CN111075372A

CN111075372A - 连续反循环冲砂洗井管柱及其冲砂工具

Info

Publication number: CN111075372A
Application number: CN201811232986.XA
Authority: CN
Inventors: 苏秋涵; 唐倩雯; 刘丙生; 魏斌; 郝丽伟; 付增; 刘常福; 金鑫; 张方圆; 闫文文
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Research Institute of Petroleum Engineering Shengli Co
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Research Institute of Petroleum Engineering Shengli Co
Priority date: 2018-10-22
Filing date: 2018-10-22
Publication date: 2020-04-28
Anticipated expiration: 2038-10-22
Also published as: CN111075372B

Abstract

本发明公开了连续反循环冲砂洗井管柱及其冲砂工具，连续反循环冲砂洗井管柱包括油管、井口套管四通、单闸板防喷器、洗井三通，所述井口套管四通上端连接单闸板防喷器，单闸板防喷器上端连接洗井三通，还包括衬管，衬管上端通过丝扣与衬管悬挂器连接，再将衬管悬挂器放入井口套管四通内，用井口套管四通的悬挂器顶丝将衬管悬挂器固定，衬管悬挂器上设有密封件，所述油管两两之间均连接有连续反循环冲砂工具，所述油管及与油管连接的连续反循环冲砂工具均要在衬管内自上而下穿行。本发明实现连续反循环冲砂作业，单根时后无需停泵，有效避免砂砾沉积，提高作业效率以及作业安全性。

Description

连续反循环冲砂洗井管柱及其冲砂工具

技术领域

本发明涉及石油行业的修井作业技术，具体地说是连续反循环冲砂洗井管柱及其冲砂工具。

背景技术

目前传统的水力冲砂过程中，冲完一根单根后，必须先停泵然后才能接下一根冲砂单根，然后重新启动泵车进行冲砂，由于作业过程中，停泵后井筒携砂液中的砂子回落，增大了砂卡冲砂管柱的几率，同时，每次停泵前要充分循环，冲砂效率也较低。

为此，国内相关单位开展了相关研究来实现连续冲砂工艺。辽河油田宋彦武等研究了一套连续正冲砂的工艺，这套工艺技术主要由正冲砂工具、井口流程、井口密封装置等组成，这套工艺技术实现了连续正冲砂功能，同时这套工艺技术存在以下不足：(1)安装的井口密封装置使井口高度增加，增加了井口施工时的难度；(2)接冲砂单根时，虽然不需要停泵，但需要人工调节闸门手轮改变流程，单根连接完后，还需要人工将流程倒回，增加了施工的危险性；(3)这种冲砂工艺只能进行正冲砂，不能进行反冲砂。中石油天然气股份有限股份有限公司的冯振等研究的反循环连续冲砂换向短节能够在反循环冲砂过程中进行液体流向转换，实现连续冲砂。但该技术中进行接单根时还需要人工操作转换液体流向，同时工具中存在弹性元件在冲砂液中易失效影响工具可靠性。吐哈油田的吴剑等研究的连续负压冲砂工艺管柱包括冲砂自封、特殊悬挂器、密封工作筒、反冲洗阀组、液流转换器、负压冲砂泵等。该套工艺可实现连续负压冲砂，有效吸收井底砂子，大部分携砂液将返出地面，能把砂子携带出来。但其中的反冲洗阀进入井口流道打开后便不具备封堵油管压力的作用，此时油管内冲砂洗井液压力上行的堵塞器封堵，堵塞器在管柱内的位移是通过管柱内冲砂返出液驱动，其运动不可控，若出现堵塞器在管柱内卡住不能运行至封堵位置则可能无法正确封堵油管。

因此，针对目前连续冲砂工艺存在的问题，研究了一套适合于目前修井作业，且能进行反冲砂作业，施工工艺简单，成本较低的工艺管柱及其配套装置。

申请号：201611084312.0，公开日2018-06-05公开了一种反循环冲砂洗井管柱，属于油井生产领域。所述反循环冲砂洗井管柱包括：套管、井口采油树四通、自封器、工艺管总成、油管单根、转向转换接头、堵塞器、冲砂油管和冲砂笔尖；使用本发明实施例提供的反循环冲砂洗井管柱时，冲完一根油管单根后连接新的油管单根的过程中无需停泵，进而可避免油井内悬浮在冲砂液中的砂子回落掩埋井下设备，发生井下砂卡事故，且冲完一根油管单根后，只需在油管单根上方通过转向转换接头连接新的油管单根即可，无需拆卸油管单根和出口管线，操作简单，且也无需拖动高压水龙带，故可减轻现场操作人员的劳动强度。

