CN110374535B - 一种捞砂管柱及其捞砂作业方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是石油工业使用的一种捞砂管柱及其捞砂作业方法，本管柱包括抽吸泵、钻杆和冲砂笔尖，抽吸泵自上而下依次通过钻杆与旋流管、沉砂管和冲砂笔尖连接，其中沉砂管中设有沉砂腔，旋流管中设有旋流通道，沉砂管在捞砂管柱中至少连接一根。当捞砂管柱中的冲砂笔尖接触到砂面后，地面开泵正循环冲砂；此时开始对下入的钻杆计数，当下入冲砂的钻杆的体积与捞砂管柱中连接的一根或几根沉砂管中沉砂腔的容积相符时，地面停泵沉砂。可根据冲砂井段深度计算冲砂井段的冲砂量，使连接在捞砂管柱中沉砂管的沉砂量与之相等。本发明显著提高了清砂效果、缩短了施工周期，实现了有效冲砂的目的，有效降低了作业成本。
Description
技术领域
本发明涉及石油工业修井作业的捞砂装置和方法，特别是一种捞砂管柱及其捞砂作业方法。
背景技术
在石油工业修井作业中，由于地层原因或者开采原因，造成油井内出砂是常见的一种现象和影响油井继续生产的一个重要因素，因此油井作业清砂捞砂是修井作业非常普遍的一种作业形式和手段。为了有效的进行油井清砂捞砂作业，目前使用了很多方法，但是，这些方法都有弊端，下面详细描述各种清砂、捞砂方法的弊端：（1）光油管正冲砂：此种冲砂方法具有冲砂效率高而携砂上返能力差的缺点。（2）光油管反冲砂：此种方法具有携砂能力强而冲砂能力弱的缺点。（3）用文丘里打捞篮清砂、捞砂具有吸附能力强而打捞量少，不能中途停泵打捞的缺点。（4）局部反循环打捞篮可以清砂、捞砂，但是捞砂量少的缺点。（5）钢丝绳清砂、捞砂具有操作简单，但是捞砂量少。
以上种种清砂捞砂方法都有一定的弊端，在超深井的清砂捞砂中，由于井深的原因，因此需要的泵动力设备功率要求特别高：使用光油管冲砂时，不论是正冲砂还是反冲砂，当井内冲起的砂砾颗粒较大时，都因发生沉淀，而不能有效捞起井内的砂砾。而使用文丘里打捞篮、局部反循环打捞篮和钢丝绳清砂、捞砂时，普遍存在着捞砂效率低的问题，因此，以上所有方法都存在不能高效捞砂的问题，都具有捞砂效率低，费时费力的缺点，降低了修井施工的效率，不利于高效作业，增加了修井成本。
发明内容
本发明的目的就是为了有效地提高捞砂井的清砂效率，提供一种捞砂管柱及其捞砂作业方法，提高清砂、捞砂量，提高清砂捞砂的作业效率，缩短施工周期，降低作业成本。
为达上述目的，本发明的技术方案是：
一种捞砂管柱包括抽吸泵、钻杆和冲砂笔尖，抽吸泵自上而下依次通过钻杆与旋流管、沉砂管和冲砂笔尖连接，其中沉砂管中设有沉砂腔，旋流管中设有旋流通道，沉砂管在捞砂管柱中至少连接一根。
所述沉砂管设有外管、内管支撑翼、内管和挡砂座，挡砂座设有异形中心孔，内管的下部与挡砂座的异形中心孔连接，内管和挡砂座均安装在外管内、形成沉砂腔，外管与内管之间通过内管支撑翼连接。
所述外管的上端设有内螺纹、下端设有内螺纹和外螺纹；外管的上部内径和下部外径与钻杆的外径以及冲砂笔尖的内径相符。
所述沉砂管中沉砂腔的容积与钻杆的体积相符或者将沉砂管中沉砂腔的容积制造的与钻杆的体积之间存在计算关系。
所述沉砂管中挡砂座的异形中心孔设有直孔段和斜孔段，该直孔段与内管连接，斜孔段的下端出口斜向挡砂座的本体一侧、与内管不相对应。
