CN107218003A - 煤层气连续冲砂管串及其冲砂方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种煤层气连续冲砂管串及其冲砂方法，包括坐挂在井口的下入的隔离管柱，从井口下入的冲砂管柱，安装在冲砂管柱前头、接近冲砂面的冲砂头，安装在冲砂管柱中部的盲板式密封循环装置，冲砂管柱上端伸出井口，冲砂管柱与井口之间通过密封装置密封，冲砂介质通过入口注入冲砂管柱与隔离管柱之间环空；冲砂介质从井口注入，经盲板式循环封隔工具上端冲砂管柱与隔离管柱环空，由于密封短节组件的作用，介质只能经盲板式循环短节组件循环孔进入冲砂管柱内，由于盲板的封隔作用，使冲砂介质只能下行，最后从冲砂头喷出，经隔离管柱与完井管柱环空返出井口。从而实现冲砂管柱接单根不停泵连续施工。
Description
技术领域
本发明涉及煤层气井冲砂技术，尤其是一种煤层气连续冲砂管串及其冲砂方法。
背景技术
目前，国内煤层气井大多采用套管或筛管完井，其开采过程中煤灰随着煤层气进入井筒，逐渐堆积，影响产气量，需要定期进行冲砂洗井。国内现有的冲砂技术主要有连续油管冲砂技术和常规油管冲砂技术。
采用连续油管冲砂，设备配套成本高，不能取得良好的经济效益，而常规油管冲沙，冲砂介质通过井口油管注入，接单根需要停泵操作，冲砂过程不连续，此时煤粉回落，容易出现砂卡的风险。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种煤层气连续冲砂管串及其冲砂方法，可以不使用连续油管实现连续冲砂的技术。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种煤层气连续冲砂管串，包括坐挂在井口的下入的隔离管柱，从井口下入的冲砂管柱，安装在冲砂管柱前头、接近冲砂面的冲砂头，安装在冲砂管柱中部的盲板式密封循环装置，冲砂管柱上端伸出井口，冲砂管柱与井口之间通过密封装置密封，冲砂介质通过入口注入冲砂管柱与隔离管柱之间环空；
盲板式密封循环装置，包括位于上方的盲板式循环短节组件和位于下方的密封短节组件，盲板式循环短节组件和密封短节组件通过套在二者外壁的连接管连成一体；
盲板式循环短节组件包括上连接管、卡簧、盲板、密封圈、连接头、循环短节、保护套，上连接管和循环短节的上端通过套在两者外侧的连接头经螺纹连接形成一体，连接管通过螺纹连接在循环短节的下端，保护套设计为割缝结构，采用间隙配合安装在循环短节外，并通过连接头和连接管固定；上连接管内设置有限位台阶，盲板通过螺纹安装在限位台阶上部，采用一组密封圈实现密封，盲板顶部安装有固定盲板的卡簧，循环短节上设计有沿轴向和周向均匀分布的循环孔；
密封短节组件包括中心管、多个固定环、多个密封件和下接头，连接管、中心管、下接头之间螺纹连接，多个密封件采用过盈配合套在中心管上，相邻两个密封件之间、连接管与相邻密封件之间、下接头与相邻密封件之间分别设置固定环，并通过上、下接头拧紧限位；密封件为内部带有通孔的圆台，在圆台外壁的小直径底面端设置有外台阶，密封件内部的通孔结构为：与中心管外径过盈配合的圆孔，靠近圆台大直径底面端，圆孔依次连接有外扩的内台阶和喇叭口，圆台的外锥面为与隔离管柱密封的密封锥面，喇叭口为密封件提供挤压余量，固定环与外台阶和内台阶相匹配，外台阶和内台阶用于卡住固定环；
上连接管接冲砂管柱至密封井口，下接头下端接冲砂管柱至砂面上方。
所述盲板顶部设计有一组安装孔，方便安装。
循环孔沿轴向和周向均匀分布，相邻两列之间错开一孔。
