CN112983325A - 一种水平井解堵增产一体化工艺及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种水平井解堵增产一体化工艺及系统，该工艺包括于油管的一端连接井下旋流冲击解堵洗井工具并将其下入水平井井筒内；将解堵洗井介质注入油套环空内，其流经旋流发生部后在井筒环空内产生旋转高速冲击流，自水平井着陆点附近开始对水平井井筒及割缝筛管进行反循环旋冲解堵，解堵洗井介质携带冲击起来的污染堵塞物自循环切换部进入油管内自油管内携带至井口；将解堵洗井介质注入油管内，其流经所述工具后于解堵洗井介质压差作用下循环切换部关闭，该解堵洗井介质流入自旋转冲击部后于水平井轴向上形成喇叭状高速冲击射流，冲击扰动堵塞物进行正循环解堵；再次进行反循环洗井解堵，以将解堵过程中剖落、沉积在井筒内的堵塞物循环出井筒。

Description

一种水平井解堵增产一体化工艺及系统

技术领域

本发明涉及一种水平井解堵增产一体化工艺及系统，特别涉及一种开发水平井井筒内反循环旋流洗井解堵、正循环旋冲解堵，近井地带旋冲解堵增产、高频振荡水力波与空化噪声超声波物理解堵增产一体化技术，属于水平井开采技术领域。

背景技术

水平井在钻完井过程中，钻井液、完井液、压裂液中的固相颗粒侵入储层割理裂缝中，对近井地带储层造成一定的污染和伤害；水平井开发过程中，地层中的黏土矿物等固相颗粒随气水流动，在套管射孔炮眼、割缝筛管的缝眼及水平井筒低洼处容易堆积堵塞，阻碍气水流动，造成单井产量锐减。以煤层气水平井为例，由于我国大部分煤层地质构造复杂，煤层的胶结性差，剪切模量与抗剪切强度较低，既易压性破裂又易张性破损，因此，钻完井过程中，钻井液、固井水泥中的固相颗粒及化学药剂容易对近井地带的煤储层造成污染和伤害，致使储层渗透率大幅下降，直接投产对产量影响非常大，部分水平井甚至气水产量非常低；水平井排采过程中由于受储层有效应力的升降、排采制度的突变或排采的不连续性等因素影响，井筒附近煤层容易发生破裂吐粉，堵塞射孔炮眼或筛管孔眼，裸眼完井水平井甚至容易发生局部塌落，致使单井产气量急剧下降且部分井产气量难以恢复的问题日益凸显。

以山西沁水盆地樊庄-郑庄等区块为例，水平井排采过程中因井壁垮塌、煤粉等固相颗粒堵塞原因造成的产量低于3000m³/d的低效井占比达56.4％-58.3％，发生堵塞后产量急剧下降20％-80％。

目前煤层气水平井洗井解堵工艺主要有三种：(1)光油管正循环大排量清水冲洗解堵，该工艺操作简单、施工方便，但解堵效率相对较低；(2)水力正循环旋冲解堵，该工艺对筛管孔眼处堵塞、筛管外井壁垮塌堵塞解堵效果较好，但对近井地带储层的污染堵塞解堵增渗效果一般，对波浪型水平井井眼低洼处的沉积堵塞冲洗效果较差； (3)氮气泡沫反循环冲洗解堵，该工艺采用氮气泡沫作为洗井液反循环冲洗井筒，返排携岩能力强、对井筒内堵塞物冲洗解堵效果较好，但成本相对较高、对筛管孔眼处及近井地带污染堵塞解堵效果一般。

因此，提供一种新型的水平井解堵增产一体化工艺及系统已经成为本领域亟需解决的技术问题。

发明内容

为了解决上述的缺点和不足，本发明的一个目的在于提供一种水平井解堵增产一体化工艺。

本发明的另一个目的在于提供一种水平井解堵增产一体化系统。

为了实现以上目的，一方面，本发明提供了一种水平井解堵增产一体化工艺，其中，所述水平井解堵增产一体化工艺包括：

(1)于油管的一端连接井下旋流冲击解堵洗井工具并将其下入水平井井筒内，下至水平井着陆点附近；其中，所述井下旋流冲击解堵洗井工具包括依次相连的旋流发生部、循环切换部及自旋转冲击部；

(2)将解堵洗井介质注入水平井油套环空内，所述解堵洗井介质流经所述旋流发生部后在井筒环空内产生旋转高速冲击流，自水平井着陆点附近开始往水平井井底 (靶点)方向对水平井井筒及割缝筛管进行反循环旋冲解堵，所述解堵洗井介质携带冲击起来的污染堵塞物自所述循环切换部进入油管内，自油管内携带至井口；

(3)将解堵洗井介质注入油管内，所述解堵洗井介质流经所述井下旋流冲击解堵洗井工具后，于解堵洗井介质压差作用下所述循环切换部关闭，该解堵洗井介质流入所述自旋转冲击部后于水平井轴向上形成喇叭状高速冲击射流，冲击扰动堵塞物进行正循环解堵；

(4)再次进行如步骤(2)中的反循环洗井解堵，将解堵洗井介质注入水平井油套环空内，从水平井着陆点附近井筒再次反循环洗井至水平井井底，以将步骤(2) 及步骤(3)解堵过程中剖落、沉积在井筒内的堵塞物循环出井筒。

在以上所述的水平井解堵增产一体化工艺中，优选地，步骤(3)还包括：该解堵洗井介质流入所述井下旋流冲击解堵洗井工具的自旋转冲击部后于水平井径向上形成高速旋转水射流，以及形成高频振荡射流冲击波和空化噪声超声波，分别对水平井筛管孔眼/射孔炮眼、井筒附近进行旋冲解堵以及对水平井近井地带进行振荡冲击波物理解堵。

在以上所述的水平井解堵增产一体化工艺中，优选地，步骤(2)中，所述解堵洗井介质包括氮气泡沫或活性水。

其中，所述氮气泡沫、活性水均为本领域使用的常规物质，本领域技术人员可以根据现场作业需要合理设置氮气泡沫、活性水的组成、用量等，只要保证可以实现本发明的目的即可。

在以上所述的水平井解堵增产一体化工艺中，优选地，步骤(2)中，从水平井着陆点附近开始逐步解堵洗井至水平井井底后，循环1-2周。

在以上所述的水平井解堵增产一体化工艺中，优选地，步骤(3)中，所述解堵洗井介质包括活性水。

在以上所述的水平井解堵增产一体化工艺中，优选地，步骤(3)中，通过上起油管柱自水平井井底正循环解堵冲洗至水平井着陆点附近并循环1-2周。

在以上所述的水平井解堵增产一体化工艺中，优选地，步骤(4)中，所述解堵洗井介质包括氮气泡沫或活性水。

在以上所述的水平井解堵增产一体化工艺中，优选地，步骤(4)中，从水平井着陆点附近开始逐步解堵洗井至水平井井底后，循环1-2周。

在以上所述的水平井解堵增产一体化工艺中，优选地，所述井下旋流冲击解堵洗井工具的自旋转冲击部包括冲击部本体，所述冲击部本体上沿轴向设置一端开口一端封闭的第一中心孔，所述冲击部本体上设置与第一中心孔连通的具有喇叭型出口的喷嘴(轴向喷嘴)，所述冲击部本体上设置能旋转破碎固相颗粒的机械爪；

所述循环切换部与所述冲击部本体密封连接，所述循环切换部上设置轴向贯通的第二中心孔，所述循环切换部的侧壁上设置能连通井内环空和所述第二中心孔的第一侧通孔，所述循环切换部内设置能控制所述第二中心孔连通所述第一侧通孔或连通所述第一中心孔的切换结构，第二中心孔连通第一侧通孔构成反向循环洗井状态，第二中心孔连通第一中心孔构成正向冲击解堵状态；

