CN108104749A - 砂岩地热井气举反循环冲砂洗井工艺及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种砂岩地热井气举反循环冲砂洗井工艺及设备，其中，所述工艺包括如下步骤：在冲砂过程中，空压机将储气罐内的气体压缩，形成压缩气体，压缩气体由高压管线通过进气管经内本体和外本体之间的空腔进入至注气管，再由注气管柱、混气管柱输送至混气器与冲砂液混合，产生气举作用，气举出的气、液、固三相液流由冲砂油管内上升进入双壁注气器内本体和下接头的水眼，经高压管线到达地面储液罐。所述设备包括双壁注气器、注气管柱、混气管柱、冲砂笔尖以及冲砂钻头，气举反循环冲砂技术循环抽吸能力强，有利于井底或水层沉砂的泛起，并且冲砂液流能够携带较大颗粒砂垢，减少它重复破碎，从而提高冲砂效率。
Description
技术领域
本发明属于地热井冲砂洗井技术，具体涉及一种砂岩地热井气举反循环冲砂洗井工艺及设备。
背景技术
气举反循环冲砂洗井技术是砂岩地热井成井关键技术之一，砂岩地热井在完井后需要对开采层段(取水层位)进行循环清洗井筒与井壁，在砂岩地热井开采中，随着砂岩地热井开采时间的推移，地层能量下降，出砂越来越严重，砂粒随液流进入井底。其中一部分砂子沉积井内形成砂埋或砂堵，砂堵严重者井内的砂柱高度可达数百米以上，淹没含水层。增加水流阻力，轻则降低产量，重则使地热井停产，严重则造成地热井报废；另一部分砂子被水流携带上升出井筒，在上升过程中摩擦潜水泵。对此，随着疏松砂岩地热井开发的不断深入，粉细砂岩、高含水、特高含水以及地层出泥糊糊等地热井逐年增多，防砂难度越来越大。捞砂技术则费时费力，效果也不明显，目前恢复和维持出砂地热井生产的常用方法是水力冲砂。在常规冲砂过程中，由于冲砂液流压力大于水层压力或地层漏失，使大量的冲砂液漏入水层，甚至部分积砂重返水层，对水层造成损害，洗井作业无法实施。
砂岩地热井出砂现状：从砂岩地热井完井开始到开采运行过程中，每一步施工作业对地层都有影响，都有可能引起地层出砂，其中有些因素可以避免，有些则无法避免。因此，分析砂岩地热井出砂原因，掌握砂岩地热井出砂规律并适时采取有效的措施，控制砂岩地热井不出砂或砂面基本保持稳定，或者一旦沉砂严重，采用合适的除砂工艺技术，以减少冲砂、检泵及大修作业，是砂岩地热井开发过程中必须解决的一个至关重要的问题。地热井出砂是地热资源开采中遇到的重要不利因素之一，其危害主要表现在以下几个方面：
(1)砂岩地热井产量下降甚至停产
地热井出砂极易造成水层砂埋、滤水管砂堵，导致生产井停产，必需下入油管清除砂堵、冲洗砂埋水层、清理滤水管丝网环空。其工作量大，条件艰苦，既费时又耗资，问题还没有晟终解决。恢复生产不久，又必须重新作业，周而复始，生产周期越来越短，使地热井产量大减。有的地热井被迫在一定条件下采取控制生产的办法来抑制地层出砂，这势必要减少供暖面积。
(2)地面和井下设备磨损
由于砂岩地热井产出流体中含有地层砂，而地层砂的主要成分是石英(即二氧化硅)，硬度很高，是一种破坏性很强的磨蚀剂。砂子从地层产出后，一部分较小的颗粒随产出液一起进入地面设备流程，造成地面管线、换热站等设备磨损；还有一部分颗粒沉积在井底，造成潜水泵设备磨损，导致潜水泵效率降低、地热井停产，必须维修、更换设备，成本上升。
(3)套管损坏，地热井报废
