CN110566144B - 防漏失冲砂方法及冲砂管柱 - Google Patents

Abstract

本发明涉及油井冲砂设备领域，特别涉及防漏失冲砂方法及冲砂管柱。本发明的防漏失冲砂方法在外油管上连接封隔器，将外油管下入井内，在外油管上的封隔器下至砂面以下时，坐封封隔器，使外油管与套管形成的套管油管环形空间与外油管内部空间隔开，向外油管内下入直径小于外油管的内油管，使内油管与外油管之间形成环形空间，外油管与内油管之间的环形空间和内油管内部空间相通形成内外油管循环冲砂通道，通过内外油管循环冲砂通道进行冲砂作业。本发明的防漏冲砂方法避免流砂进入油层，与目前的的冲砂工艺相比，本发明的防漏失冲砂方法解决了在油层下冲砂过程中流砂容易进入油层对油层造成破坏的问题。

Description

防漏失冲砂方法及冲砂管柱

技术领域

本发明涉及油井冲砂设备领域，特别涉及防漏失冲砂方法及冲砂管柱。

背景技术

目前，稠油热采井经过多年的热采，蒸汽吞吐开采强度大，出砂严重，普遍出现地层严重亏空，井底附近甚至出现“大肚子”的现象，作业时漏失严重。采用常规冲砂工艺冲砂时，经常出现冲砂不返液的现象，井底沉砂随洗井液全部漏入地层。当作业完生产后，这些“流砂”又随产液进入井筒或泵筒，造成卡泵，严重影响了稠油生产。

公开号为CN1975098A、公开日为2007.06.06的中国发明专利申请公开了一种自吸式低压漏失井冲砂工艺，该工艺是通过内外管构成的双管管柱与反循环平行管喷射泵连接建立循环通道，利用泵压做动力，使流体通过反循环平行管喷射泵时喷射形成真空低压携带井底混砂液体并返排出井筒，实现在没有封隔器或者密封装置情况下进行低压口试井的冲砂作业，这种工艺相比常规的冲砂工艺能够减轻冲砂作业时的漏失现象，但是双管管柱内需要设置反循环平行管喷射泵，反循环平行管喷射泵结构复杂，增加了冲砂管柱的加工成本，另外，在对油层下冲砂过程中，仍然会有部分被冲起来的流砂进入油层，对油层造成破坏。

发明内容

本发明的目的是提供一种防漏失冲砂方法，用以解决目前的冲砂工艺在油层下冲砂过程中流砂容易进入油层对油层造成破坏的问题；另外，本发明的目的还在于提供一种实现上述方法的冲砂管柱，以解决目前的冲砂管柱在油层下冲砂过程中流砂容易进入油层对油层造成破坏的问题。

为实现上述目的，本发明防漏失冲砂方法的技术方案为：

防漏失冲砂方法包括以下步骤：

1）在外油管上连接封隔器，将外油管下入井内，

2）在外油管上的封隔器下至砂面以下时，坐封封隔器，使外油管与套管形成的套管油管环形空间与外油管内部空间隔开，

3）向外油管内下入直径小于外油管的内油管，使内油管与外油管之间形成环形空间，外油管与内油管之间的环形空间和内油管内部空间相通形成内外油管循环冲砂通道，通过内外油管循环冲砂通道进行冲砂作业。

本发明防漏失冲砂方法的有益效果：本发明的防漏冲砂方法在油层下冲砂时通过封隔器将油层与内外油管循环冲砂通道隔开，避免流砂进入油层，与目前的的冲砂工艺相比，本发明的防漏失冲砂方法解决了在油层下冲砂过程中流砂容易进入油层对油层造成破坏的问题。

进一步的，在步骤1）中，在井内砂面处于油层以上时，将外油管下入井内砂面以上，先不坐封封隔器，外油管与套管形成的环形空间和外油管的内部空间形成套管油管循环冲砂通道，通过套管油管循环冲砂通道先进行冲砂，然后待砂面冲至油层以下时，再执行步骤2）。在砂面处于油层以上时，通过外油管与套管之间的环空进行冲砂作业，结构简单，同时流砂也不会漏失，简化冲砂工艺。

进一步的，在步骤3）中，在冲砂过程中，在砂面下降后，下调内油管底端的位置。保证冲砂效果。

本发明的冲砂管柱的技术方案：包括外油管和设置在外油管内的内油管，内油管外径小于外油管的内径，用于使外油管与内油管之间的内外油管环形空间和内油管内部空间相通形成内外油管循环冲砂通道，外油管下端连接有用于坐封在油层以下隔开油层与内外油管循环冲砂通道的封隔器。