所述旋流发生部与所述循环切换部密封连通，所述旋流发生部上设置轴向贯通的第三中心孔，所述旋流发生部的外壁上设置螺旋槽道。

在以上所述的水平井解堵增产一体化工艺中，优选地，所述冲击部本体和所述循环切换部之间串接转速控制部，所述转速控制部包括线性阻尼器。

在以上所述的水平井解堵增产一体化工艺中，优选地，所述循环切换部和所述转速控制部之间设置扶正部，所述扶正部的一端与所述循环切换部固定连接，所述扶正部的另一端转动连接所述转速控制部。

在以上所述的水平井解堵增产一体化工艺中，优选地，所述循环切换部包括滑套外筒，所述滑套外筒的一端连接所述扶正部，所述滑套外筒的另一端连接所述旋流发生部；所述滑套外筒内密封滑动套设滑套内筒，所述滑套内筒的内腔构成所述第二中心孔，所述滑套外筒的侧壁上靠近所述扶正部的一端设置所述第一侧通孔，所述滑套内筒的侧壁上贯通设置能与所述第一侧通孔连通的第二侧通孔，所述第二中心孔靠近所述扶正部的一端设置单向阀，所述单向阀允许洗井液流向所述第一中心孔。

在以上所述的水平井解堵增产一体化工艺中，优选地，所述滑套内筒的外壁上套设能使所述滑套内筒向所述旋流发生部移动复位的复位弹簧。

在以上所述的水平井解堵增产一体化工艺中，优选地，所述第一侧通孔呈倾斜设置，所述第一侧通孔的径向内侧一端朝向靠近所述旋流发生部的方向设置；所述第二侧通孔呈倾斜设置，所述第二侧通孔的径向内侧一端朝向靠近所述旋流发生部的方向倾斜设置。

在以上所述的水平井解堵增产一体化工艺中，优选地，所述单向阀远离所述自旋转冲击部的一端设置过滤堵头。

在以上所述的水平井解堵增产一体化工艺中，优选地，所述冲击部本体上连接设置冲击部中心轴，所述冲击部中心轴上设置轴向贯通的中心轴通孔，所述冲击部中心轴转动穿设于所述转速控制部；

所述中心轴通孔能连通所述单向阀和所述第一中心孔。

在以上所述的水平井解堵增产一体化工艺中，优选地，所述自旋转冲击部的冲击部本体的封闭端沿周向设置至少一对径向对称的螺纹孔，所述螺纹孔的径向内侧一端朝向所述井下旋流冲击解堵洗井工具转速控制部的方向倾斜设置，所述螺纹孔内密封连接径向对称斜置喷嘴；所述冲击部本体的中部沿周向设置至少一对径向对称的螺纹孔，所述螺纹孔的径向内侧一端朝向所述转速控制部的方向倾斜设置，所述螺纹孔内密封连接径向对称反向喷嘴。

其中，该轴向喷嘴主要用于产生轴向冲击力，冲击解堵水平井筒内轴向上的污染堵塞；

该径向对称反向喷嘴主要用于通过出射射流的反作用力提供反冲扭矩，带动工具自旋转，同时产生的射流冲击力辅助开展径向冲击解堵；

该径向对称斜置喷嘴主要进行径向冲击解堵，用于冲击解堵水平井径向上筛管孔眼、套管炮眼等位置的污染堵塞。

在以上所述的水平井解堵增产一体化工艺中，优选地，所述径向对称反向喷嘴为风琴管自振空化喷嘴，所述径向对称斜置喷嘴为骇姆霍兹振动空化喷嘴。

在以上所述的水平井解堵增产一体化工艺中，优选地，所述冲击部本体的封闭端沿周向设置至少两个径向对称的所述机械爪，各所述机械爪共同构成圆锥形结构。

在以上所述的水平井解堵增产一体化工艺中，优选地，所述旋流发生部的一端设有能与油管柱连接的母接头，所述旋流发生部上设置有3-4个所述螺旋槽道，所述螺旋槽道靠近所述母接头的一端为入口，所述螺旋槽道的入口的周向尺寸大于出口的周向尺寸。

在以上所述的水平井解堵增产一体化工艺中，反循环解堵洗井介质(洗井液)流经所述旋流发生部后会形成不同方向的旋转高速流体，朝前下方的旋转高速流体冲击扰动井筒内的堵塞物进行解堵，朝前上方的旋转高速流体冲击筛管孔眼及井壁附近的堵塞物进行解堵。

本发明所提供的该水平井解堵增产一体化工艺为一种“反+正+反”循环旋流冲击解堵增产一体化工艺技术。该技术采用井下旋流冲击解堵洗井工具，所述工具主要包括三部分结构：旋流发生部、循环切换部及自旋转冲击部，与之配套的该工艺包括以下具体步骤：

①在水平井完井后或水平井开发过程中水平井筒发生堵塞后，采用常规油管连接井下旋流冲击解堵洗井工具下入水平井井筒内，下至水平井着陆点附近；

②首先采用氮气泡沫或活性水反循环洗井解堵工艺，通过油管下深控制洗井解堵位置，从水平井着陆点附近开始往水平井井底进行反循环旋流解堵、洗井，洗井液流经井下旋流冲击解堵洗井工具后形成旋转高速流体，对井筒内及筛管孔眼/套管炮眼处的堵塞物进行旋冲解堵，同时携带固相颗粒等堵塞物经井下旋流冲击解堵洗井工具的单向阀进入油管内携带至地面，直至循环解堵、洗井至水平井井底；

③随后不动管柱，切换地面管线控制流程，改用正循环洗井解堵增渗工艺，采用活性水作为洗井液，洗井液经油管进入井下旋流冲击解堵洗井工具后，该工具的循环切换部在洗井液压差作用下关闭单向阀，洗井液流入自旋转冲击部，随后在水平井径向上形成高速旋转水射流，对水平井筛管孔眼/射孔炮眼及井筒附近进行旋冲解堵；形成高频振荡射流冲击波和空化噪声超声波，对水平井近井地带进行振荡冲击波物理解堵，提高近井地带储层渗透率；在水平井轴向上形成喇叭状高速冲击射流，冲击扰动起井壁及筛管孔眼等处剖落的固体堵塞物等，高效循环出井筒，通过上提油管柱从水平井井底开始洗井解堵增渗至水平井着陆点附近；

④最后，同样不动管柱，切换地面管线控制流程，再次采用反循环洗井解堵工艺，以氮气泡沫或活性水为循环洗井介质，从水平井着陆点附近井筒再次反循环洗井至水平井井底，将前两次(步骤②及步骤③)旋冲解堵剖落、沉积在井筒内的固相颗粒等堵塞物高效循环出井筒。

另一方面，本发明还提供了一种水平井解堵增产一体化系统，其中，所述水平井解堵增产一体化系统包括储水罐、配液罐、泵车及井下旋流冲击解堵洗井工具；所述井下旋流冲击解堵洗井工具包括依次相连的旋流发生部、循环切换部及自旋转冲击部；

所述水平井的油管一端与所述井下旋流冲击解堵洗井工具的旋流发生部相连，且初始状态下，所述井下旋流冲击解堵洗井工具位于水平井着陆点附近；

所述储水罐通过管路与所述配液罐的入口相连，所述配液罐的出口通过管路与所述泵车的入口相连，所述泵车的出口通过管路经由第六控制阀与所述水平井的井口控制装置入口相连；所述泵车的出口还通过管路经由第三控制阀与所述水平井油管入口可通断连接。

