CN108868679A - 一种煤层气裸眼多分支水平井井眼疏通工具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种煤层气裸眼多分支水平井井眼疏通工具，属于煤层气行业中水平井井眼疏通领域。本发明实施例首先采用下段不带有单向阀的疏通工具对主井眼进行疏通，再采用下段设置有单向阀的疏通工具对分支井眼疏通。且对于用于疏通分支井眼的疏通工具，具体地设置该井眼疏通工具包括上段、通过万向轴与上段连接的中段以及通过万向轴与中段连接的下段，在中段的内部设置有螺旋线槽，并在下段上设置有压控单向阀。本发明实施例利用带压液体在不同压力状态下通过该井眼疏通工具时产生的不同工作状态，实现分支井眼选择性重入以及对垮塌井眼的疏通功能，大幅度提高裸眼多分支水平井堵塞井眼的疏通效率；具有结构简单、操作简便、作业可靠的优点。
Description
技术领域
本发明涉及煤层气行业中水平井井眼疏通作业领域，特别涉及一种煤层气裸眼多分支水平井井眼疏通工具。
背景技术
煤层气裸眼多分支水平井是开发低压、低渗透性煤储层的有效手段。但是，在排采过程中，许多裸眼多分支水平井都出现了井眼变形、垮塌或者被煤粉堵塞等现象，进而导致气、水通道受阻，产气量迅速下降，这些问题严重制约了裸眼多分支水平井在煤层气开发中的广泛应用。
目前，煤层气行业内对低产煤层气多分支水平井的盘活工作主要采用两种方法：一种方法是在原有老井井眼基础上实施二次钻井；另一种方法是通过注入高压氮气泡沫，企图通过高压氮气对堵塞井眼进行疏通。然而，事实证明这两种方法都不能很好地解决气、水通道受阻的问题。
在实现本发明的过程中，设计人发现现有技术至少存在以下问题：虽然在常规油气开发过程中也曾研究出诸多针对多分支水平井的井下疏通工具，但煤储层与常规油气储层相比在力学性质上存在很大区别，应用起来容易造成煤层二次垮塌，因此现有的井下疏通工具无法满足煤层气多分支水平井井眼疏通作业的需要。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明提供一种能够顺利实现井眼疏通的煤层气裸眼多分支水平井井眼疏通工具。
具体而言，包括以下的技术方案：
一种煤层气裸眼多分支水平井井眼疏通工具，该井眼疏通工具包括中段；通过第一万向轴连接在所述中段的上方的上段；和通过第二万向轴连接在所述中段的下方的下段；所述上段、所述中段和所述下段之间相互连通；其中，所述中段的内部设置有螺旋线槽；所述下段远离所述中段的端部设置有带有喷嘴的引导头，在所述引导头和所述第二万向轴之间还具有的第一单向阀，所述第一单向阀为压控单向阀。
优选地，所述第一单向阀设置在所述下段的一侧上。
进一步地，所述下段和所述中段之间还通过弹簧相连；所述弹簧位于所述第二万向轴的下方。
进一步地，所述上段上设置有带有第二单向阀的泄流孔和位于所述泄流孔的外部的弹性体，所述第二单向阀与所述弹性体相连。
优选地，所述第二单向阀为压控单向阀。
进一步地，所述引导头包括牙齿，所述牙齿设置在所述引导头的端部。
优选地，所述喷嘴设置在所述引导头的所述端部。
优选地，所述上段的内部设置有用于与作业管柱相连的丝扣。
一种煤层气裸眼多分支水平井井眼疏通工具，该水平井井眼疏通工具包括中段；通过第一万向轴连接在所述中段的上方的上段；和连接在所述中段的下方的下段；所述上段、所述中段和所述下段之间相互连通；其中，所述中段的内部设置有螺旋线槽；所述下段远离所述中段的端部设置有带有喷嘴的引导头。
进一步地，在所述下段的中部设置有所述喷嘴。