所述旋流管设有中心旋流短节和缓冲杯，缓冲杯的上部杯体设有上旋通道，将缓冲杯设置在中心旋流短节与旋流管管体之间、在旋流管内形成上旋流腔和内旋流腔，上旋流通道、上旋流腔、内旋流腔以及中心旋流短节和旋流管上接头形成的旋流上通道共同组成旋流管的旋流通道。
所述中心旋流短节和缓冲杯的上口边缘均与旋流管的旋流管管体相接，缓冲杯的下部杯体呈漏斗状、底部封闭。
所述抽吸泵在捞砂井内的下入深度设定在动液面50米以下。
用于一种捞砂管柱的捞砂作业方法，是：
A、首先，根据冲砂井段的深度，计算捞砂量，根据捞砂量计算需要下入的沉砂管根数；
B、将打捞钻柱与捞砂管柱中的抽吸泵连接下入井内，保证抽吸泵下入到捞砂井动液面50米以下；
C、将捞砂管柱下至设计捞砂深度；
D、当捞砂管柱中的冲砂笔尖接触到砂面后，地面开泵正循环冲砂；此时开始对下入的钻杆计数，当下入冲砂的钻杆的体积与捞砂管柱中连接的一根或几根沉砂管中沉砂腔的容积相符时，地面停泵沉砂；
E、使用“不同密度砂砾在水中沉降速度”表，计算井底砂砾的沉降速度，再根据井内冲砂深度，计算沉砂时长，决定地面的停泵时间，然后地面再开泵冲砂，间歇停泵、间歇冲砂。
所述间歇停泵、间歇冲砂是指冲砂与沉砂交替进行，根据沉砂管的容积，计算冲砂与沉砂的交替次数，直到捞砂管柱中的沉砂管沉滿为止，最后起钻至地面。
本发明的显著使用效果是：本发明将抽吸泵、旋流管和沉砂管连接在一根管柱中，由于整个捞砂管柱沉没在捞砂井动液面以下，地面开泵冲砂后，冲砂液在抽吸泵的喉管通道中形成负压，通过管柱中的外管和冲砂笔尖，起到对井底的砂砾向上抽吸的作用。从井底上返的冲砂液变成了携砂液，携砂液在上返过程中，经过沉砂管中挡砂座异形中心孔对砂砾的阻挡，可使砂砾沉淀在沉砂管的沉砂腔中。使用本发明能够根据捞砂清砂井段的长度计算捞砂量，并根据计算的捞砂量和沉砂管的容积，决定在捞砂管柱中连接的沉砂管的数量，其捞砂量大而且捞砂作业方法简单。
作业方法简单表现在：在使用过程中，可根据冲砂井段深度计算冲砂井段的冲砂量，使连接在捞砂管柱中沉砂管的沉砂量与之相等。由于沉砂管中沉砂腔的容积与钻杆的体积之间存在计算关系，可根据冲砂后下入的钻杆根数，来预判沉砂管中的沉砂量，间歇停泵、间歇冲砂，直至沉砂管被砂砾填滿，将捞砂管柱和捞砂提出地面。这样本捞砂管柱不仅有效的提高了捞砂效率，而且避免了在超深井清砂捞砂时砂砾沉淀、难以上返至井口的难题，可以有效地清理出超深井段的砂子。本发明显著提高了清砂效果、缩短了施工周期，实现了有效冲砂的目的，有效降低了作业成本，具有很好的经济效益和社会效益。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1中A－A向的结构示意图。
图3是抽吸泵的结构示意图。
图4是旋流管的结构示意图。
图5是本发明中冲砂液和携砂液的流向示意图。
具体实施方式
以下结合附图详述本发明，并非限制本发明的保护范围，凡使用本发明的设计思路得出的改进均属于本发明的保护范畴。
