CN110878683A - 一种用于解除油气井近井污染的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种压裂用于解除油气井近井污染的装置和方法，该装置包括母管，在母管的侧壁上设置有安装孔；设置在母管的内腔中的子管，子管的过流面积小于母管的过流面积且子管的第二端穿过安装孔向外延伸，使用该装置先将子管插入到地层中，以形成穿越污染带的过流通道，再将解堵液泵送到过流通道内，解堵液不仅通过过流通道被输送到污染带内，还穿过过流通到被输送到污染带外，通过地层压力驱动实现对污染带的反向清洗解堵，达到提高解堵效果，降低解堵成本的目的。

Description

一种用于解除油气井近井污染的装置和方法

技术领域

本发明涉及油气井井下施工技术领域，具体涉及一种用于解除油气井近井污染的装置和方法。

背景技术

在钻井、射孔、采油和修井作业等过程中，由于不匹配液体进入、固体微粒侵入，发生粘土水化(矿物膨胀和运移)、油水乳化、润湿反相等作用，以及环境条件改变引起胶质、沥青质、蜡质等重质成分凝结积累，油井近井地带喉道处可形成盐垢、有机淤积以及油垢交互堵塞物，该现象称为近井地带污染。油井近井地带堵塞会引起产油量下降甚至停产。

如果近井地带污染严重时，必须经过修井作业，才能恢复地层的天然渗透性。但是近井地带污染导致的井筒附近地层渗透率降低，常规酸液解堵法难以渗入，从而导致现有技术中的解决污染的方法比较繁重，而且修井效率低下，解堵效果不佳。

发明内容

针对现有技术中所存在的上述技术问题的部分或者全部，本发明提出了一种用于解除油气井近井污染的装置和方法。该用于解除油气井近井污染的装置能先将子管插入到地层中，以形成穿越污染带的过流通道，再将解堵液泵送到过流通道内，解堵液不仅通过过流通道被输送到污染带内，还穿过过流通道被输送到污染带外，通过地层压力驱动实现对污染带的反向清洗解堵，达到提高解堵效果，降低解堵成本的目的。

根据本发明的一方面，提供一种用于解除油气井近井污染的装置，包括：

母管，在母管的侧壁上设置有安装孔，

设置在母管的内腔中的子管，子管的过流面积小于母管的过流面积且子管的第二端穿过安装孔向外延伸。

在一个实施例中，在安装孔与子管的第二端之间设置密封组件，密封组件包括：

固定设置在安装孔的外端的支撑环，

固定设置在安装孔的内端的限位环，以及

活动式设置在限位环和支撑环之间的弹性密封件，

其中，限位环上设置有传压孔，以使得液体能通过传压孔而作用于弹性密封件。

在一个实施例中，在子管的第二端固定设置锥筒状的钻进件，钻进件位于母管的外侧，钻进件的通流面积小于子管的通流面积。

在一个实施例中，在钻进件的外壁上周向间隔式设置多个切屑齿。

在一个实施例中，切屑齿上设置有用于连通钻进件的内腔的流通孔。

在一个实施例中，安装孔的轴线与母管的轴线之间的夹角为40-60度。

根据本发明的另一方面，提供一种用于解除油气井近井污染的方法，包括：

步骤一，向井筒内下入上述的用于解除油气井近井污染的装置，

步骤二，向母管内泵送压力液，以使得子管向地层中喷送液体并在压力作用下穿过安装孔向地层内延伸而形成过流通道，

步骤三，向母管内注入解堵液。

在一个实施例中，在步骤二中，以对应各子管0.02-3m³/min的排量向母管内泵送压力液。

在一个实施例中，在步骤三中，解堵液为盐酸或者盐酸氢氟酸混合液。

在一个实施例中，在步骤三中，以25MPa-60MPa的泵送压力向母管内泵送解堵液1-5小时。

与现有技术相比，本发明的优点在于，该用于解除油气井近井污染的装置具有子管，在向母管中泵送压力液的时候，子管能被送入地层中，以形成穿越污染带的过流通道，再向母管内泵送解堵液，解堵液通过过流通道不仅能泵送到污染带中还被输送到污染带外，通过地层压力驱动实现对污染带的反向清洗解堵，达到提高解堵效果。并且，该装置简单，在比较低的压力下便能形成过流通道，对地面泵送设备要求低，操作非常简单。另外，可以通过控制装置的数量以及自身结构可以有效控制过流通道的数量、位置和发展方向，有助于优化过流通道的参数，以提高解堵效果。

