CN108798567B - 一种过玻璃钢筛管的煤层气井洗井工具及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种过玻璃钢筛管的煤层气井洗井工具，包括冲管、射流振荡喷嘴、水力封隔式喷头、压力调节器以及导向头；所述冲管布置在玻璃钢筛管的中心，在冲管与玻璃钢筛管之间设置有第一弹性扶正套，冲管依次与射流振荡喷嘴、水力封隔式喷头、压力调节器以及导向头连接。过筛管的煤层气洗井由于筛管的缝隙比较大，洗井工具释放的高压流体过筛管后流速变小，达不到相应的清洗效果；本发明在清洗过程中通过水力封隔环和活动压套的移动能够收缩挤压流体空间，使从筛管缝隙流出的流体速度增大，从而增强清洗效果。另外，利用压力脉冲机理提高喷射清洗效果，在装嘴体内部设计有振荡腔，通过振荡腔产生的压力脉冲能够提高清洗效果。
Description
技术领域
本发明涉及煤层气开采设备技术领域，具体地说是涉及一种过玻璃钢筛管的煤层气井洗井工具及方法。
背景技术
在煤层气开发过程中，煤层气主要吸附于微孔中，而割理是煤层气产出的主要通道，裂缝的孔隙度对煤层的渗透率有重要影响。钻井液进入裂缝，会在以下几方面对储层造成污染，造成储层渗透率下降:①煤基质吸收液体发生膨胀，挤压裂缝，使得储层渗透率大幅度下降，并且该过程几乎是不可逆的；②钻井液中的固相颗粒(粘土颗粒、岩屑、粉煤灰等)堵塞裂缝造成储层渗透率下降；③若钻井液中含有聚合物，高分子聚合物吸附粘土颗粒也会引起裂缝的堵塞；④钻井液与地层流体不匹配，生成沉淀堵塞裂缝。另外，钻井产生的岩屑等碎屑物也会严重污染煤层，造成渗透率的下降将严重影响煤层气的产量。钻井过程中有机物钻井液形成的泥饼及钻井过程中近井地带的污染，是影响煤层气井产能的主要原因之一。
目前，可控的水平井洗井工艺技术成为解决煤层气井泥饼和污染问题、提高煤层气产量的关键技术之一。由于洗井工具的喷射水流压力低、割缝筛管的存在以及近井地带污染程度高等原因，使得洗井效果较差，洗井次数增加，耗时较长。因此，提高高压流体的喷射速度增强洗井效果，并且在一定程度上能够减轻近井地带的污染，成为煤层气开采过程中一个亟待解决的问题。
发明内容
基于上述技术问题，本发明提供一种过玻璃钢筛管的煤层气井洗井工具，以及采用该洗井工具进行煤层气井洗井的工艺方法。该洗井工具利用射流技术和增压封隔技术透过玻璃钢割缝筛管来清洗裸眼井壁、解除煤层气井井壁泥饼及近井地带污染问题。
本发明所采用的技术解决方案是：
一种过玻璃钢筛管的煤层气井洗井工具，包括冲管、射流振荡喷嘴、水力封隔式喷头、压力调节器以及导向头；
所述冲管布置在玻璃钢筛管的中心，在冲管与玻璃钢筛管之间设置有第一弹性扶正套，冲管包括用于输送洗井液的管体，第一弹性扶正套通过挡环固定在管体上，管体的一端设置有接箍，管体的另一端与射流振荡喷嘴连接；
所述射流振荡喷嘴包括装嘴体，装嘴体的一端与管体螺纹连接，装嘴体的另一端设置有接头，装嘴体的内部依次设置有相互之间连通的第一振荡腔和第二振荡腔，第一振荡腔与管体的内部连通；
所述水力封隔式喷头位于射流振荡喷嘴的一端，水力封隔式喷头包括喷头体和喷头外体；
所述导向头包括芯轴，芯轴的一端与装嘴体相抵触，芯轴与装嘴体通过接头连接，在芯轴的该端中心设置有集液孔，集液孔与第二振荡腔连通，所述喷头体设置在芯轴上，且喷头体与集液孔相连通，所述喷头外体设置在喷头体的外侧，在喷头体和喷头外体之间设置有水力封隔环，在喷头外体和芯轴之间还设置有第一密封件；在芯轴的另一端设置有导扶套，在芯轴的该端末尾处设置有挡圈；
