CN103388464A - 同心双管柱反循环连续冲煤粉系统井口装置 - Google Patents

Abstract

本发明为同心双管柱反循环连续冲煤粉系统井口装置。该装置由移动内管装置、外管密封装置、快换接头、O形密封圈、螺栓组成。其中内管接头I、移动接头、内管I、连接堵头、内管和内管接头构成移动内管装置；外管接头I、外管I、顶座、移动密封管、外管、外管接头和弹簧构成外管密封装置。其特征在于：该冲煤粉装置可以随着吊卡上下移动，从而实现边冲煤粉边下放管柱；外管密封装置可沿着移动内管装置轴向移动，通过其相对运动可以实现内外油管的先后连接；移动密封管相对外管上下移动，通过移动来改变动力液与返出液的流向，确保动力液和返出液在各自的流道内流动。该冲煤粉装置结构新颖，操作方便，可以在不停泵的状态下实现同心双管柱的连接，提高目前修井作业的效率。

Description

同心双管柱反循环连续冲煤粉系统井口装置

技术领域：

本发明涉及一种用于煤层气井及低压漏失油井修井作业系统的井口装置，属修井作业技术装置类。

背景技术：

煤层气井在进行排水采气的过程中，不可避免的产生煤粉、煤焦、泥砂等固性颗粒。由于排采制度不合理、排水量不足的原因，这些固性颗粒不能及时随井液排除井筒，在井底沉积下来，将产生埋泵、卡泵等现象，造成排采停顿，为了维持排采连续，必须进行修井作业。目前煤层气排采现场主要采用冲砂和机械捞煤粉的方式将井底煤粉捞出，前者对储藏有较大伤害，后者作业效率较低，均不能满足煤层气高效排采的需要。另外由于煤层气井井底压力较低，采用常规水力冲洗的方式修井会造成动力液漏失严重，破坏煤层结构，影响煤层气井产能的恢复。本发明就是为解决上述问题提供新的井口装置。

发明内容：

本发明的目的是：提高目前煤层气井修井作业的效率，在保护煤层的情况下，提供一种可以用于连续冲洗井底煤粉的井口装置。

本发明所采用的技术方案为：同心双管柱反循环连续冲煤粉系统井口装置由内管接头I、外管接头I、移动接头、内管I、外管I、顶座、外管、连接堵头、移动密封管、快换接头、内管、弹簧、内管接头、外管接头、O形密封圈、螺栓组成。其中内管接头I、移动接头、内管I、连接堵头、内管和内管接头构成移动内管装置；外管接头I、外管I、顶座、移动密封管、外管、外管接头和弹簧构成外管密封装置。其特征在于：内管上端以螺纹与连接堵头相连接，内管I上、下端分别以螺纹与内管接头I和连接堵头相连接，移动接头内圆面以螺纹与内管接头I相连接；顶座外圆面以螺纹与外管相连接，外管I下端以螺纹与外管相连接，将连接好的内管与内管I沿顶座的中心圆孔插入到外管内部，外管接头I下端内圆面以螺纹与外管I相连接，外管接头上端外圆面以螺纹与外管相连接，内管接头上端内圆面以螺纹与内管相连接；在外管与内管之间分别安装有弹簧和移动密封管，移动密封管可沿着外管内部上下移动；移动内管装置可相对外管密封装置上下移动400～600mm，实现同心管柱的连接；两个快换接头通过螺栓紧固在外管外圆面上。

使用时，内管接头以螺纹与2in内油管连接，外管接头以螺纹与3.5in外油管连接(也可使用类似的油管)。油管吊卡卡住3.5in的外油管接箍，这样同心双管柱反循环连续冲煤粉系统井口装置可以随着吊卡上下移动，从而实现边冲煤粉边下放管柱。快换接头连接水龙带，左侧为动力液入口，右侧为返出液的出口，来自地面工作泵的高压动力液通过外管上的孔道进入到外管与内管的环行空间内，移动密封管在弹簧力的作用下向上移动，使移动密封管与顶座紧紧密封，从而保证动力液只能向下流动，进入内外油管的环空，继续向下流动到达井下冲煤粉工具，通过井下冲煤粉工具冲击井底煤粉，并且使混合有煤粉的地层液沿着内油管上返，最终通过返出液出口返出到地面。