水层出砂导致套管损坏主要有两个方面的原因：一是长期出砂对包网缠丝滤水管产生摩擦作用，使包网缠丝孔径变大，套管壁厚变薄，抗压强度降低，导致套管损坏；二是最严重的情况，随着地层出砂量的不断增加，生产套管外的地层空穴越来越大，到一定程度，往往会导致突发性地层坍塌，使地层与套管接触面的保护作用消弱，造成套管损坏，严重时可导致地热井报废。
(4)修井工作量增加
为保障出砂地热井正常生产，每隔一段时间就需要进行一次冲砂洗井或检泵作业，有时还需进行解卡打捞、修井等大修作业，造成地热井开采成本上升。
地热井防砂技术现状：地热井出砂不仅会磨损井下和地面设备，而且常常砂埋水层，降低产量。严重时地热井报废。因此，研究和开发地热井防砂工艺是开发疏松砂岩地层的重要措施之一。为防止地层出砂，首先应根据地层条件与开采工艺要求，选择正确的完井方法，并制定合理的地热井工作制度。其次应结合地热井具体情况，选择正确的防砂方法并确定防砂工艺措施。
清砂技术及其工艺现状：地热井出砂后，如果井内的液流不能将出砂全部携带至地面，井内砂子逐渐沉积，砂柱增高，堵塞出水通道，增加流动阻力，使地热井减产甚至停产，同时损坏井下设备造成井下砂堵事故。尽管在地热井开采的初期就采用了包网缠丝防砂工艺，但现场应用中很难达到理想效果。因此，必须采取有效措施清除积砂，目前常用的清砂工艺主要是机械捞砂和水力冲砂。
1)机械捞砂技术主要使用于出砂不严重，积砂较少的地热井，对于这种情况，采用机械捞砂技术省工省时，作业简单，费用低。机械捞砂主要分为以下几种类型：
①捞砂泵捞砂
捞砂泵一般有泵筒、柱塞、游动凡尔球，上、下固定凡尔球、滤砂外管、滤砂内管、油管、变径接头组成。
②捞砂筒捞砂
常规捞砂筒捞砂工艺技术比较简单，一般只设计具有一定的长度的能够贮存沉砂的捞砂筒。作业时采用常规的洗井或活动捞砂管柱，使沉砂落入捞砂简，一段时间后起出，倒出沉砂，再次下井，反复如此作业。由于该常规捞砂筒的捞砂效率和效果都不好，所以，现在现场已经很少应用。
③负压捞砂
负压捞砂技术是一种新型的捞砂技术，其主要部件是一套负压捞砂装置。该装置的最下端为铣鞋，铣鞋有4个45°的铣面，易于插入砂垢，当管串旋转时破碎砂垢，有利于充分吸砂，铣鞋开有4个键槽，以保证吸砂头下部插入砂层淹没部分流道时能保留有砂液通道，其开关器由开关轴、花键轴、花键筒、弹簧等组成，管串下井时开关器在弹簧作用下处于关闭状态，此时管串内与大气相通，当管串下至井底插入砂面后，在一定的阻力下，通过铣鞋，花键轴将停止下放运动，继续下放钻具，在一定钻压下(通常为2～3t)，通过沉砂管外筒、沉砂管接头、上接头、压缩弹簧，并使开关轴继续下行，此时开关轴的导流孔与铣鞋内腔相通开关器打开；此时，在油套管环空的数千米液柱与管串内腔大气压强存在极高压差，在此压差作用下，冲洗井底沉砂，砂随液流由油套管环空进入沉砂管外筒与芯轴之间，从而完成捞砂作业。铣鞋内开有限流孔，可以控制油套管环空液流进入捞砂管串的速度，以充分吸砂；当一根单根下放完后，上提管串，开关器在其下端重力和弹簧力的作用下开关器关闭，接完单根之后，重复上述操作，继续捞砂，直至捞砂管内外压差平衡为止，然后起管串清砂。负压捞砂装置是负压捞砂工艺和机械捞砂、水力冲洗相结合的装置。
2)冲砂技术
①常规冲砂工艺
常规冲砂工艺一般做法是下一趟普通冲砂管柱，从冲砂管柱中泵入清水，使清水携带井下沉砂沿油套管之间环空返出井口，或反之，采用反循环冲砂工艺。但这种技术只适用于一般地热井，对于井底压力低，漏失严重的井则不能满足工作要求。这是因为井底的漏失使注入的清水难以维持高的举升压力和速度，严重者清水根本不能返出井口，而且对于井底压力低的井，较高的冲砂液柱压力将使沉砂重新压入地层，根本达不到排砂的目的。