在以上所述的水平井解堵增产一体化系统中，优选地，所述系统还包括制氮车、增压车及泡沫发生器；所述制氮车的出口通过管路与所述增压车的入口相连，所述增压车的出口通过管路与所述泡沫发生器入口相连；所述泵车的出口经由第五控制阀与所述泡沫发生器入口相连；所述泡沫发生器的出口通过管路与所述水平井的井口控制装置入口相连。

在以上所述的水平井解堵增产一体化系统中，优选地，所述系统还包括污水池，其中，当所述泵车与所述水平井油管入口断开时，所述水平井油管入口通过反循环排渣管线经由第四控制阀与所述污水池的入口相连；

当所述泵车与所述水平井油管入口相连时，所述水平井的井口控制装置出口通过正循环放喷管线与所述污水池的入口相连；

所述污水池的出口通过管路与所述储水罐的入口相连。

根据水平井完钻井深及井筒容积，在地面准备1-2个大型污水池及配套的过滤、污水处理装置，准备若干个储水罐(如40方容积的储水罐)，以备足清水或地层产出水，准备一个配液罐(如10方的配液罐)，一台泵车，安装高压注气管线、压井管汇、放喷管汇、防喷器、旋转控制头等井口装置。在以上所述的水平井解堵增产一体化系统中，优选地，所述井下旋流冲击解堵洗井工具的自旋转冲击部包括冲击部本体，所述冲击部本体上沿轴向设置一端开口一端封闭的第一中心孔，所述冲击部本体上设置与第一中心孔连通的具有喇叭型出口的喷嘴(轴向喷嘴)，所述冲击部本体上设置能旋转破碎固相颗粒的机械爪；

所述循环切换部与所述冲击部本体密封连接，所述循环切换部上设置轴向贯通的第二中心孔，所述循环切换部的侧壁上设置能连通井内环空和所述第二中心孔的第一侧通孔，所述循环切换部内设置能控制所述第二中心孔连通所述第一侧通孔或连通所述第一中心孔的切换结构，第二中心孔连通第一侧通孔构成反向循环洗井状态，第二中心孔连通第一中心孔构成正向冲击解堵状态；

所述旋流发生部与所述循环切换部密封连通，所述旋流发生部上设置轴向贯通的第三中心孔，所述旋流发生部的外壁上设置螺旋槽道。

在以上所述的水平井解堵增产一体化系统中，优选地，所述冲击部本体和所述循环切换部之间串接转速控制部，所述转速控制部包括线性阻尼器。

在以上所述的水平井解堵增产一体化系统中，优选地，所述循环切换部和所述转速控制部之间设置扶正部，所述扶正部的一端与所述循环切换部固定连接，所述扶正部的另一端转动连接所述转速控制部。

在以上所述的水平井解堵增产一体化系统中，优选地，所述循环切换部包括滑套外筒，所述滑套外筒的一端连接所述扶正部，所述滑套外筒的另一端连接所述旋流发生部；所述滑套外筒内密封滑动套设滑套内筒，所述滑套内筒的内腔构成所述第二中心孔，所述滑套外筒的侧壁上靠近所述扶正部的一端设置所述第一侧通孔，所述滑套内筒的侧壁上贯通设置能与所述第一侧通孔连通的第二侧通孔，所述第二中心孔靠近所述扶正部的一端设置单向阀，所述单向阀允许洗井液流向所述第一中心孔。

在以上所述的水平井解堵增产一体化系统中，所述循环切换部采用单向阀结构设置，采用反循环洗井时，单向阀阀体处于打开状态，洗井液及携带的固相颗粒堵塞物等可通过所述单向阀进入油管内，循环至地面；采用正循环洗井时，所述单向阀阀体在洗井液压差作用下关闭。

在以上所述的水平井解堵增产一体化系统中，优选地，所述滑套内筒的外壁上套设能使所述滑套内筒向所述旋流发生部移动复位的复位弹簧。

在以上所述的水平井解堵增产一体化系统中，优选地，所述第一侧通孔呈倾斜设置，所述第一侧通孔的径向内侧一端朝向靠近所述旋流发生部的方向设置；所述第二侧通孔呈倾斜设置，所述第二侧通孔的径向内侧一端朝向靠近所述旋流发生部的方向倾斜设置。

在以上所述的水平井解堵增产一体化系统中，优选地，所述单向阀远离所述自旋转冲击部的一端设置过滤堵头。

在以上所述的水平井解堵增产一体化系统中，优选地，所述冲击部本体上连接设置冲击部中心轴，所述冲击部中心轴上设置轴向贯通的中心轴通孔，所述冲击部中心轴转动穿设于所述转速控制部；所述中心轴通孔能连通所述单向阀和所述第一中心孔。

在以上所述的水平井解堵增产一体化系统中，优选地，所述冲击部本体的封闭端沿周向设置至少一对径向对称的螺纹孔，所述螺纹孔的径向内侧一端朝向所述转速控制部的方向倾斜设置，所述螺纹孔内密封连接径向对称斜置喷嘴；所述冲击部本体的中部沿周向设置至少一对径向对称的螺纹孔，所述螺纹孔的径向内侧一端朝向所述转速控制部的方向倾斜设置，所述螺纹孔内密封连接径向对称反向喷嘴。

在以上所述的水平井解堵增产一体化系统中，优选地，所述径向对称反向喷嘴为风琴管自振空化喷嘴，所述径向对称斜置喷嘴为骇姆霍兹振动空化喷嘴。

在以上所述的水平井解堵增产一体化系统中，优选地，所述冲击部本体的封闭端沿周向设置至少两个径向对称的所述机械爪，各所述机械爪共同构成圆锥形结构。

在以上所述的水平井解堵增产一体化系统中，优选地，所述旋流发生部的一端设有能与油管柱连接的母接头，所述旋流发生部上设置有3-4个所述螺旋槽道，所述螺旋槽道靠近所述母接头的一端为入口，所述螺旋槽道的入口的周向尺寸大于出口的周向尺寸。

本发明所采用的井下旋流冲击解堵洗井工具中，自旋转冲击部能在反冲射流的力矩作用下实现自旋转实现高速冲击解堵及旋冲解堵，自旋转冲击部上的喷嘴出口呈喇叭型设置，高速射流经喇叭口状射流通道后呈放射性高速冲击，冲击范围大幅增大，井筒轴向上冲击解堵效果可大幅提升；循环切换部可在不动管柱情况下实现水平井正向冲击解堵状态和反向循环洗井状态的来回切换，有效减少工作状态切换所需工作量；旋流发生部能在井内环空的洗井液冲击时形成高速旋流，冲击搅动起井内环空中固相颗粒等沉积物，洗井液携带固相颗粒经第一侧通孔、第二中心孔、第三中心孔及油管柱返排至地面，提高携岩效率和洗井效果；

本发明所采用的井下旋流冲击解堵洗井工具中，转速控制部依靠流体的粘滞作用产生阻力来实现阻尼限速，在输入较低的相对速度时，即可输出较大的阻力，且阻力随着速度的增大而增大，实现自旋转冲击部转速的安全可控；扶正部起居中扶正作用，防止水平井井下旋流冲击解堵洗井工具在旋流冲击解堵作业过程中发生拖底；

本发明所采用的井下旋流冲击解堵洗井工具既能用于水平井正循环冲击解堵，也可用于水平井反循环洗井解堵，适用于水平井完井后污染物的洗井处理及水平井生产过程中井筒内及近井地带的解堵处理。