所述压力调节器设置在喷头外体和导扶套之间，压力调节器包括压簧、活动压套和压簧调节罩，活动压套设置在喷头外体的一端，且套设在芯轴上，压簧调节罩通过螺栓与芯轴固定连接，在压簧调节罩和芯轴之间形成有用于容纳活动压套的腔室，压簧布置在腔室内且连接在活动压套和压簧调节罩之间。
优选的，所述管体与接箍螺纹连接；所述接头与芯轴之间设置有第二密封件；所述导扶套与玻璃钢筛管之间设置有第二弹性扶正套。
优选的，所述喷头体包括与芯轴伸展方向相垂直的径向喷嘴，以及若干个布设在径向喷嘴周围的侧向喷嘴。
优选的，所述喷头外体设置两个，且对称的位于所述芯轴的两侧，相应的所述喷头体也设置两个。
优选的，所述第一密封件和第二密封件均设置三个，且分别沿芯轴的外壁周圈均匀分布。
一种过玻璃钢筛管的煤层气井洗井方法，采用上述的工具，具体步骤如下：
(1)将工具下入工程水平井的水平段，向洗井工具内注入高压洗井液进行喷射洗井；
(2)按一定的速度向前移动洗井工具，高压流体经管体、第一振荡腔和第二振荡腔后进入喷头体；若喷头体的径向喷嘴正对筛管割缝，则高速流体直接对井眼进行清洗；若径向喷嘴周围无筛管割缝，则喷头体与玻璃钢割缝筛管形成的环形密封腔压力升高，水力封隔环带动活动压套下移，下移过程中有筛管割缝露出，则高压流体清洗井壁，压力释放；压力释放后，在压簧作用下，水力封隔环复位；
(3)重复步骤(2)，直到排采直井井口返出液较清为止，洗井完成。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果如下：
1.过筛管的煤层气洗井由于筛管的缝隙比较大，洗井工具释放的高压流体过筛管后流速变小，达不到相应的清洗效果；本发明在清洗过程中通过水力封隔环和活动压套的移动能够收缩挤压流体空间，使从筛管缝隙流出的流体速度增大，从而增强清洗效果。
2.利用压力脉冲机理提高喷射清洗效果。在装嘴体内部设计有振荡腔，通过振荡腔产生的压力脉冲能够提高清洗效果。
3.能够清洗近井地带的泥灰，增强近井地带煤层渗透率或造成易垮塌段进一步垮塌，促进产能的释放，提高煤层气的产量。
4.本发明结构简单，工作有效可行，具有广阔的应用前景。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步说明：
图1为本发明煤层气井洗井工具的总体结构示意图；
图2为本发明煤层气井洗井工具的结构原理示意图；
图3为本发明煤层气井洗井工具进行煤层气井洗井时的示意图。
图中：1-水平井裸眼，2-玻璃钢割缝筛管，3-第一弹性扶正套，31-挡环，4-冲管，41-管体，42-接箍，5-射流振荡喷嘴，51-装嘴体，52-第一振荡腔，53-第二振荡腔，54-接头，6-水力封隔式喷头，61-喷头体，62-喷头外体，63-第一密封件，64-水力封隔环，7-压力调节器，71-压簧，72-活动压套，73-压簧调节罩，8-导向头，81-芯轴，82-挡圈，83-导扶套，84-紧定螺钉，91-工程水平井，92-排采直井，10-集液孔，11-腔室，12-第二密封件，13-第二弹性扶正套。
具体实施方式
结合附图，一种过玻璃钢筛管的煤层气井洗井工具，包括冲管4、射流振荡喷嘴5、水力封隔式喷头6、压力调节器7以及导向头8。所述冲管4布置在玻璃钢割缝筛管2的中心，玻璃钢割缝筛管2的外侧为水平井裸眼1，在冲管4与玻璃钢割缝筛管2之间设置有第一弹性扶正套3。冲管4包括用于输送洗井液的管体41，第一弹性扶正套3通过挡环31固定在管体41上，管体41的一端设置有接箍42，管体41的另一端与射流振荡喷嘴5连接。