②负压冲砂工艺
目前所采用的负压冲砂工艺主要有两种在井底产生负压的方式，一是通过在清水中加入泡沫或混气降低液柱压力形成井底负压；二是通过高速喷射形成井底负压区。泡沫或混气负压冲砂工艺一般是通过在清水中加入泡沫或者混气，降低清水密度，从而降低冲砂液柱压力的冲砂工艺。由于泡沫性能的不稳定性、成本高和污染环境、以及混气效果不好等因素，影响了该冲砂技术的发展和推广应用。
高速喷射负压冲砂工艺原理：是来自地面动力泵的高压冲砂液由动力液管注入，越过桥式筒，进人高压腔，分为2路：一路高压冲砂液由搅砂喷嘴喷出，冲击井底，搅动沉砂后，上返到桥式筒的入口；另一路高压冲砂液由喷射嘴高速喷出，由于液流速度高，使液柱周围压力降低，形成负压区。在井底压力与负压区之间的压差作用下，将搅砂喷嘴搅起的沉砂与工作过的废动力液一起吸入扩压管串，在高速射流的携带下进入扩压器，速度降低，压力升高到喷射器应有的排出压力。混合后的携砂液沿冲砂管返回地面，随着冲砂器的逐渐下放，完成整个地热井的冲砂工作。
尽管现场应用中，已经开发出了各种各样的捞砂和冲砂工艺技术，并采用了连续油管等先进设备，但对于传统水力冲砂施工过程中，由于水层压力低和严重漏失造成的“清水倒灌”、积砂二次被冲入水层、污染水层等问题，致使作业无法正常进行的难题，仍然没有可行的解决方法，而气举反循环冲砂技术可以解决这些问题。因此，开展气举反循环冲砂工艺技术研究成为提高低压、易漏地热井产量的迫切需要。
3)现有清砂工艺对比分析
虽然近几年随着地热井出砂越来越严重，各种清砂技术和工艺也得到了很大的改进和完善，但是，从地热井开采实际效果来看，现有的清砂技术仍然未能有效地解决地热井出砂的技术难题，尤其是对于低压和易漏地热井严重出砂的难题根本没有解决的办法。现有的清砂工艺主要存在以下的缺陷：
①污染地层
根据地层损害理论，外来水侵入地层可能形成暂时性水堵，或永久性水堵，水中固体微粒可能形成机械堵塞。这种堵塞将影响施工后的产量，轻者减产，重者完全不出水，必须上修井机进行解堵。
②冲砂周期短
多数情况下，由于地层存在漏失，造成冲砂时部分砂子被挤入地层，而生产时，挤入地层的砂子又重新流入井简堆积形成砂堵，因而，大大缩短了冲砂周期；而且重复冲砂的频率是随着漏失程度的增加而增加的，这种现象造成冲砂成本增高，地热井减产。
③恢复周期长
现有的清砂工艺，施工作业后，地热井恢复产量的时间比较长，潜水泵抽砂和捞砂作业使地热井复产时间至少在5天以上，而冲砂作业造成的地热井复产时间则至少在15天以上，所以，这就造成了清砂后地热井所需要的复产时间比较长，减产严重。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的是提供一种砂岩地热井气举反循环冲砂洗井工艺及设备。
本发明采用的技术方案是：
砂岩地热井气举反循环冲砂洗井工艺，包括如下步骤：在冲砂过程中，空压机将储气罐内的气体压缩，形成压缩气体，压缩气体由高压管线通过进气管经内本体和外本体之间的空腔进入至注气管，再由注气管柱、混气管柱输送至混气器与冲砂液混合，产生气举作用，气举出的气、液、固三相液流由冲砂油管内上升进入双壁注气器内本体和下接头的水眼，经高压管线到达地面储液罐。
进一步地，还包括在井底沉砂较多的作业中，冲砂钻头在地面旋转动力的驱动下在井底转动，依靠其外表面的硬质合金刀翼破碎砂垢，使沉砂泛起，并依据主水眼以及设置在主水眼周测的循环通道水眼建立的冲砂液的循环通道，以便于沉砂的携带，防止沉砂淹没水眼和阻塞冲砂液通道。