由上所述，本发明所提供的水平井解堵增产一体化工艺及系统具有如下有益技术效果：

水平井采用井下旋流冲击解堵洗井工具后，不用动管柱结构和起下钻，通过切换地面管线控制流程即可实现反循环旋流解堵洗井作业、正循环旋冲解堵增渗洗井一体化作业及其来回切换；反循环洗井液经过井下旋流冲击解堵洗井工具后可以产生旋转高速冲击流，对水平井筒内及筛管孔眼/套管炮眼处的堵塞物进行旋冲解堵；正循环洗井液经过井下旋流冲击解堵洗井工具后可以在水平井径向上产生高速旋转水射流和高频振荡射流冲击波、空化噪声超声波，对水平井筛管孔眼及近井地带进行旋冲解堵和振荡冲击波物理解堵，提高近井地带储层渗透率，在水平井轴向上产生喇叭状高速冲击射流，高效循环洗井。该技术集反循环与正循环解堵工艺优点于一体，集成了反循环氮气泡沫解堵、反循环活性水旋流解堵、正循环活性水旋冲解堵、振荡冲击波物理解堵增渗等工艺于一体，能够实现“循环洗井、解堵、增渗、增产”一体化作业的目的，可以有效去除井筒内、割缝筛管孔眼处及近井地带的污染堵塞物，并对近井地带储层进行振荡冲击波物理解堵，恢复/提高近井地带储层渗透率；且操作方便、作业效率高、经济适用性强。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所使用的井下旋流冲击解堵洗井工具的示意图。

图2为本发明实施例2所提供的水平井解堵增产一体化系统的结构示意图。

图3为本发明实施例3所提供的水平井解堵增产一体化系统的结构示意图。

图4为本发明实施例4所提供的水平井解堵增产一体化工艺中的氮气泡沫反循环旋流解堵洗井工艺的流程图。

图5为本发明实施例5所提供的水平井解堵增产一体化工艺中的活性水反循环旋流解堵洗井工艺的流程图。

图6为本发明实施例4-5所提供的水平井解堵增产一体化工艺中的活性水正循环旋冲解堵、增渗、洗井一体化作业的流程图。

主要附图标号说明：

图1中：

100、井下旋流冲击解堵洗井工具；

1、自旋转冲击部；

10、第一中心孔；11、冲击部本体；1201、轴向喷嘴；1202、径向对称反向喷嘴；1203、径向对称斜置喷嘴；13、机械爪；14、冲击部中心轴；140、中心轴通孔；

2、循环切换部；

20、第二中心孔；21、滑套外筒；211、第一侧通孔；22、滑套内筒；221、第二侧通孔；23、单向阀；24、过滤堵头；25、复位弹簧；

3、旋流发生部；

30、第三中心孔；31、螺旋槽道；32、母接头；

4、转速控制部；

5、扶正部。

图2-图5中：

01、油管；

02、套管；

03、油套环空；

04、水平井眼；

05、割缝筛管或套管；

07、井口控制装置；

08、水平井油管入口；

09、污水池；

16、配液罐；

17、泵车；

18、制氮车；

19、增压车；

27、泡沫发生器；

101、第一储水罐；

102、第二储水罐；

V01-V06、第一控制阀至第六控制阀；

P01、水平井着陆点；

P02、水平井井底；

L01、正循环放喷管线；

L02、反循环放喷管线；

L03、地面正循环注入管线；

L04、地面反循环注入管线。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现结合以下具体实施例对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。

在此描述的本发明的具体实施方式，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变形，这些都应被视为属于本发明的范围。需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例1

本实施例1提供了一种井下旋流冲击解堵洗井工具，如图1所示，井下旋流冲击解堵洗井工具100，包括：

自旋转冲击部1，包括冲击部本体11，冲击部本体11上沿轴向设置一端开口一端封闭的第一中心孔10，冲击部本体11上设置与第一中心孔10连通的具有喇叭型出口的轴向喷嘴1201，冲击部本体11上设置能旋转破碎固相颗粒的机械爪13；洗井液流经第一中心孔10、轴向喷嘴1201后产生高速射流，对水平井筒内及筛管孔眼/ 套管炮眼处进行高速冲击解堵；机械爪13在自旋转冲击部1自旋转作用下，可对井壁等处冲刷掉落的固相颗粒等进行机械破碎；现有技术中，水平井高压旋流解堵采用的旋转喷头前端为顶锥设置或直射喷嘴设置，采用顶锥设置的旋转喷头只能对井筒径向上进行旋流冲击解堵，井筒内轴向上的堵塞无法解堵；采用直射喷嘴设置的旋转喷头，射流直冲范围有效，井筒轴向上的冲击解堵效果不理想；而本发明采用的轴向喷嘴12的出口呈喇叭型设置，洗井液高速液流经喇叭口状射流通道后呈放射性高速冲击，冲击范围大幅增大，井筒轴向上冲击解堵效果可大幅提升；

循环切换部2，与冲击部本体11密封连接，循环切换部2上设置轴向贯通的第二中心孔20，循环切换部2的侧壁上设置能连通井内环空(工具和套管内壁或井内壁之间的环空)和第二中心孔20的第一侧通孔211，循环切换部2内设置能控制第二中心孔20连通第一侧通孔211或连通第一中心孔10的切换结构，第二中心孔20 连通第一侧通孔211构成反向循环洗井状态，反向循环洗井状态时，第二中心孔20 与第一中心孔10断开连通，井内环空的洗井液携带固相颗粒经第一侧通孔211、第二中心孔20返排；第二中心孔20连通第一中心孔10构成正向冲击解堵状态，第二中心孔20与第一侧通孔211断开连通，洗井液经第二中心孔20、第一中心孔10流向轴向喷嘴12产生反冲射流，自旋转冲击部1进行正向冲击解堵；现有技术中，水平井高压旋流解堵主要采用清水正循环洗井解堵工艺，当井筒内或井壁处脱落的固相颗粒粒径较大时，清水在波浪型井筒内及油套环空内的携岩效果相对较差，大颗粒在洗井液返排过程中容易再次发生沉积堆积，甚至造成油管遇卡等井下复杂情况发生；而本发明的循环切换部2，可以实现水平井正向冲击解堵状态(正循环旋流洗井解堵) 和反向循环洗井状态(反循环旋流洗井解堵)的来回切换，当井筒及井壁附近有较严重污染堵塞时，可采用洗井液(活性水)正向冲击解堵(正循环旋流洗井解堵)，当井筒内沉积的固相颗粒或井壁脱落的固相颗粒粒径较大时，可在不动管柱情况下切换为反向循环洗井状态(反循环旋流洗井解堵，可以是反循环活性水或氮气泡沫洗井)。

旋流发生部3，与循环切换部2密封连通，旋流发生部3上设置轴向贯通的第三中心孔30，旋流发生部3的外壁上设置螺旋槽道31。现有技术中，反循环洗井过程中固相颗粒等污染堵塞物在自身重力作用下容易在水平井段发生沉降，携岩效率低、洗井效果差，而本发明的旋流发生部3，通过特殊设置的旋流槽道(螺旋槽道31)，反向循环洗井过程中，井内环空的洗井液流经旋流发生部3后，会形成高速旋流，冲击搅动起井内环空中固相颗粒等沉积物，洗井液携带固相颗粒经第一侧通孔211、第二中心孔20、第三中心孔30及油管柱返排至地面，由于油管柱内腔截面积相对油套环空截面积要小得多，因而洗井液在油管柱内腔上返速度大幅增大，洗井携岩性能大幅提升，从而提高携岩效率和洗井效果。