申请号：201610859619.7，公开日2017-03-22公开了一种反循环冲砂器和冲砂工艺管柱，所述反循环冲砂器包括：组合管体，组合管体包括中心管和套设于中心管外的外管，外管与中心管固定连接，外管与中心管之间形成第一环形空腔，外管的管壁上设置有过流孔，过流孔与第一环形空腔相连通；射流体，射流体与组合管体可拆卸连接；射流体与组合管体之间形成第二环形空腔，第二环形空腔与第一环形空腔相连通，射流体的壁上设置有连通第二环形空腔的喷射孔；封隔件，封隔件套设于外管上并与外管滑动配合，封隔件位于过流孔和射流体之间；上提反循环冲砂器，射流体与组合管体相分离，封隔件与外管相分离。本发明实现了提供一种易于解除砂卡事故的反循环冲砂器的目的。

申请号：201620959617.0，公开日2017-03-15公开了一种全流程反循环冲砂管柱，包括接头、滤板、筒体以及安装在筒体内的捞篮和焊接在筒体底部的磨铣齿，接头为锥形筒结构，一端的内壁带有用于连接油管的母扣，另一端的外壁带有用于连接筒体的公扣；筒体为一端带有用于连接接头的母扣，另一端焊接有带有磨铣齿的圆筒；捞篮为6片活页结构，当流体携带石块上行时活页打开，停止循环时活页关闭，石块自然下落后堆积在带有活页的捞篮内，能捞获大直径石块；筒体与接头之间的油管接箍内安装滤板。使用全流程反循环冲砂管柱进行反循环冲砂，可将小粒径砂粒及石块有效洗至地面，大粒径砂粒及石块通过起出全流程反循环冲砂管柱带出地面，达到安全高效清理井筒的目的。

以上公开技术所公开的技术方案没有对本申请带来任何技术启示。

发明内容

本发明的目的在于提供连续反循环冲砂洗井管柱及其冲砂工具，实现连续反循环冲砂作业，单根时后无需停泵，有效避免砂砾沉积，提高作业效率以及作业安全性。

为了达成上述目的，本发明提供了以下技术方案，连续反循环冲砂洗井管柱，包括油管，还包括反循环冲砂工具、衬管，所述油管两两之间均连接有连续反循环冲砂工具，共同构成管柱串，所述衬管上端通过丝扣与衬管悬挂器连接，衬管悬挂器放入井口套管四通内，所述衬管悬挂器固定在井口套管四通的悬挂器顶丝上，所述管柱串在衬管内自上而下穿行。

所述连续反循环冲砂工具包括上接头、外管、中心管、下接头，所述上接头内设置上阀座，所述外管上端连接上接头，外管下端连接下接头，外管侧壁圆周均布开设流通流道，所述中心管下半段内壁设置下阀座，中心管上半段侧壁圆周均布开设流通孔，与外管上的连通流道一一对应，中心管与外管之间形成环空，所述外管的外壁下部装配有密封环，密封环能密封连续反循环冲砂工具与衬管之间的环空空间。

所述连续反循环冲砂工具还包括滑阀杆、上阀芯、连接杆、下阀芯，所述连接杆上端穿过中心管上端口，中心管上端口与连接杆为滑动式密封连接，滑阀杆上端连接上阀芯，上阀芯与上阀座相对应，连接杆下端连接下阀芯，下阀芯与下阀座相对应，滑阀杆上下移动，上阀芯可配合上阀座实现流路的启闭，下阀芯可配合下阀座实现流路的启闭。

所述洗井三通上端口内部设置自封胶芯，自封胶芯的上面放置自封压盖，自封压盖与洗井三通采用法兰连接方式通过螺栓连接，从而将自封胶芯压紧。

所述井口套管四通上端连接单闸板防喷器，单闸板防喷器上端连接洗井三通。

为了达成上述目的，本发明提供了以下技术方案，连续反循环冲砂工具，其特征在于，包括上接头、外管、中心管、下接头，所述上接头内设置上阀座，所述外管上端连接上接头，外管下端连接下接头，外管侧壁圆周均布开设流通流道，所述中心管下半段内壁设置下阀座，中心管上半段侧壁圆周均布开设流通孔，与外管上的连通流道一一对应，中心管与外管之间形成环空，所述外管的外壁下部装配有密封环，密封环能密封连续反循环冲砂工具与衬管之间的环空空间。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：