所述射流振荡喷嘴5包括装嘴体51，装嘴体51的一端与管体41螺纹连接，装嘴体51的另一端设置有接头54，装嘴体51的内部依次设置有相互之间连通的第一振荡腔52和第二振荡腔53，第一振荡腔52与管体41的内部连通。所述水力封隔式喷头6位于射流振荡喷嘴5的一端，水力封隔式喷头6包括喷头体61和喷头外体62。
所述导向头8包括芯轴81，芯轴81的一端与装嘴体51相抵触，芯轴81与装嘴体51通过接头54连接，在芯轴81的该端中心设置有集液孔10，集液孔10与第二振荡腔53连通，所述喷头体61设置在芯轴81上，且喷头体61与集液孔10相连通。所述喷头外体62设置在喷头体61的外侧，在喷头体61和喷头外体62之间设置有水力封隔环64，在喷头外体62和芯轴81之间还设置有第一密封件63。在芯轴81的另一端设置有导扶套83，在芯轴的该端末尾处设置有挡圈82。
所述压力调节器7设置在喷头外体62和导扶套83之间，压力调节器7包括压簧71、活动压套72和压簧调节罩73，活动压套72设置在喷头外体62的一端，且套设在芯轴81上，压簧调节罩73通过紧定螺钉84与芯轴81固定连接，在压簧调节罩和芯轴之间形成有用于容纳活动压套的腔室11，压簧71布置在腔室内且连接在活动压套71和压簧调节罩73之间。
作为对本发明的进一步设计，所述管体41与接箍42螺纹连接；所述接头54与芯轴81之间设置有第二密封件12。所述导扶套83与玻璃钢割缝筛管2之间设置有第二弹性扶正套13。第一弹性扶正套和第二弹性扶正套的数量可根据需要进行设置，且间隔分布，用以保持水力喷射洗井工具位于井眼中央。
更进一步的，所述喷头体61包括与芯轴伸展方向相垂直的径向喷嘴，以及若干个布设在径向喷嘴周围的侧向喷嘴。
进一步的，所述喷头外体设置两个，且对称的位于所述芯轴的两侧，相应的所述喷头体也设置两个。
更进一步的，所述第一密封件63和第二密封件12均设置三个，且分别沿芯轴的外壁周圈均匀分布，用以保证接触部分的密封性。
本发明的工作过程及原理大致如下：
本发明实施例中水力脉冲喷射井壁洗井工具的工作原理如图1所示，清洗过程采用移动管柱的方式进行，高压水依次经中心管体、第一振荡腔52、第二振荡腔53、集液孔10后进入喷头体61，由多个喷嘴径向和侧向喷出，如果径向喷嘴正对割缝，则高速流体可以直接喷射至井眼环空，对井壁进行冲洗。如果喷头体61径向喷嘴周边无割缝，则喷头体61与玻璃钢割缝筛管形成的环形密封腔压力升高，芯轴81、喷头外体62和喷头体61在压力作用下下移，并通过水力封隔环64带动活动压套72下移，此时压簧调节罩73和导扶套83均固定不动，压簧71被压缩。下移过程如有割缝露出，高压流体直接从割缝喷出，对井壁进行清洗，压力释放后，在压簧71作用下，水力封隔环64、芯轴81、喷头体61等复位。如下移过程中较长一段时间无割缝露出，喷头体61与玻璃钢割缝筛管2形成的环形密封压力腔还与中心管体和玻璃钢割缝筛管2之间的环空腔连通，用以压力释放，以保证洗井工具和玻璃钢割缝筛管2的安全。
为提高清洗效果，水力封隔式喷头6对应设计有第一振荡腔52和第二振荡腔53，通过振荡腔产生压力脉冲提高喷射清洗效果。后续通过水力封隔式喷头6的憋压放大，然后喷出，使得喷射洗井效果得以进一步增强。
采用上述煤层气洗井工具，本发明还提供了一种过玻璃钢筛管的煤层气井洗井方法，具体步骤如下:
(1)将工具下入工程水平井91的水平段，向洗井工具内注入高压洗井液进行喷射洗井。
(2)按一定的速度向前移动洗井工具，高压流体由管体依次经第一振荡腔52、第二振荡腔53、集液孔10进入喷头体61；若径向喷嘴正对筛管割缝，则高速流体直接对井眼进行清洗；若径向喷嘴周围无筛管割缝，则喷头体61与玻璃钢割缝筛管2形成的环形密封腔压力升高，水力封隔环64带动压套72下移，下移过程中有筛管割缝露出，则高压流体清洗井壁，压力释放；压力释放后，在压簧71作用下，水力封隔环64复位。
