CN108691566A - 防砂充填一体化井口装置及作业方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及油气开采技术领域，特别涉及一种防砂充填一体化井口装置。本发明还涉及使用防砂充填一体化井口装置进行一体化作业的方法。本发明公开的防砂充填一体化井口装置包括管柱部分与井口坐封部分，管柱部分由提升短节、小四通、旋转部件、井下管柱管依次连接而成，小四通两侧的端口分别与阀门Ⅰ、阀门Ⅱ连接；井口坐封部分由底座法兰、井口大四通连接而成，井口大四通两侧的端口分别与套管阀门Ⅰ、套管阀门Ⅱ连接。该装置不仅能够实现挤压充填、循环充填及反洗井作业的一体化施工，而且也实现了不拆卸井口底座法兰的情况下快速起下管柱。

Description

防砂充填一体化井口装置及作业方法

技术领域

本发明涉及油气开采技术领域，特别涉及一种防砂充填一体化井口装置。本发明还涉及使用防砂充填一体化井口装置进行一体化作业的方法。

背景技术

随着疏松砂岩油藏开发深入，油井出砂日益加剧，大排量的笼统高压充填作为一种常规工艺被普遍使用。而细分层系的调整开发，使得多层井数量大大增加，分层防砂工艺能够有针对性的对整个地层进行区别改造和防砂施工，并确保各层之间相互独立，正被大范围推广。

目前，防砂充填作业用的井口均为固定井口，存在安装、拆卸复杂，工作量大等一系列问题。当在充填结束后需要倒管线反洗井，单层充填需要上提管柱丢手，分层防砂需要起管柱进行换层施工时，固定井口显然无法满足要求。且该井口装置存在操作不便并存在较大安全隐患：首先，采用软管线连接不符合安全要求，并且需要配套地面管汇，安装工作量大，现有结构无法直接更换硬管线；其次，分层防砂换层施工中，起管柱时需要拆装底座法兰，工作量大、耗时较长，带来砂卡管柱风险，安全隐患大。第三，单层充填中若出现反洗不通，需快速起管柱情况时，现有井口结构无法满足要求。

发明内容

针对现有技术中所存在的上述技术问题，本发明提出了一种防砂充填一体化井口装置及作业方法，其不仅能够实现挤压充填、循环充填及反洗井作业的一体化施工，而且也实现了不拆卸井口底座法兰的情况下快速起下管柱。

根据本发明的第一方面，提出了一种防砂充填一体化井口装置，该井口装置包括管柱部分与井口坐封部分，所述管柱部分由提升短节、小四通、旋转部件、井下管柱依次连接而成，所述小四通两侧的端口分别与阀门Ⅰ、阀门Ⅱ连接；所述井口坐封部分由底座法兰、井口大四通连接而成，所述井口大四通两侧的端口分别与套管阀门Ⅰ、套管阀门Ⅱ连接。

作为本发明的一种改进，所述的管柱部分还包括定位部件，所述定位部件设置于所述旋转部件与井下管柱之间，用以调节所述井口装置的位置。

所述定位部件为滑动短节或固定接头。

作为本发明的又一种改进，所述旋转部件包括旋转接头，在所述旋转接头内腔依次设置有中心管、推力球轴承及挡环，所述旋转接头的一端与小四通相连，所述旋转接头的另一端与中心管之间的环空由所述挡环密封，所述中心管下端与所述定位部件相连。

所述中心管为“T”型中空管。

所述井口大四通内腔上部设置有挡环。

根据本发明的又一种改进，所述井口装置还设置有密封压帽，该密封压帽套设在所述井下管柱上，该密封压帽位于所述井口坐封部分上方，当需要固定所述管柱部分时，只需将该密封压帽旋入所述井下管柱与井口坐封部分的环空；上提管柱作业时，只需将该密封压帽从所述井下管柱与井口坐封部分的环空旋出。

所述密封压帽内侧设置有密封圈。

根据本发明的第二方面，提出了使用防砂充填一体化井口装置进行一体化作业的方法，包括以下步骤：

步骤1：组装一体化井口装置

首先，分别组装井口坐封部分及管柱部分，将所述密封压帽套设在井下管柱上，井下管柱下入井中并到位后，将密封压帽旋入井口坐封部分与井下管柱的环空，从而将井口坐封部分与管柱部分固定完成，井口装置组装完成；