所述与隔离管柱接触的外锥面上设置有倒角，便于管柱上下活动时避免刮伤密封件上端面。
所述密封件采用添加石墨成分的高耐磨氟橡胶制成。
所述密封件共安装2个。
上述煤层气连续冲砂管串的冲砂方法，冲砂过程连续，不停泵，包括以下步骤：
(1)安装井口装置，下入隔离管柱，探砂面，记录砂面位置，上提隔离管柱至砂面上方50米，记录管柱下深位置，井口坐挂隔离管柱，安装井口密封装置，连接冲砂管与冲砂头，下入下部冲砂管柱和冲砂头至管柱下深位置上方20米，连接盲板式密封循环装置，记录安装位置；
(2)降低下管柱速度，继续下入冲砂管柱至砂面位置上方30米；开泵循环冲砂，边冲砂边下放管柱，直至冲砂结束；
(3)起出冲砂管柱，起出隔离管柱，安装采气装置。
所述隔离管柱的下深要与冲砂管柱下深配套，保证密封短节组件始终封隔隔离管柱与冲砂管柱之间环空。
本发明的有益效果是：可使用常规油管实现连续冲砂工艺；节约连续油管冲砂成本。
附图说明
图1是本发明煤层气连续冲砂管串的结构示意图
图2是本发明盲板式密封循环装置的盲板式循环短节组件的结构示意图。
图3是本发明盲板式密封循环装置的密封短节组件的结构示意图。
图4是本发明盲板式密封循环装置的密封短节组件密封件的结构示意图。
图5是本发明盲板式密封循环装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
如图1-5所示，本发明的煤层气连续冲砂管串，包括坐挂在井口48的下入的隔离管柱40，从井口48下入的冲砂管柱41，安装在冲砂管柱41前头、接近冲砂面43的冲砂头42，安装在冲砂管柱41中部的盲板式密封循环装置，冲砂管柱41上端伸出井口48，冲砂管柱41与井口48之间通过密封装置46密封，冲砂介质通过入口47注入冲砂管柱41与隔离管柱40之间环空；
盲板式密封循环装置，包括位于上方的盲板式循环短节组件31和位于下方的密封短节组件32，盲板式循环短节组件31和密封短节组件32通过套在二者外壁的连接管30连成一体；
盲板式循环短节组件31包括上连接管1、卡簧2、盲板3、密封圈4、连接头5、循环短节6、保护套7，上连接管1和循环短节6的上端通过套在两者外侧的连接头5经螺纹连接形成一体，连接管30通过螺纹连接在循环短节6的下端，保护套7设计为割缝结构7-1，采用间隙配合安装在循环短节6外，并通过连接头5和连接管30固定；上连接管1内设置有限位台阶，盲板3通过螺纹安装在限位台阶上部，采用一组密封圈4实现密封，盲板3顶部安装有固定盲板的卡簧2，循环短节6上设计有沿轴向和周向均匀分布的循环孔6-1；
密封短节组件32包括中心管22、多个固定环、多个密封件24和下接头28，连接管30、中心管22、下接头28之间螺纹连接，多个密封件24采用过盈配合套在中心管22上，相邻两个密封件24之间、连接管30与相邻密封件24之间、下接头28与相邻密封件24之间分别设置固定环，并通过上、下接头拧紧限位；密封件24为内部带有通孔的圆台，在圆台外壁的小直径底面端设置有外台阶24-5，密封件24内部的通孔结构为：与中心管22外径过盈配合的圆孔24-6，靠近圆台大直径底面端，圆孔24-6依次连接有外扩的内台阶24-4和喇叭口24-2，圆台的外锥面24-3为与隔离管柱40密封的密封锥面，喇叭口24-2为密封件提供挤压余量，固定环与外台阶24-5和内台阶24-4相匹配，外台阶24-5和内台阶24-4用于卡住固定环；
上连接管1接冲砂管柱至密封井口，下接头28下端接冲砂管柱至砂面上方。
所述盲板3顶部设计有一组安装孔3-1，方便安装。
循环孔6-1沿轴向和周向均匀分布，相邻两列之间错开一孔。
