CN110439508B - 油井负压解堵装置及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种油井负压解堵装置及工艺。其技术方案是：万向节的下侧设有多个出液孔，所述的解堵装置包括密封胶桶、配重和中心管，所述的中心管的上端与万向节的下端活动连接，中心管的下侧设有多个进液孔，所述中心管的外壁套有密封胶桶，在中心管的下端连接配重；有益效果是：本发明通过密封胶桶与中心管的配合，实现下移密封胶桶时进液，上提密封胶桶时将液柱锁在密封胶桶上方，并使密封胶桶压缩膨胀，封堵住密封胶桶与油管之间的空隙，并在上提过程中形成负压，利用负压可以使出砂层排出更多砂质，为防砂提供更有利的条件，奠定了防砂的基础，提高防砂的成功率，增加防砂工具的使用寿命，延长了检泵周期，从而降低生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种石油开采辅助技术，特别涉及一种油井负压解堵装置及工艺。
背景技术
石油作为一种重要的不可再生化工能源，对国家经济和国家安全都有重要的影响，依靠天然能量消耗开采(采收率为5％～10％)称为一次采油，人工注水(气)保持油层压力(采收率为30～40％)称为二次采油，但是随着油田进入高含水后期开发阶段，剩余可采储量越来越少，产油量递减越来越严重，采用三次采油新方法是提高可采储量的重要措施。聚合物驱则是其中一种非常重要的提高采收率的方法，聚合物驱油时通过在注入水中加入一定量高相对分子质量的聚丙烯酞酰胺或生物聚合物黄胞胶，但是，聚合物自身难以分解，长期以后，地层聚集大量聚合物，会造成地层堵塞，不出液形成躺井，严重影响生产。目前针对上述问题，一般采用聚合物解堵剂降解地层聚集的大量聚合物，现有的聚合物解堵剂多为强氧化剂，其主要原理是强氧化剂能够将聚合物的主链彻底氧化分解，使大分子的长链断裂为多个小分子短链，降低聚合物粘度并提高聚合物溶液流动性，从而降低或解除聚合物类堵塞，但是强氧化剂对地层伤害严重，且会大大增强水流通道使采油含水量上升迅速，或者为强酸解堵剂，酸化解堵是借助无机酸、有机酸对地层岩石、堵塞物的化学溶蚀作用以及酸化压力的水力作用，提高地层渗透性，但是强酸解堵剂使用后强酸会返排进入井筒，对油套管及举升设备造成严重腐蚀。如果能提供一种油井解堵方法，这种方法不仅能有效除去地层堵塞物，而且不会对地层、设备以及管道造成腐蚀和伤害，能够避免强氧化剂和强酸解堵剂使用时的弊端，那么对石油的开采将具有重要的意义。
油井钻井以及作业过程中会对油层造成污染，为了将近井地带的污染物、固体颗粒以及有机沉淀等堵塞物排出地层，一般性采用氮气泡沫混排工艺技术进行混排解堵，依靠泡沫的携带固体微粒能力以及形成的井底压差，利用高速返排流体，将污染物、固体颗粒、有机沉淀等堵塞物排出地层，达到解除储层堵塞的目的，但是该工艺技术不能较大深度的解除地层堵塞，不能彻底的疏通地层。一般一口井实施氮气泡沫混排需投入6-8万投入施工成本相对较高，且需要4-5台车组对井场受阻范围要求也比较高，且挤入地层化学助剂排出不彻底还会对地层造成一定程度的污染，施工中掉落至地面的化学药剂也会对环保带来不利影响。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种油井负压解堵装置及工艺，通过该工艺的实施，可以有效的将油层中的泥沙、堵塞物等排出至井筒，疏通油层，为油井的高产稳产奠定基础。