本发明的冲砂管柱的有益效果：在油层下冲砂时通过封隔器将油层与内外油管循环冲砂通道隔开，避免流砂进入油层，与目前的的冲砂工艺相比，本发明的冲砂管柱解决了在油层下冲砂过程中流砂容易进入油层对油层造成破坏的问题。

进一步的，封隔器包括：上接头和下接头，上接头与外油管连接；

中心管，上端与上接头固定，下端伸入下接头内并与下接头上下活动配合；

下接头上设有与中心管挡止配合限制中心管脱出的挡止结构；

胶筒，套在中心管上，夹装在上接头与下接头之间，或者中心管与下接头之间，在压缩时坐封、撑开时解除坐封；

坐封销钉，沿下接头径向活动装配在下接头的侧壁上，活动行程中具有伸入下接头内用于与中心管挡止配合的挡止位和向远离中心管方向移动至缩回下接头侧壁避让中心管的避让位；

弹性件，设置在下接头上，对坐封销钉施加弹力使坐封销钉保持在挡止位，

中心管的下端设有与坐封销钉配合的锁钩，锁钩上设有引导坐封销钉向远离中心管方向移动至避让位使锁钩通过的引导坡面和处于引导坡面上侧的坐封保持面；

锁钩的上侧设有使坐封销钉复位至挡止位的容纳空间，在中心管受压压缩胶筒使锁钩移动至坐封销钉下侧且坐封销钉伸入容纳空间复位至挡止位时，坐封销钉与坐封保持面上下挡止配合，限制中心管相对于下接头向上移动以保持胶筒处于压缩状态，且坐封保持面在上提中心管时用于剪断坐封销钉使胶筒撑开解除坐封。

需要坐封时，下压中心管使中心管与下接头挤压胶筒，中心管下端的锁钩移动至坐封销钉下侧后，坐封销钉与坐封保持面上下挡止配合，通过下接头内的坐封销钉可以实现对封隔器坐封的锁定，在砂面下降后通过坐封保持面的作用使封隔器保持在坐封状态，在作业完成需要解封时，通过上提中心管使坐封保持面与销钉相互作用剪断销钉，本发明的封隔器结构简单，坐封和解封操作简单，提高了冲砂的效率。

进一步的，为了保证中心管与下接头的稳定，锁钩的上侧设有容纳坐封销钉的容纳槽，坐封保持面形成容纳槽的下侧槽壁面，容纳槽上侧槽壁面自下而上向外倾斜，所述容纳槽内的空间形成所述容纳空间。容纳槽避免坐封压力过大时损坏坐封销钉。

进一步的，所述中心管包括管体和可拆固定在管体上的锁套，所述锁钩设置在锁套上，锁套与中心管可拆固定，方便锁钩的加工。

进一步的，为了适应不同的胶筒，同时适应较大的误差，所述下接头包括接头体和螺纹连接在接头体上端的调整套，所述下接头通过调整套与胶筒顶压配合，使用时通过调整套可以调整胶筒的位置。

进一步的，为了方便安装，所述挡止结构为设置在调整套上朝下与中心管上下挡止配合限制中心管脱出的挡止面，通过设置在调整套上的挡止面对中心管进行挡止，简化封隔器的结构，方便中心管与下接头的安装。

进一步的，所述中心管包括管体和套在管体下端的锁套，所述锁钩设置在锁套上，所述调整套与锁套的上端面上下挡止配合限制中心管脱出，方便中心管和下接头的加工和装配。

附图说明

图1是本发明冲砂管柱的具体实施例中砂面在油层之上时的工作状态图；

图2是本发明冲砂管柱的具体实施例中砂面在油层之下时的工作状态图；

图3是本发明冲砂管柱的具体实施例中封隔器的结构示意图；

图4是本发明冲砂管柱的具体实施例中封隔器坐封前的局部结构示意图；

图5是本发明冲砂管柱的具体实施例中封隔器坐封后的局部结构示意图；

图中：1、上接头；2、中心管；21、管体；22、锁套；23、锁钩；231、引导坡面；232、坐封保持面；24、容纳槽；3、下接头；31、接头体；32、调整套；321、套体；322、支撑环；41、上胶筒；42、下胶筒；43、隔环；5、坐封销钉；51、挡块；6、弹簧；8、压帽；71、外油管；72、内油管；9、封隔器；10、密封圈。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