所述与隔离管柱40接触的外锥面24-3上设置有倒角24-1，便于管柱上下活动时避免刮伤密封件上端面。
所述密封件24采用添加石墨成分的高耐磨氟橡胶制成。
所述密封件24共安装2个。
上述煤层气连续冲砂管串的冲砂方法，冲砂过程连续，不停泵，包括以下步骤：
(1)安装井口装置，下入隔离管柱，探砂面，记录砂面位置，上提隔离管柱至砂面上方50米，记录管柱下深位置，井口坐挂隔离管柱，安装井口密封装置，连接冲砂管与冲砂头，下入下部冲砂管柱和冲砂头至管柱下深位置上方20米，连接盲板式密封循环装置，记录安装位置；
(2)降低下管柱速度，继续下入冲砂管柱至砂面位置上方30米；开泵循环冲砂，边冲砂边下放管柱，直至冲砂结束；
(3)起出冲砂管柱，起出隔离管柱，安装采气装置。
所述隔离管柱的下深要与冲砂管柱下深配套，保证密封短节组件始终封隔隔离管柱与冲砂管柱之间环空。
密封短节组件32与冲砂管柱连接后，由于其密封件24外锥面24-1与隔离管柱40内表面贴合密封，流体不能经过冲砂管柱与隔离管柱40之间的环空上下流动。密封件24采用添加石墨成分的高耐磨氟橡胶制成，具有耐高温耐磨效果。密封件24设计有外台阶24-5、内台阶24-4、喇叭口24-2、外锥面24-3。外台阶24-5、内台阶24-4用于固定环23、25、26、27的配合，外锥面24-3为与隔离管柱40密封的密封锥面。喇叭口24-2的设计为密封件提供挤压余量。外锥面24-3与上端面之间倒角24-1便于管柱上下活动时避免刮伤密封件上端面。该工具与冲砂管柱连接后，由于其密封件的密封作用，流体不能经过冲砂管柱与隔离管柱之间的环空上下流动。冲砂介质从井口注入，经盲板式循环封隔工具上端冲砂管柱与隔离管柱40环空，由于密封短节组件32的作用，介质只能经盲板式循环短节组件循环孔进入冲砂管柱内，由于盲板的封隔作用，使冲砂介质只能下行，最后从冲砂头喷出，经隔离管柱40与完井管柱35环空返出井口。从而实现冲砂管柱接单根不停泵连续施工。
冲砂作业时先进行探砂面43，然后下入隔离套管40并坐挂在井口，隔离套管40下入深度位于砂面43上方50m左右。然后下入冲砂管柱41，根据需要将连续冲砂装置安装在合适位置，保证密封短节组件32始终在隔离套管40内，确保其密封效果。冲砂装置上端连接冲砂管柱41至井口，油管与井口之间通过密封装置46密封。下端连接冲砂管柱41及冲砂头42至砂面43上方20m左右开始循环。冲砂时，冲砂介质通过入口47注入冲砂管柱41与隔离管柱40之间环空，由于井口密封装置46、盲板式循环短节组件31以及密封短节组件32的封隔作用，介质只能通过防砂循环短节进入冲砂管柱41，从冲砂头42喷出，实现冲砂。冲砂介质上返时，由于密封短节组件32封隔冲砂管柱41与隔离管柱40环空，冲砂介质从隔离管柱40与完井管柱49的环空返出井口48。由此，边冲砂，边下管柱，实现连续冲砂的工艺。
综上所述，本发明的内容并不局限在上述的实施例中，相同领域内的有识之士可以在本发明的技术指导思想之内可以轻易提出其他的实施例，但这种实施例都包括在本发明的范围之内。
Claims (8)
1.一种煤层气连续冲砂管串，其特征在于，包括坐挂在井口(48)的下入的隔离管柱(40)，从井口(48)下入的冲砂管柱(41)，安装在冲砂管柱(41)前头、接近冲砂面(43)的冲砂头(42)，安装在冲砂管柱(41)中部的盲板式密封循环装置，冲砂管柱(41)上端伸出井口(48)，冲砂管柱(41)与井口(48)之间通过密封装置(46)密封，冲砂介质通过入口(47)注入冲砂管柱(41)与隔离管柱(40)之间环空；
