CN104453798B - Pvc套管水力喷砂射孔装置及其使用方法 - Google Patents

Pvc套管水力喷砂射孔装置及其使用方法 Download PDF

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    • E21B43/08Screens or liners

Abstract

一种PVC套管水力喷砂射孔装置及其使用方法,其包括作业管柱、混砂装置、水罐车、砂车、泵车,作业管柱的下端依次穿过封井器、四通阀、底法兰、双公接头和PVC套管头并位于PVC套管的内部,作业管柱的下端固定安装有套管保护扶正器,套管保护扶正器的下端固定安装有喷枪,喷枪的下端固定安装有单流阀座,单流阀座上安装有单流阀芯;作业管柱的外壁与PVC套管的内壁之间的环形空间通过四通阀的第二接口与排液管线连通。本发明不仅能够起到射开PVC套管和外部水泥环,连通储层和PVC套管的作用,而且对PVC套管损伤小,能够很好的保护上部PVC套管;冲砂管柱能够最大限度的进行洗井和冲砂作业,确保井筒干净。

Description

PVC套管水力喷砂射孔装置及其使用方法
技术领域
[0001] 本发明涉及铀矿井开采装置技术领域,是一种PVC套管水力喷砂射孔装置及其使用方法。背景技术
[0002] 目前,在铀矿的开发过程中,由于矿层的深度较浅,地层压力较低,且套管要求抗酸腐蚀,因此矿井采用耐腐蚀材料PVC作为套管完井。在PVC套管井的射孔工艺中,采用特殊聚能器材进入井眼预定层位进行爆炸开孔,连通地层和套管,目前矿区普遍采用聚能射孔器材及切割套管、水泥环的方式进行射孔工艺,然而这些方式在现场应用中都有极大的破坏性,以至于无法满足目前铀矿开采的工艺特性。聚能射孔工艺技术存在如下问题:1、聚能射孔瞬间产生巨大的爆破力极易破裂PVC套管,导致PVC套管碎片及水泥环碎肩掉入井底, 改变井底深度,射孔完成后内置过滤器、封隔器等无法下入指定位置;2、常规聚能射孔穿透深度仅为300mm左右,弹道为柱状,注入酸液后不能够与矿层充分接触,产量受限;3、聚能射孔工艺最大的弊端在于在弹道柱面外围3至5 mm处形成压实带,降低地层渗透性,大大制约酸液与矿层间的有效接触。切割套管及水泥环的方式存在如下问题:1、同样使得切割碎肩掉入井筒,给后期作业造成麻烦;2、不能有效穿透地层,因注入或抽出水量大幅降低,影响广量;3、成本尚昂。发明内容
[0003] 本发明提供了一种PVC套管水力喷砂射孔装置及其使用方法,克服了上述现有技术之不足,其能有效解决现有射孔工艺技术存在的破坏PVC套管、穿透深度不足、造成压实带、降低酸液与矿层的接触面积、降低产量等问题。
[0004] 本发明的第一种技术方案是通过以下措施来实现的:一种PVC套管水力喷砂射孔装置,包括作业管柱、四通阀、混砂装置、水罐车、砂车、栗车和双公接头,四通阀的第一接口上固定安装有封井器;四通阀的第二接口通过第一闸阀与排液管线的左端固定连接,排液管线的右端通过过滤器与混砂装置的第一输入端固定连接,水罐车的输出端与混砂装置的第二输入端固定连接,砂车的输出端与混砂装置的第三输入端固定连接,混砂装置的输出端通过栗车与作业管柱的上端连通;四通阀的第三接口通过连接装置与PVC套管头的上端固定连接,PVC套管头的下端与PVC套管的上端固定连接;四通阀的第四接口上固定安装有第二闸阀;第一闸阀的下端固定安装有第一支架,第二闸阀的下端固定安装有第二支架;作业管柱的下端依次穿过封井器、四通阀的第一接口、四通阀的第三接口、底法兰、双公接头和PVC套管头并位于PVC套管的内部,作业管柱的下端固定安装有套管保护扶正器,套管保护扶正器的下端固定安装有喷枪,喷枪的下端固定安装有单流阀座,单流阀座上安装有单流阀芯;作业管柱的外壁与PVC套管的内壁之间的环形空间通过四通阀的第二接口与排液管线连通。