本发明提到的一种油井负压解堵装置，其技术方案是：包括钢丝绳（1）、绳管帽（2）、万向节（3）和解堵装置，钢丝绳（1）通过绳管帽（2）与万向节（3）的上端连接，万向节（3）的下端连接解堵装置，其特征是：所述万向节（3）的下侧设有多个出液孔（4），所述的解堵装置包括密封胶桶（5）、配重（7）和中心管（8），所述的中心管（8）的上端与万向节（3）的下端活动连接，中心管（8）的下侧设有多个进液孔（6），所述中心管（8）的外壁套有密封胶桶（5），在中心管（8）的下端连接配重（7）；当下放钢丝绳时，解堵装置被下入到油层（D）后，密封胶桶（5）上浮露出进液孔（6），井液通过进液孔（6）进入中心管（8）内腔，并通过万向节（3）的出液孔（4）流出，直至下入到人工井底（E），然后通过钢丝绳（1）上提解堵装置，由于密封胶桶（5）的自重和井液的流动，使密封胶桶（5）堵住下方的进液孔，同时密封胶桶因为井液的重力而压缩膨胀，封堵住密封胶桶（5）与油管之间的空隙，从而形成一个在油井负压解堵装置上部与下部分离的液柱，液柱随着解堵装置提升到井口，进而在井内形成一定的真空空间，油层内的压力大于真空空间内的压力，从而形成一定的负压值，利用该负压值催吐地层污染物，畅通孔隙通道，达到解堵增产之目的。
优选的，上述中心管（8）由上环形限位凸起（8.1）、中心管主体（8.2）、下环形限位凸起（8.3）组成，所述中心管主体（8.2）的上下两端分别设有上环形限位凸起（8.1）和下环形限位凸起（8.3），所述密封胶桶（5）安设在中心管（8）的中部的中心管主体（8.2）上，并限位在中心管主体（8.2）处上下移动。
优选的，上述密封胶桶（5）的上端安装上铁碗（9），下端安装下铁碗（10）。
优选的，上述的密封胶桶（5）包括上肩部（5.1）、筒体（5.2）、下肩部（5.3）、上安装凹槽（5.4）和下安装凹槽（5.5），所述筒体（5.2）为圆筒形结构，在筒体（5.2）的上部设有上肩部（5.1），在筒体（5.2）的下部设有下肩部（5.3），所述上肩部（5.1）设有上安装凹槽（5.4），下肩部（5.3）设有下安装凹槽（5.5）。
优选的，上述的上肩部（5.1）通过上安装凹槽（5.4）与上铁碗（9）连接，所述的下肩部（5.3）通过下安装凹槽（5.5）与下铁碗（10）固定。
本发明提到的油井负压解堵装置的油井负压解堵工艺，包括以下过程：
首先，在井口处组装油井负压解堵装置，并通过钢丝绳（1）连接到地面的钢丝绳滚筒（B），通过操作间（A）控制钢丝绳滚筒（B）实现钢丝绳的升降，通过液压伸缩臂（C）调整角度和位置；
其次，利用钢丝绳（1）将油井负压解堵装置下放到井内油层（D）液面以下100-200米，同时井液由进液孔（6）流入，从出液孔（4）流出至油井负压解堵装置的上方；
第三，当上提钢丝绳（1）时，由于密封胶桶（5）的自重和井液的流动，使密封胶桶（5）堵住下方的进液孔（6），同时密封胶桶（5）因为井液的重力而压缩膨胀，封堵住密封胶桶（5）与油管之间的空隙，从而形成一个在油井负压解堵装置上部与下部分离的液柱；
第四，液柱随着油井负压解堵装置提升到井口，进而在井内形成一定的真空空间，油层内的压力大于真空空间内的压力，从而形成一定的负压值，利用该负压值催吐地层污染物，畅通孔隙通道，达到解堵增产之目的。
本发明的有益效果是：本发明通过密封胶桶与中心管的配合，实现下移密封胶桶时进液，上提密封胶桶时将液柱锁在密封胶桶上方，并使密封胶桶压缩膨胀，封堵住密封胶桶与油管之间的空隙，并在上提过程中形成负压，利用负压可以使出砂层排出更多砂质，为防砂提供更有利的条件，奠定了防砂的基础，提高防砂的成功率，为下步进行更有效的防砂重新改造近井带储层创造了有利条件，为油井的高产稳产奠定了基础，增加防砂工具的使用寿命，延长了检泵周期，从而降低生产成本。
附图说明
附图1是本发明的结构示意图；
附图2是下移时装置进液的结构示意图；
附图3是上提时密封胶桶压缩膨胀的结构示意图；
附图4是密封胶桶的结构示意图；
附图5是中心管的结构示意图；
附图6是具体应用的数据对比表；