本发明的冲砂管柱的具体实施例，如图1和图2所示，冲砂管柱包括外油管71和设置在外油管内的内油管72，内油管72外径小于外油管71的内径，用于使外油管71与内油管72之间的内外油管环形空间，内外油管环形空间和内油管72内部空间相通形成内外油管循环冲砂通道，外油管71下端连接有用于坐封在油层以下隔开油层与内外油管循环冲砂通道的封隔器9。本实施例中，外油管71为3＂油管，内油管72为１¹/₂＂小油管。其他实施例中，可以使用连续油管代替１¹/₂＂小油管。

如图3所示，封隔器9包括上接头1、中心管2和下接头3，中心管2的上端与上接头1通过螺纹固定连接，下端插入至下接头3内，中心管2下端伸入下接头3内的部分与下接头3上下导向滑动配合。

中心管2外套有胶筒，本实施例中的胶筒设置两个，分别为上胶筒41和下胶筒42，两个胶筒之间设置隔环43，两个胶筒均为低硬度长尺寸的胶筒，由于冲砂作业不需要承受高压，因此选用低硬度的胶筒容易坐封，长尺寸双胶筒的设计，延长了密封段的长度，能够适用不同内径的套管，封隔效果好。由于承压要求低，在下井过程中胶筒受压与套管密封时，通过增大下油管的作用力也能够使封隔器继续下行。其他实施例中，胶筒也可以仅设置一个或者设置三个以上。

上胶筒41上端与上接头1顶压配合，下胶筒42下端与下接头3顶压配合，两个胶筒在压缩时坐封、撑开时解除坐封。如图3所示，中心管2包括管体21和螺纹连接在管体21下端的锁套22，下接头3包括接头体31和螺纹连接在接头体31上端的调整套32，调整套32与接头体31连接处设有密封圈10。

下接头3通过调整套32与下胶筒42顶压配合，上接头1与上胶筒41的上端顶压配合，其他实施例中，上胶筒上端也可以与中心管顶压配合，此时需要在中心管外侧壁上设置与上胶筒上端配合的台阶。

调整套32与下胶筒42下端顶压配合，用于调整和支撑胶筒。调整套32上设有与锁套22上端面挡止配合的挡止面，挡止面朝下设置，与锁套22上端面挡止配合限制中心管2从下接头3脱出。如图3和图4所示，调整套32包括套体321和设置在套体321上端的支撑环322，套体321外侧设有与接头体31螺纹连接的外螺纹，套体321形成插入接头体31内的连接段，套体321插入接头体31内方便封隔器9装配的同时，减小封隔器9的体积，保证封隔器9的强度。支撑环322内外方向的尺寸大于套体321的厚度，支撑环322的内径小于套体321的内径，且支撑环322的外径大于套体321的外径，挡止面设置在支撑环322的底部，且处于套体321的内侧，支撑环322底部还设有与接头体31上端面挡止配合的接头配合面，接头配合面处于套体321的外侧。支撑环322的外径与接头体31上端外径相等，保证封隔器9顺利下井。

其他实施例中，调整套也可以设置在接头体的外侧；接头体上也可以另外设置挡止结构与中心管挡止配合，比如，可以在下接头的侧壁上设置伸入下接头内部的挡销，中心管上设置与挡销配合的凹槽，通过挡销与凹槽配合限制中心管脱出。其他实施例中，调整套也可以与接头体一体设置，此时依靠下接头的上端面与胶筒顶压配合，此时需要在下接头与中心管上设置防止中心管脱出的挡止结构，此时挡止结构可以设置挡销、通过螺钉固定在下接头上端的挡环等结构。

接头体31的侧壁上设有沿接头体31径向延伸的销孔，销孔内沿下接头3径向活动装配有坐封销钉5，坐封销钉5的活动行程中具有伸入下接头3内用于与中心管2挡止配合的挡止位和向远离中心管2方向移动至缩回下接头3侧壁避让中心管2的避让位。

如图4和图5所示，本实施例中的坐封销钉5伸入下接头3内的一端为半球状，避免销钉损坏。销孔为台阶孔，靠近内侧的孔段直径小于靠外孔段的直径，坐封销钉5上设有与小直径孔段的外端端面挡止配合的挡块51，限制坐封销钉5伸入接头体31内部分的长度。挡块51外侧设有弹簧6，挡块51外侧形成安装弹簧6的弹簧安装基座，弹簧6内端顶压在挡块51上，大直径孔段内设有防止坐封销钉5和弹簧6脱出的压帽8，弹簧6顶压在压帽8与坐封销钉5上挡块51之间，对坐封销钉5提供使坐封销钉5向下接头3内移动的弹力。坐封销钉5上套设弹簧6，方便坐封同时确保坐封时可以后退至下接头3侧壁内防止销钉损伤。其他实施例中，弹簧两端可以与坐封销钉和接头体连接，坐封销钉处于避让位时，弹簧处于拉长状态。

