CN105422049B - 连续循环冲砂装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种连续循环冲砂装置及方法，其包括：位于上方的提升单元、与提升单元相连且密封油管本体及接箍的冲砂封井器、被冲砂封井器密封连接的油水井井口、悬挂于油水井井口内的工作筒、悬挂工作筒的悬挂器、密封工作筒内腔且可改变通断状态的换流接箍、允许工作筒部分插入的套管、设置在套管内且与换流接箍连接的油管、以及设置在油管底部的冲砂工具单元。本发明能在连续循环的条件下，很容易地更换油管单根加深冲砂管柱，且不使循环水及返出液外泄，有效地避免了沉砂卡钻的风险和环保风险。特别适合低压易漏失、长井段、水平井、高环保要求等高风险油水井的长时间冲砂作业。

Description

连续循环冲砂装置及方法

技术领域

本发明涉及油田油水井的洗井冲砂领域，特别涉及一种油水井的连续循环冲砂装置及方法。

背景技术

随着油田开发的不断深入，油水井的洗井冲砂工作量也不断增长。而在低压易漏失、长井段、水平井、高环保要求等高风险油水井的冲砂工作中，常规的正循环或返循环洗井冲砂方式，必须在地面连接水龙带，在更换单根时，必须停止循环才能进行，也不能防止循环液外泄，有较大的卡钻风险和环保风险，在长井段的冲砂时，工作量将相当大。

发明内容

本发明的目的是提供一种连续循环冲砂装置及方法。

为达到上述目的，本发明采用第一技术方案：一种连续循环冲砂装置，其包括：位于上方的提升单元、与提升单元相连且密封油管本体及接箍的冲砂封井器、被冲砂封井器密封连接的油水井井口、悬挂于油水井井口内的工作筒、悬挂工作筒的悬挂器、密封工作筒内腔且可改变通断状态的换流接箍、允许工作筒部分插入的套管、设置在套管内且与换流接箍连接的油管、以及设置在油管底部的冲砂工具单元。

在第一技术方案的基础上，进一步包括如下附属技术方案：

所述工作筒通过悬挂器悬挂于油水井井口的大四通内，其下部伸入套管内；工作筒的内腔能与换流接箍的胶筒形成密封；其中工作筒与套管之间的环形空间是泵入洗井液的流动通道。

所述换流接箍经过工作筒时能通过其上的密封胶筒与工作筒的内腔形成密封。

所述换流接箍根据其内外的压力差异切换状态而改变液流路径。

所述冲砂工具单元为冲砂笔尖或冲砂铲。

所述换流接箍包括上接头、设置在上接头内的弹簧座、一端向弹簧座提供弹力的复位弹簧、与复位弹簧另一端接触的平衡球、与平衡球配合的球座、密封胶筒、上旋塞阀座、一端与上旋塞阀座配合的旋塞阀、卡在旋塞阀上的开关轴、与旋塞阀另一端配合的下旋塞阀座、与下旋塞阀座连接的并帽、与上接头相连接的下接头。

所述工作筒的长度大于一根带换流接箍的油管长度。

为达到上述目的，本发明采用第二技术方案：一种连续循环冲砂方法，其包括：

冲砂前期准备步骤：先用油管和冲砂工具单元下入井内，探到砂面后，上提油管，将工作筒连接在悬挂器下方，工作筒套在油管外，悬挂器下方连接工作筒坐于油水井井口的大四通内；其中油管穿过冲砂封井器、封井器上的循环出口通过管线连接到排污池；而油水井井口的循环进口连向泵车；冲砂用的油管接箍换成换流接箍，且开关轴旋转到关位；

冲砂步骤：连接带换流接箍的油管到冲砂管柱，开泵泵入冲砂液，建立井内液体循环，直至出口返液正常，缓慢下放冲砂管柱冲砂，此时冲砂液沿工作筒与套管的环形空间下行，并沿油管与套管的环形空间下行到砂面，冲散井内的积砂，混砂液沿油管内腔上返，当返出液到达换流接箍时，若换流接箍位于工作筒下方，则因泵入液压力显然高于油管内返出液压力，则平衡球在外部压力和复位弹簧共同作用压在球座上，换流接箍内部的返出液只能通过桥式通道向上流动，继续流向上一个换流接箍，而不会流向油管与套管的环形空间；当返出液到达工作筒内的换流接箍时，换流接箍外部的旁通孔直接与冲砂封井器上的循环出口相通，返出液的压力显然高于循环出口的压力，因地面的换流接箍旋塞阀处于截止状态，则换流接箍内的返出液无法从桥式通道向上流动，返出液只能克服复位弹簧的弹力顶开平衡球，通过旁通孔流向换流接箍外部，从冲砂封井器的循环出口排入排污池。