上图中：操作间A、钢丝绳滚筒B、液压伸缩臂C、油层D、人工井底E、钢丝绳1、绳管帽2、万向节3、出液孔4、密封胶桶5、进液孔6、配重7、中心管8、上铁碗9、下铁碗10；上肩部5.1、筒体5.2、下肩部5.3、上安装凹槽5.4和下安装凹槽5.5。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1，参照附图1-3，本发明提到的一种油井负压解堵装置，其技术方案是：包括钢丝绳1、绳管帽2、万向节3和解堵装置，钢丝绳1通过绳管帽2与万向节3的上端连接，万向节3的下端连接解堵装置，其特征是：所述万向节3的下侧设有多个出液孔4，所述的解堵装置包括密封胶桶5、配重7和中心管8，所述的中心管8的上端与万向节3的下端活动连接，中心管8的下侧设有多个进液孔6，所述中心管8的外壁套有密封胶桶5，在中心管8的下端连接配重7；当下放钢丝绳时，解堵装置被下入到油层D后，密封胶桶5上浮露出进液孔6，井液通过进液孔6进入中心管8内腔，并通过万向节3的出液孔4流出，直至下入到人工井底E，然后通过钢丝绳1上提解堵装置，由于密封胶桶5的自重和井液的流动，使密封胶桶5堵住下方的进液孔，同时密封胶桶因为井液的重力而压缩膨胀，封堵住密封胶桶5与油管之间的空隙，从而形成一个在油井负压解堵装置上部与下部分离的液柱，液柱随着解堵装置提升到井口，进而在井内形成一定的真空空间，油层内的压力大于真空空间内的压力，从而形成一定的负压值，利用该负压值催吐地层污染物，畅通孔隙通道，达到解堵增产之目的。
参照附图5，中心管8由上环形限位凸起8.1、中心管主体8.2、下环形限位凸起8.3组成，所述中心管主体8.2的上下两端分别设有上环形限位凸起8.1和下环形限位凸起8.3，所述密封胶桶5安设在中心管8的中部的中心管主体8.2上，并限位在中心管主体8.2处上下移动。
其中，密封胶桶5的上端安装上铁碗9，下端安装下铁碗10，该结构可以在使用过程中，下端的密封胶桶先被磨损，可以在现场根据情况调换方向，将装置翻转，从而再对另一端磨损，从而提高了密封胶筒的使用寿命。
参照附图4，密封胶桶5包括上肩部5.1、筒体5.2、下肩部5.3、上安装凹槽5.4和下安装凹槽5.5，所述筒体5.2为圆筒形结构，在筒体5.2的上部设有上肩部5.1，在筒体5.2的下部设有下肩部5.3，所述上肩部5.1设有上安装凹槽5.4，下肩部5.3设有下安装凹槽5.5。
优选的，上述的上肩部5.1通过上安装凹槽5.4与上铁碗9连接，所述的下肩部5.3通过下安装凹槽5.5与下铁碗10固定。
还需要说明的是：
钢丝绳，作用是带动整个设备的提升与下降；绳管帽，作用是钢丝绳与设备的连接件；万向节，作用是360度旋转，防止钢丝绳打结，防止设备上的丝扣松动；出液孔，作用是井液从此孔中流出至设备上部；中心管，作用是承载胶桶，是胶桶上下活动的支撑，内部中空，便于井液的进入；上铁碗，作用是与下铁碗一起，起固定胶桶的作用，可以将井液的重力施加在密封胶桶上，使胶桶膨胀变形。密封胶桶，作用是当下放钢丝绳时，由于井液的浮力，密封胶桶露出下方的进液孔，使井液从进液孔流至出液孔，从而到达设备上部。当上提钢丝绳时，由于密封胶桶的自重和井液的流动，使密封胶桶堵住下方的进液孔，同时密封胶桶因为井液的重力而压缩膨胀，封堵住设备与油管之间的空隙，从而形成一个在油井负压解堵装置上部与下部分离的液柱。下铁碗，作用是与上铁碗一起，起固定胶桶的作用，当密封胶桶堵住进液孔后，拖住密封胶桶。进液孔，作用是井液从此孔中流入进入设备内部，并从出液孔中流出；配重，作用是为设备增重，带动整个设备下沉至预定深度。
本发明的工作原理是：
压力都是由高压流向低压，当压力差大于污染物在油层中的摩擦力时，可以带动高压处的污染物一起流向低压处，从而达到疏通近地油层，解堵的作用，有助于近地污染物的排出与油井的产量提升。