本实施例中，坐封销钉5设置两个，两个坐封销钉5沿下接头3径向相对布置，保证坐封可靠稳定，解封时需要的上提力不会太大就能够顺利解封，当然，其他实施例中，根据实际的情况，坐封销钉的数量可以调整，比如可以是一个、三个或者四个以上。

中心管2的锁套22与下接头3内壁上下导向滑动配合，保证中心管2与下接头3相对移动过程中的稳定，中心管2的锁套22下端设有与坐封销钉5配合的锁钩23，锁钩23上设有引导坐封销钉5向远离中心管2方向移动至避让位使锁钩23通过的引导坡面231和处于引导坡面231上侧的坐封保持面232。

坐封保持面232沿中心管2的径向延伸，锁钩23的上侧设有容纳坐封销钉5使坐封销钉5处于挡止位的环形的容纳槽24，坐封保持面232形成容纳槽24的下侧槽壁面，下侧槽壁面与槽底面垂直，容纳槽24上侧槽壁面自下而上向外倾斜，容纳槽24内有用于容纳坐封销钉5的容纳空间。容纳槽24上侧槽壁面为30度锥面，在坐封加压过大时，坐封销钉5在锥面推动作用下后退至压帽8内腔，即缩回至下接头3侧壁内，防止坐封加压过大时剪断销钉，可以确保封隔器9始终处于坐封状态。其他实施例中，锁钩的上侧可以没有容纳，比如锁钩的外径大于锁套上处于锁钩上侧的部分，此时锁套上处于锁钩上侧的部分需要与下接头的内壁间隔设置，以留出容纳坐封销钉的容纳空间。其他实施例中，锁套可以与管体一体成型。

在中心管2受压并压缩胶筒使锁钩23移动至坐封销钉5下侧且坐封销钉5伸入容纳空间复位至挡止位时，坐封销钉5与坐封保持面232上下挡止配合，限制中心管2相对于下接头3向上移动，从而使胶筒保持在压缩状态。在解封时，上提管柱，即上提中心管2，使坐封保持面232与销钉相互作用，在胶塞的摩擦阻力作用下，坐封保持面232剪断坐封销钉5使胶筒撑开解除坐封。

其他实施例中，封隔器也可以采用现有的封隔器，比如Y211封隔器等。

封隔器9装配时，将上接头与中心管螺纹连接，将上胶筒、隔环、下胶筒、调节套从下至上依次套在中心管的外侧，将中心管2的管体21与锁套22螺纹连接在一起，通过锁套对上胶筒、隔环、下胶筒、调节套限位，限制上胶筒、隔环、下胶筒、调节套的脱出，然后将调节套螺纹连接至接头体31上，完成封隔器9的安装。

本发明的冲砂管柱用于冲砂作业时，如图1和图2所示，封隔器安装在外油管71上，将封隔器9的下接头3与管鞋相连，上接头1与外油管71相连下入井下。工具下井前，应先探得井内沉砂砂面高度，当井内沉砂砂面高于油层时，则采取常规冲砂方式冲砂，外油管71与套管形成套管油管环形空间，套管油管环形空间和外油管71的内部空间相通形成套管油管循环冲砂通道，即将工具及管柱下至砂面以上3-5m，不坐封，启动泵车，由地面泵车将冲砂液体泵入，通过油管、上接头1、中心管2和下接头3共同构成轴向的中空水流通道到达井底，将沉砂冲起，沉砂随流体沿工具串外和套管形成的环空上返到地面，直至冲砂至油层下界以下，然后停泵上提管柱至油层以上（见图1，图中箭头表示水流流向），待砂面稳定后，再下放管柱，在管柱自重作用下上接头1压缩胶筒变形，中心管2下行推动坐封销钉5后退，当中心管2上的锁槽到达坐封销钉5位置时坐封销钉5在弹簧6作用下伸出，销住中心管2，完成坐封。从而有效的堵住了沉砂进入油层的通道。当探得井内沉砂砂面低于油层底界时，则可直接下管柱至砂面加压坐封。再从外油管71内并通过封隔器9下入内油管72至砂面，内油管72与外油管71之间形成内外油管环形空间，内外油管环形空间和内油管72的内部空间相通形成内外油管循环冲砂通道，实现正常冲砂（见图2，图中箭头表示水流流向）。冲砂完成后，先起出内油管72，再上提3＂管柱，中心管2随管柱上行，带动锁环上行剪断销钉，解除胶筒上压力，胶筒恢复原状，最后起出外油管71内和封隔器9。