本发明的水平井井下旋流冲击解堵洗井工具中，自旋转冲击部能在反冲射流的力矩作用下实现自旋转实现高速冲击解堵及旋冲解堵，自旋转冲击部上的喷嘴出口呈喇叭型设置，高速射流经喇叭口状射流通道后呈放射性高速冲击，冲击范围大幅增大，井筒轴向上冲击解堵效果可大幅提升；循环切换部可在不动管柱情况下实现水平井正向冲击解堵状态和反向循环洗井状态的来回切换，有效减少工作状态切换所需工作量；旋流发生部能在井内环空的洗井液冲击时形成高速旋流，冲击搅动起井内环空中固相颗粒等沉积物，洗井液携带固相颗粒经第一侧通孔、第二中心孔、第三中心孔及油管柱返排至地面，提高携岩效率和洗井效果；本发明的水平井井下旋流冲击解堵洗井工具既能用于水平井正循环冲击解堵，也可用于水平井反循环洗井解堵，适用于水平井完井后污染物的洗井处理及水平井生产过程中井筒内及近井地带的解堵处理。

进一步，如图1所示，冲击部本体11和循环切换部2之间串接转速控制部4，转速控制部4包括线性阻尼器(现有技术)，其依靠流体的粘滞作用产生阻力来实现阻尼限速，在输入较低的相对速度时，即可输出较大的阻力，且阻力随着速度的增大而增大，实现自旋转冲击部1转速的安全可控。

进一步，如图1所示，循环切换部2和转速控制部4之间设置扶正部5，扶正部 5的一端与循环切换部2固定连接，扶正部5的另一端转动连接转速控制部4。扶正部5主要起居中扶正作用，防止水平井井下旋流冲击解堵洗井工具100在旋流冲击解堵作业过程中发生拖底。

进一步，如图1所示，循环切换部2包括滑套外筒21，滑套外筒21的一端连接扶正部5，滑套外筒21的另一端连接旋流发生部3；滑套外筒21内密封滑动套设滑套内筒22，滑套内筒22的内腔构成前述的第二中心孔20，滑套外筒21的侧壁上靠近扶正部5的一端设置第一侧通孔211，滑套内筒22的侧壁上贯通设置能与第一侧通孔211连通的第二侧通孔221，在本发明的一具体实施例中，第一侧通孔211和第二侧通孔221均为三个，在初始状态下，各第一侧通孔211与相应的第二侧通孔221 呈连通状态。

第二中心孔20靠近扶正部5的一端设置单向阀23，单向阀23允许洗井液流向第一中心孔10。在本实施方式中，单向阀23远离自旋转冲击部1的一端(即洗井液的入口端)设置过滤堵头24。单向阀23初始状况下处于闭合状态，正向冲击解堵状态(正循环旋流洗井解堵)时单向阀23开启，反向循环洗井状态(反循环旋流洗井解堵)时单向阀23闭合；通过单向阀23的开启与闭合控制自旋转冲击部1正循环洗井过程中的旋流解堵与反循环洗井过程中的防堵功能。

进一步，如图1所示，滑套内筒22的外壁上套设能使滑套内筒22向旋流发生部 3移动(可称为“向后”移动)复位的复位弹簧25。滑套内筒22、复位弹簧25和单向阀23共同构成前述的切换结构。正向冲击解堵时，洗井液进入滑套内筒22的内腔 (第二中心孔20)，在节流压差作用下，滑套内筒22向扶正部5的方向(可称为“向前”)移动，各第一侧通孔211与相应的第二侧通孔221发生错位而不再连通，实现旁通孔“闭合”，复位弹簧25在此过程中处于压缩状态，正向冲击解堵结束后，复位弹簧25在复位过程中推动滑套内筒22向旋流发生部3移动；反向循环洗井过程中，单向阀23在弹簧力及压差作用下处于关闭状态，可有效保护自旋转冲击部1，防止固体颗粒等污染堵塞物进入自旋转冲击部1的喷嘴内造成堵塞。

进一步，如图1所示，第一侧通孔211呈倾斜设置，第一侧通孔211的径向内侧一端朝向靠近旋流发生部3的方向设置；第二侧通孔221呈倾斜设置，第二侧通孔 221的径向内侧一端朝向靠近旋流发生部3的方向倾斜设置。第一侧通孔211和第二侧通孔221斜向后设置，方便洗井液携固相颗粒进入第二中心孔20实现返排。

进一步，如图1所示，冲击部本体11上连接设置冲击部中心轴14，冲击部中心轴14上设置轴向贯通的中心轴通孔140，冲击部中心轴14转动穿设于转速控制部4；中心轴通孔140能连通单向阀23和第一中心孔10。

进一步，冲击部本体11的封闭端沿周向设置至少一对径向对称的螺纹孔(在本发明的一具体实施例中，沿周向设置两对螺纹孔)，螺纹孔的径向内侧一端朝向转速控制部4的方向倾斜设置(反向斜置)，螺纹孔内密封连接径向对称斜置喷嘴1203。冲击部本体11的中部沿周向设置至少一对径向对称的螺纹孔(在本发明的一具体实施例中，沿周向设置两对螺纹孔)，螺纹孔的径向内侧一端朝向转速控制部4的方向倾斜设置(反向斜置)，螺纹孔内密封连接径向对称反向喷嘴1202。径向对称斜置喷嘴1203整体呈轴向倾斜设置，径向对称反向喷嘴1202在工具上呈对称反向设置，正向冲击解堵状态(正循环旋流洗井解堵)时，可在水平井井下旋流冲击解堵洗井工具 100前端轴向上产生高速冲击射流对井筒内的堵塞物进行冲击解堵。洗井液流经第一中心孔10、径向对称反向喷嘴1202后产生反冲射流(产生朝前上方的高速射流)，在力矩作用下带动整个自旋转冲击部1实现自旋转，流经径向对称反向喷嘴1202、径向对称斜置喷嘴1203后产生的高速射流对筛管孔眼及近井地带进行冲击解堵及旋冲解堵。

本实施例中，所述自旋转冲击部设置有一个轴向喷嘴1201、两组径向对称反向喷嘴1202和两组径向对称斜置喷嘴1203；所述轴向喷嘴采用喇叭口喷嘴，所述径向对称反向喷嘴采用风琴管自振空化喷嘴，所述径向对称斜置喷嘴采用骇姆霍兹振动空化喷嘴；

正循环解堵洗井介质流经所述轴向喷嘴后会形成喇叭状高速冲击射流，冲击扰动井筒内堵塞物进行解堵；

正循环解堵洗井介质流经所述径向对称反向喷嘴后，形成的高速冲击射流在扭矩作用下会带动整个自旋转冲击部发生自旋转，同时形成的高速旋转水射流会对筛管孔眼及井壁附近的堵塞物进行旋冲解堵和振荡冲击波解堵；

正循环解堵洗井介质流经所述径向对称斜置喷嘴后形成的高速旋转水射流会对筛管孔眼及近井地带进行旋冲解堵，形成的高频振荡射流冲击波和空化噪声超声波会对水平井近井地带进行物理解堵增渗。

进一步，冲击部本体11的封闭端沿周向设置至少两个径向对称的机械爪13(在本发明的一具体实施例中，沿周向设置四个机械爪)，各机械爪13共同构成圆锥形结构，可减小水平井井下旋流冲击解堵洗井工具100入井过程中的摩擦阻力。