而负压解堵施工工艺不但有氮气泡沫混排工艺具有功能，还具有排砂、排泥、解堵、除污、助排等作用，而且比氮气泡沫混排解堵改造的更彻底。该工艺24小时不间断产生负压进行解堵，施工成本相对较低，彻底改造近井地带储层后，还能为下步进行更有效的防砂重新改造近井带储层创造了有利条件，为油井的高产稳产奠定了基础一举多得。
本发明提到的油井负压解堵装置的油井负压解堵工艺，包括以下过程：
首先，在井口处组装油井负压解堵装置，并通过钢丝绳1连接到地面的钢丝绳滚筒B，通过操作间A控制钢丝绳滚筒B实现钢丝绳的升降，通过液压伸缩臂C调整角度和位置；
其次，利用钢丝绳1将油井负压解堵装置下放到井内油层D液面以下100-200米，同时井液由进液孔6流入，从出液孔4流出至油井负压解堵装置的上方；
第三，当上提钢丝绳1时，由于密封胶桶5的自重和井液的流动，使密封胶桶5堵住下方的进液孔6，同时密封胶桶5因为井液的重力而压缩膨胀，封堵住密封胶桶5与油管之间的空隙，从而形成一个在油井负压解堵装置上部与下部分离的液柱；
第四，液柱随着油井负压解堵装置提升到井口，进而在井内形成一定的真空空间，油层内的压力大于真空空间内的压力，从而形成一定的负压值，利用该负压值催吐地层污染物，畅通孔隙通道，达到解堵增产之目的。
参照附图6，本发明在STS311-X57井应用实验，经过内部实验得出以下结论：
该井投产初期日液18.1t，日油0.4t，含水97.6%，动液面866米。生产5天后，液量下降，动液面1052米，功图显示供液不足，正常生产日液1.2t，日油0.3t，含水68.8%,动液面1047米，2016年5月18日停井恢复液面；
2016.11.15日此井采用负压解堵装置及工艺处理油层后，日产液量达到26吨，日产油量4.5吨，动液面一直持续在300米左右，生产状况稳定。通过本发明的负压解堵技术实施该井由投产初期日液18.1t，日油0.4t，含水97.6%，动液面866米，提升至日产液量达到26吨，日产油量4.5吨，动液面一直持续在300米左右，日增液量7.9吨，日增油量4.1吨，实现日增产值0.95万元。
本发明的技术优势如下：
1、设备下放至指定深度，随着抽吸冲程不断变长，井内负压也随之变大，密封胶桶密封更加紧密，近井地带的污染物吐出更为彻底；
2、不借助任何化学助剂与原料，不会对地层造成二次污染（如:酸化后挤入地层残液一旦排出不彻底会对地层造成二次污染）；
3、利用原有套管射孔层位实施解堵施工，不会对原井管柱造成二次破坏；
4、施工工艺独特，可与多种措施施工前、后期配合使用，成倍提高解堵措施效果；
5、实施作业周期短见效快、较类似技术工艺生产成本低；
6、车载动力作业，机动性强，并可昼夜工作；
7、结构紧凑、合理，作业受限面积小，易于小型井场作业 及交叉作业；
8、动力强劲，性能卓越，能适应各种恶劣地形及严苛环境考验。
本发明与其他负压解堵工艺区别
1、本负压解堵工艺施工步骤简便，不需借助甲方及其他施工单位任何设备设施及动力，我方动力设备一次性到位即可进行施工；
2、本负压解堵工艺动力设备经专业工程师设计制造，运行稳定可靠，且为其他采油设备运行速度的4倍，修井、通井机运行速度的2倍，可进行超常规抽吸作业，目前国内类似工艺施工设备均不具备我方动力条件；
3、本负压解堵工艺不需下入井内任何管柱，节约甲方材料成本，本工艺施工时只需用原井内套管或油管即可实施解堵施工，不需要再在井内实施任何其他作业工序，节省甲方作业工序费用；
4、本负压解堵工艺独有的油井负压解堵装置井内涨紧，经提放后井内负压形成速度快，是其他解堵工艺的2倍，且持久性强，压力可保持长久稳定；