本发明的防漏失冲砂方法的具体实施例，包括以下步骤：

1）在外油管上连接封隔器，将外油管下入井内，

2）在外油管上的封隔器下至砂面以下时，坐封封隔器，使外油管与套管形成的套管油管环形空间与外油管内部空间隔开，

3）向外油管内下入外径小于外油管内径的内油管，使内油管与外油管之间形成内外油管环形空间，内外油管环形空间和内油管的内部空间相通形成内外油管循环冲砂通道，通过内外油管循环冲砂通道进行冲砂作业。

进一步的，为了简化工艺，提高冲砂效率，在步骤1）中，在井内砂面处于油层以上时，将外油管下入井内砂面以上，先不坐封封隔器，外油管与套管形成套管油管环形空间，套管油管环形空间和外油管的内部空间相通形成套管油管循环冲砂通道，通过套管油管循环冲砂通道先进行冲砂，然后待砂面冲至油层以下时，再执行步骤2）。当然，其他实施例中，在砂面处于油层下时，可以直接执行步骤2）。

进一步的，为了提高效率，在步骤3）中，在冲砂过程中，在砂面下降后，下调内油管底端的位置。其他实施例中，在冲砂过程中也可以保持内油管的位置不动。

实施上述防漏失冲砂方法的冲砂管柱可以参照上述冲砂管柱具体实施例中所介绍的结构，此处不再赘述。

Claims (6)

1.冲砂管柱，其特征在于：包括外油管和设置在外油管内的内油管，内油管外径小于外油管的内径，用于使外油管与内油管之间的内外油管环形空间和内油管内部空间相通形成内外油管循环冲砂通道，外油管下端连接有用于坐封在油层以下隔开油层与内外油管循环冲砂通道的封隔器；

所述封隔器包括：

上接头和下接头，上接头与外油管连接；

中心管，上端与上接头固定，下端伸入下接头内并与下接头上下导向滑动配合；

下接头上设有与中心管挡止配合限制中心管脱出的挡止结构；

胶筒，套在中心管上，夹装在上接头与下接头之间，或者中心管与下接头之间，在压缩时坐封、撑开时解除坐封；

坐封销钉，沿下接头径向活动装配在下接头的侧壁上，活动行程中具有伸入下接头内用于与中心管挡止配合的挡止位和向远离中心管方向移动至缩回下接头侧壁避让中心管的避让位；

弹性件，设置在下接头上，对坐封销钉施加弹力使坐封销钉保持在挡止位，

中心管的下端设有与坐封销钉配合的锁钩，锁钩上设有引导坐封销钉向远离中心管方向移动至避让位使锁钩通过的引导坡面和处于引导坡面上侧的坐封保持面；

锁钩的上侧设有使坐封销钉复位至挡止位的容纳空间，在中心管受压压缩胶筒使锁钩移动至坐封销钉下侧且坐封销钉伸入容纳空间复位至挡止位时，坐封销钉与坐封保持面上下挡止配合，限制中心管相对于下接头向上移动以保持胶筒处于压缩状态，且坐封保持面在上提中心管时用于剪断坐封销钉使胶筒撑开解除坐封。

2.根据权利要求1所述的冲砂管柱，其特征在于：锁钩的上侧设有容纳坐封销钉的容纳槽，坐封保持面形成容纳槽的下侧槽壁面，容纳槽上侧槽壁面自下而上向外倾斜，所述容纳槽内的空间形成所述容纳空间。

3.根据权利要求1所述的冲砂管柱，其特征在于：所述中心管包括管体和可拆固定在管体上的锁套，所述锁钩设置在锁套上。

4.根据权利要求1或2或3所述的冲砂管柱，其特征在于：所述下接头包括接头体和螺纹连接在接头体上端的调整套，所述下接头通过调整套与胶筒顶压配合。

5.根据权利要求4所述的冲砂管柱，其特征在于：所述挡止结构为设置在调整套上朝下与中心管上下挡止配合限制中心管脱出的挡止面。

6.根据权利要求5所述的冲砂管柱，其特征在于：所述中心管包括管体和套在管体下端的锁套，所述锁钩设置在锁套上，所述调整套与锁套的上端面上下挡止配合限制中心管脱出。

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