本发明实施例提供的技术方案的有益效果：提供了一种能够顺利实现井眼疏通的煤层气裸眼多分支水平井井眼疏通工具。当在排采过程中水平井井眼发生堵塞时，首先采用下段不带有单向阀的疏通工具对主井眼进行疏通，然后再采用下段设置有单向阀的疏通工具对分支井眼疏通。对于用于疏通分支井眼的疏通工具，具体地设置该井眼疏通工具包括上段、通过万向轴与该上段连接的中段以及通过万向轴与该中段连接的下段，在中段的内部设置有螺旋线槽，并在下段上设置有压控单向阀，本发明实施例利用带压液体在不同压力状态下通过该井眼疏通工具时产生的不同工作状态，实现分支井眼选择性重入以及对垮塌井眼的疏通功能。本发明实施例可以在没有预先放置定位斜向装置的裸井眼中将作业管柱下入水平井段的主支或者分支当中，并通过加压使循环液体将井眼中的煤粉、煤块带到地面，实现井眼疏通的目的，大幅度提高裸眼多分支水平井堵塞井眼的疏通效率，提高煤层气裸眼多分支水平井产气量；具有结构简单、操作简便、作业可靠的优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的用于疏通煤层气裸眼多分支水平井的主井眼的井眼疏通工具的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的用于疏通煤层气裸眼多分支水平井的分支井眼的井眼疏通工具的结构示意图。
图中的附图标记分别表示：
1、中段；11、螺旋线槽；
2、上段；21、泄流孔；22、第二单向阀；23、弹性体；
3、下段；31、引导头；311、喷嘴；312、牙齿；32、第一单向阀；
4、第一万向轴；
5、第二万向轴；
6、弹簧。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。除非另有定义，本发明实施例所用的所有技术术语均具有与本领域技术人员通常理解的相同的含义。
本发明实施例提供一种煤层气裸眼多分支水平井井眼疏通工具，该井眼疏通工具包括用于对主井眼进行疏通的井眼疏通工具(如图1所示)和对分支井眼进行疏通的井眼疏通工具(如图2所示)。当对多分支水平井井眼进行疏通时，需要先疏通煤层气裸眼多分支水平井的主井眼，再疏通其分支井眼。
对煤层气裸眼多分支水平井的主井眼进行疏通时，可采用如图1所示的井眼疏通工具，图1为本发明实施例提供的用于疏通煤层气裸眼多分支水平井的主井眼的井眼疏通工具的结构示意图。该井眼疏通工具包括中段1；通过第一万向轴4连接在中段1的上方的上段2；和连接在中段1的下方的下段3；上段2、中段1和下段3之间相互连通；其中，中段1的内部设置有螺旋线槽11；且下段3远离中段1的端部设置有带有喷嘴311的引导头31。
本发明实施例提供的用于疏通煤层气裸眼多分支水平井的主井眼的井眼疏通工具的工作原理为：将该井眼疏通工具通过上段2连接到作业管柱(通井管柱)上，并随作业管柱下放到主井眼中，通过作业管柱向该井眼疏通工具中注入带压流体，带压流体通过疏通工具的中段1时在螺旋线槽11的作用下产生扭矩，从而通过第一万向轴4带动中段1和下段3旋转，即带动位于疏通工具的下段3的引导头31旋转，而引导头31可包括喷嘴311和牙齿312，具有破岩能力的带压流体从喷嘴311中喷出，配合旋转的牙齿312对主井眼中的堵塞位置进行疏通，并通过带压流体的循环将煤粉、煤块等废弃物带到地面。采用该井眼疏通工具对裸眼多分支水平井的主井眼进行疏通，具有结构简单、操作简便、作业可靠的优点。
主井眼疏通完毕之后，对煤层气裸眼多分支水平井的分支井眼进行疏通，此时主、分支井眼的连接部位也已暴露出来，即使入口处有一定变形也不会完全堵死。对分支井眼疏通可采用如图2所示的井眼疏通工具，图2为本发明实施例提供的用于疏通煤层气裸眼多分支水平井的分支井眼的井眼疏通工具的结构示意图。该井眼疏通工具包括中段1；通过第一万向轴4连接在中段1的上方的上段2；和通过第二万向轴5连接在中段1的下方的下段3；中段1、上段2和下段3之间相互连通；其中，中段1的内部设置有螺旋线槽11；下段3远离中段1的端部设置有带有喷嘴311的引导头31，在引导头31和第二万向轴5之间还设置有第一单向阀32，第一单向阀32为压控单向阀。