换单根时步骤：当冲砂油管下到冲砂封井器时，连接一根带换流接箍的油管到冲砂管柱上，旋转当前换流接箍的开关轴到开位，打开旋塞阀，使旋塞阀上下连通，因换流接箍旁通孔有临时遮罩遮挡，油管内的上返液不能从旁通孔泄露，当下放冲砂管柱，当前换流接箍经过冲砂封井器时，由于临时遮罩直径大于冲砂封井器胶芯内径，临时遮罩将停留在冲砂封井器上，待当前换流接箍穿过冲砂封井器后，其旁通孔失去遮挡开启，其是否过流由其位置状态而定。

本发明优点是：

本发明能在连续循环的条件下，很容易地更换油管单根加深冲砂管柱，且不使循环水及返出液外泄，有效地控避免了沉砂卡钻的风险和环保风险，特别适合低压易漏失、长井段、水平井、高环保要求等高风险油水井的长时间冲砂作业。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明组装状态时的内部结构图。

图2为本发明中换流接箍处于第一状态的内部结构图。

图3为本发明中换流接箍处于第二状态的内部结构图。

图4为本发明中换流接箍处于第三状态的内部结构图。

具体实施方式

实施例：如图1-4所示，为本发明提供一种连续循环冲砂装置的具体实施例，其包括：位于上方的提升单元1、与提升单元1相连且密封油管本体及接箍的冲砂封井器2、被冲砂封井器2密封连接的油水井井口3、悬挂于油水井井口3内的工作筒5、悬挂工作筒5的悬挂器4、密封工作筒5内腔且可改变通断状态的换流接箍6、允许工作筒5部分插入的套管7、设置在套管7内且与换流接箍6连接的油管8、以及设置在油管内的冲砂工具单元9。冲砂工具单元9距离砂面10存在间隙，且砂面10离井底11有一定距离。

如图2所示，换流接箍6包括上接头12、设置在上接头12内的弹簧座13、一端向弹簧座13提供弹力的复位弹簧14、与复位弹簧14另一端接触的平衡球15、与平衡球15配合的球座17、密封胶筒18、上旋塞阀座19、一端与上旋塞阀座19配合的旋塞阀20、卡在旋塞阀20上的开关轴21、与旋塞阀20另一端配合的下旋塞阀座22、与下旋塞阀座22连接的并帽23、以及与上接头12相连接并套设在上旋塞阀座19、旋塞阀20、下旋塞阀座22、并帽23外侧的下接头24。换流接箍6的上接头12内建油管内螺纹可以连接油管，内部的加工有纵向桥式通道；弹簧座13经螺纹连接在上接头12的内腔，弹簧座13有密封垫16密封；复位弹簧14套于弹簧座13上并将平衡球15球座17上，球座17从上接头12下部装入通过螺纹连接在上接头12的内腔并也有密封垫16密封，球座17上方的空间通过旁通孔直接通向外部空间，与桥式通道不连通；下接头24上端外部套有密封胶筒18，下接头24上部通过螺纹与上接头12相连，并有密封圈保证密封；上旋塞阀座19和下旋塞阀座22共同把旋塞阀20限制在下接头24的内腔，开关轴21卡在旋塞阀20上，开关轴21旋转可以驱动旋塞阀20转动以改变通断状态；并帽23通过螺纹连接在下接头24下部内腔，并将上旋塞阀座19、旋塞阀20、下旋塞阀座22限制在下接头24的内腔；下接头24下端加工有油管母螺纹可以连接油管本体。备用时换流接箍6上的旁通孔120用临时遮罩25遮挡。当开关轴21旋转到关位时，旋塞阀20上下不连通，液路截止，如图3所示，当开关轴旋转到开位时，旋塞阀20上下连通，若换流接箍6的外部压力高于内部压力，则平衡球15在外压力和复位弹簧14共同作用压在球座17上，换流接箍6内部的流体只能通过桥式通道流动；如图4所示，当开关轴21旋转到开位时，旋塞阀20上下连通，若换流接箍6的外部压力低于内部压力，则换流接箍6内的流体可以克服复位弹簧14的弹力(很小)顶开平衡球15，流向换流接箍外部。