[0005] 下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进:
[0006] 上述PVC套管水力喷砂射孔装置还包括冲砂斜尖,冲砂斜尖固定安装在作业管柱的下端,冲砂斜尖的头部为楔形;或/和,连接装置包括底法兰和双公接头,四通阀的第三接口与底法兰的上端固定连接,底法兰的下端与双公接头的上端外壁固定连接,双公接头的下端外壁与PVC套管头的上端固定连接。
[0007] 上述PVC套管水力喷砂射孔装置还包括三通阀和污水池,排液管线的输出端与三通阀的输入端连通,三通阀的第一输出端通过第三闸阀与过滤器连通,三通阀的第二输出端通过第四闸阀与污水池连通;或/和,第一支架和第二支架为高度能够调节的支架。
[0008] 上述水罐车与混砂装置的第二输入端之间固定安装有第五闸阀,混砂装置的输出端与栗车之间固定安装有第六闸阀,栗车与作业管柱的上端之间固定安装有第七闸阀。
[0009] 上述单流阀座的下端固定安装有筛管。
[0010] 本发明的第二种技术方案是通过以下措施来实现的:一种上述PVC套管水力喷砂射孔装置的使用方法,按照以下步骤进行:
[0011] 步骤100,安装井口:井口安装完成后,调节第一支架和第二支架的高度,确保井口重量全部施加在第一支架和第二支架上;
[0012] 步骤101,清洗:对井下PVC套管进行冲砂、洗井和通井,并将作业管柱下入至井下预定位置;
[0013] 步骤102,密封井口:作业管柱下至井下预定位置后,密封封井器;[〇〇14]步骤103,作业车辆、设备就位:砂车、水罐车、栗车、混砂装置到位,连接管汇;
[0015] 步骤104,井口试压:对地面管汇进行试压作业;
[0016] 步骤105,清洗作业管柱和确定排液管线通畅:地面管汇试压合格后打开第一闸阀及排液管线,使排液管线畅通,正循环低压清洗作业管柱,向作业管柱栗入清水,直至进出口液质一致;
[0017] 步骤106,停栗、投入单流阀芯;
[0018] 步骤107,射孔:待单流阀芯到达单流阀座后,栗车加压、提高排量,开始射孔作业;
[0019] 步骤108,顶替:完成射孔作业后,栗入清水顶替;
[0020] 步骤109,反洗:倒换管汇,提高排量进行反洗井作业。
[0021] 下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进:
[0022] 上述在步骤109之后还包括步骤110,冲砂:反洗结束,下入冲砂斜尖进行冲砂作业。
[0023] 上述在步骤104中,井口试压时打压20MPa,确定地面管汇试压是否合格。[〇〇24] 上述在步骤107中,栗压控制在7 MPa至lOMPa的范围之内,射孔时间控制在8min至12min的范围之间,射孔砂比控制在6%至8%的范围之内,施工排量控制在0.9 m3/min 至1•0 m3/min〇[0〇25] 上述在步骤109中,反洗施工排量提升至1.4 m3/min,栗压控制在2.0MPa以下。 [〇〇26]本发明结构合理而紧凑,使用方便,其由单流阀座、单流阀芯、喷枪、套管保护扶正器、作业管柱构成射孔管柱;由双公接头、底法兰、四通阀、封井器、第一支架、第二支架构成井口装置;由冲砂斜尖和作业管柱构成冲砂管柱。本PVC套管水力喷砂射孔装置不仅能够起到射开PVC套管和外部水泥环,连通储层和PVC套管的作用,而且对PVC套管损伤小,能够很好的保护上部PVC套管;冲砂管柱能够最大限度的进行洗井和冲砂作业,确保井筒干净,具有安全、省力、简便、高效的特点。附图说明