本发明还提供了一种砂岩地热井气举反循环冲砂洗井设备，包括
双壁注气器、注气管柱、混气管柱、冲砂笔尖以及冲砂钻头，
所述双壁注气器包括内本体、滚动轴承、外本体、进气管、外排管以及注气管，所述内本体和外本体之间通过滚动轴承连接，所述内本体内部分别设置有注气管和外排管，所述进气管由外本体穿过内本体与注气管连接，所述内本体的上端通过上钻杆螺纹转换接头与上冲砂油管连接，所述进气管与高压管线连接，所述内本体的下端下钻杆螺纹转换接头与注气管柱连接，所述注气管柱与混气管柱连接，所述混气管柱与混气器连接，所述下冲砂油管的一端与混气器连接，另一端与冲砂笔尖连接，所述冲砂笔尖与冲砂钻头连接，所述外排管通过下接头与外排高压管线连接，压缩气体由高压管线通过进气管经内本体和外本体之间的空腔进入至注气管，再由注气管柱和混气管柱与冲砂液混合，产生气举作用。
进一步地，在冲砂过程中，所述滚动轴承转动带动内本体和外本体相对转动，以便能够旋转上冲砂油管和下冲砂油管。
进一步地，所述滚动轴承包括上滚动轴承和下滚动轴承，所述上滚动轴承和下滚动轴承之间设置有由两道密封圈包裹的储油腔，在滚动轴承转动带动内本体和外本体相对转动过程中，为上滚动轴承和下滚动轴承提供油润滑。
进一步地，所述注气管在内本体的内部采用直接弯曲且与内本体外壁焊接固定，并采用承托扶正环固定。
进一步地，所述注气管柱由至少一组输送注气管组成的注气管串，所述注气管串的上下两端分别设置有带有密封结构的由壬公头和由壬母头。
进一步地，所述混气管柱从上到下依次由连接由壬母头、连接短管、单向阀、孔管和扶正器组成，所述连接短管与孔管之间通过单向阀连接，所述孔管的下部为扶正器，所述孔管内设置有排列均匀的孔隙；所述扶正器为半刚性扶正器，所述半刚性扶正器作用为降低冲砂作业过程中注气管柱的摆动。
进一步地，所述冲砂笔尖包括油管接箍，所述油管接箍用于与下冲砂油管连接，其下部是斜坡油管，所述冲砂笔尖的中部还设置有板孔装置。
进一步地，所述冲砂钻头包括冲砂笔尖连接管箍、连接管、钻头本体以及设置在钻头本体上的硬质合金刀翼，所述冲砂笔尖连接管箍与冲砂笔尖连接，所述砂笔尖连接管箍下端为连接管，所述连接管上设置有钻头本体，所述钻头本体上设置有主水眼以及设置在主水眼周测的循环通道水眼。
本发明具有如下有益效果：
(1)气举反循环冲砂技术循环抽吸能力强，有利于井底或水层沉砂的泛起，并且冲砂液流能够携带较大颗粒砂垢，减少它重复破碎，从而提高冲砂效率。如使用57mm内径的冲砂油管和18mm内径的注气管的气举反循环管柱组合在7"、51/2"套管内进行冲砂作业，平均冲砂进尺大于15m/min。另外，气举反循环冲砂产生的强抽吸能力，还具有部分解堵增产的作用。
(2)气举反循环冲砂管串入井后，能够旋转，一是有利于复杂情况的处理；二是有利于井底冲砂钻头或笔尖破碎砂垢，便于冲砂液充分携砂。
(3)冲砂钻头或笔尖，设计有槽行孔道，能够保证冲砂钻头或笔尖下部插入砂层淹没部分孔道时仍能保留有循环通道。
(4)气举反循环冲砂技术，可以根据冲砂井的实际需要，达到冲砂液柱压力低于水层压力，避免地层漏失。即便于冲砂液携带沉砂，又避免常规冲砂工艺中由于环空液柱压力高于水层压力而使沉砂压回水层造成后续开采困难的弊端，减少排液时间，延长冲砂周期，实现保护水层，延长地热井寿命，提高地热井产量。
(5)气举反循环冲砂作业时，砂粒是从冲砂管柱内上返到地面上来的，不和井壁发生接触，因此，砂粒不会渗入水层，从而提高冲砂效率，并能保持水层的孔隙度渗透率不受影响。