1.反循环冲砂接单根时不停泵,可有效地避免因停泵接单根而造成的沉砂卡管事故,减少作业处理砂卡及大修解除砂卡作业施工；

2.进水管线及水龙带均连接在井口，作业过程中不用频繁拆卸，可降低冲砂作业的劳动强度,并避免弯头脱落造成人身伤害事故；

3.无压力连接单根，安全可靠性高；

4.连续不停泵冲砂作业效率高，同时可以提高冲砂返出效果，对优化冲砂作业质量,延长油井生产周期,增加原油产量有重要作用；

5.工艺管柱结构简单、安装使用方便，同时井口作业高度低。

附图说明

图1为本发明连续反循环洗井管柱的结构示意图；

图2为本发明的连续反循环冲砂工具结构示意图。

图中：1—油管；2—自封压盖；3—自封胶芯；4—洗井三通；5—单闸板防喷器；6—井口套管四通；7—衬管悬挂器；8—衬管；9、连续反循环冲砂工具；9.1—上接头；9.2—上阀座；9.3—滑阀杆；9.31—上阀芯；9.32—连接杆；9.33—下阀芯；9.4—外管；9.5—连通流道；9.6—中心管；9.7—流通孔；9.8—下阀座；9.9—密封环；9.10—下接头；10—油管；11—套管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1至图2，本发明提供一种技术方案：连续反循环冲砂洗井管柱，主要包括油管1、连续反循环冲砂洗井工具9、衬管及井口装置。由自封压盖2、自封胶芯3、洗井三通4、单闸板防喷器5、井口套管四通6、衬管悬挂器7、衬管8、连续反循环冲砂工具9、油管10、套管11组成。衬管8通过丝扣与衬管悬挂器7连接，连接后将衬管悬挂器7放入井口套管四通6内，用井口套管四通6的悬挂器顶丝将衬管悬挂器7固定，衬管悬挂器7上设有密封件，从而形成衬管8与套管11的环形空间，衬管8的长度大于油管1与连续反循环冲砂工具9的长度之和；洗井三通4单闸板防喷器5以及井口套管四通6分别通过法兰连接方式连接；自封胶芯3主要用于密封油管，自封压盖2放置于自封胶芯3的上面，自封压盖2上设计由油管或工具通过的通孔，自封压盖2与洗井三通4采用法兰连接方式通过螺栓连接，从而将自封胶芯3压紧。

如图2所示，连续反循环冲砂工具9主要由上接头9.1、上阀座9.2、滑阀杆9.3、外管9.4、中心管9.6、下阀座9.8、密封环9.9以及下接头9.10组成。上接头9.1通过螺纹与上方油管连接。上阀芯9.2装配在上接头9.1内，外管9.4上部连接上接头9.2，下部连接下接头9.10，外管9.4侧壁圆周均布开设多组连通流道9.5，中心管9.6与外管9.4同轴装配通过连通流道9.5连接，中心管9.6中心装配滑阀杆9.3，下端连接下阀座9.8，侧壁圆周均布开设多列流通孔9.7，每列流通孔9.7与连通流道9.5一一对应，外管9.4外部流体可通过多组流通孔9.5流入中心管，滑阀杆9.3包括上阀芯9.31，连接杆9.32，下阀芯9.33，其分别控制着上阀座9.2、下阀座9.8的开合，其通过中心管9.6由密封元件滑动密封。当中心管9.6内流体压力大于下接头9.10处流体压力时，滑阀杆9.3下移，下阀芯9.33落入下阀座9.8，使下阀座9.8关闭，此时上阀芯9.31远离上阀座9.2，则上阀座9.2打开，当中心管9.4内流体压力小于下接头9.10处流体压力时，滑阀杆9.3上移，下阀芯9.33离开下阀座9.8，则下阀座9.8打开，而上阀芯9.31进入上阀座9.2，此时上阀座9.2关闭。中心管9.6与外管9.4之间连接流道9.7内流体与中心管9.4内的液体在下入口9.8关闭的情况下不可流通。连续反循环冲砂工具9下端的下接头9.10通过螺纹与下方油管连接。在外管9.4的下部装配有密封环9.9，可密封工具与衬管8间的环空空间，使密封环9.9上方的环形空间与密封环下方的环形空间不流通。

进行反循环冲砂洗井作业时，套管四通6的侧翼管口连接洗井液进液管线，洗井液通过套管四通6进入井筒，同时洗井三通4的管口连接水龙带或钢制管线，冲砂管柱下临近冲砂位置后，井口油管连接连续反循环冲砂工具9，在连续反循环冲砂工具9上继续接油管，使连续反循环冲砂工具9下到衬管8内。