[0027] 附图1为本发明第一实施例的主视局部剖视结构示意图。
[0028] 附图2为附图1中井口装置的主视剖视结构示意图。
[0029] 附图3为本发明第一实施例中冲砂斜尖的安装结构示意图。
[0030] 附图4为本发明第二实施例PVC套管水力喷砂射孔装置的使用方法的流程示意图。 [0031 ]附图中的编码分别为:1为作业管柱,2为四通阀,3为混砂装置,4为水罐车,5为砂车,6为栗车,7为封井器,8为第一闸阀,9为排液管线,10为过滤器,11为底法兰,12为双公接头,13为PVC套管头,14为PVC套管,15为第二闸阀,16为第一支架,17为第二支架,18为套管保护扶正器,19为喷枪,20为单流阀座,21为单流阀芯,22为冲砂斜尖,23为三通阀,24为污水池,25为第三闸阀,26为第四闸阀,27为第五闸阀,28为第六闸阀,29为第七闸阀,30为水泥环,31为储层,32为人工井底。具体实施方式[〇〇32]本发明不受下述实施例的限制,可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。[〇〇33]在本发明中,为了便于描述,各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1 的布图方式来进行描述的,如:前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。[〇〇34]下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述:
[0035]实施例一:如附图1、2、3所示,该PVC套管水力喷砂射孔装置包括作业管柱1、四通阀2、混砂装置3、水罐车4、砂车5、栗车6和双公接头12,四通阀2的第一接口上固定安装有封井器7;四通阀2的第二接口通过第一闸阀8与排液管线9的左端固定连接,排液管线9的右端通过过滤器10与混砂装置3的第一输入端固定连接,水罐车4的输出端与混砂装置3的第二输入端固定连接,砂车5的输出端与混砂装置3的第三输入端固定连接,混砂装置3的输出端通过栗车6与作业管柱1的上端连通;四通阀2的第三接口与底法兰11的上端固定连接,底法兰11的下端与双公接头12的上端外壁固定连接,双公接头12的下端外壁与PVC套管头13的上端固定连接,PVC套管头13的下端与PVC套管14的上端固定连接;四通阀2的第四接口上固定安装有第二闸阀15;第一闸阀8的下端固定安装有第一支架16,第二闸阀15的下端固定安装有第二支架17;作业管柱1的下端依次穿过封井器7、四通阀2的第一接口、四通阀2的第三接口、底法兰11、双公接头12和PVC套管头13并位于PVC套管14的内部,作业管柱1的下端固定安装有套管保护扶正器18,套管保护扶正器18的下端固定安装有喷枪19,喷枪19的下端固定安装有单流阀座20,单流阀座20上安装有单流阀芯21;作业管柱1的外壁与PVC套管14 的内壁之间的环形空间通过四通阀2的第二接口与排液管线9连通。本发明提供的PVC套管水力喷砂射孔装置中,单流阀座20、单流阀芯21、喷枪19、套管保护扶正器18、作业管柱1构成射孔管柱;双公接头12、底法兰11、四通阀2、封井器7、第一支架16、第二支架17构成井口装置,不仅能够起到射开PVC套管14和外部水泥环30,连通储层31和PVC套管14的作用,而且对PVC套管14损伤小,能够很好的保护上部PVC套管14。第一支架16和第二支架17起到支撑井口装置的作用,避免井口装置压在PVC套管头13上,压坏PVC套管头13以及PVC套管14,保护井口的完整性。
[0036] 可根据实际需要,对上述PVC套管水力喷砂射孔装置作进一步优化或/和改进:
[0037] 如附图1、2、3所示,上述PVC套管水力喷砂射孔装置还包括冲砂斜尖22,冲砂斜尖 22固定安装在作业管柱1的下端,冲砂斜尖22的头部为楔形。冲砂斜尖和作业管柱构成冲砂管柱,冲砂管柱能够最大限度的进行洗井和冲砂作业,确保井筒干净。[〇〇38]如附图1所示,上述PVC套管水力喷砂射孔装置还包括三通阀23和污水池24,排液管线9的输出端与三通阀23的输入端连通,三通阀23的第一输出端通过第三闸阀25与过滤器10连通,三通阀23的第二输出端通过第四闸阀26与污水池24连通。[〇〇39]如附图1、2所示,上述第一支架16和第二支架17为高度能够调节的支架。这样,第一支架16和第二支架17分别安装在四通阀2的左右两侧,通过调节第一支架16和第二支架 17的高度来控制井口高度,从而起到保护PVC套管14的目的。
[0040] 如附图1所示,上述水罐车4与混砂装置3的第二输入端之间固定安装有第五闸阀 27,混砂装置3的输出端与栗车6之间固定安装有第六闸阀28,栗车6与作业管柱1的上端之间固定安装有第七闸阀29。
[0041] 如附图1、2所示,上述单流阀座20的下端固定安装有筛管。这样可以避免反洗井时,大颗粒进入作业管柱1,堵住单流阀座20,降低反洗井作业风险。
[0042] 上述PVC套管水力喷砂射孔装置还可通过增加喷枪19的数量和安装滑套来实现多层射孔。通过依次投入直径由小到大的球来开启各级滑套,实现由下向上多层射孔。
[0043] 实施例二:如附图4所示,一种上述PVC套管水力喷砂射孔装置的使用方法,按照以下步骤进行:
[0044] 步骤100,安装井口:井口安装完成后,调节第一支架16和第二支架17的高度,确保井口重量全部施加在第一支架17和第二支架18上;
[0045] 步骤101,清洗:对井下PVC套管14进行冲砂、洗井和通井,并将作业管柱1下入至井下预定位置;
[0046] 步骤102,密封井口:作业管柱1下至井下预定位置后,密封封井器7;
[0047] 步骤103,作业车辆、设备就位:砂车5、水罐车4、栗车6、混砂装置3到位,连接管汇;
[0048] 步骤104,井口试压:对地面管汇进行试压作业;
[0049] 步骤105,清洗作业管柱1和确定排液管线9通畅:地面管汇试压合格后打开第一闸阀8及排液管线9,使排液管线9畅通,正循环低压清洗作业管柱1,向作业管柱1栗入清水,直至进出口液质一致;
[0050] 步骤106,停栗、投入单流阀芯21;[〇〇51]步骤107,射孔:待单流阀芯21到达单流阀座20后,栗车6加压、提高排量,开始射孔作业;
[0052] 步骤108,顶替:完成射孔作业后,栗入清水顶替;
[0053] 步骤109,反洗:倒换管汇,提高排量进行反洗井作业。[〇〇54]下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进:
[0055] 如附图4所示,上述在步骤109之后还包括步骤110,冲砂:反洗结束,下入冲砂斜尖 22进行冲砂作业。
[0056] 如附图4所示,上述在步骤104中,井口试压时打压20MPa,确定地面管汇试压是否合格。[〇〇57] 如附图4所示,上述在步骤107中,栗压控制在7 MPa至lOMPa的范围之内,射孔时间控制在8 min至12min的范围之间,射孔砂比控制在6%至8%的范围之内,施工排量控制在 0.9 m3/min至 1.0 m3/min〇[〇〇58] 如附图4所示,上述在步骤109中,反洗施工排量提升至1.4 m3/min,栗压控制在2.0MPa以下。
[0059] 以上技术特征构成了本发明的实施例,其具有较强的适应性和实施效果,可根据实际需要增减非必要的技术特征,来满足不同情况的需求。