(3)重复步骤(2)，直到排采直井92井口返出液较清为止，洗井完成。
上述方式中未述及的部分采取或借鉴已有技术即可实现。
上述实施例只是为了说明本发明的技术思路及特点，其目的是让技术人员能够了解本发明的内容和方法并能够顺利实施，并不限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质做出等效的变化或修饰，都涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (3)
1.一种过玻璃钢割缝筛管的煤层气井洗井方法，其采用了过玻璃钢割缝筛管的煤层气井洗井工具，所述过玻璃钢割缝筛管的煤层气井洗井工具包括冲管、射流振荡喷嘴、水力封隔式喷头、压力调节器以及导向头；
所述冲管布置在玻璃钢割缝筛管的中心，在冲管与玻璃钢割缝筛管之间设置有第一弹性扶正套，冲管包括用于输送高压洗井液的管体，第一弹性扶正套通过挡环固定在管体上，管体的一端设置有接箍，管体的另一端与射流振荡喷嘴连接；
所述射流振荡喷嘴包括装嘴体，装嘴体的一端与管体螺纹连接，装嘴体的另一端设置有接头，装嘴体的内部依次设置有相互之间连通的第一振荡腔和第二振荡腔，第一振荡腔与管体的内部连通；
所述水力封隔式喷头位于射流振荡喷嘴的一端，水力封隔式喷头包括喷头体和喷头外体；
所述导向头包括芯轴，芯轴的一端与装嘴体相抵触，芯轴与装嘴体通过接头连接，在芯轴的该端中心设置有集液孔，集液孔与第二振荡腔连通，所述喷头体设置在芯轴上，且喷头体与集液孔相连通，所述喷头外体设置在喷头体的外侧，在喷头体和喷头外体之间设置有水力封隔环，在喷头外体和芯轴之间还设置有第一密封件；在芯轴的另一端设置有导扶套，在芯轴的该端末尾处设置有挡圈；
所述压力调节器设置在喷头外体和导扶套之间，压力调节器包括压簧、活动压套和压簧调节罩，活动压套设置在喷头外体的一端，且套设在芯轴上，压簧调节罩通过螺栓与芯轴固定连接，在压簧调节罩和芯轴之间形成有用于容纳活动压套的腔室，压簧布置在腔室内且连接在活动压套和压簧调节罩之间；
所述管体与接箍螺纹连接；所述接头与芯轴之间设置有第二密封件；所述导扶套与玻璃钢割缝筛管之间设置有第二弹性扶正套；
所述喷头体包括与芯轴伸展方向相垂直的径向喷嘴，以及若干个布设在径向喷嘴周围的侧向喷嘴；
其特征在于，所述洗井方法步骤如下：
(1)将洗井工具下入工程水平井的水平段，向洗井工具内注入高压洗井液进行喷射洗井；
(2)按一定的速度向前移动洗井工具，高压洗井液经管体、第一振荡腔和第二振荡腔后进入喷头体；若喷头体的径向喷嘴正对筛管割缝，则高压洗井液直接对井壁进行清洗；若径向喷嘴周围无筛管割缝，则喷头体与玻璃钢割缝筛管形成的环形密封腔压力升高，水力封隔环带动活动压套下移，下移过程中有筛管割缝露出，则高压洗井液清洗井壁，压力释放；压力释放后，在压簧作用下，水力封隔环复位；
(3)重复步骤(2)，直到排采直井井口返出液较清为止，洗井完成。
2.根据权利要求1所述的一种过玻璃钢割缝筛管的煤层气井洗井方法，其特征在于：所述喷头外体设置两个，且对称的位于所述芯轴的两侧，相应的所述喷头体也设置两个。
3.根据权利要求1所述的一种过玻璃钢割缝筛管的煤层气井洗井方法，其特征在于：所述第一密封件和第二密封件均设置三个，且分别沿芯轴的外壁周圈均匀分布。
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