲砂、捞砂一体化管柱的油井冲砂、捞砂一体化方法。
为达到上述目的，本发明提供了一种油井冲砂、捞砂一体化管柱，利用一套管柱即可实现冲砂和捞砂两种作业的转换，包括管柱体，所述管柱体的下端具有呈斜角状的冲砂笔尖端，在所述管柱体的侧壁上开设有滤砂孔，在所述管柱体内设有能沿所述管柱体轴向滑动的密封滑套和用于支承投放球的呈套筒状的球座，所述密封滑套封压于所述滤砂孔上，且所述密封滑套与所述管柱体的内壁能分离的相连接，所述球座能分离的插装于所述密封滑套的内壁上，在所述密封滑套的下方由近至远依次间隔设有用于限制所述密封滑套下行的滑套止口和用于限制所述球座下行的球座止口。
如上所述的油井冲砂、捞砂一体化管柱，其中，所述滑套止口和所述球座止口沿所述管柱体的内壁径向向内呈凸伸状，所述滑套止口的内径小于所述密封滑套的内径且大于所述球座的外径，所述球座止口的内径小于所述球座的内径。
如上所述的油井冲砂、捞砂一体化管柱，其中，所述密封滑套通过沿所述管柱体径向设置的滑套剪钉与所述管柱体的内壁相连接，所述球座通过沿所述管柱体径向设置的球座剪钉与所述密封滑套的内壁相连接；且所述滑套剪钉的额定剪断负载小于所述球座剪钉的额定剪断负载。
如上所述的油井冲砂、捞砂一体化管柱，其中，所述滑套剪钉的额定剪断负载为80MPa；所述球座剪钉的额定剪断负载为120MPa。
如上所述的油井冲砂、捞砂一体化管柱，其中，在邻近所述球座止口的上方设有用于定位投放球和球座的爪簧固定件，所述爪簧固定件包括沿周向设置于所述管柱体内壁的爪簧，以及压设于所述爪簧上部的爪簧压套，所述爪簧的开口直径呈由上至下的渐缩状。
本发明还提供了一种油井冲砂、捞砂一体化的方法，该方法使用如上听述的油井冲砂、捞砂一体化管柱，所述油井冲砂、捞砂一体化的方法包括以下步骤：
步骤10：下入所述油井冲砂、捞砂一体化管柱至井下砂面位置，进行冲砂作业；
步骤20：若井下状况需要转换成捞砂作业时，停止冲砂，此时，管柱体内充满液体和浮砂；
步骤30：向管柱体内投入投放球，使得投放球支承于球座上；
步骤40：向管柱体内加压，使得密封滑套与管柱体相脱离，密封滑套与球座、投放球一同下行至滑套止口，密封滑套受滑套止口止挡，此时滤砂孔露出，使得管柱体的内部通过滤砂孔与外部相连通；
步骤50：继续向管柱体内加压，使得球座与密封滑套相脱离，球座和投放球经由滑套止口下行至球座止口，球座受球座止口止挡，所述球座和投放球坐封所述球座止口上，完成冲砂向捞砂的转换；
步骤60：捞砂，上提管柱，此时投放球将砂挡在管柱体内，而管柱体内多余的液体从滤砂孔排出，管柱体将所捞砂带至地面，完成捞砂作业施工。
如上所述的油井冲砂、捞砂一体化的方法，其中，所述密封滑套通过沿所述管柱体径向设置的滑套剪钉与所述管柱体的内壁相连接，所述球座通过沿所述管柱体径向设置的球座剪钉与所述密封滑套的内壁相连接；且所述滑套剪钉的额定剪断负载小于所述球座剪钉的额定剪断负载；步骤40进一步包括：向管柱体内打压80MPa，将滑套剪钉剪断，使得密封滑套与管柱体相脱离；步骤50进一步包括：继续打压至120MPa，将球座剪钉剪断，使得球座与密封滑套相脱离。
如上所述的油井冲砂、捞砂一体化的方法，其中，在邻近所述球座止口的上方设有用于定位投放球和球座的爪簧固定件，所述爪簧固定件包括沿周向设置于所述管柱体内壁的爪簧，以及压设于所述爪簧上部的爪簧压套，所述爪簧的开口直径呈由上至下的渐缩状；步骤50进一步包括：球座与密封滑套相脱离，球座和投放球经由滑套止口下行，通过爪簧压套和爪簧，到达球座止口的上端，此时爪簧抓紧球座使其固定。
与现有技术相比，本发明具有以下特点和优点：