(6)气举反循环冲砂工艺能够满足漏失井施工的需要，因为只要井眼内有一定水位就能维持冲砂液循环流动，解决常规冲砂作业时因冲砂液漏失，不能建立循环无法继续冲砂的难题。
附图说明
图1为本发明中双壁注气器的结构原理图；
图2为本发明中注气管柱的结构原理图；
图3为本发明中混气管柱的结构原理图；
图4为本发明中冲砂笔尖的结构原理图；
图5为本发明中冲砂钻头的结构原理图；
图6为本发明中现场作业设备连接的结构原理图。
具体实施方式
下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
参照图1至图6，气举反循环冲砂洗井技术是利用专门设计的一种特殊设备，在向油管内注冲砂液冲砂的同时，注入气体降低液柱压力，使环空液柱压力低于水层压力，形成并底低压，使沉砂在油管与技术套管环形空间液柱压差的作用下由冲砂液携至地面，从而保护热储层，冲砂洗井结束即可进行抽水试验。气举反循环冲砂技术的研究应用，可为解决滤水管砂堵问题和低压高渗地热井冲砂提供一种能保护含水层的高效冲砂方法，对加快勘探开发步伐、提高砂岩地热井开发综合经济效益和社会效益具有极其重要的现实意义。渭河盆地地热田普遍存在低压高渗开采的现状，由于地层压力低，开采过程中的水层出砂堆积井底，造成水层砂埋，而目前又没有较好冲砂洗井手段，已经造成了少数地热井的停产。井底砂埋已成为影响公司水温、水量的主要屏障，可为气举反循环冲砂洗井技术提供试验井和工程依托，开展新型的清砂工艺技术已成为有效解决地热井砂埋或砂堵的必需，而恰恰通过对气举反循环钻井技术理论的研究及其应用实践证明，气举反循环冲砂技术完全能够解决目前地热井防砂和清砂技术所面临的难题。
本发明提供了一种砂岩地热井气举反循环冲砂洗井工艺及设备。
本发明采用的技术方案是：
砂岩地热井气举反循环冲砂洗井工艺，包括如下步骤：在冲砂过程中，空压机将储气罐内的气体压缩，形成压缩气体，压缩气体由高压管线通过进气管13经内本体10和外本体12之间的空腔进入至注气管14，再由注气管柱、混气管柱输送至混气器与冲砂液混合，产生气举作用，气举出的气、液、固三相液流由冲砂油管内上升进入双壁注气器内本体和下接头的水眼，经高压管线到达地面储液罐。
还包括在井底沉砂较多的作业中，冲砂钻头在地面旋转动力的驱动下在井底转动，依靠其外表面的硬质合金刀翼破碎砂垢，使沉砂泛起，并依据主水眼以及设置在主水眼周测的循环通道水眼建立的冲砂液的循环通道，以便于沉砂的携带，防止沉砂淹没水眼和阻塞冲砂液通道。
本发明还提供了一种砂岩地热井气举反循环冲砂洗井设备，包括
双壁注气器、注气管柱、混气管柱、冲砂笔尖以及冲砂钻头，
所述双壁注气器包括内本体10、滚动轴承11、外本体12、进气管13、外排管(未标出)以及注气管14，所述内本体10和外本体12之间通过滚动轴承11连接，所述内本体10内部分别设置有注气管14和外排管，所述进气管13由外本体12穿过内本体10与注气管14连接，所述内本体10的上端通过上钻杆螺纹转换接头15与上冲砂油管连接，所述进气管13与高压管线连接，所述内本体10的下端下钻杆螺纹转换接头16与注气管柱连接，所述注气管柱与混气管柱连接，所述混气管柱与混气器连接，所述下冲砂油管的一端与混气器连接，另一端与冲砂笔尖连接，所述冲砂笔尖与冲砂钻头连接，所述外排管通过下接头与外排高压管线连接，压缩气体由高压管线通过进气管经内本体和外本体之间的空腔进入至注气管，再由注气管柱和混气管柱与冲砂液混合，产生气举作用。
