CN106194112B - 一种油井刮管冲砂一体化装置及刮管冲砂方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种油井刮管冲砂一体化装置，包括相互连通、均为双层管结构的分流短节、分流封隔器、双层管体、刮管器和冲砂短节；其刮管冲砂方法为：首先，刮管器打开、分流封隔器收回，将本装置下放至油井套管内，并在套管环空内注入洗井液，完成刮管洗井；其次，确立砂面位置后，刮管器收回、分流封隔器坐封；然后，在套管环空内注入冲砂液，采用正压冲砂或负压冲砂冲洗井底；最后，分流封隔器解封，起钻。本发明可以一趟实现刮管及冲砂作业，针对地层漏失情况，即可正压冲砂，又可负压冲砂，降低卡钻作业风险，提高刮管冲砂作业效率，缩短完井作业周期，降低完井作业成本。
Description
技术领域
本发明涉及油井刮管和冲砂，特别涉及一种油井刮管冲砂一体化装置及刮管冲砂方法。
背景技术
刮管作业是完井阶段的基础性作业步骤，是确保完井后续作业步骤正常进行的关键。采用合适的刮管工艺技术，不但能够提高刮管质量，避免完井后续作业过程中复杂情况甚至井下事故的发生，而且能够提高整个完井阶段的作业效率，缩短完井作业周期，降低完井作业成本。
特别对于疏松易出砂的油气田，射孔后井筒中往往会出现较多的沉砂，为了不影响后续完井作业，通常需要在射孔后的再刮管作业中进行冲砂。正循环冲砂效率高，但海上油田常用9-5/8″套管，环空通道较大，用水量较大，原料液供应不足，直接正冲砂效果较差，存在砂卡刮管管柱的风险。为了避免刮管管柱砂卡，现场冲砂时一般都是采用反循环。由于环空液流对沉砂的冲击力比较小，反循环冲砂的效率比较低，有些情况下根本就冲不起来，此时就不得不起出刮管管柱，然后专门下一趟光钻杆管柱进行正冲砂，如此两趟管柱就增加了完井作业周期。反循环冲砂时由于环空的压力比较高，对于低压井，由于液体液柱压力大于地层压力，导致液体向地层漏失，使得冲砂效率低下或发生沉砂卡钻，还可能因为液体与地层不配伍而造成地层的污染，既增加了完井液的成本，同时又会增加对储层的污染，存在技术缺陷。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种油井刮管冲砂一体化装置及刮管冲砂方法，该装置及方法可以一趟实现刮管及冲砂作业，针对地层漏失情况，即可正压冲砂，又可负压冲砂，降低卡钻作业风险，提高刮管冲砂作业效率，缩短完井作业周期，降低完井作业成本。
本发明所采用的技术方案是：
一种油井刮管冲砂一体化装置，由装置本体构成，所述装置本体包括依次连接并相互连通的分流短节、分流封隔器、双层管体、刮管器和冲砂短节，所述分流短节、所述分流封隔器、所述刮管器和所述冲砂短节均为双层管结构；所述冲砂短节包括依次连接的上双层管体、桥式短节和下双层管体，所述上双层管体的内层管内由上至下设置有滑套和第一单流阀，所述下双层管体的内层管内设置有第二单流阀，所述下双层管体的内层管端部设置有冲砂喷嘴。
所述分流封隔器采用新型皮碗式分流封隔器,其中心管采用用于冲砂工艺中的双层管单元。
所述刮管器采用防卡型刮管器，其中心管采用用于冲砂工艺中的双层管单元。
所述分流短节的中心管采用用于冲砂工艺中的双层管单元；所述双层管体和所述冲砂短节的上、下双层管体均采用用于冲砂工艺中的双层管单元。
所述滑套的内部与射流泵相匹配。
基于上述油井刮管冲砂一体化装置的刮管冲砂方法，包括以下步骤：
(1)制作并安装所述油井刮管冲砂一体化装置，并将所述装置的分流短节连接至钻杆；