其次，将所述阀门Ⅰ、阀门Ⅱ分别与泵液车组、废液池相连；

最后，将所述套管阀门Ⅰ、套管阀门Ⅱ分别与地面配液池、反洗泵车相连。

步骤2：进行挤压充填

打开阀门Ⅰ，关闭阀门Ⅱ、套管阀门Ⅰ、套管阀门Ⅱ，发动泵液车组进行挤压充填，含砂液体经阀门Ⅰ、小四通、旋转部件、定位部件及井下管柱，最终进入油层，根据地层地质参数控制地面泵砂压力及泵砂量，从而完成挤压充填过程。

步骤3：进行循环充填

保持阀门Ⅰ开启，保持阀门Ⅱ、套管阀门Ⅱ处于关闭状态，打开套管阀门Ⅰ，含砂液体由小四通、旋转部件、定位部件，经井下管柱进入目的层后，脱砂后液体从井口坐封部分与井下管柱之间的环空经套管阀门Ⅰ返出地面配液池，完成循环充填过程，流入地面配液池的流体在过滤后可经泵液车组再次泵入井下进行重复充填。

步骤4：进行反洗井作业

挤压及循环充填施工结束后需要快速反洗井，首先关闭阀门Ⅰ，打开阀门Ⅱ，关闭套管阀门Ⅰ，打开套管阀门Ⅱ，开启反洗井泵车进行反洗井，反洗泵车将洗井液泵入井口坐封部分与井下管柱之间的环空，将井下多余砾石、泥砂等颗粒物经井下管柱、定位部件、旋转部件及小四通，从阀门Ⅱ洗出至废液池，直至出口无砂，关闭阀门Ⅱ及套管阀门Ⅱ。

作为本发明的又一种改进，所述作业方法在步骤4之后还进一步包括：

步骤5：上提管柱

首先，旋转打开密封压帽，上提提升短节；

之后，将密封压帽旋入井下管柱与井口密封部分之间的环空，以固定井口装置。

与现有技术相比，本发明的优点在于，通过控制阀门的配合使用，可实现挤压充填、循环充填与反洗井转换的一体化作业，不需要配套安装地面管汇，不需要拆卸管线；通过设置带有轴承的旋转部件，确保了承重状态下旋转管柱的灵活性，方便封隔器丢手；通过密封压帽的设置，实现了在上提管柱作业时只需从井口底座法兰里旋出密封压帽，而不需要拆装井口底座法兰，方便快捷，大大降低砂卡管柱的风险。

附图说明

图1为本发明的防砂充填一体化井口装置示意图。

图2为本发明的旋转部件的半剖视图。

具体实施方式

有关本发明的详细说明及技术内容，配合附图说明如下，然而附图仅提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。

图1是本发明的防砂充填一体化井口装置示意图。防砂充填一体化井口装置，包括管柱部分与井口坐封部分，管柱部分由提升短节1、小四通2、旋转部件5、井下管柱13依次连接而成，小四通2两侧的端口分别与阀门Ⅰ3、阀门Ⅱ4连接；井口坐封部分由底座法兰8、井口大四通12连接而成，井口大四通12两侧的端口分别与套管阀门Ⅰ10、套管阀门Ⅱ11连接。管柱部分还包括定位部件6，定位部件6设置于旋转部件5与井下管柱13之间，定位部件6上部与旋转部件5连接，其下部与井下管柱13连接，用以调节井口装置的位置，满足作业的需求。

在一优选实施例中，定位部件6为滑动短节，定位部件6还可以为固定接头。

如图2所示，旋转部件5包括旋转接头51，在旋转接头51内腔依次设置有中心管52、推力球轴承53及挡环54，旋转接头51的一端与小四通2相连，旋转接头51的另一端与中心管52之间的环空由挡环54密封，旋转接头51、中心管52、挡环54构成一密闭可旋转空间，井下管柱13在承重状态时，在扭矩作用下，井下管柱13带动中心管52旋转，由于推力球轴承53的作用，实现了井下管柱13旋转，而旋转接头51上方的各部件不跟随转动，确保了井口装置的安全性。此外，中心管52下端与定位部件6相连。