附图说明

下面将结合附图来对本发明的优选实施例进行详细地描述，在图中：

图1显示了根据本发明的实施例的用于解除油气井近井污染的装置；

图2为来自图1的A处放大图；

图3显示了根据本发明的实施例的钻进件；

图4为根据本发明的实施例的生产管柱；

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做进一步说明。

图1显示了根据本发明的用于解除油气井近井污染的装置100。如图1所示，装置100包括母管1和子管2。母管1的侧壁上设置有安装孔11。在初始状态下，子管2设置在母管1的内腔中，并且子管2的第二端插入到安装孔11中向外延伸但不能超越母管1的侧壁的外周面。

在遭遇近井地带污染时，将此装置100安装在管柱201上，然后被下方到预定储藏地层。之后，由地面向母管1中泵送液体。液体由子管2的第一端进入并并由子管2的第二端喷出，以刺穿储藏地层形成孔洞。同时，由于子管2的过流面积小于母管1的过流面积，形成节流压差，在节流压力推动下，子管2通过安装孔11由母管1延伸到地层中。最终，子管2伸入地层中，并在储藏地层中形成过流通道。之后，可以向母管1内注入解堵液，解堵液通过过流通道被输送到地层中。由于过流通道跨越了污染带，增加了解堵液与污染等的接触面积，从而提高了解堵效果，降低了解堵时间。

优选地，子管2可为柔性钢管材质，使子管2能方便地容纳在母管1的内腔中。同时，柔性钢管材质可使子管2更容易穿过地层的岩土层。优选地，子管2的直径可以为4-15mm，例如10mm。还有，可以根据污染带的尺寸以及装置100的结构等设置子管2的长度，以保证子管2能穿过污染带而延伸。

在安装孔11处设置密封组件3用于实现密封。如图2所示，密封组件3包括固定设置在安装孔11的外端的支撑环7、固定设置在安装孔11的内端的限位环4，以及活动式设置在限位环4和支撑环7之间的弹性密封件6。其中，限位环4上设置有传压孔41，使得母管1的内腔中的液体能通过传压孔41而作用于弹性密封件6，从而弹性密封件6受力沿安装孔11的径向膨胀，实现子管2和安装孔11之间的密封。当母管1内液体压力越大时，弹性密封件6受挤压越厉害，子管2和安装孔11之间的密封性能越高。通过这种设置能保证子管2和安装孔11之间的密封，保证母管1的内腔内的憋压，进而保证子管2被顺利地推入地层。

在一个实施例中，在弹性密封件6的内端面固定设置压环5，压环5与限位环4的外端面临近。例如，弹性密封件6为橡胶环，并与压环5一体化制造。压环5接受来自传压孔41的液体的推力并传递给弹性密封件6。通过这种设置能避免高压液体直接作用在弹性密封件6的内端面上，从而保护了弹性密封件6。并且此结构简单，方便制造生产。

可在限位环4的周向上设置多个传压孔41，并且传压孔41在限位环4的周向上均匀分布。使得作用在弹性密封件6上的力均匀，有助于提高密封效果。例如，在限位环4的周向上设置6个传压孔41。并且为方便加工制造，传压孔41可为位于限位环4的壁上的圆孔。

弹性密封件6的外壁设置为具有至少一个径向向外突出的弧面61。例如，弹性密封件6的外壁设置为具有四个径向向外突出的弧面61。从而在弹性密封件6受力变形膨胀时，弧面61的顶端处更容易变形以实现子管2和安装孔11之间的密封。同时由于弹性密封件6的外壁设置有多个弧面61，例如四个，从而可达到多重密封效果。