(2)所述刮管器打开、所述分流封隔器收回，将所述装置下放至油井套管内，并在套管环空内注入洗井液，完成刮管洗井；
(3)继续下放所述装置，用所述冲砂喷嘴探砂面，确立砂面位置后，上提所述装置；
(4)所述刮管器收回、所述分流封隔器坐封；
(5)在所述套管环空内注入冲砂液，冲洗井底；
(6)不断下放所述装置，直至将井筒内的砂液全部排除，完成冲砂；
(7)所述分流封隔器解封，起钻。
步骤(2)中，所述刮管洗井的具体流程为：首先，洗井液流经套管环空，从下端进入所述装置的外层环空；然后，洗井液通过所述桥式短节流入所述装置的内层管内；最后，洗井液从钻杆返出井外，完成反循环刮管洗井。
步骤(5)中，当地层不漏失时，采用正压冲砂冲洗井底，所述正压冲砂的具体流程为：首先，冲砂液流经套管环空，从所述分流短节进入所述装置的外层环空；其次，冲砂液通过所述桥式短节，进入所述装置的内层管内，通过所述第二单流阀从所述冲砂喷嘴喷出，冲洗井底；然后，冲砂液携带砂粒从下端进入所述装置的外层环空，经过所述桥式短节流入所述装置的内层管内；最后，冲砂液携带砂粒从钻杆返出井外，完成正压冲砂。
步骤(5)中，当地层漏失时，采用负压冲砂冲洗井底，所述负压冲砂的具体流程为：首先，通过钢丝作业打开所述滑套，并投入射流泵；其次，冲砂液流经套管环空，从所述分流短节进入所述装置的外层环空，当冲砂液流经所述滑套时，一部分冲砂液作为动力液从所述射流泵喷入所述装置的内层管内，另一部分冲砂液沿着所述装置的外层环空经过所述桥式短节，进入所述装置的内层管内，并通过所述第二单流阀从所述冲砂喷嘴喷出，冲洗井底；最后，靠所述射流泵的负压作用，冲砂液携带砂粒从下端进入所述装置的外层环空，经过所述桥式短节流入所述装置的内层管内，从钻杆返出井外，完成负压冲砂。
步骤(2)至步骤(6)中，所述分流封隔器下入井内的深度不越过油层。
本发明的有益效果是：
1、本发明刮管冲砂一体化装置，在钻杆上连接有分流短节、分流封隔器、双层管体、防卡型刮管器以及冲砂短节，实现了一趟管柱进行刮管冲砂工艺技术要求；
2、本发明中，刮管器能够通过管柱内打压收回，降低管柱卡钻风险；
3、本发明中，冲砂短节能够根据地层情况实现正压冲砂和负压冲砂，冲砂液冲击大，冲砂能力强，携砂能力也强，冲砂速度快，效果高，成本低，减少了对油层的伤害，保护了油层。
附图说明
图1：本发明装置结构示意图(本发明装置下井过程结构示意图)；
图2：本发明装置刮管作业时状态示意图；
图3：本发明装置正压冲砂作业时状态示意图；
图4：本发明装置负压冲砂作业时状态示意图；
图5：本发明装置起钻过程结构示意图；
图6：本发明装置采用的双层管单元结构示意图；
图7：本发明装置采用的双层管单元的双管接箍结构示意图；
图8：本发明装置采用的双层管单元的外连接管结构示意图；
图9：本发明装置采用的双层管单元的内管短接结构示意图；
图10：本发明装置采用的双层管单元的内管短接横截面结构示意图；
图11：本发明装置采用的双层管单元的内连接管结构示意图；
图12：本发明装置中两个双层管单元相连接结构示意图。
附图标注：1、分流短节；2、分流封隔器；3、双层管体；4、刮管器；5、滑套；6、第一单流阀；7、桥式短节；8、第二单流阀；9、冲砂喷嘴；10、射流泵；11、双管接箍；12、外连接管；13、内管短接；14、内连接管；15、扶正片；16、限位台阶；17、月牙形通孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的描述。