1、本发明实现了出砂油井冲砂、捞砂一体化作业，无需调整冲砂液，也无需专用的捞砂车，具有结构简单操作方便、成本低的优点，并且可应对各种复杂出砂井况，适用范围广。
2、本发明冲砂、捞砂模式转换方便快捷，无需搬下作业机，再换捞砂车，从而缩短了作业时间，提高生产时率；
3、由于本发明采用滑套剪钉和球座剪钉的连接方式，可在地面更换剪钉，重新装配即可再次使用，具有可重复使用性。
附图说明
在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。
图1为本发明油井冲砂、捞砂一体化管柱的结构示意图。
附图标记说明：
1-套管；2-管柱体(油管)；3-投放球；4-密封滑套；5-滑套剪钉；6-球座；7-球座剪钉；8-滤砂孔；9-滑套止口；10-爪簧压套；11-爪簧；12-球座止口；13-沉砂；14-油层。
具体实施方式
结合附图和本发明具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本发明的细节。但是，在此描述的本发明的具体实施方式，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变形，这些都应被视为属于本发明的范围。
请参考图1，为本发明油井冲砂、捞砂一体化管柱的结构示意图。如图所示，本发明提出的油井冲砂、捞砂一体化管柱，包括管柱体2，该管柱体2的下端具有呈斜角状的冲砂笔尖端，便于管柱体2在套管1中对沉砂13作业。在管柱体2的侧壁上开设有滤砂孔，使得管柱体2内的液体能够流出而将砂留在管柱体2内，从而进行捞砂作业。在管柱体2内设有能沿管柱体2轴向滑动的密封滑套4和用于支承投放球3的呈套筒状的球座6，密封滑套4封压于滤砂孔8上，即密封滑套4的外壁贴紧于滤砂孔8的内侧口，从而将滤砂孔8封闭，保持管柱体2管壁的密封性，以便于管柱体2作为冲砂管柱使用。密封滑套4与管柱体2的内壁能分离的相连接，使得在捞砂时，密封滑套4在外力的作用下与管柱体2脱离而下行，从而让出滤砂孔8的内侧口，以开启管内液体外流通道。球座6能分离的插装于密封滑套4的内壁上，使得在捞砂时，球座6在较大外力的作用下与密封滑套4脱离而下行，并封堵管柱体2的下端口，使得管柱体2形成为冲砂管柱。如图1所示，在密封滑套4的下方由近至远依次间隔设有滑套止口9和球座止口12，其中，滑套止口9止挡密封滑套4下行，起到定位并限制密封滑套4下行的作用；而球座止口12止挡球座6下行，起到定位并限制球座6下行的作用。
如图1所示，在本实施例中，密封滑套4通过沿管柱体2径向设置的滑套剪钉5与管柱体2的内壁相连接，当井上打压的压力达到一定值时，即达到滑套剪钉5的额定剪断负载80MPa时，滑套剪钉5被剪断，使得密封滑套4脱离管柱体2的内壁；球座6通过沿管柱体2径向设置的球座剪钉7与密封滑套4的内壁相连接，当井上打压的压力继续增大到一定值时，即达到球座剪钉7的额定剪断负载120MPa时，球座剪钉7被剪断，使得球座6脱离密封滑套4。由此可见，滑套剪钉5的额定剪断负载小于球座剪钉7的额定剪断负载，使得滑套剪钉5和球座剪钉7依次被剪断，以实现管柱体2的捞砂功能。由于本发明采用滑套剪钉5和球座剪钉7的连接方式，可在地面更换剪钉，重新装配即可再次使用，具有可重复使用性。当然，密封滑套4与管柱体2之间，以及密封滑套4与球座6之间也可以采用其他公知的可分离的连接方式，如点焊等，只要保证管柱体2、密封滑套4、球座6之间能够实现分离即可。