优选地，安装孔11可构造为螺纹孔。相应地，支撑环7具有第一部分71和第二部分72，第二部分72的外径比第一部分71的外径小，并在第二部分72的外壁上设置与安装孔11的螺纹匹配的螺纹。同时限位环4构造为筒状体，并在其外壁上构造与安装孔11的螺纹匹配的螺纹。在安装孔11处的母管1的外壁上可设置安装槽12。安装槽12的底面可垂直于安装孔11的轴线方向。由此，在安装过程中，支撑环7的第二部分72旋拧在安装孔11的内壁上，并且第一部分71的内端面与安装槽12的底面接触，用于为支撑环7定位。此外，限位环4也能方便地安装在安装孔11的内壁上。并且此结构简单，便于实现。还有，通过设置安装槽12保证了子管2的第二端不超越母管1的侧壁的外周面，进而保证了装置100的顺利下入。

为实现安装孔11与支撑环7之间的密封，在支撑环7的第二部分72的外壁与安装孔11的内壁之间设置密封圈8。例如，密封圈8可为O型硅胶密封圈。

安装孔11在母管1上向下倾斜，并且安装孔11的轴线与母管1的轴线所形成的锐角为40-60°。优选地，锐角50°。通过这种设置，一方面能使得子管2能更容易地安装到母管1上，并且在节流压力作用下，子管2更容易从安装孔11延伸到储藏地层中；另一方面，形成的过流通道比较长，从而使得解堵液与地层污染带接触面积也比较大，有助于提高解堵时间和效率。

在一个实施例中，子管2的第二端的管口设置为缩口21。缩口21的过流面积小于子管2的内腔的过流面积。从而在流体通过缩口21时，流速提高，有助于更快捷更好地形成过流通道。

在另一个实施例中，在子管2的第二端设置钻进件9，并且，该钻进件9位于母管1的外侧。如图3所示，该钻进件9的自身为锥状筒。钻进件9的通流面积小于子管2的通流面积。从而在流体通过钻进件9时，流速提高，有助于更快捷更好地形成过流通道。在子管2进入地层过程中，流体经过子管2后进入钻进件9并通过第二端喷出，以冲击岩土。同时，钻进件9在子管2伸入地层的过程中，可切削岩土，使子管2插入储藏地层更容易。

优选地，在钻进件9的外壁上设置多个切屑齿91。并且，多个切屑齿91周向间隔式分布。在钻进件9在地层中延伸过程中，切屑齿91起到了破岩作用，能扩大过流通道的截面面积，从而有助于增加解堵液与污染地层的接触面积。进一步优选地，在切屑齿91上设置流通孔92，用于连通钻进件9的内腔和外界。在泵压过程中，压力液通过流通孔92分散式喷射岩层，对岩层的影响范围增大，从而更进一步得增大了形成的过流通道的截面面积。例如，钻进件9通过筒状的连接筒10与子管2连通。连接筒10与钻进件9可为一体化结构。

如图1所示，在母管1的周向上可设置多个安装孔11。并且各安装孔11均设置有与其对应的子管2和密封组件3。而母管1的内腔可设置为能容纳多个子管2，并便于安装子管2，例如，母管1的内腔可在容纳子管2的部位处设置扩孔13，以增大母管1的内腔的容量。在一趟管柱上可以设置多个装置100，以在井筒的轴向上形成多个过流通道组，以快速解堵近井污染带。上述设置能增加解堵效果，节约生产成本。

下面根据图1到4详细论述用于解除油气井近井污染的方法。

首先，向井筒内下入装置100。需要说明的是，可以根据不同的工程情况，而选择将装置100设置在不同的管柱上。例如，如图4所示，可以将该装置100设置在生产管串200上，与生产短节203一起被下入到井筒中。在这种情况下，生产管串200具有油管201、封隔悬挂器202、生产短节203(可以为压差滑套或者投球滑套式)、装置100和锚定器204。其中，封隔悬挂器202设置在油管201的上端，用于坐挂在上层套管上，以固定该生产管串200。锚定器204设置在油管201上，用于固定油管201的位置。生产短节203设置在管柱201上，用于进行生产，例如，生产短节203可以为压差式滑套结构。装置100也被设置在油管201上。而生产短节203、装置100和锚定器204的数量以及位置关系可以根据不同需要进行不同的设置。