在冲砂过程中，所述滚动轴承11转动带动内本体10和外本体12相对转动，以便能够旋转上冲砂油管和下冲砂油管。
所述滚动轴承11包括上滚动轴承120和下滚动轴承121，所述上滚动轴承120和下滚动轴承121之间设置有由两道密封圈122包裹的储油腔123，在滚动轴承11转动带动内本体10和外本体12相对转动过程中，为上滚动轴承10和下滚动轴承12提供油润滑。
所述注气管在内本体10的内部采用直接弯曲且与内本体外壁焊接固定，并采用承托扶正环固定。
在本发明中，双壁注气器主要作用是提供气液双通道，既要保证注气的需要，又要保证循环的气液固三相流体能够顺利排入过滤循环罐，而且为了满足冲砂施工需要时能够旋转冲砂管柱，双壁注气器必须设计有内外本体能够相对转动的结构。本发明中的双壁注气器具有如下的特点：
a.在此双壁注气器的上下两端分别配备了两个冲砂油管和上下两个钻杆螺纹转换接头，确保该注气器能够灵活的与施工现场管柱的连接；
b.为了保证注气器内外本体的能够相对转动，设计了上下两个滚动轴承，而且在两道密封圈122的之间设计了储油腔123，实现注气器内外本体相对转动中的油润滑，大大地提高了内外本体密封件和轴承的使用寿命；
c.为了尽可能地增加油管和内注气管环空的流通面积，在内注气管与内本体10连接及其扶正和承托结构设计中，采用了内注气管直接弯曲与内本体外壁焊接，承托扶正环则采用偏心双通道设计。这些新结构的不仅大大的简化了双壁注气器整体结构的设计和加工，而且使得结构设计更趋于合理，性能更为可靠，使用寿命更高。
注气管柱是气举反循环冲砂技术特有的设备，用来输送压缩气体到混气器的专用设备，要求其在一定气、液压力下不得泄露。而且要保证注气管柱与冲砂油管之间环空面积的最大化，另外，为了现场施工的方便，注气管之间的连接和起下都要求简单、可靠。
本发明实施例提供的所述注气管柱由至少一组输送注气管组成的注气管串，所述注气管串21的上下两端分别设置有带有密封结构的由壬公头20和由壬母头22，注气管柱本体采用204冷拔无缝钢管，这种结构设计不仅提供了注气管柱与冲砂油管环空流通面积的最大化，又使得注气管柱的运输和起下十分方便，便于保养，降低设备成本。
混气管柱位于注气管柱的最下端，位于压缩气体和冲砂液相混合的位置，为气液充分混合提供空间，并且要能够避免冲砂液或砂垢进入注气管堵塞注气通道，为了井控安全的需要，混气管柱还必须具有单项流动能力。参照表 1，表1为混气管柱的参数表。
表1为混气管柱的参数表。
| 最大外径 | 长度 | 内径 | 注气管外径 | 耐气压 | 耐液压 | 连接扣型 |
| 40mm | 9-10m | 18mm | 25mm | 5Mpa | 25Mpa | M27×2mm |
上述中，混气管柱的材质和连接方式都与注气管注相同，中部连接单向阀的作用：一是井控安全的需要，确保一旦发生井下事故，注气管能够封死；二是防止冲砂过程中砂粒进入注气管堵塞气孔：三是保证在接单根时，注气管内保留有气体和阻止冲砂液进入气孔，导致再次开启循环时费时费气，提高施工效率。另外，为了提高混气效果和防止混气管堵塞，在混气管柱的下端设计有一段孔管，而且在最下端还设计有半刚性扶正器，以降低冲砂作业时注气管柱的摆动，提高施工安全性。
在本发明实施例中，所述混气管柱从上到下依次由连接由壬母头30、连接短管、单向阀31、孔管32和扶正器34组成，所述连接短管与孔管32之间通过单向阀31连接，所述孔管32的下部为扶正器34，所述孔管32内设置有排列均匀的孔隙33；所述扶正器34为半刚性扶正器，所述半刚性扶正器作用为降低冲砂作业过程中注气管柱的摆动。表2为混气管柱的参数表。