进一步的，为了保证滑套止口9和球座止口12限位的目的，滑套止口9和球座止口12沿管柱体2的内壁径向向内呈凸伸状，滑套止口9的内径小于密封滑套4的内径且大于球座6的外径，这样使得滑套止口9在止挡密封滑套4的同时又能保证球座6及投放球3的通过。球座止口12的内径小于球座6的内径，以保证球座6及投放球3坐封于球座止口12上。
进一步的，为了保持球座6及投放球3在球座止口12上的稳定性，本发明在邻近球座止口12的上方设有用于定位投放球3和球座6的爪簧固定件，该爪簧固定件包括沿周向设置于管柱体2内壁的爪簧11，以及压设于爪簧11上部的爪簧压套10，爪簧11的开口直径呈由上至下的渐缩状，以保证爪簧11能够抓紧球座6，从而使得球座6及投放球3稳定的坐封于球座止口12上。
本发明的具体工作过原理是：在冲砂作业时，管柱体2的下端具有冲砂笔尖端，密封滑套4挡住滤砂孔8，管柱体2形成冲砂管柱，进行冲砂作业。需要转换成捞砂模式时，即从管柱体2(油管)投入投放球3，投放球3下行至密封滑套4，打压80MPa将滑套剪钉5剪断，投放球3、密封滑套4和球座6继续下行到达滑套止口9，此时露出滤砂孔8。继续打压至120MPa，将球座剪钉7剪断，投放球3和球座6下行，通过爪簧压套10，到达球座止口12，由爪簧11将球座抓紧固定，形成捞砂管柱，此时可直接用作业机带动油管进行捞砂作业。如果井下存在因正冲砂时已冲散，但不能冲至地面的浮砂，进行反洗井，将浮砂冲入管柱内。反洗井是将浮砂冲入捞砂管柱内，停止洗井，然后进行捞砂作业，至人工井底后，因投放球3将砂挡在油管内，多余的水从滤砂孔8排出，上提管柱，将所捞砂带至地面，完成作业施工。
由此，本发明还提供了一种使用上述管柱进行油井冲砂、捞砂一体化作业的方法，该方法包括：
步骤10：下入油井冲砂、捞砂一体化管柱至井下砂面位置，进行冲砂作业；
步骤20：若井下状况需要转换成捞砂作业时，停止冲砂，此时，管柱体2内充满液体和浮砂；
步骤30：向管柱体2内投入投放球3，使得投放球3支承于球座6上；
步骤40：向管柱体2内加压，使得密封滑套4与管柱2体相脱离，密封滑套4与球座6、投放球3一同下行至滑套止口9，密封滑套4受滑套止口9止挡，此时滤砂孔8露出，使得管柱体2的内部通过滤砂孔8与外部相连通，使得管柱体2内流体经由滤砂孔8排出；
步骤50：继续向管柱体2内加压，使得球座6与密封滑套4相脱离，球座6和投放球3经由滑套止口9下行至球座止口12，球座6受球座止口12止挡，球座6和投放球3坐封球座止口12，完成冲砂向捞砂的转换；
步骤60：捞砂，上提管柱，此时投放球3将砂挡在管柱体2内，而管柱体2内多余的液体从滤砂孔8排出，管柱体2将所捞砂带至地面，完成捞砂作业施工；
最后，在地面更换剪钉，重新装配，重复使用。
步骤40进一步包括：向管柱体2内打压80MPa，将滑套剪钉5剪断，使得密封滑套4与管柱体2相脱离；
步骤50进一步包括：继续打压至120MPa，将球座剪钉7剪断，使得球座6与密封滑套4相脱离。步骤50还包括：球座6与密封滑套4相脱离，球座6和投放球3经由滑套止口9下行，通过爪簧压套10和爪簧11，到达球座止口12的上端，此时爪簧11抓紧球座6使其固定。
针对上述各实施方式的详细解释，其目的仅在于对本发明进行解释，以便于能够更好地理解本发明，但是，这些描述不能以任何理由解释成是对本发明的限制，特别是，在不同的实施方式中描述的各个特征也可以相互任意组合，从而组成其他实施方式，除了有明确相反的描述，这些特征应被理解为能够应用于任何一个实施方式中，而并不仅局限于所描述的实施方式。
Claims (8)