盲板式密封循环装置，包括位于上方的盲板式循环短节组件(31)和位于下方的密封短节组件(32)，盲板式循环短节组件(31)和密封短节组件(32)通过套在二者外壁的连接管(30)连成一体；
盲板式循环短节组件(31)包括上连接管(1)、卡簧(2)、盲板(3)、密封圈(4)、连接头(5)、循环短节(6)、保护套(7)，上连接管(1)和循环短节(6)的上端通过套在两者外侧的连接头(5)经螺纹连接形成一体，连接管(30)通过螺纹连接在循环短节(6)的下端，保护套(7)设计为割缝结构(7-1)，采用间隙配合安装在循环短节(6)外，并通过连接头(5)和连接管(30)固定；上连接管(1)内设置有限位台阶，盲板(3)通过螺纹安装在限位台阶上部，采用一组密封圈(4)实现密封，盲板(3)顶部安装有固定盲板的卡簧(2)，循环短节(6)上设计有沿轴向和周向均匀分布的循环孔(6-1)；
密封短节组件(32)包括中心管(22)、多个固定环、多个密封件(24)和下接头(28)，连接管(30)、中心管(22)、下接头(28)之间螺纹连接，多个密封件(24)采用过盈配合套在中心管(22)上，相邻两个密封件(24)之间、连接管(30)与相邻密封件(24)之间、下接头(28)与相邻密封件(24)之间分别设置固定环，并通过上、下接头拧紧限位；密封件(24)为内部带有通孔的圆台，在圆台外壁的小直径底面端设置有外台阶(24-5)，密封件(24)内部的通孔结构为：与中心管(22)外径过盈配合的圆孔(24-6)，靠近圆台大直径底面端，圆孔(24-6)依次连接有外扩的内台阶(24-4)和喇叭口(24-2)，圆台的外锥面(24-3)为与隔离管柱(40)密封的密封锥面，喇叭口(24-2)为密封件提供挤压余量，固定环与外台阶(24-5)和内台阶(24-4)相匹配，外台阶(24-5)和内台阶(24-4)用于卡住固定环；上连接管(1)接冲砂管柱至密封井口，下接头(28)下端接冲砂管柱至砂面上方。
2.根据权利要求1所述煤层气连续冲砂管串，其特征在于，所述盲板(3)顶部设计有一组安装孔(3-1)，方便安装。
3.根据权利要求1所述煤层气连续冲砂管串，其特征在于，循环孔(6-1)沿轴向和周向均匀分布，相邻两列之间错开一孔。
4.根据权利要求1所述煤层气连续冲砂管串，其特征在于，所述与隔离管柱(40)接触的外锥面(24-3)上设置有倒角(24-1)，便于管柱上下活动时避免刮伤密封件上端面。
5.根据权利要求1所述煤层气连续冲砂管串，其特征在于，所述密封件(24)采用添加石墨成分的高耐磨氟橡胶制成。
6.根据权利要求1所述煤层气连续冲砂管串，其特征在于，所述密封件(24)共安装2个。
7.如权利要求1-6任一项所述煤层气连续冲砂管串的冲砂方法，其特征在于，冲砂过程连续，不停泵，包括以下步骤：
(1)安装井口装置，下入隔离管柱，探砂面，记录砂面位置，上提隔离管柱至砂面上方50米，记录管柱下深位置，井口坐挂隔离管柱，安装井口密封装置，连接冲砂管与冲砂头，下入下部冲砂管柱和冲砂头至管柱下深位置上方20米，连接盲板式密封循环装置，记录安装位置；
(2)降低下管柱速度，继续下入冲砂管柱至砂面位置上方30米；开泵循环冲砂，边冲砂边下放管柱，直至冲砂结束；
(3)起出冲砂管柱，起出隔离管柱，安装采气装置。
8.根据权利要求7所述煤层气连续冲砂管串的冲砂方法，其特征在于，所述隔离管柱(40)的下深要与冲砂管柱下深配套，保证密封短节组件(32)始终封隔隔离管柱(40)与冲砂管柱之间环空。
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