进一步，如图1所示，旋流发生部3一端设有母接头32，为水平井井下旋流冲击解堵洗井工具100的上接头，与油管柱(现有技术)相连接；旋流发生部3上设置有3-4个螺旋槽道31，螺旋槽道31靠近母接头32的一端为入口，螺旋槽道31的入口周向尺寸大于出口周向尺寸，井内环空的洗井液流经螺旋槽道31后会形成高速旋流。

本发明用于施工时，将水平井井下旋流冲击解堵洗井工具100连接于油管柱的底部，在初始状态下，各第一侧通孔211与相应的第二侧通孔221呈连通状态。

进行正向冲击解堵(正循环旋流洗井解堵)时，洗井液经油管柱、旋流发生部3 的第三中心孔30进入滑套内筒22的内腔(第二中心孔20)，在节流压差作用下，滑套内筒22向扶正部5的方向(可称为“向前”)移动，各第一侧通孔211与相应的第二侧通孔221发生错位而不再连通，实现旁通孔“闭合”，复位弹簧25在此过程中处于压缩状态；过滤堵头24打开，洗井液经单向阀23、扶正部5和转速控制部4 进入自旋转冲击部1的第一中心孔10，洗井液流经径向对称反向喷嘴1202产生反冲射流，在力矩作用下带动整个自旋转冲击部1实现自旋转，机械爪13在自旋转冲击部1自旋转作用下，对井壁等处冲刷掉落的固相颗粒等进行机械破碎；高压旋转水射流冲击水平井井筒内及井壁附近(筛管孔眼及近井地带)污染堵塞物，实现旋流冲击解堵，洗井液携带冲击和脱落的堵塞物自油套环空循环至地面；正向冲击解堵结束后，复位弹簧25恢复原状过程中推动滑套内筒22向旋流发生部3的方向(可称为“向后”)移动，各第一侧通孔211与相应的第二侧通孔221连通，旁通孔“开启”；

进行反向循环洗井状态(反循环旋流洗井解堵)时，向井内环空注入洗井液，洗井液流经旋流发生部3后形成高速旋流，冲击解堵水平井井筒内及井壁附近污染堵塞物，并冲击搅动起井内环空中固相颗粒等沉积物，洗井液携带固相颗粒经第一侧通孔 211、第二中心孔20、第三中心孔30及油管柱返排至地面。

本发明的水平井井下旋流冲击解堵洗井工具100可用于水平井活性水或氮气泡沫反循环洗井解堵，通过旋流发生部3产生高速旋流实现对井筒内及套管壁处污染堵塞物进行旋流冲洗、循环解堵；也可用于水平井活性水正循环旋流冲击解堵，通过自旋转冲击部1产生高压旋转水射流实现对井筒内及近井地带污染堵塞物进行旋流冲击解堵。

实施例2

本实施例提供了一种水平井解堵增产一体化系统，如图2、图4及图6所示，所述系统包括第一储水罐101、第二储水罐102、配液罐16、泵车17、制氮车18、增压车19、污水池09、泡沫发生器27以及实施例1所提供的井下旋流冲击解堵洗井工具100；

所述水平井的油管01一端与所述井下旋流冲击解堵洗井工具100的旋流发生部 3的母接头32相连，且初始状态下，所述井下旋流冲击解堵洗井工具100位于水平井着陆点P01附近；

所述第二储水罐102通过管路与所述配液罐16的入口相连，所述配液罐16的出口通过管路与所述泵车17的入口相连，所述泵车17的出口经由第五控制阀V05与所述泡沫发生器27入口相连，所述制氮车18的出口通过管路与所述增压车19的入口相连，所述增压车19的出口通过管路与所述泡沫发生器27入口相连；所述泡沫发生器27的出口通过管路(地面反循环注入管线L04)与所述水平井的井口控制装置 07入口相连，所述井口控制装置07入口设置有第一控制阀V01；

所述泵车17的出口还通过管路(地面正循环注入管线L03)经由第三控制阀V03 与所述水平井油管01入口可通断连接；

当所述泵车17与所述水平井油管入口08断开时，所述水平井油管入口通过反循环排渣管线L02经由第四控制阀V04与所述污水池09的入口相连；

当所述泵车17与所述水平井油管入口08相连时，所述水平井的井口控制装置 07出口通过正循环放喷管线L01与所述污水池09的入口相连；所述水平井的井口控制装置07出口还设置有第二控制阀V02；

所述污水池09的出口通过管路分别与所述第一储水罐101、第二储水罐102的入口相连。

实施例3

本实施例提供了一种水平井解堵增产一体化系统，如图3、图5及图6所示，所述系统包括第一储水罐101、第二储水罐102、配液罐16、泵车17、污水池09以及实施例1所提供的井下旋流冲击解堵洗井工具100；

所述水平井的油管01一端与所述井下旋流冲击解堵洗井工具100的旋流发生部 3的母接头32相连，且初始状态下，所述井下旋流冲击解堵洗井工具100位于水平井着陆点P01附近；

所述第二储水罐102通过管路与所述配液罐16的入口相连，所述配液罐16的出口通过管路与所述泵车17的入口相连，所述泵车17的出口通过管路经由第六控制阀 V06与所述水平井的井口控制装置07入口相连，所述井口控制装置07入口设置有第一控制阀V01；

所述泵车17的出口还通过管路(地面反循环注入管线L04)经由第三控制阀V03 与所述水平井油管01入口可通断连接；

当所述泵车17与所述水平井油管入口08断开时，所述水平井油管入口通过反循环排渣管线(反循环放喷管线L02)经由第四控制阀V04与所述污水池09的入口相连；

当所述泵车17与所述水平井油管入口08相连时，所述水平井的井口控制装置 07出口通过正循环放喷管线与所述污水池09的入口相连；所述水平井的井口控制装置07出口还设置有第二控制阀V02；

所述污水池09的出口通过管路分别与所述第一储水罐101、第二储水罐102的入口相连。

实施例4

本实施例以一口常规水平井洗井解堵作业为例，对本发明所提供的水平井解堵增产一体化工艺作进一步详细说明，其中，所述工艺是采用实施例2所提供的系统实现的，其具体包括以下步骤：

如图1所示，所述常规水平井为一口常规三开水平井，三开水平井眼04采用割缝筛管05裸眼完井。在水平井完井后(或水平井开发过程中水平井眼04发生堵塞后)，为了有效去除井筒内、割缝筛管孔眼处及近井地带的污染堵塞物，通过油管01连接井下旋流冲击解堵洗井工具100，并将其下入水平井井筒内进行反循环旋冲解堵和正循环旋冲解堵增渗一体化作业；

如图4所示，当水平井反循环采用氮气泡沫作为解堵洗井介质时，将第一储水罐101、第二储水罐102中储备的清水/地层采出水，泵入配液罐16中，加入泡沫药剂，经泵车17泵入泡沫发生器27中，与制氮车18、增压车19形成的高压氮气混合，得到满足解堵洗井要求的氮气泡沫，经地面反循环注入管线L04、第一控制阀V01注入水平井油套环空03内，氮气泡沫流经井下旋流冲击解堵洗井工具100的旋流发生部 3后，在井筒环空内产生旋转高速冲击流，自水平井着陆点P01附近开始，对水平井筒及割缝筛管进行反循环旋冲解堵，氮气泡沫携带冲击起来的污染堵塞物自井下旋流冲击解堵洗井工具100的循环切换部2进入油管内，自油管内携带至水平井油管入口 08处，通过反循环放喷管线L02及第四控制阀V04，放喷至污水池09中，污水池09 内返排出来的洗井液经多级过滤、沉淀及处理后，可回收至第一储液罐101、第二储液罐102中，以循环使用；