如附图1所示，一种油井刮管冲砂一体化装置，包括依次连接并相互连通的的分流短节1、分流封隔器2、双层管体3、刮管器4和冲砂短节，所述分流短节1、所述分流封隔器2、所述刮管器4和所述冲砂短节均为双层管结构；所述冲砂短节包括依次连接的上双层管体、桥式短节7和下双层管体，所述上双层管体的内层管内由上至下设置有滑套5和第一单流阀6，所述滑套5够通过钢丝作业打开和关闭，其内部与射流泵10相匹配；所述下双层管体的内层管内设置有第二单流阀8，所述下双层管体的内层管端部设置有冲砂喷嘴9。
本发明中，所述分流短节1的中心管、所述双层管体3和所述冲砂短节的上、下双层管体均采用申请号为201610258533.9公开的用于冲砂工艺中的双层管单元；所述分流封隔器2采用申请号为201610101217.0公开的新型皮碗式分流封隔器，坐封后能够沿套管内壁滑动并密封，通过向所述装置内打压实现封隔器的坐封及解封，所述分流封隔器2的中心管采用上述用于冲砂工艺中的双层管单元；所述刮管器4采用防卡型刮管器，其中心管采用上述用于冲砂工艺中的双层管单元。
其中，上述于申请号201610258533.9公开的用于冲砂工艺中的双层管单元(如图6至图11所示)，由内管部分和外管部分组成；
所述外管部分包括双管接箍11和外连接管12；
所述双管接箍11设有上、中、下三个内螺纹区段，其上端的内螺纹区段用于与上一个双层管单元的外连接管12下端相连接，下端的内螺纹区段与本双层管单元的外连接管12上端相连接，中间的内螺纹区段与内管部分的内管短接13上端连接；所述双管接箍11上端的内螺纹区段和中间的内螺纹区段之间设置有限位台阶16，以对所述内管部分的内管短接13顶端进行限位；
所述外连接管12的内回转面为光滑表面，其两端均设有外螺纹，上端的外螺纹用于与本双层管单元的双管接箍11下端的内螺纹区段连接，下端的外螺纹用于与下一个双层管单元的双管接箍11上端的内螺纹区段相连接；
所述内管部分包括内管短接13、内连接管14和扶正片15；
所述内管短接13上部外侧设置有轴肩，该轴肩对称地开设有两个沿轴向方向贯通的月牙形通孔17，该月牙形通孔17内部为光滑表面；所述内管短接13的轴肩上端还设置有外螺纹，用于与所述双管接箍11中间的内螺纹区段连接，该外螺纹下方的外回转面为光滑表面，其穿套在所述外连接管12上端的内腔中；所述内管短接13上部的内腔为密封光滑表面并设置多个密封圈槽以安装密封圈；所述内管短接13下端设置有内螺纹，用于连接所述内连接管14；
所述内连接管14上端设有外螺纹，通过该外螺纹与本双层管单元的所述内管短接13下端内螺纹相连接并焊接；所述内连接管14下端伸出于所述外连接管12，且其外回转面为密封光滑表面，以便与下一个双层管单元的内管短接13上部内腔表面形成密封；
所述扶正片15均匀分布在所述内连接管14下部和所述外连接管12下部之间，所述扶正片15与所述内连接管14焊接后的最大外径略小于所述外连接管12的内径。
本发明装置连接时，将上一个部件的双层管单元外连接管12下端的外螺纹与下一个部件的双层管单元双管接箍11上端的内螺纹区段连接(如图12所示)，即实现整个装置的双层管连接。
基于上述油井刮管冲砂一体化装置的刮管冲砂方法，包括以下步骤：
(1)制作并安装上述油井刮管冲砂一体化装置，并将所述装置的分流短节1连接至钻杆，其中，所述装置的双层管体3长度根据现场油井的具体情况确定。