1.一种油井冲砂、捞砂一体化管柱，包括管柱体，所述管柱体的下端具有呈斜角状的冲砂笔尖端，其特征在于，在所述管柱体的侧壁上开设有滤砂孔，在所述管柱体内设有能沿所述管柱体轴向滑动的密封滑套和用于支承投放球的呈套筒状的球座，所述密封滑套封压于所述滤砂孔上，且所述密封滑套与所述管柱体的内壁能分离的相连接，所述球座能分离的插装于所述密封滑套的内壁上，在所述密封滑套的下方由近至远依次间隔设有用于限制所述密封滑套下行的滑套止口和用于限制所述球座下行的球座止口。
2.如权利要求1所述的油井冲砂、捞砂一体化管柱，其特征在于，所述滑套止口和所述球座止口沿所述管柱体的内壁径向向内呈凸伸状，所述滑套止口的内径小于所述密封滑套的内径且大于所述球座的外径，所述球座止口的内径小于所述球座的内径。
3.如权利要求1所述的油井冲砂、捞砂一体化管柱，其特征在于，所述密封滑套通过沿所述管柱体径向设置的滑套剪钉与所述管柱体的内壁相连接，所述球座通过沿所述管柱体径向设置的球座剪钉与所述密封滑套的内壁相连接；且所述滑套剪钉的额定剪断负载小于所述球座剪钉的额定剪断负载。
4.如权利要求3所述的油井冲砂、捞砂一体化管柱，其特征在于，所述滑套剪钉的额定剪断负载为80MPa；所述球座剪钉的额定剪断负载为120MPa。
5.如权利要求1至4中任一项所述的油井冲砂、捞砂一体化管柱，其特征在于，在邻近所述球座止口的上方设有用于定位投放球和球座的爪簧固定件，所述爪簧固定件包括沿周向设置于所述管柱体内壁的爪簧，以及压设于所述爪簧上部的爪簧压套，所述爪簧的开口直径呈由上至下的渐缩状。
6.一种油井冲砂、捞砂一体化的方法，其特征在于，该方法使用如权利要求1至5中任一项所述的油井冲砂、捞砂一体化管柱，所述油井冲砂、捞砂一体化的方法包括以下步骤：
步骤10：下入所述油井冲砂、捞砂一体化管柱至井下砂面位置，进行冲砂作业；
步骤20：若井下状况需要转换成捞砂作业时，停止冲砂，此时，管柱体内充满液体和浮砂；
步骤30：向管柱体内投入投放球，使得投放球支承于球座上；
步骤40：向管柱体内加压，使得密封滑套与管柱体相脱离，密封滑套与球座、投放球一同下行至滑套止口，密封滑套受滑套止口止挡，此时滤砂孔露出，使得管柱体的内部通过滤砂孔与外部相连通；
步骤50：继续向管柱体内加压，使得球座与密封滑套相脱离，球座和投放球经由滑套止口下行至球座止口，球座受球座止口止挡，所述球座和投放球坐封所述球座止口上，完成冲砂向捞砂的转换；
步骤60：捞砂，上提管柱，此时投放球将砂挡在管柱体内，而管柱体内多余的液体从滤砂孔排出，管柱体将所捞砂带至地面，完成捞砂作业施工。
7.如权利要求6所述的油井冲砂、捞砂一体化的方法，其特征在于，所述密封滑套通过沿所述管柱体径向设置的滑套剪钉与所述管柱体的内壁相连接，所述球座通过沿所述管柱体径向设置的球座剪钉与所述密封滑套的内壁相连接；且所述滑套剪钉的额定剪断负载小于所述球座剪钉的额定剪断负载；
步骤40进一步包括：向管柱体内打压80MPa，将滑套剪钉剪断，使得密封滑套与管柱体相脱离；
步骤50进一步包括：继续打压至120MPa，将球座剪钉剪断，使得球座与密封滑套相脱离。
8.如权利要求6或7所述的油井冲砂、捞砂一体化的方法，其特征在于，在邻近所述球座止口的上方设有用于定位投放球和球座的爪簧固定件，所述爪簧固定件包括沿周向设置于所述管柱体内壁的爪簧，以及压设于所述爪簧上部的爪簧压套，所述爪簧的开口直径呈由上至下的渐缩状；
步骤50进一步包括：球座与密封滑套相脱离，球座和投放球经由滑套止口下行，通过爪簧压套和爪簧，到达球座止口的上端，此时爪簧抓紧球座使其固定。
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