表2为混气管柱的参数表。
| 最大外径 | 长度 | 内径 | 注气管外径 | 耐气压 | 耐液压 | 连接扣型 |
| 50mm | 10m | 18mm | 25mm | 5Mpa | 25Mpa | M27×2mm |
冲砂笔尖的主要作用是依靠冲砂管柱的上下活动来破碎砂垢，使沉砂泛起，提高冲砂效率，冲砂笔尖主要用于结垢不严重的地热井冲砂。
冲砂笔尖上述设计有一油管接箍40用于与冲砂油管连接，下部是一带有斜坡油管42。气举反循环冲砂笔尖从外型上来看，笔尖的斜坡长度要长些，这样设计的目的是为了避免由于气举反循环冲砂抽吸能力比较大，泛起的沉砂多而堵塞冲砂管柱。另外，在冲砂笔尖的中上部还设计有孔板装置41，设计该装置的目的有二：一是阻止大块的砂垢进入冲砂管堵塞管柱；二是避免一旦注气管柱发生脱落或断裂事故时，注气管柱落入井底，造成井下事故。上述冲砂笔尖的参数如表3所示。
表3为冲砂笔尖的参数。
| 最大外径 | 长度 | 内径 | 斜坡角度 | 孔板直径 | 连接扣型 |
| 88.90mm | 9m | 57mm | 3° | 3-18mm | 27/8TBG |
在本发明提供的实施例中，所述冲砂笔尖包括油管接箍40，所述油管接箍40用于与下冲砂油管连接，其下部是斜坡油管42，所述冲砂笔尖的中部还设置有板孔装置41。
气举反循环冲砂钻头是应用在井底沉砂较多，结垢比较严重的地热井冲砂作业中，其主要作用是，在地面旋转动力的驱动下在井底转动，依靠其外表面的硬质合金刀翼破碎砂垢，使沉砂泛起，提高冲砂效率和效果。其主要由冲砂笔尖连接管箍50、连接管51、钻头本体52和硬质合金刀翼53组成。钻头本体上除一个主水眼外，还设计有三个水眼，这主要一是用于建立冲砂液的循环通道，以便于沉砂的携带，二是防止沉砂淹没水眼，阻塞冲砂液通道。冲砂钻头技术参数如图4表。
表4为冲砂钻头技术参数。
| 最大外径 | 长度 | 内径 | 斜坡角度 | 水眼直径 | 连接扣型 | 刀翼数量 |
| 110mm | 6m | 57mm | 10° | 4-18mm | 27/8TBG | 3 |
在本发明提供的实施例中，所述冲砂钻头包括冲砂笔尖连接管箍50、连接管51、钻头本体52和硬质合金刀翼53，所述冲砂笔尖连接管箍50与冲砂笔尖连接，所述冲砂笔尖连接管箍下端为连接管51，所述连接管51上设置有钻头本体52，所述钻头本体52上设置有主水眼以及设置在主水眼周测的循环通道水眼。
参照图6，气举反循环冲砂洗井施工对现场设备改动较小，一般情况下仅对立管稍加改动。将闸门后的立管卸掉一根，连接排屑管线，排屑管固定至高架槽上，关闭下部闸门，利用原灌浆管线灌浆。
储气罐放置在节流管汇前方，空气压缩机放置在液气分离器前方，钻具正常摆放。
气举反循环洗井工艺技术是把气举钻井技术原理和实践，应用到解决低压井砂堵、砂埋的难题。
以上对本发明实施例所公开的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体实施例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.砂岩地热井气举反循环冲砂洗井工艺，其特征在于，包括如下步骤：在冲砂过程中，空压机将储气罐内的气体压缩，形成压缩气体，压缩气体由高压管线通过进气管经内本体和外本体之间的空腔进入至注气管，再由注气管柱、混气管柱输送至混气器与冲砂液混合，产生气举作用，气举出的气、液、固三相液流由冲砂油管内上升进入双壁注气器内本体和下接头的水眼，经高压管线到达地面储液罐。