当冲完一根管柱后，选择长度相同的2in和3.5in油管，将另外一个同心双管柱反循环连续冲煤粉系统井口装置分别与2in、3.5in油管以及水龙带相连接，通过吊卡将其吊起，在井口位置，移动内管装置携带2in油管在重力的作用下沿着外管密封装置内部下移，当移动内管装置的移动接头到达外管密封装置的顶座位置时停止，此时2in油管会长出3.5in油管约200～300mm(给液压管钳留出作业空间)，通过液压管钳将2in油管与上一级装置的内管接头I连接；缓慢下放吊卡，移动内管装置固定不动，外管密封装置随着吊卡缓慢下移，到达一定位置后将3.5in油管与上一级装置的外管I连接，完成内外油管的连接。换向阀使动力液流向下一级装置的动力液入口(卸掉上一级装置的快换接头，下放吊卡，上一级的外管密封装置与移动内管装置随油管进入到油井中)；动力液流入下一级内外油管环空，继续向下流向上一级外管密封装置。在外管密封装置中，动力液通过顶座上的孔道向下流动遇到移动密封管，在液体压力的作用，使移动密封管压缩弹簧并且向下移动，坐封在外管接头的凸台上，动力液通过移动密封管上的轴向环形孔道继续向下流动。

井底冲起的煤粉通过内油管向上返出，流向上一级移动内管装置，由于向上的通道被连接堵头堵死，返出液体只能通过内管上的孔道进入到内管与移动密封管的环空，返出液通过内管I上的孔道进入到内管I中，从而继续向上返到井口位置的移动内管装置内，返出液通过内管的孔道流入移动密封管下端内圆柱面与内管所组成的环空，最终通过返出液出口排出到地面。如此循环往复，最终将井底煤粉排干净。

本发明设计合理，操作简单，工作可靠，该装置与井底冲煤粉工具相配合实现不停泵连续排煤粉，提高目前煤层气井修井作业的效率。

附图说明

附图1为本发明的主视图以及其剖视图，主要展示了同心双管柱反循环连续冲煤粉系统井口装置整体零件连接关系。

图2为外管密封装置，具体展示了外管密封装置中各个零件的连接关系。

图3为移动内管装置，具体展示了移动内管装置中各个零件的连接关系。

图4为移动密封管的结构示意图，移动密封管上端凸台与外管内部凹槽相配合，保证移动密封管下端垂直轴向孔道与返出液出口对齐。

图5为外管的二维图，外管的侧面有两个圆柱形的凸台，凸台内设计有孔道，分别为动力液的入口和返出液的出口；外管内表面设计有凹槽。

图6为快换接头的二维结构示意图。

具体实施方式

本发明由以下实例给出，下面结合附图对本发明做进一步说明。

1、如图1所示本发明由内管接头I1、外管接头I2、移动接头3、内管I4、外管I5、顶座6、外管7、弹簧8、内管接头9、O形密封圈10、12、14、18、连接堵头13、快换接头15、内管16、移动密封管17、外管接头19、螺栓20组成。其中内管接头I1、移动接头3、内管I4、连接堵头13、内管16和内管接头9构成移动内管装置；外管接头I1、外管I5、顶座6、移动密封管17、外管7、外管接头19和弹簧8构成外管密封装置。其组装关系如下：内管16上端以螺纹与连接堵头13相连接，内管I1上、下端分别以螺纹与内管接头I1和连接堵头13相连接，移动接头3内圆面以螺纹与内管接头I1相连接；顶座6外圆面以螺纹与外管7相连接，外管I5下端以螺纹与外管7相连接，将连接的内管16与内管I4沿顶座6的中心圆孔插入到外管7内部，外管接头I2下端内圆面以螺纹与外管I5相连接，外管接头19上端外圆面以螺纹与外管7相连接，内管接头9上端内圆面以螺纹与内管16相连接，在外管7与内管16之间分别安装有弹簧8和移动密封管17，移动密封管17可沿着外管7内部上下移动；移动内管装置可相对外管密封装置上下移动，两个快换接头15通过螺栓20紧固在外管7外圆面上。