在又一优选实施例中，中心管52为“T”型中空管，中心管52上端与旋转接头51内腔上部存在一定的间隙。井口大四通12内腔上部还可以设置挡环9，在上提管柱作业时，挡块9起到了保护、扶正的作业，防止井下管柱13结箍冲击底座，造成碰撞损坏。密封压帽7位于井口坐封部分的上方，当需要固定管柱部分时，只需将该密封压帽7旋入井下管柱13与井口坐封部分之间的环空；上提管柱作业时，只需将该密封压帽7从井下管柱13与井口坐封部分之间的环空旋出即可，可实现不拆卸井口底座法兰8的情况下快速起下管柱，大大降低了砂卡管柱的风险。密封压帽7内侧设置有密封圈，以确保密封压帽7与井下管柱13的紧密贴合。

下面将根据图1、2来描述应用防砂充填一体化井口装置进行一体化作业的方法，该作业方法主要包括以下步骤：

步骤1：组装一体化井口装置

首先，分别组装井口坐封部分及管柱部分，将密封压帽7套设在井下管柱13上，井下管柱13下入井下，将密封压帽13旋入井口坐封部分与井下管柱13之间的环空，从而将井口坐封部分与管柱部分固定完成，井口装置组装完成；

其次，将阀门Ⅰ10、阀门Ⅱ11分别与泵液车组、废液池相连；

最后，将套管阀门Ⅰ10、套管阀门Ⅱ11分别与地面配液池、反洗泵车相连，备用。

步骤2：进行挤压充填施工

打开阀门Ⅰ3，关闭阀门Ⅱ4、套管阀门Ⅰ10、套管阀门Ⅱ11，发动泵液车组进行挤压充填，含砂液体流经阀门Ⅰ3、小四通2、旋转部件5、定位部件6及井下管柱13，最终进入油层，在地面控制时，根据地层地质参数控制地面泵砂压力及泵砂量，泵入达到设计要求时，完成挤压充填过程。

步骤3：进行循环充填施工

在完成挤压充填施工后，继续保持阀门Ⅰ3开启，保持阀门Ⅱ4、套管阀门Ⅱ11处于关闭状态，打开套管阀门Ⅰ10，含砂液体由小四通2、旋转部件5、定位部件6，经井下管柱13进入目的层后，脱砂后液体从井口坐封部分与井下管柱13之间的环空经套管阀门Ⅰ10返出地面配液池，完成循环充填过程，流入地面配液池的流体在过滤后可经泵液车组再次泵入井下进行重复充填。

步骤4：进行反洗井作业施工

在挤压及循环充填施工结束后需要快速反洗井时，首先关闭阀门Ⅰ3，打开阀门Ⅱ4，关闭套管阀门Ⅰ10、打开套管阀门Ⅱ11，开启反洗井泵车进行反洗井，反洗泵车将洗井液泵入井口坐封部分与井下管柱13之间环空，将井下多余砾石、泥砂等颗粒物经井下管柱13、定位部件6、旋转部件5及小四通2，从阀门Ⅱ4洗出至废液池，直至出口无砂，关闭阀门Ⅱ4及套管阀门Ⅱ11。

在又一优选实施例中，如果针对分层充填防砂需上提管柱施工或出现反洗不通的情况时，一体化作业方法还应该在步骤4反洗井作业之后，进行步骤5上提管柱作业。

步骤5：上提管柱作业

首先，旋转打开密封压帽7，上提提升短节1；将管柱部分与井口坐封部分相分离，并提升管柱部分至设计位置；

之后，将密封压帽7再次旋入井下管柱13与井口密封部分之间的环空，以固定井口装置。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，非用以限定本发明的专利范围，其他运用本发明的专利精神的等效变化，均应俱属本发明的专利范围。

Claims (10)