洗井液通过油套环空流到井底，携带井底砂砾返回管柱。此时衬管8内的连续反循环冲砂工具9上的密封环9.9与衬管8隔离出独立的上部环空。此时上部环空流体与中心管9.6内流体连通，使中心管内压力小于下部连接油管内压力，使得上流携砂液推动滑阀杆9.3上移，下阀座9.8打开，上阀座9.2关闭，因此携砂液进入中心管9.6通过连通流道9.5进入上部环空，而后通过洗井三通4流出井口。由于冲砂作业过程中衬管8内连续反循环冲砂工具9的滑阀9.3上堵头始终处于关闭状态，则连续反循环冲砂工具9上方管柱一直处于无压力状态，因此可实现无压力不停泵接单根。当下完一根管柱后，井口管柱继续连接连续反循环冲砂工具9，并在连续反循环冲砂工具9上端连接下根管柱。在管柱下行冲砂过程中，新下入连续反循环冲砂工具9进入衬管8，开始以上的工作状态，而原衬管8内的连续反循环冲砂工具9下行脱出衬管8。此时的连续反循环冲砂工具9由于油套环空内冲砂液可通过流通孔9.5进入中心管9.6，使得此时中心管9.6内压力大于连接流道9.7内压力，驱动滑阀杆9.3下移，下阀座9.8关闭，上阀座9.2打开，因此从下部油管返上来的携砂液直接通过外管9.4及中心管9.6的环空流入上方油管。同时所有脱出衬管8的连续反循环冲砂工具9均以相同的方式使携砂液通过。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位指示或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

1.连续反循环冲砂洗井管柱，包括油管，其特征在于，还包括反循环冲砂工具、衬管，所述油管两两之间均连接有连续反循环冲砂工具，共同构成管柱串，所述衬管上端通过丝扣与衬管悬挂器连接，衬管悬挂器放入井口套管四通内，所述衬管悬挂器固定在井口套管四通的悬挂器顶丝上，所述管柱串在衬管内自上而下穿行。

2.根据权利要求1所述的连续反循环冲砂洗井管柱，其特征在于，所述连续反循环冲砂工具包括上接头、外管、中心管、下接头，所述上接头内设置上阀座，所述外管上端连接上接头，外管下端连接下接头，外管侧壁圆周均布开设流通流道，所述中心管下半段内壁设置下阀座，中心管上半段侧壁圆周均布开设流通孔，与外管上的连通流道一一对应，中心管与外管之间形成环空，所述外管的外壁下部装配有密封环，密封环能密封连续反循环冲砂工具与衬管之间的环空空间。

3.根据权利要求2所述的连续反循环冲砂洗井管柱，其特征在于，所述连续反循环冲砂工具还包括滑阀杆、上阀芯、连接杆、下阀芯，所述连接杆上端穿过中心管上端口，中心管上端口与连接杆为滑动式密封连接，滑阀杆上端连接上阀芯，上阀芯与上阀座相对应，连接杆下端连接下阀芯，下阀芯与下阀座相对应，滑阀杆上下移动，上阀芯可配合上阀座实现流路的启闭，下阀芯可配合下阀座实现流路的启闭。

4.根据权利要求1或2或3所述的连续反循环冲砂洗井管柱，其特征在于，所述洗井三通上端口内部设置自封胶芯，自封胶芯的上面放置自封压盖，自封压盖与洗井三通采用法兰连接方式通过螺栓连接，从而将自封胶芯压紧。

5.根据权利要求1或2或3所述的连续反循环冲砂洗井管柱，其特征在于，所述井口套管四通上端连接单闸板防喷器，单闸板防喷器上端连接洗井三通。

6.连续反循环冲砂工具，其特征在于，包括上接头、外管、中心管、下接头，所述上接头内设置上阀座，所述外管上端连接上接头，外管下端连接下接头，外管侧壁圆周均布开设流通流道，所述中心管下半段内壁设置下阀座，中心管上半段侧壁圆周均布开设流通孔，与外管上的连通流道一一对应，中心管与外管之间形成环空，所述外管的外壁下部装配有密封环，密封环能密封连续反循环冲砂工具与衬管之间的环空空间。

7.根据权利要求6所述的连续反循环冲砂工具，其特征在于，所述连续反循环冲砂工具还包括滑阀杆、上阀芯、连接杆、下阀芯，所述连接杆上端穿过中心管上端口，中心管上端口与连接杆为滑动式密封连接，滑阀杆上端连接上阀芯，上阀芯与上阀座相对应，连接杆下端连接下阀芯，下阀芯与下阀座相对应，滑阀杆上下移动，上阀芯可配合上阀座实现流路的启闭，下阀芯可配合下阀座实现流路的启闭。