本实施例中，水平井反循环旋流解堵洗井，通过下放油管柱控制洗井解堵深度，从水平井着陆点附近开始逐步解堵洗井至水平井井底后，循环1-2周；

水平井正循环解堵洗井采用活性水作为循环介质，如图6所示，将第一储水罐101、第二储水罐102中储备的清水/地层采出水，泵入配液罐16中，加入KCl等抑制剂，经泵车17、地面正循环注入管线L03、第三控制阀V03，自水平井油管入口 08注入油管01内，活性水自01内流至井下旋流冲击解堵洗井工具100后，在压差作用下关闭其循环切换部2，通过其自旋转冲击部1流出，在水平井径向上形成高速旋转水射流，对筛管孔眼/射孔炮眼及井筒附近进行旋冲解堵；形成高频振荡射流冲击波和空化噪声超声波，对水平井近井地带进行振荡冲击波物理解堵，提高近井地带储层渗透率；在水平井轴向上形成喇叭状高速冲击射流，高效携带冲击扰动起来的污染物、堵塞物自油套环空03携带至井口，自井口正循环放喷管线L01放喷至污水池 09中，污水池09内返排出来的洗井液经多级过滤、沉淀及处理后，可回收至第一储液罐101、第二储液罐102中循环使用；

本实施例中，水平井正循环解堵增渗洗井一体化作业过程中，通过上起油管柱自水平井井底正循环解堵冲洗至水平井着陆点附近并循环1-2周；

再次进行反循环洗井解堵，将氮气泡沫解堵洗井介质注入水平井油套环空内，从水平井着陆点附近井筒再次反循环洗井至水平井井底P02，以将以上步骤解堵过程中剖落、沉积在井筒内的堵塞物循环出井筒。

本实施例采用“反+正+反”三步走高效循环洗井解堵增产一体化工艺，即：

首先采用氮气泡沫作为反循环解堵洗井介质，对水平井井筒及筛管孔眼处进行旋冲解堵，通过下放油管柱自水平井着陆点附近反循环冲洗至水平井井底位置；

随后不动管柱结构、通过地面阀门控制倒换地面管线，改用活性水作为解堵洗井介质，对水平井筛管孔眼及近井地带进行正循环旋冲解堵和冲击波解堵增渗一体化作业，通过上起油管柱自水平井井底正循环冲洗至水平井着陆点附近；

同样不动管柱结构、再次通过地面阀门控制倒换地面管线，采用氮气泡沫或活性水作为反循环洗井介质，对水平井井筒内前两次冲击解堵作业所脱落的污染物、堵塞物等循环出井口，通过下放油管柱自水平井着陆点附近反循环冲洗至水平井井底位置，高效循环清洗干净整个水平井筒。

实施例5

本实施例以一口常规水平井洗井解堵作业为例，对本发明所提供的水平井解堵增产一体化工艺作进一步详细说明，其中，所述工艺是采用实施例3所提供的系统实现的，其具体包括以下步骤：

如图1所示，所述常规水平井为一口常规三开水平井，三开水平井眼04采用割缝筛管05裸眼完井。在水平井完井后(或水平井开发过程中水平井眼04发生堵塞后)，为了有效去除井筒内、割缝筛管孔眼处及近井地带的污染堵塞物，通过油管01连接井下旋流冲击解堵洗井工具100，并将其下入水平井井筒内进行反循环旋冲解堵和正循环旋冲解堵增渗一体化作业；

当水平井反循环采用活性水作为解堵洗井介质时，如图5所示，将第一储水罐101、第二储水罐102中储备的清水/地层采出水，泵入配液罐16中，加入KCl等抑制剂，经泵车17、地面反循环注入管线L04、第六控制阀V06、第一控制阀V01注入水平井油套环空(即油管01与套管02之间的环空)03内，活性水流经井下旋流冲击解堵洗井工具100的旋流发生部3后，在井筒环空内产生旋转高速冲击流，自水平井着陆点P01附近开始，对水平井筒及割缝筛管进行反循环旋冲解堵，活性水携带冲击起来的污染堵塞物自井下旋流冲击解堵洗井工具100的循环切换部2进入油管 01内，自油管01内携带至水平井油管入口08，通过反循环放喷管线L02及第四控制阀V04，放喷至污水池09中，污水池09内返排出来的洗井液经多级过滤、沉淀及处理后，可回收至第一储液罐101、第二储液罐102中，循环使用；

本实施例中，水平井反循环旋流解堵洗井，通过下放油管柱控制洗井解堵深度，从水平井着陆点附近开始逐步解堵洗井至水平井井底后，循环1-2周；

水平井正循环解堵洗井采用活性水作为循环介质，如图6所示，将第一储水罐101、第二储水罐102中储备的清水/地层采出水，泵入配液罐16中，加入KCl等抑制剂，经泵车17、地面正循环注入管线L03、第三控制阀V03，自水平井油管入口 08注入油管01内，活性水自01内流至井下旋流冲击解堵洗井工具100后，在压差作用下关闭其循环切换部2，通过其自旋转冲击部1流出，在水平井径向上形成高速旋转水射流，对筛管孔眼/射孔炮眼及井筒附近进行旋冲解堵；形成高频振荡射流冲击波和空化噪声超声波，对水平井近井地带进行振荡冲击波物理解堵，提高近井地带储层渗透率；在水平井轴向上形成喇叭状高速冲击射流，高效携带冲击扰动起来的污染物、堵塞物自油套环空03携带至井口，自井口正循环放喷管线L01放喷至污水池 09中，污水池09内返排出来的洗井液经多级过滤、沉淀及处理后，可回收至第一储液罐101、第二储液罐102中循环使用；

本实施例中，水平井正循环解堵增渗洗井一体化作业过程中，通过上起油管柱自水平井井底正循环解堵冲洗至水平井着陆点附近并循环1-2周；

再次进行反循环洗井解堵，将氮气泡沫解堵洗井介质注入水平井油套环空内，从水平井着陆点附近井筒再次反循环洗井至水平井井底P02，以将以上步骤解堵过程中剖落、沉积在井筒内的堵塞物循环出井筒。

本实施例采用“反+正+反”三步走高效循环洗井解堵增产一体化工艺，即：

首先采用活性水作为反循环解堵洗井介质，对水平井井筒及筛管孔眼处进行旋冲解堵，通过下放油管柱自水平井着陆点附近反循环冲洗至水平井井底位置；

随后不动管柱结构、通过地面阀门控制倒换地面管线，改用活性水作为解堵洗井介质，对水平井筛管孔眼及近井地带进行正循环旋冲解堵和冲击波解堵增渗一体化作业，通过上起油管柱自水平井井底正循环冲洗至水平井着陆点附近；

同样不动管柱结构、再次通过地面阀门控制倒换地面管线，采用氮气泡沫或活性水作为反循环洗井介质，对水平井井筒内前两次冲击解堵作业所脱落的污染物、堵塞物等循环出井口，通过下放油管柱自水平井着陆点附近反循环冲洗至水平井井底位置，高效循环清洗干净整个水平井筒。

以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术发明之间、技术发明与技术发明之间均可以自由组合使用。

Claims (35)

1.一种水平井解堵增产一体化工艺，其特征在于，所述水平井解堵增产一体化工艺包括：

(1)于油管的一端连接井下旋流冲击解堵洗井工具并将其下入水平井井筒内，下至水平井着陆点附近；其中，所述井下旋流冲击解堵洗井工具包括依次相连的旋流发生部、循环切换部及自旋转冲击部；