2.根据权利要求1所述的砂岩地热井气举反循环冲砂洗井工艺，其特征在于，还包括在井底沉砂较多的作业中，冲砂钻头在地面旋转动力的驱动下在井底转动，依靠其外表面的硬质合金刀翼破碎砂垢，使沉砂泛起，并依据主水眼以及设置在主水眼周测的循环通道水眼建立的冲砂液的循环通道，以便于沉砂的携带，防止沉砂淹没水眼和阻塞冲砂液通道。
3.砂岩地热井气举反循环冲砂洗井设备，其特征在于，包括
双壁注气器、注气管柱、混气管柱、冲砂笔尖以及冲砂钻头，
所述双壁注气器包括内本体、滚动轴承、外本体、进气管、外排管以及注气管，所述内本体和外本体之间通过滚动轴承连接，所述内本体内部分别设置有注气管和外排管，所述进气管由外本体穿过内本体与注气管连接，所述内本体的上端通过上钻杆螺纹转换接头与上冲砂油管连接，所述进气管与高压管线连接，所述内本体的下端下钻杆螺纹转换接头与注气管柱连接，所述注气管柱与混气管柱连接，所述混气管柱与混气器连接，所述下冲砂油管的一端与混气器连接，另一端与冲砂笔尖连接，所述冲砂笔尖与冲砂钻头连接，所述外排管通过下接头与外排高压管线连接，压缩气体由高压管线通过进气管经内本体和外本体之间的空腔进入至注气管，再由注气管柱和混气管柱与冲砂液混合，产生气举作用。
4.根据权利要求3所述的砂岩地热井气举反循环冲砂洗井设备，其特征在于，在冲砂过程中，所述滚动轴承转动带动内本体和外本体相对转动，以便能够旋转上冲砂油管和下冲砂油管。
5.根据权利要求3所述的砂岩地热井气举反循环冲砂洗井设备，其特征在于，所述滚动轴承包括上滚动轴承和下滚动轴承，所述上滚动轴承和下滚动轴承之间设置有由两道密封圈包裹的储油腔，在滚动轴承转动带动内本体和外本体相对转动过程中，为上滚动轴承和下滚动轴承提供油润滑。
6.根据权利要求3所述的砂岩地热井气举反循环冲砂洗井设备，其特征在于，所述注气管在内本体的内部采用直接弯曲且与内本体外壁焊接固定，并采用承托扶正环固定。
7.根据权利要求3所述的砂岩地热井气举反循环冲砂洗井设备，其特征在于，所述注气管柱由至少一组输送注气管组成的注气管串，所述注气管串的上下两端分别设置有带有密封结构的由壬公头和由壬母头。
8.根据权利要求3所述的砂岩地热井气举反循环冲砂洗井设备，其特征在于，所述混气管柱从上到下依次由连接由壬母头、连接短管、单向阀、孔管和扶正器组成，所述连接短管与孔管之间通过单向阀连接，所述孔管的下部为扶正器，所述孔管内设置有排列均匀的孔隙；所述扶正器为半刚性扶正器，所述半刚性扶正器作用为降低冲砂作业过程中注气管柱的摆动。
9.根据权利要求3所述的砂岩地热井气举反循环冲砂洗井设备，其特征在于，所述冲砂笔尖包括油管接箍，所述油管接箍用于与下冲砂油管连接，其下部是斜坡油管，所述冲砂笔尖的中部还设置有板孔装置。
10.根据权利要求3所述的砂岩地热井气举反循环冲砂洗井设备，其特征在于，所述冲砂钻头包括冲砂笔尖连接管箍、连接管、钻头本体以及设置在钻头本体上的硬质合金刀翼，所述冲砂笔尖连接管箍与冲砂笔尖连接，所述砂笔尖连接管箍下端为连接管，所述连接管上设置有钻头本体，所述钻头本体上设置有主水眼以及设置在主水眼周测的循环通道水眼。
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