在装置100下入到位后，需要促动锚定器204运作，以固定装置100的具体位置。之后，向母管1内泵送压力液。压力液通过子管2向地层中喷送，同时节流压差推动子管2向地层内延伸而形成过流通道。优选地，压力液可以与解堵液相同，例如，可以为盐酸。这种设置方式可以简化泵送操作，降低生产成本。同时，解堵液可以提前进入污染带，以增加对污染带的解堵处理效果。进一步优选地，以对应各子管2的0.02-3m³/min的排量向母管1内泵送压力液，以将子管2推送到预定位置。例如，如果管串200上共设置有n个子管2，则泵送的压力液的排量应该是n×0.02-3m³/min。需要说明的是，此时生产短节203的内腔与油管和套管之间的环空并不连通。

在子管2进入地层并形成过流通道后，向母管1内泵送解堵液。优选地，解堵液盐酸或者盐酸氢氟酸混合液。例如，可以0.02-3m³/min的排量、25MPa-60MPa的泵送压力泵送解堵液。同时，泵送的解堵液的温度为30-80摄氏度。解堵液通过形成的过流通道进入污染地层，在泵送压力作用下，解堵液向污染地层扩散以清洗近井污染带。同时，在泵注压力作用下，部分解堵液穿过过流通道至污染带外，而在地层压力作用下反向清洗近井污染带，从而增加解堵效率，提高解堵效果。在泵送1-5小时候，停止泵送解堵液。上述设置优化了解堵配置以能保证非常好的解堵效果。

待解堵作业完成后，封隔悬挂器202坐封，防止油气通过管串200与裸眼井壁的环空进入上层套管。然后，通过压力作用或者投球等方式解锁生产短节203，使得生产短节203的内腔与油套环空连通，油气通过生产短节203进入油管201。

在该方法中，通过装置100的安装孔11的位置能有效地控制生产的过流通道的位置，通过安装孔11倾斜方向和子管2的长度可有效控制生产的过流通道的发展方向，由此能更明确地针对污染带进行装置100的结构配置。由于子管2在地层中边射孔边延伸，由此，采用此装置100在地层中生成的过流通道面积大和长度比较长，从而能有效增加污染带与解堵液的接触。子管2能完全插入地层中，并可以穿过钻井污染带，以使得解堵液也能被驱动到污染带外以实现对污染带的反向清洗。地层中生成的过流通道针对性强，套管强度受损小，对套管强度影响很小，从而延长了油井寿命。并且在操作过程中，耗费液体少，操作成本低。此外，根据本发明的装置100的结构简单合理，具有很高的安全性和可靠性。

以上仅为本发明的优选实施方式，但本发明保护范围并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，可容易地进行改变或变化，而这种改变或变化都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于解除油气井近井污染的装置，其特征在于，包括：

母管，在所述母管的侧壁上设置有安装孔，

设置在所述母管的内腔中的子管，所述子管的过流面积小于所述母管的过流面积且所述子管的第二端穿过所述安装孔向外延伸。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述安装孔与所述子管的第二端之间设置密封组件，所述密封组件包括：

固定设置在所述安装孔的外端的支撑环，

固定设置在所述安装孔的内端的限位环，以及

活动式设置在所述限位环和所述支撑环之间的弹性密封件，

其中，所述限位环上设置有传压孔，以使得液体能通过所述传压孔而作用于所述弹性密封件。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，在所述子管的第二端固定设置锥筒状的钻进件，所述钻进件位于所述母管的外侧，所述钻进件的通流面积小于所述子管的通流面积。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，在所述钻进件的外壁上周向间隔式设置多个切屑齿。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述切屑齿上设置有用于连通所述钻进件的内腔的流通孔。

6.根据权利要求1到5中任一项所述的装置，其特征在于，所述安装孔的轴线与所述母管的轴线之间的夹角为40-60度。

7.一种用于解除油气井近井污染的方法，其特征在于，包括：

步骤一，向井筒内下入根据权利要求1到6中任一项所述的用于解除油气井近井污染的装置，

步骤二，向所述母管内泵送压力液，以使得所述子管向地层中喷送液体并在压力作用下穿过所述安装孔向地层内延伸而形成过流通道，

步骤三，向母管内注入解堵液。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在步骤二中，以对应各所述子管0.02-3m³的排量向母管内泵送压力液。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，在步骤三中，解堵液为盐酸或者盐酸氢氟酸混合液。

10.根据权利要求7到9中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤三中，以25MPa-60MPa的泵送压力向所述母管内泵送解堵液1-5小时。

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