1.防砂充填一体化井口装置，其特征在于：该井口装置包括管柱部分与井口坐封部分，所述管柱部分由提升短节、小四通、旋转部件、井下管柱依次连接而成，所述小四通两侧的端口分别与阀门Ⅰ、阀门Ⅱ连接；所述井口坐封部分由底座法兰、井口大四通连接而成，所述井口大四通两侧的端口分别与套管阀门Ⅰ、套管阀门Ⅱ连接。

2.如权利要求1所述的防砂充填一体化井口装置，其特征在于：所述的管柱部分还包括定位部件，所述定位部件设置于所述旋转部件与井下管柱之间，用以调节所述井口装置的位置。

3.如权利要求2所述的防砂充填一体化井口装置，其特征在于：所述定位部件为滑动短节或固定接头。

4.如权利要求3所述的防砂充填一体化井口装置，其特征在于：所述旋转部件包括旋转接头，在所述旋转接头内腔依次设置有中心管、推力球轴承及挡环，所述旋转接头的一端与小四通相连，所述旋转接头的另一端与中心管之间的环空由所述挡环密封，所述中心管下端与所述定位部件相连。

5.如权利要求4所述的防砂充填一体化井口装置，其特征在于：所述中心管为“T”型中空管。

6.如权利要求4所述的防砂充填一体化井口装置，其特征在于：所述井口大四通内腔上部设置有挡环。

7.如权利要求1-6任一项所述的防砂充填一体化井口装置，其特征在于：所述井口装置还设置有密封压帽，该密封压帽套设在所述井下管柱上，该密封压帽位于所述井口坐封部分上方，当需要固定所述管柱部分时，只需将该密封压帽旋入所述井下管柱与井口坐封部分的环空；上提管柱作业时，只需将该密封压帽从所述井下管柱与井口坐封部分的环空旋出。

8.如权利要求7所述的防砂充填一体化井口装置，其特征在于：所述密封压帽内侧设置有密封圈。

9.使用如权利要求1-8中任一项所述的防砂充填一体化井口装置进行一体化作业的方法，包括以下步骤：

步骤1：组装一体化井口装置

首先，分别组装井口坐封部分及管柱部分，将所述密封压帽套设在井下管柱上，井下管柱下入井中并到位后，将密封压帽旋入井口坐封部分与井下管柱的环空，从而将井口坐封部分与管柱部分固定完成，井口装置组装完成；

其次，将所述阀门Ⅰ、阀门Ⅱ分别与泵液车组、废液池相连；

最后，将所述套管阀门Ⅰ、套管阀门Ⅱ分别与地面配液池、反洗泵车相连。

步骤2：进行挤压充填

打开阀门Ⅰ，关闭阀门Ⅱ、套管阀门Ⅰ、套管阀门Ⅱ，发动泵液车组进行挤压充填，含砂液体经阀门Ⅰ、小四通、旋转部件、定位部件及井下管柱，最终进入油层，根据地层地质参数控制地面泵砂压力及泵砂量，从而完成挤压充填过程。

步骤3：进行循环充填

保持阀门Ⅰ开启，保持阀门Ⅱ、套管阀门Ⅱ处于关闭状态，打开套管阀门Ⅰ，含砂液体由小四通、旋转部件、定位部件，经井下管柱进入目的层后，脱砂后液体从井口坐封部分与井下管柱之间的环空经套管阀门Ⅰ返出地面配液池，完成循环充填过程，流入地面配液池的流体在过滤后可经泵液车组再次泵入井下进行重复充填。

步骤4：进行反洗井作业

挤压及循环充填施工结束后需要快速反洗井，首先关闭阀门Ⅰ，打开阀门Ⅱ，关闭套管阀门Ⅰ，打开套管阀门Ⅱ，开启反洗井泵车进行反洗井，反洗泵车将洗井液泵入井口坐封部分与井下管柱之间的环空，将井下多余砾石、泥砂等颗粒物经井下管柱、定位部件、旋转部件及小四通，从阀门Ⅱ洗出至废液池，直至出口无砂，关闭阀门Ⅱ及套管阀门Ⅱ。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于：所述作业方法在步骤4之后还进一步包括：

步骤5：上提管柱

首先，旋转打开密封压帽，上提提升短节；

之后，将密封压帽旋入井下管柱与井口密封部分之间的环空，以固定井口装置。