[0060] 本发明最佳实施例的使用过程:
[0061] 首先,按照如附图1、2所示的结构布置好车辆设备和管汇;[〇〇62]接着,将单流阀芯21投入作业管柱1内,并使单流阀芯21下到单流阀座20的位置, 第五闸阀27打开,水罐车4内的清水流入混砂装置3内;砂车5内的射孔砂流入混砂装置3内, 清水和射孔砂在混砂装置3内混合形成射孔砂浆;打开第六闸阀28、第七闸阀29并启动栗车 6,栗车6将混合均匀的射孔砂浆栗送至作业管柱1内,高压的射孔砂浆沿作业管柱1下行至喷枪19,并从喷枪19的射孔射出,在PVC套管14和水泥环29上射出孔洞,将PVC套管14与储层 31连通;从喷枪19射出的射孔砂浆一部分流入作业管柱1和PVC套管14之间的环形空间内, 环形空间的射孔砂浆通过四通阀2的第三接口和第一闸阀8进入排液管线9,第四闸阀26关闭,射孔砂浆经过三通阀23、第三闸阀25、过滤器10进入混砂装置3,实现射孔砂浆的重复利用;
[0063]然后,倒换管汇,将作业管柱1和排液管线9交换位置:将作业管柱1的输出端固定安装在四通阀2的第三接口上,将排液管线9的输入端依次穿过封井器7、四通阀2的第一接口、四通阀2的第三接口、底法兰11、双公接头12和PVC套管头13并位于PVC套管14的内部,提高排量进行反洗井作业;[〇〇64]最后,射孔作业完毕后,将喷枪19、单流阀座20、单流阀芯21取出,并在作业管柱1 的下端安装冲砂斜尖22,如附图1、2、3所示,此时关闭第三闸阀25,砂车5关闭,打开第四闸阀26,水罐车4里的清水进入混砂装置3,而砂车5内的射孔砂不再进入混砂装置3,栗车6将混砂装置3里的清水栗送至作业管柱1内,并从冲砂斜尖22喷出,将沉积在人工井底32的射孔砂冲出,同时将PVC套管14的碎片及水泥环29的碎肩冲出,清水带着射孔砂、PVC套管14的碎片、水泥环29的碎肩和其他的杂质通过PVC套管14与作业管柱1之间的环形空间向上运动,并通过四通阀2的第三接口、第一闸阀8进入排液管线9,并经过第四闸阀26进入污水池 24,完成了冲砂作业。

Claims (15)

1.一种PVC套管水力喷砂射孔装置,其特征在于包括作业管柱、四通阀、混砂装置、水罐车、砂车、栗车和双公接头,四通阀的第一接口上固定安装有封井器;四通阀的第二接口通过第一闸阀与排液管线的左端固定连接,排液管线的右端通过过滤器与混砂装置的第一输入端固定连接,水罐车的输出端与混砂装置的第二输入端固定连接,砂车的输出端与混砂装置的第三输入端固定连接,混砂装置的输出端通过栗车与作业管柱的上端连通;四通阀的第三接口通过连接装置与PVC套管头的上端固定连接,PVC套管头的下端与PVC套管的上端固定连接;四通阀的第四接口上固定安装有第二闸阀;第一闸阀的下端固定安装有第一支架,第二闸阀的下端固定安装有第二支架;作业管柱的下端依次穿过封井器、四通阀的第一接口、四通阀的第三接口、底法兰、双公接头和PVC套管头并位于PVC套管的内部,作业管柱的下端固定安装有套管保护扶正器,套管保护扶正器的下端固定安装有喷枪,喷枪的下端固定安装有单流阀座,单流阀座上安装有单流阀芯;作业管柱的外壁与PVC套管的内壁之间的环形空间通过四通阀的第二接口与排液管线连通。
2.根据权利要求1所述的PVC套管水力喷砂射孔装置,其特征在于PVC套管水力喷砂射孔装置还包括冲砂斜尖,冲砂斜尖固定安装在作业管柱的下端,冲砂斜尖的头部为楔形;或/和,连接装置包括底法兰和双公接头,四通阀的第三接口与底法兰的上端固定连接,底法兰的下端与双公接头的上端外壁固定连接,双公接头的下端外壁与PVC套管头的上端固定连接。