冲砂前期准备步骤：先用油管8(底部带冲砂工具单元9)下入井内，探到砂面10后，上提油管20m，将工作筒5连接在悬挂器4下方，工作筒5套在油管外，悬挂器4下方连接工作筒5坐于井口3的大四通内；油管穿过冲砂封井器2，封井器2上的循环出口通过管线连接到排污池；井口3的循环进口连向泵车或循环设备；冲砂用的油管其接箍换成换流接箍，本专利申请具有2个或多个换流接箍6，且开关轴21旋转到关位，旁通孔120用临时遮罩25遮挡，其中临时遮罩25类似于活页，用螺栓固定，脱离换流接箍后可方便地取下备用，由此排列整齐备用；

冲砂步骤：连接带换流接箍6的油管8到冲砂管柱，注意冲砂封井器2以上的换流接箍6的旋塞阀始终是处于关闭状态的，旁通孔120有临时遮罩25遮挡，开泵泵入冲砂液，直至冲砂结束中途无须停泵，建立井内液体循环，直至出口返液正常，缓慢下放冲砂管柱冲砂。此时，冲砂液沿工作筒5与套管7的环形空间下行，并沿油管8与套管7的环形空间下行到砂面10，冲散井内的积砂，混砂液沿油管8内腔上返，当返出液到达换流接箍6时，若换流接箍6位于工作筒5下方，则因泵入液压力显然高于油管内返出液压力，则平衡球15在外部压力和复位弹簧14共同作用压在球座17上，换流接箍6内部的返出液只能通过桥式通道向上流动，继续流向上一个换流接箍6，而不会流向油管8与套管7的环形空间；当返出液到达工作筒5内的换流接箍6时，换流接箍6外部的旁通孔直接与冲砂封井器2上的循环出口相通，返出液的压力显然高于循环出口的压力(等于大气压)，因地面的换流接箍6旋塞阀处于截止状态，则换流接箍6内的返出液无法从桥式通道向上流动，返出液只能克服复位弹簧14的弹力(很小)顶开平衡球15，通过旁通孔流向换流接箍外部，从冲砂封井器2的循环出口排入排污池，在工作筒5之下的换流接箍6也处于连通状态，但返出液只能从换流接箍6内部的桥式通道向上流动，而不会流向油管与套管的环形空间；由于循环进口与循环出口均为固定连接，井口以上油管无需连接管线，因而整个冲砂过程无须停止液路循环，也没有洗井液外泄，因而能有效地避免沉砂卡钻和环保问题。

换单根时步骤：当冲砂油管下到冲砂封井器时，注意冲砂封井器2以上的换流接箍6的旋塞阀始终是处于关闭状态的，旁通孔120有临时遮罩25遮挡，连接一根带换流接箍的油管到冲砂管柱上，手动旋转当前换流接箍的开关轴21到开位打开旋塞阀20，使旋塞阀上下连通，因旁通孔120有临时遮罩25遮挡，油管内的上返液不能从旁通孔120泄露，当下放冲砂管柱，当前换流接箍经过冲砂封井器2时，由于临时遮罩25直径大于冲砂封井器2胶芯内径，临时遮罩将停留在冲砂封井器2上，待当前换流接箍6穿过冲砂封井器2后，其旁通孔120失去遮挡开启，其是否过流由其位置状态而定，详见冲砂步骤的换流接箍内返出液流动路径说明。临时遮罩25脱离换流接箍6后很容易取下留用。

由于冲砂封井器2上的换流接箍6旋塞阀20始终处于关闭状态，旁通孔120有临时遮罩25遮挡，因而返出液不会从油管泄露造成井口污染，保证了更换单根的高效、安全进行。由于工作筒5的设计长度始终大于一根带换流接箍的油管长度，能确保工作筒5内始终有一个换流接箍6，因而确保了冲砂液的连续循环，保证了整个冲砂过程的流畅施工。

值得注意的是，本发明申请中的返出液是指从井底携带固体颗粒并向井口流动的混砂液。本发明申请中涉及的各部件的密封、冲砂封井器、井口、管柱、冲砂的安全注意事项等内容属于公知的技术范畴，不在本申请的保护范围，在此不予赘述。

由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：1、连续循环液体，无沉砂卡钻的风险；2、循环液不外泄，无卡钻风险；3、返出液除砂后可循环利用，用液量小；4、更换油管单根时，无需拆装管线，更安全便捷；5、连续循环，更换油管单根之前无需长时间循环，冲砂周期大幅缩减。