参见图1至图5，一种捞砂管柱包括抽吸泵2、钻杆4和冲砂笔尖9，抽吸泵2自上而下依次通过钻杆4与旋流管3、沉砂管和冲砂笔尖9连接，其中沉砂管中设有沉砂腔，旋流管3中设有旋流通道，沉砂管在捞砂管柱中至少连接一根。抽吸泵2的两端设有抽吸泵上接头2-1和抽吸泵下接头2-2，能够与打捞钻柱和旋流管3连接。抽吸泵2中设有喷嘴2-3，喷嘴2-3下方由喉管2-4将腔体分隔形成上吸通道2-5，侧向喷嘴2-6设在喉管2-4的下部并与油套环空连通。地面开泵冲入的冲砂液由喷嘴2-3进入、经喉管2-4和侧向喷嘴2-6流向油套环空到达井底，对井底砂砾10冲刺；同时，冲砂液在喷嘴2-3和喉管2-4中形成负压，把上吸通道2-5内的液体吸入，而上吸通道2-5与旋流管3、钻杆4、沉砂管和冲砂笔尖9的内腔连通，所以在贴近砂砾笔尖9附近形成对砂砾的吸附，从而达到外冲砂，内抽吸的捞砂效果。上返的冲砂液携带砂砾成为了携砂液，从冲砂笔尖9经沉砂管沉砂后、再经旋流管3的旋流通道进一步缓冲沉砂后上返至地面。
所述沉砂管设有外管5、内管支撑翼6、内管7和挡砂座8，挡砂座8设有异形中心孔，内管7的下部与挡砂座8的异形中心孔连接，内管7和挡砂座8均安装在外管5内、形成沉砂腔，外管5与内管7之间通过内管支撑翼6连接。内管支撑翼6既对外管5中的内管7形成了支撑、又为砂砾留出了下沉通道。
所述外管5的上端设有内螺纹、下端设有内螺纹和外螺纹。
所述沉砂管中沉砂腔的容积与钻杆4的体积相符或者将沉砂管中沉砂腔的容积制造的与钻杆4的体积之间存在计算关系。也就是说：沉砂管中沉砂腔的容积与钻杆4的体积成倍数、分数或者是倍数和分数的关系，如：沉砂腔的容积是钻杆4体积的4/5、2倍、2.5倍等等能够换算出来的关系。就可使得井内冲砂深度的总体积＝下入的沉砂管沉砂腔的总容积＝冲砂下入钻杆的总体积。这样已知某井套管内冲砂深度后，就可以算出冲砂所需要下入钻杆的根数，同理，也可以算出所需要下入的沉砂管的根数。
所述沉砂管中挡砂座8的异形中心孔设有直孔段和斜孔段，该直孔段与内管7连接，斜孔段的下端出口斜向挡砂座8的本体一侧、与内管7不相对应。
所述旋流管3设有中心旋流短节3-2和缓冲杯3-7，缓冲杯3-7的上部杯体设有上旋通道3-4，将缓冲杯3-7设置在中心旋流短节3-2与旋流管管体之间、在旋流管3内形成上旋流腔3-5和内旋流腔3-6，上旋流通道3-4、上旋流腔3-5、内旋流腔3-6以及中心旋流短节3-2和旋流管上接头3-1形成的旋流上通道3-3共同组成旋流管3的旋流通道。
所述中心旋流短节3-2和缓冲杯3-7的上口边缘均与旋流管3的旋流管管体相接，缓冲杯3-7的下部杯体呈漏斗状、底部封闭，留有足够的沉砂空间。中心旋流短节3-2和缓冲杯3-7形成的旋流通道，让携砂液在其中回转旋流，将携砂液缓冲后，让其中的砂砾沉积在缓冲杯7中，能够进一步净化携砂液。
所述抽吸泵2在捞砂井内的下入深度设定在动液面50米以下。
用于一种捞砂管柱的捞砂作业方法，是：
A、首先，根据冲砂井段的深度，计算捞砂量，根据捞砂量计算需要下入的沉砂管根数；
B、将打捞钻柱1与捞砂管柱中的抽吸泵2连接下入井内，保证抽吸泵2下入到捞砂井动液面50米以下；
C、将捞砂管柱下至设计捞砂深度；
D、当捞砂管柱中的冲砂笔尖9接触到砂面后，地面开泵正循环冲砂；此时开始对下入的钻杆4计数，当下入冲砂的钻杆4的体积与捞砂管柱中连接的一根或几根沉砂管中沉砂腔的容积相符时，地面停泵沉砂；
E、使用“不同密度砂砾在水（油）中自由沉降速度表”，计算井底砂砾10的沉降速度，再根据井内冲砂深度，计算沉砂时长，决定地面的停泵时间，然后地面再开泵冲砂，间歇停泵、间歇冲砂；间歇停泵、间歇冲砂的目的是将冲起的砂子沉淀在捞砂管柱中的沉砂管内。“不同密度砂砾在水（油）中自由沉降速度表”源自石油工业出版社，吴志义主编《修井工程》第二章第四节“清砂与防砂”第43页表2-4和2-5。