(2)刮管洗井：首先，所述刮管器4打开、所述分流封隔器2收回，将所述装置下放至油井套管内(如图1所示)，并在套管环空内注入洗井液，洗井液流经套管环空，从下端进入所述冲砂短节的下双层管体外层环空；然后，洗井液通过所述桥式短节7流入所述冲砂短节上双层管体的内层管内，并通过所述第一单流阀6依次流经所述刮管器4的内层管、所述双层管体3的内层管、所述分流封隔器2的内层管和所述分流短节1的内层管；最后，洗井液从钻杆返出井外，完成反循环刮管洗井(如图2所示)。
(3)探砂面：继续下放所述装置，用所述冲砂喷嘴9探砂面，经过反复几次试探，确立砂面位置，上提所述装置，使所述冲砂喷嘴9离开砂面1-2m。
(4)所述刮管器4收回、所述分流封隔器2坐封：所述冲砂短节内设置有第一单流阀6，所述装置内打压，压力升高，所述刮管器4刀片缩回，所述分流封隔器2坐封。
(5)冲砂：在所述套管环空内注入冲砂液，冲洗井底，针对地层漏失情况，采用正压冲砂或负压冲砂。
当地层不漏失时，采用正压冲砂：首先，冲砂液流经套管环空，进入所述分流短节1外层环空，流经所述分流封隔器2外层环空、所述双层管体3外层环空、所述刮管器4外层环空和所述冲砂短节的上双层管体外层环空；其次，冲砂液通过所述桥式短节7，进入所述冲砂短节的下双层管体的内层管，通过所述第二单流阀8从所述冲砂喷嘴9喷出，冲洗井底；然后，冲砂液携带砂粒从下端进入所述冲砂短节的下双层管体外层环空，经过所述桥式短节7流入所述冲砂短节上双层管体的内层管内，并通过所述第一单流阀6依次流经所述刮管器4的内层管、所述双层管体3的内层管、所述分流封隔器2的内层管和所述分流短节1的内层管；最后，冲砂液携带砂粒从钻杆返出井外，完成正压冲砂(如图3所示)。
当地层漏失时，采用负压冲砂：首先，通过钢丝作业打开所述滑套5，并投入射流泵10；其次，冲砂液流经套管环空，进入所述分流短节1外层环空，流经所述分流封隔器2外层环空、所述双层管体3外层环空和所述冲砂短节的上双层管体外层环空，当冲砂液流经所述滑套5时，一部分冲砂液作为动力液从所述射流泵10喷入本装置的内层管内，经过射流泵10喷嘴后，在喉管处产生负压，另一部分冲砂液沿着所述上双层管体外层环空经过所述桥式短节7，进入所述冲砂短节的下双层管体的内层管内，并通过所述第二单流阀8从所述冲砂喷嘴9喷出，冲洗井底；最后，靠所述射流泵10的负压作用，冲砂液携带砂粒从下端进入所述冲砂短节的下双层管体外层环空，经过所述桥式短节7流入所述冲砂短节上双层管体的内层管内，并通过所述第一单流阀6依次流经所述刮管器4的内层管、所述双层管体3的内层管、所述分流封隔器2的内层管和所述分流短节1的内层管，从钻杆返出井外，完成负压冲砂(如图4所示)。
(6)不断下放所述装置，直至将井筒内的砂液全部排除，完成冲砂；
(7)所述装置内打压，所述分流封隔器2解封，起钻(如图5所示)。
上述作业过程中，所述分流封隔器2下入井内的深度不越过油层。
Claims (10)
1.一种油井刮管冲砂一体化装置，由装置本体构成，其特征在于，所述装置本体包括依次连接并相互连通的分流短节、分流封隔器、双层管体、刮管器和冲砂短节，所述分流短节、所述分流封隔器、所述刮管器和所述冲砂短节均为双层管结构；所述冲砂短节包括依次连接的上双层管体、桥式短节和下双层管体，首先，冲砂液流经套管环空，从所述分流短节进入装置的外层环空；其次，冲砂液通过所述桥式短节，进入装置的内层管内；然后，冲砂液携带砂粒从下端进入所述装置的外层环空，经过所述桥式短节流入所述装置的内层管内；所述上双层管体的内层管内由上至下设置有滑套和第一单流阀，所述第一单流阀的设置方向为液体只能从下往上流动，所述下双层管体的内层管内设置有第二单流阀，所述第二单流阀的设置方向为液体只能从上往下流动，所述下双层管体的内层管端部设置有冲砂喷嘴。