5、本负压解堵工艺独有稳压大排量催吐施工法，通过油井负压解堵装置涨紧，形成长久可靠的负压，借助地面动力设备的操作，在井深、液面不变情况下，井内可产生极强负压带动井内液体呈喷射状排出井筒，在液量满足情况下排量可达200m³/h，使井内液体及近井地带的污染物吐出更为彻底，是类似解堵工艺所不能及。
6、其他类似解堵工艺，仅对近井地带的轻微机械杂质及化学污染物有一定的解堵作用，而本负压解堵工艺不仅对上述问题能够一次性解决，并且可对近井地带的地层出砂进行有效排出，为下步判断是否进行防砂施工，或延长防砂工具寿命，延长油井检泵周期具有一定的帮助作用。
7、本负压解堵工艺不仅适用于低粘度稀油作业，对粘度在5000MPa.S-10000MPa.S的稠油井可照常进行施工。
8、本负压解堵工艺独有针对因固井质量不好，所导致的近井地层泥浆污染，而进行有效的排浆施工，是其他类似负压解堵工艺所不能达到的，通过本负压解堵工艺周期性施工可一次性解决近井地层泥浆污染问题，施工速度快效果显著，同行业内水平领先。
以上所述，仅是本发明的部分较佳实施例，任何熟悉本领域的技术人员均可能利用上述阐述的技术方案加以修改或将其修改为等同的技术方案。因此，依据本发明的技术方案所进行的任何简单修改或等同置换，尽属于本发明要求保护的范围。
Claims (5)
1.一种油井负压解堵装置， 包括钢丝绳（1）、绳管帽（2）、万向节（3）和解堵装置，钢丝绳（1）通过绳管帽（2）与万向节（3）的上端连接，万向节（3）的下端连接解堵装置，其特征是：所述万向节（3）的下侧设有多个出液孔（4），所述的解堵装置包括密封胶桶（5）、配重（7）和中心管（8），所述的中心管（8）的上端与万向节（3）的下端活动连接，中心管（8）的下侧设有多个进液孔（6），所述中心管（8）的外壁套有密封胶桶（5），在中心管（8）的下端连接配重（7）；当下放钢丝绳时，解堵装置被下入到油层（D）后，密封胶桶（5）上浮露出进液孔（6），井液通过进液孔（6）进入中心管（8）内腔，并通过万向节（3）的出液孔（4）流出，直至下入到人工井底（E），然后通过钢丝绳（1）上提解堵装置，由于密封胶桶（5）的自重和井液的流动，使密封胶桶（5）堵住下方的进液孔，同时密封胶桶因为井液的重力而压缩膨胀，封堵住密封胶桶（5）与油管之间的空隙，从而形成一个在油井负压解堵装置上部与下部分离的液柱，液柱随着解堵装置提升到井口，进而在井内形成一定的真空空间，油层内的压力大于真空空间内的压力，从而形成一定的负压值，利用该负压值催吐地层污染物，畅通孔隙通道，达到解堵增产之目的。
2.根据权利要求1所述的油井负压解堵装置，其特征是：所述中心管（8）由上环形限位凸起（8.1）、中心管主体（8.2）、下环形限位凸起（8.3）组成，所述中心管主体（8.2）的上下两端分别设有上环形限位凸起（8.1）和下环形限位凸起（8.3），所述密封胶桶（5）安设在中心管（8）的中部的中心管主体（8.2）上，并限位在中心管主体（8.2）处上下移动。
3.根据权利要求1所述的油井负压解堵装置，其特征是：所述密封胶桶（5）的上端安装上铁碗（9），下端安装下铁碗（10）。
4.根据权利要求1所述的油井负压解堵装置，其特征是：所述的密封胶桶（5）包括上肩部（5.1）、筒体（5.2）、下肩部（5.3）、上安装凹槽（5.4）和下安装凹槽（5.5），所述筒体（5.2）为圆筒形结构，在筒体（5.2）的上部设有上肩部（5.1），在筒体（5.2）的下部设有下肩部（5.3），所述上肩部（5.1）设有上安装凹槽（5.4），下肩部（5.3）设有下安装凹槽（5.5）。
5.根据权利要求4所述的油井负压解堵装置，其特征是：所述的上肩部（5.1）通过上安装凹槽（5.4）与上铁碗（9）连接，所述的下肩部（5.3）通过下安装凹槽（5.5）与下铁碗（10）固定。
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