所述间歇停泵、间歇冲砂是指冲砂与沉砂交替进行，根据沉砂管的容积，计算冲砂与沉砂的交替次数，直到捞砂管柱中的沉砂管沉滿为止，最后起钻至地面。
上面叙述的实施例仅仅为典型实施例，但本发明不仅限于这些实施例，本领域的技术人员可以在不偏离本发明的精神和启示下做出修改。本文所公开的方案可能存在很多变更、组合和修改，且都在本发明的范围内，因此，保护范围不仅限于上文的说明。
Claims (2)
1.一种捞砂管柱的捞砂作业方法，包括捞砂管柱，捞砂管柱的抽吸泵（2）自上而下依次通过钻杆（4）与旋流管（3）、沉砂管和冲砂笔尖（9）连接，其中沉砂管中设有沉砂腔，旋流管（3）中设有旋流通道，沉砂管在捞砂管柱中至少连接一根；所述沉砂管设有外管（5）、内管支撑翼（6）、内管（7）和挡砂座（8），挡砂座（8）设有异形中心孔，内管（7）的下部与挡砂座（8）的异形中心孔连接，内管（7）和挡砂座（8）均安装在外管（5）内、形成沉砂腔，外管（5）与内管（7）之间通过内管支撑翼（6）连接；所述外管（5）的上端设有内螺纹、下端设有内螺纹和外螺纹；所述沉砂管中沉砂腔的容积与钻杆（4）的体积相符或者将沉砂管中沉砂腔的容积制造的与钻杆（4）的体积之间存在计算关系；所述沉砂管中挡砂座（8）的异形中心孔设有直孔段和斜孔段，该直孔段与内管（7）连接，斜孔段的下端出口斜向挡砂座（8）的本体一侧、与内管（7）不相对应；所述旋流管（3）设有中心旋流短节（3-2）和缓冲杯（3-7），缓冲杯（3-7）的上部杯体设有上旋流通道（3-4），将缓冲杯（3-7）设置在中心旋流短节（3-2）与旋流管管体之间、在旋流管（3）内形成上旋流腔（3-5）和内旋流腔（3-6），上旋流通道（3-4）、上旋流腔（3-5）、内旋流腔（3-6）以及中心旋流短节（3-2）和旋流管上接头（3-1）形成的旋流上通道（3-3）共同组成旋流管（3）的旋流通道；所述中心旋流短节（3-2）和缓冲杯（3-7）的上口边缘均与旋流管（3）的旋流管管体相接，缓冲杯（3-7）的下部杯体呈漏斗状、底部封闭；所述抽吸泵（2）在捞砂井内的下入深度设定在动液面50米以下；捞砂管柱的捞砂作业方法，是：A、首先，根据冲砂井段的深度，计算捞砂量，根据捞砂量计算需要下入的沉砂管根数；B、将打捞钻柱（1）与捞砂管柱中的抽吸泵（2）连接下入井内，保证抽吸泵（2）下入到捞砂井动液面50米以下；
C、将捞砂管柱下至设计捞砂深度；D、当捞砂管柱中的冲砂笔尖（9）接触到砂面后，地面开泵正循环冲砂；此时开始对下入的钻杆（4）计数，当下入冲砂的钻杆（4）的体积与捞砂管柱中连接的一根或几根沉砂管中沉砂腔的容积相符时，地面停泵沉砂；E、使用“不同密度砂砾在水或油中自由沉降速度表”，计算井底砂砾（10）的沉降速度，再根据井内冲砂深度，计算沉砂时长，决定地面的停泵时间，然后地面再开泵冲砂，间歇停泵、间歇冲砂。
2.如权利要求1所述一种捞砂管柱的捞砂作业方法，其特征是，所述间歇停泵、间歇冲砂是指冲砂与沉砂交替进行，根据沉砂管的容积，计算冲砂与沉砂的交替次数，直到捞砂管柱中的沉砂管沉滿为止，最后起钻至地面。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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