2.根据权利要求1所述的油井刮管冲砂一体化装置，其特征在于，所述分流封隔器采用新型皮碗式分流封隔器,其中心管采用用于冲砂工艺中的双层管单元。
3.根据权利要求1所述的油井刮管冲砂一体化装置，其特征在于，所述刮管器采用防卡型刮管器，其中心管采用用于冲砂工艺中的双层管单元。
4.根据权利要求1所述的油井刮管冲砂一体化装置，其特征在于，所述分流短节的中心管采用用于冲砂工艺中的双层管单元；所述双层管体和所述冲砂短节的上、下双层管体均采用用于冲砂工艺中的双层管单元。
5.根据权利要求1所述的油井刮管冲砂一体化装置，其特征在于，所述滑套的内部与射流泵相匹配。
6.一种基于上述权利要求1至5任意一项所述的油井刮管冲砂一体化装置的刮管冲砂方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)制作并安装所述油井刮管冲砂一体化装置，并将所述装置的分流短节连接至钻杆；
(2)所述刮管器打开、所述分流封隔器收回，将所述装置下放至油井套管内，并在套管环空内注入洗井液，完成刮管洗井；
(3)继续下放所述装置，用所述冲砂喷嘴探砂面，确立砂面位置后，上提所述装置；
(4)所述刮管器收回、所述分流封隔器坐封；
(5)在所述套管环空内注入冲砂液，冲洗井底；
(6)不断下放所述装置，直至将井筒内的砂液全部排除，完成冲砂；
(7)所述分流封隔器解封，起钻。
7.根据权利要求6所述的油井刮管冲砂一体化装置的刮管冲砂方法,其特征在于，步骤(2)中，所述刮管洗井的具体流程为：首先，洗井液流经套管环空，从下端进入所述装置的外层环空；然后，洗井液通过所述桥式短节流入所述装置的内层管内；最后，洗井液从钻杆返出井外，完成反循环刮管洗井。
8.根据权利要求6所述的油井刮管冲砂一体化装置的刮管冲砂方法,其特征在于，步骤(5)中，当地层不漏失时，采用正压冲砂冲洗井底，所述正压冲砂的具体流程为：首先，冲砂液流经套管环空，从所述分流短节进入所述装置的外层环空；其次，冲砂液通过所述桥式短节，进入所述装置的内层管内，通过所述第二单流阀从所述冲砂喷嘴喷出，冲洗井底；然后，冲砂液携带砂粒从下端进入所述装置的外层环空，经过所述桥式短节流入所述装置的内层管内；最后，冲砂液携带砂粒从钻杆返出井外，完成正压冲砂。
9.根据权利要求6所述的油井刮管冲砂一体化装置的刮管冲砂方法,其特征在于，步骤(5)中，当地层漏失时，采用负压冲砂冲洗井底，所述负压冲砂的具体流程为：首先，通过钢丝作业打开所述滑套，并投入射流泵；其次，冲砂液流经套管环空，从所述分流短节进入所述装置的外层环空，当冲砂液流经所述滑套时，一部分冲砂液作为动力液从所述射流泵喷入所述装置的内层管内，另一部分冲砂液沿着所述装置的外层环空经过所述桥式短节，进入所述装置的内层管内，并通过所述第二单流阀从所述冲砂喷嘴喷出，冲洗井底；最后，靠所述射流泵的负压作用，冲砂液携带砂粒从下端进入所述装置的外层环空，经过所述桥式短节流入所述装置的内层管内，从钻杆返出井外，完成负压冲砂。
10.根据权利要求6所述的油井刮管冲砂一体化装置的刮管冲砂方法,其特征在于，步骤(2)至步骤(6)中，所述分流封隔器下入井内的深度不越过油层。
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