本发明实施例提供的用于疏通煤层气裸眼多分支水平井的分支井眼的疏通工具的工作原理为：将该井眼疏通工具通过上段2连接到作业管柱(通井管柱)上，将作业管柱沿主支缓慢下入到分支井眼入口偏上一点儿的位置，然后向作业管柱内打压流体，洗井液产生循环；当带压流体通过该井眼疏通工具的中段1时在螺旋线槽11的作用下产生扭矩，从而通过第一万向轴4带动中段1和下段3旋转；当带压流体通过下段3时，带压流体从第一单向阀32向外喷射，由于第一单向阀32设置在下段3的一侧上，带压流体从第一单向阀32向外喷射时会产生反作用力推动该井眼疏通工具的下段3通过第二万向轴5通过第二万向轴5发生偏转，此时边循环边下放管柱，当疏通工具的前端到达分支井眼入口位置时，在偏转力和旋转力的共同作用下，该井眼疏通工具可顺利滑进分支井眼。当疏通工具顺利进入分支井眼后，再将作业管柱缓慢下放一段距离，然后迅速提高排量，使管柱内流体压力升高；由于第一单向阀32为压控单向阀，管柱内流体压力升高可使得第一单向阀32关闭，下段3停止偏转，疏通工具的中段1内部的螺旋线槽11在高压流体作用下扭矩增大，并带动下段3加速旋转(加大了疏通工具的破岩能力)，而此时具有破岩能力的带压流体从喷嘴311中喷出，配合旋转的引导头31对分支井眼中的堵塞位置进行疏通，并通过带压流体的循环将煤粉、煤块等废弃物带到地面。
按照以上操作步骤，依次疏通主支与各个分支井眼，直到所有水平井眼全部疏通为止。本发明实施例提供的用于疏通煤层气裸眼多分支水平井的分支井眼的疏通工具，利用带压液体在不同压力状态下通过该井眼疏通工具时产生的不同工作状态，实现分支井眼选择性重入以及对垮塌井眼的疏通功能；本发明实施例可以在没有预先放置定位斜向装置的裸井眼中将作业管柱下入水平井段的主支或者分支当中，并通过加压使循环液体将井眼中的煤粉、煤块带到地面，实现井眼疏通的目的，大幅度提高裸眼多分支水平井堵塞井眼的疏通效率，提高煤层气裸眼多分支水平井产气量，具有结构简单、操作简便、作业可靠的优点。
另外，为防止井眼再次垮塌，可尝试将筛管下到主支以及各分支当中，从而彻底盘活低产煤层气裸眼多分支水平井老井，并使裸眼多分支水平井这种技术得以重新应用。
在上述的井眼疏通工具中，当疏通工具进入分支井眼后，管柱内流体压力使第一单向阀32关闭，此时为了使疏通工具的下段3恢复到中心位置处，还可设置下段3和中段1之间还通过弹簧6相连；弹簧6位于第二万向轴5的下方。当第一单向阀32关闭时，疏通工具的下段3在弹簧6的作用下恢复到中心位置，以减小偏转磨损，便于引导头31对分支井眼的疏通。
在上述的井眼疏通工具中，为了能够判断疏通工具是否进入了分支井眼中，还可在上段2上设置带有第二单向阀22的泄流孔21和位于泄流孔21的外部的弹性体23，第二单向阀22与弹性体23相连，且水平井井眼疏通工具的最宽尺寸位于弹性体23处。实际操作中，随着作业管柱的缓慢下放，当弹性体23通过分支井眼时，会在井壁挤压力的作用下推动上段2内部的第二单向阀22张开，使得带压流体从上段2的泄流孔21中喷出，从而造成地面压力表度数下降，以此来判断疏通工具是否已顺利进入分支井眼；且为了进一步进行判断验证，还可在上段2上设置多个连接有第二单向阀22和弹性体23的泄流孔21，使得每个弹性体23通过时都会使地面压力表度数下降，以此来提高判断疏通工具顺利进入分支井眼的准确性。
在上述的井眼疏通工具中，同样地可设置第二单向阀22为压控单向阀，当疏通工具顺利进入分支井眼后，迅速提高排量使得第二单向阀22也关闭，管柱内流体压力迅速升高(而不被泄压)，进而使高压流体产生的扭矩增大，并带动下段3加速旋转，大大增加了疏通工具的破岩能力。
在上述的井眼疏通工具中，在引导头31的端部可设置有牙齿312，同时喷嘴311也可设置在引导头31的端部，在下段3旋转过程中，喷嘴311喷射出具有破岩能力的高压流体，同时配合牙齿312旋转磨损堵塞物来疏通堵塞位置，以更高效地对堵塞部位进行疏通。