3.根据权利要求2所述的PVC套管水力喷砂射孔装置,其特征在于PVC套管水力喷砂射孔装置还包括三通阀和污水池,排液管线的输出端与三通阀的输入端连通,三通阀的第一输出端通过第三闸阀与过滤器连通,三通阀的第二输出端通过第四闸阀与污水池连通;或/和,第一支架和第二支架为高度能够调节的支架。
4.根据权利要求1或2或3所述的PVC套管水力喷砂射孔装置,其特征在于水罐车与混砂装置的第二输入端之间固定安装有第五闸阀,混砂装置的输出端与栗车之间固定安装有第六闸阀,栗车与作业管柱的上端之间固定安装有第七闸阀。
5.根据权利要求1或2或3所述的PVC套管水力喷砂射孔装置,其特征在于单流阀座的下端固定安装有筛管。
6.根据权利要求4所述的PVC套管水力喷砂射孔装置,其特征在于单流阀座的下端固定安装有筛管。
7.—种如权利要求1或2或3或4或5或6所述的PVC套管水力喷砂射孔装置的使用方法,其特征在于按照以下步骤进行: 步骤100,安装井口:井口安装完成后,调节第一支架和第二支架的高度,确保井口重量全部施加在第一支架和第二支架上; 步骤101,清洗:对井下PVC套管进行冲砂、洗井和通井,并将作业管柱下入至井下预定位置; 步骤102,密封井口:作业管柱下至井下预定位置后,密封封井器; 步骤103,作业车辆、设备就位:砂车、水罐车、栗车、混砂装置到位,连接管汇; 步骤104,井口试压:对地面管汇进行试压作业; 步骤105,清洗作业管柱和确定排液管线通畅:地面管汇试压合格后打开第一闸阀及排液管线,使排液管线畅通,正循环低压清洗作业管柱,向作业管柱栗入清水,直至进出口液质一致; 步骤106,停栗、投入单流阀芯; 步骤107,射孔:待单流阀芯到达单流阀座后,栗车加压、提高排量,开始射孔作业; 步骤108,顶替:完成射孔作业后,栗入清水顶替; 步骤109,反洗:倒换管汇,提高排量进行反洗井作业。
8.根据权利要求7所述的PVC套管水力喷砂射孔装置的使用方法,其特征在于在步骤109之后还包括步骤110,冲砂:反洗结束,下入冲砂斜尖进行冲砂作业。
9.根据权利要求7或8所述的PVC套管水力喷砂射孔装置的使用方法,其特征在于在步骤104中,井口试压时打压20MPa,确定地面管汇试压是否合格。
10.根据权利要求7或8所述的PVC套管水力喷砂射孔装置的使用方法,其特征在于在步骤107中,栗压控制在7 MPa至1MPa的范围之内,射孔时间控制在8 min至12min的范围之间,射孔砂比控制在6%至8%的范围之内,施工排量控制在0.9 m3/min至1.0 m3/min。
11.根据权利要求9所述的PVC套管水力喷砂射孔装置的使用方法,其特征在于在步骤107中,栗压控制在7 MPa至1MPa的范围之内,射孔时间控制在8 min至12min的范围之间,射孔砂比控制在6%至8%的范围之内,施工排量控制在0.9 m3/min至1.0 m3/min。
12.根据权利要求7或8所述的PVC套管水力喷砂射孔装置的使用方法,其特征在于在步骤109中,反洗施工排量提升至1.4 !113/1^11,栗压控制在2.010^以下。
13.根据权利要求9所述的PVC套管水力喷砂射孔装置的使用方法,其特征在于在步骤109中,反洗施工排量提升至1.4 !113/1]1;[11,栗压控制在2.010^以下。
14.根据权利要求10所述的PVC套管水力喷砂射孔装置的使用方法,其特征在于在步骤109中,反洗施工排量提升至1.4 !113/1]1;[11,栗压控制在2.010^以下。
15.根据权利要求11所述的PVC套管水力喷砂射孔装置的使用方法,其特征在于在步骤109中,反洗施工排量提升至1.4 !113/1]1;[11,栗压控制在2.010^以下。
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