当然上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种连续循环冲砂装置，其特征在于其包括：位于上方的提升单元、与提升单元相连且密封油管本体及接箍的冲砂封井器、被冲砂封井器密封连接的油水井井口、悬挂于油水井井口内的工作筒、悬挂工作筒的悬挂器、密封工作筒内腔且可改变通断状态的换流接箍、允许工作筒部分插入的套管、设置在套管内且与换流接箍连接的油管本体、以及设置在油管底部的冲砂工具单元，其中所述换流接箍包括上接头、设置在上接头内的弹簧座、一端向弹簧座提供弹力的复位弹簧、与复位弹簧另一端接触的平衡球、与平衡球配合的球座、密封胶筒、上旋塞阀座、一端与上旋塞阀座配合的旋塞阀、卡在旋塞阀上的开关轴、与旋塞阀另一端配合的下旋塞阀座、与下旋塞阀座连接的并帽、与上接头相连接的下接头。

2.根据权利要求1所述的一种连续循环冲砂装置，其特征在于，所述工作筒通过悬挂器悬挂于油水井井口的大四通内，其下部伸入套管内；工作筒的内腔能与换流接箍的密封胶筒形成密封；其中工作筒与套管之间的环形空间是泵入洗井液的流动通道。

3.根据权利要求2所述的一种连续循环冲砂装置，其特征在于，所述换流接箍经过工作筒时能通过其上的密封胶筒与工作筒的内腔形成密封。

4.根据权利要求2所述的一种连续循环冲砂装置，其特征在于，所述换流接箍根据其内外的压力差异切换状态而改变液流路径。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种连续循环冲砂装置，其特征在于：所述冲砂工具单元为冲砂笔尖或冲砂铲。

6.根据权利要求1所述的一种连续循环冲砂装置，其特征在于：所述工作筒的长度大于一根带换流接箍的油管长度。

7.一种连续循环冲砂方法，其特征在于其包括：

冲砂前期准备步骤：用油管和冲砂工具单元下入井内，探到砂面后，上提油管，将工作筒连接在悬挂器下方，工作筒套在油管外，悬挂器下方连接工作筒坐于油水井井口的大四通内；其中油管穿过冲砂封井器、冲砂封井器上的循环出口通过管线连接到排污池；而油水井井口的循环进口连向泵车；冲砂用的油管接箍换成换流接箍，且开关轴旋转到关位；

冲砂步骤：连接带换流接箍的油管到冲砂管柱，开泵泵入冲砂液，建立井内液体循环，直至出口返液正常，缓慢下放冲砂管柱冲砂，此时冲砂液沿工作筒与套管的环形空间下行，并沿油管与套管的环形空间下行到砂面，冲散井内的积砂，混砂液沿油管内腔上返，当混砂液到达换流接箍时，若换流接箍位于工作筒下方，则因冲砂液压力显然高于油管内混砂液压力，则平衡球在外部压力和复位弹簧共同作用压在球座上，换流接箍内部的混砂液只能通过桥式通道向上流动，继续流向上一个换流接箍，而不会流向油管与套管的环形空间；当混砂液到达工作筒内的换流接箍时，换流接箍外部的旁通孔直接与冲砂封井器上的循环出口相通，混砂液的压力显然高于循环出口的压力，因地面的换流接箍旋塞阀处于截止状态，则换流接箍内的混砂液无法从桥式通道向上流动，混砂液只能克服复位弹簧的弹力顶开平衡球，通过旁通孔流向换流接箍外部，从冲砂封井器的循环出口排入排污池。

8.根据权利要求7所述的一种连续循环冲砂方法，其特征在于其包括：

换单根时步骤：当油管本体与接箍下到冲砂封井器时，连接一根带换流接箍的油管到冲砂管柱上，旋转当前换流接箍的开关轴到开位，打开旋塞阀，使旋塞阀上下连通，因当前换流接箍旁通孔有临时遮罩遮挡，油管内的混砂液不能从旁通孔泄露，当下放冲砂管柱，当前换流接箍经过冲砂封井器时，由于临时遮罩直径大于冲砂封井器胶芯内径，临时遮罩将停留在冲砂封井器上，待当前换流接箍穿过冲砂封井器后，当前换流接箍旁通孔失去遮挡开启，当前换流接箍是否过流由当前换流接箍位置状态而定。