进一步地，还可在引导头31的中部设置喷嘴311，以加快疏通。
在上述的井眼疏通工具中，对疏通工具与作业管柱的连接方式没有严格限定，本领域常规技术手段均可，例如，可在上段2的内部设置有用于与作业管柱相连的丝扣。
本发明实施例提供一种煤层气裸眼多分支水平井井眼疏通工具。当在排采过程中水平井井眼发生堵塞时，首先采用下段不带有单向阀的疏通工具对主井眼进行疏通，然后再采用下段设置有单向阀的疏通工具对分支井眼疏通。对于用于疏通分支井眼的疏通工具，具体地设置该井眼疏通工具包括上段、通过万向轴与该上段连接的中段以及通过万向轴与该中段连接的下段，在中段的内部设置有螺旋线槽，并在下段上设置有压控单向阀，本发明实施例利用带压液体在不同压力状态下通过该井眼疏通工具时产生的不同工作状态，实现分支井眼选择性重入以及对垮塌井眼的疏通功能。本发明实施例可以在没有预先放置定位斜向装置的裸井眼中将作业管柱下入水平井段的主支或者分支当中，并通过加压使循环液体将井眼中的煤粉、煤块带到地面，实现井眼疏通的目的，大幅度提高裸眼多分支水平井堵塞井眼的疏通效率，提高煤层气裸眼多分支水平井产气量；具有结构简单、操作简便、作业可靠的优点。
以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本发明的技术方案，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种煤层气裸眼多分支水平井井眼疏通工具，其特征在于，该井眼疏通工具包括：
中段(1)；
通过第一万向轴(4)连接在所述中段(1)的上方的上段(2)；和
通过第二万向轴(5)连接在所述中段(1)的下方的下段(3)；所述上段(2)、所述中段(1)和所述下段(3)之间相互连通；
其中，所述中段(1)的内部设置有螺旋线槽(11)；所述下段(3)远离所述中段(1)的端部设置有带有喷嘴(311)的引导头(31)，在所述引导头(31)和所述第二万向轴(5)之间还具有的第一单向阀(32)，所述第一单向阀(32)为压控单向阀。
2.根据权利要求1所述的井眼疏通工具，其特征在于，所述第一单向阀(32)设置在所述下段(3)的一侧上。
3.根据权利要求1所述的井眼疏通工具，其特征在于，所述下段(3)和所述中段(1)之间还通过弹簧(6)相连；所述弹簧(6)位于所述第二万向轴(5)的下方。
4.根据权利要求1所述的井眼疏通工具，其特征在于，所述上段(2)上设置有带有第二单向阀(22)的泄流孔(21)和位于所述泄流孔(21)的外部的弹性体(23)，所述第二单向阀(22)与所述弹性体(23)相连。
5.根据权利要求4所述的井眼疏通工具，其特征在于，所述第二单向阀(22)为压控单向阀。
6.根据权利要求1所述的井眼疏通工具，其特征在于，所述引导头(31)包括牙齿(312)，所述牙齿(312)设置在所述引导头(31)的端部。
7.根据权利要求6所述的井眼疏通工具，其特征在于，所述喷嘴(311)设置在所述引导头(31)的所述端部。
8.根据权利要求1所述的井眼疏通工具，其特征在于，所述上段(2)的内部设置有用于与作业管柱相连的丝扣。
9.一种煤层气裸眼多分支水平井井眼疏通工具，其特征在于，该井眼疏通工具包括中段(1)；
通过第一万向轴(4)连接在所述中段(1)的上方的上段(2)；和
连接在所述中段(1)的下方的下段(3)；所述上段(2)、所述中段(1)和所述下段(3)之间相互连通；
其中，所述中段(1)的内部设置有螺旋线槽(11)；所述下段(3)远离所述中段(1)的端部设置有带有喷嘴(311)的引导头(31)。
10.根据权利要求9所述的水平井井眼疏通工具，其特征在于，在所述下段(3)的中部设置有所述喷嘴(311)。
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