2、使用时，内管接头9以螺纹与2in内油管连接，外管接头19以螺纹与3.5in外油管连接。油管吊卡卡住3.5in油管接箍，这样同心双管柱反循环连续冲煤粉系统井口装置可以随着吊卡上下移动，从而实现边冲煤粉边下放管柱。

3、当冲完一根管柱后，选择长度相同的2in和3.5in油管，将另外一个同心双管柱反循环连续冲煤粉系统井口装置分别与2in、3.5in油管以及水龙带相连接，通过吊卡将其吊起，在井口位置，移动内管装置携带2in油管在重力的作用下沿着外管密封装置内部下移，当移动接头3到达顶座6位置时停止，此时2in油管会长出3.5in油管约200～300mm(给液压管钳留出作业空间)，通过液压管钳将2in油管与上一级装置的内管接头I1连接；缓慢下放吊卡，移动内管装置固定不动，外管密封装置随着吊卡缓慢下移，到达一定位置后将3.5in油管与上一级装置的外管I5连接，完成内外油管的连接，卸掉上一级装置的快换接头15，下放吊卡，上一级的外管密封装置与移动内管装置随油管进入到油井中，从而实现继续冲煤粉。

Claims (4)

1.本发明由内管接头I(1)、外管接头I(2)、移动接头(3)、内管I(4)、外管I(5)、顶座(6)、外管(7)、弹簧(8)、内管接头(9)、O形密封圈(10)、(12)、(14)、(18)、连接堵头(13)、快换接头(15)、内管(16)、移动密封管(17)、外管接头(19)、螺栓(20)组成。其中内管接头I(1)、移动接头(3)、内管I(4)、连接堵头(13)、内管(16)和内管接头(9)构成移动内管装置；外管接头I(1)、外管I(5)、顶座(6)、移动密封管(17)、外管(7)、外管接头(19)和弹簧(8)构成外管密封装置。其特征在于：内管(16)上端以螺纹与连接堵头(13)相连接，内管I(1)上、下端分别以螺纹与内管接头I(1)和连接堵头(13)相连接，移动接头(3)内圆面以螺纹与内管接头I(1)相连接；顶座(6)外圆面以螺纹与外管(7)相连接，外管I(5)下端以螺纹与外管(7)相连接，将连接的内管(16)与内管I(4)沿顶座(6)的中心圆孔插入到外管(7)内部，外管接头I(2)下端内圆面以螺纹与外管I(5)相连接，外管接头(19)上端外圆面以螺纹与外管(7)相连接，内管接头(9)上端内圆面以螺纹与内管(16)相连接，在外管(7)与内管(16)之间分别安装有弹簧(8)和移动密封管(17)，移动密封管(17)可沿着外管(7)内部上下移动；移动内管装置可相对外管密封装置上下移动，两个快换接头(15)通过螺栓(20)紧固在外管(7)外圆面上。

2.如权利要求1所述的外管(7)：其特征在于：外管(7)外管的侧面有两个圆柱形的凸台，凸台内设计有孔道；快换接头(15)通过螺栓(20)紧固在外管(7)外圆面上；外管(7)内表面设计有凹槽。

3.如权利要求1所述的移动密封管(17)：其特征在于：移动密封管(17)上端凸台与外管(7)内部凹槽相配合，保证移动密封管(17)下端垂直轴向孔道与动力液入口对齐。

4.如权利要求1所述移动内管装置和外管密封装置：其特征在于：移动内管装置可相对外管密封装置上下移动400mm～600mm，实现同心管柱的连接。

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