(2)将解堵洗井介质注入水平井油套环空内，所述解堵洗井介质流经所述旋流发生部后在井筒环空内产生旋转高速冲击流，自水平井着陆点附近开始对水平井井筒及割缝筛管进行反循环旋冲解堵，所述解堵洗井介质携带冲击起来的污染堵塞物自所述循环切换部进入油管内，自油管内携带至井口；

(3)将解堵洗井介质注入油管内，所述解堵洗井介质流经所述井下旋流冲击解堵洗井工具后，于解堵洗井介质压差作用下所述循环切换部关闭，该解堵洗井介质流入所述自旋转冲击部后于水平井轴向上形成喇叭状高速冲击射流，冲击扰动堵塞物进行正循环解堵；

(4)再次进行如步骤(2)中的反循环洗井解堵，将解堵洗井介质注入水平井油套环空内，从水平井着陆点附近井筒再次反循环洗井至水平井井底，以将步骤(2)及步骤(3)解堵过程中剖落、沉积在井筒内的堵塞物循环出井筒。

2.根据权利要求1所述的水平井解堵增产一体化工艺，其特征在于，步骤(3)还包括：该解堵洗井介质流入所述自旋转冲击部后于水平井径向上形成高速旋转水射流，以及形成高频振荡射流冲击波和空化噪声超声波，分别对水平井筛管孔眼/射孔炮眼、井筒附近进行旋冲解堵以及对水平井近井地带进行振荡冲击波物理解堵。

3.根据权利要求1所述的水平井解堵增产一体化工艺，其特征在于，步骤(2)中，所述解堵洗井介质包括氮气泡沫或活性水。

4.根据权利要求1所述的水平井解堵增产一体化工艺，其特征在于，步骤(2)中，从水平井着陆点附近开始逐步解堵洗井至水平井井底后，循环1-2周。

5.根据权利要求1所述的水平井解堵增产一体化工艺，其特征在于，步骤(3)中，所述解堵洗井介质包括活性水。

6.根据权利要求1所述的水平井解堵增产一体化工艺，其特征在于，步骤(3)中，通过上起油管柱自水平井井底正循环解堵冲洗至水平井着陆点附近并循环1-2周。

7.根据权利要求1所述的水平井解堵增产一体化工艺，其特征在于，步骤(4)中，所述解堵洗井介质包括氮气泡沫或活性水。

8.根据权利要求1所述的水平井解堵增产一体化工艺，其特征在于，步骤(4)中，从水平井着陆点附近开始逐步解堵洗井至水平井井底后，循环1-2周。

9.根据权利要求1-8任一项所述的水平井解堵增产一体化工艺，其特征在于，所述井下旋流冲击解堵洗井工具的自旋转冲击部包括冲击部本体，所述冲击部本体上沿轴向设置一端开口一端封闭的第一中心孔，所述冲击部本体上设置与第一中心孔连通的具有喇叭型出口的喷嘴，所述冲击部本体上设置能旋转破碎固相颗粒的机械爪；

所述循环切换部与所述冲击部本体密封连接，所述循环切换部上设置轴向贯通的第二中心孔，所述循环切换部的侧壁上设置能连通井内环空和所述第二中心孔的第一侧通孔，所述循环切换部内设置能控制所述第二中心孔连通所述第一侧通孔或连通所述第一中心孔的切换结构，第二中心孔连通第一侧通孔构成反向循环洗井状态，第二中心孔连通第一中心孔构成正向冲击解堵状态；

所述旋流发生部与所述循环切换部密封连通，所述旋流发生部上设置轴向贯通的第三中心孔，所述旋流发生部的外壁上设置螺旋槽道。

10.根据权利要求9所述的水平井解堵增产一体化工艺，其特征在于，所述冲击部本体和所述循环切换部之间串接转速控制部，所述转速控制部包括线性阻尼器。

11.根据权利要求10所述的水平井解堵增产一体化工艺，其特征在于，所述循环切换部和所述转速控制部之间设置扶正部，所述扶正部的一端与所述循环切换部固定连接，所述扶正部的另一端转动连接所述转速控制部。

12.根据权利要求11所述的水平井解堵增产一体化工艺，其特征在于，所述循环切换部包括滑套外筒，所述滑套外筒的一端连接所述扶正部，所述滑套外筒的另一端连接所述旋流发生部；所述滑套外筒内密封滑动套设滑套内筒，所述滑套内筒的内腔构成所述第二中心孔，所述滑套外筒的侧壁上靠近所述扶正部的一端设置所述第一侧通孔，所述滑套内筒的侧壁上贯通设置能与所述第一侧通孔连通的第二侧通孔，所述第二中心孔靠近所述扶正部的一端设置单向阀，所述单向阀允许洗井液流向所述第一中心孔。

13.根据权利要求12所述的水平井解堵增产一体化工艺，其特征在于，所述滑套内筒的外壁上套设能使所述滑套内筒向所述旋流发生部移动复位的复位弹簧。

14.根据权利要求12所述的水平井解堵增产一体化工艺，其特征在于，所述第一侧通孔呈倾斜设置，所述第一侧通孔的径向内侧一端朝向靠近所述旋流发生部的方向设置；所述第二侧通孔呈倾斜设置，所述第二侧通孔的径向内侧一端朝向靠近所述旋流发生部的方向倾斜设置。

15.根据权利要求12所述的水平井解堵增产一体化工艺，其特征在于，所述单向阀远离所述自旋转冲击部的一端设置过滤堵头。

16.根据权利要求12所述的水平井解堵增产一体化工艺，其特征在于，所述冲击部本体上连接设置冲击部中心轴，所述冲击部中心轴上设置轴向贯通的中心轴通孔，所述冲击部中心轴转动穿设于所述转速控制部；所述中心轴通孔能连通所述单向阀和所述第一中心孔。

17.根据权利要求2或16所述的水平井解堵增产一体化工艺，其特征在于，所述自旋转冲击部的冲击部本体的封闭端沿周向设置至少一对径向对称的螺纹孔，所述螺纹孔的径向内侧一端朝向所述井下旋流冲击解堵洗井工具转速控制部的方向倾斜设置，所述螺纹孔内密封连接径向对称斜置喷嘴；所述冲击部本体的中部沿周向设置至少一对径向对称的螺纹孔，所述螺纹孔的径向内侧一端朝向所述转速控制部的方向倾斜设置，所述螺纹孔内密封连接径向对称反向喷嘴。

18.根据权利要求17所述的水平井解堵增产一体化工艺，其特征在于，所述径向对称反向喷嘴为风琴管自振空化喷嘴，所述径向对称斜置喷嘴为骇姆霍兹振动空化喷嘴。

19.根据权利要求16所述的水平井解堵增产一体化工艺，其特征在于，所述冲击部本体的封闭端沿周向设置至少两个径向对称的所述机械爪，各所述机械爪共同构成圆锥形结构。

20.根据权利要求11所述的水平井解堵增产一体化工艺，其特征在于，所述旋流发生部的一端设有能与油管柱连接的母接头，所述旋流发生部上设置有3-4个所述螺旋槽道，所述螺旋槽道靠近所述母接头的一端为入口，所述螺旋槽道的入口的周向尺寸大于出口的周向尺寸。

21.一种水平井解堵增产一体化系统，其特征在于，所述水平井解堵增产一体化系统包括储水罐、配液罐、泵车及井下旋流冲击解堵洗井工具；所述井下旋流冲击解堵洗井工具包括依次相连的旋流发生部、循环切换部及自旋转冲击部；

所述水平井的油管一端与所述井下旋流冲击解堵洗井工具的旋流发生部相连，且初始状态下，所述井下旋流冲击解堵洗井工具位于水平井着陆点附近；

所述储水罐通过管路与所述配液罐的入口相连，所述配液罐的出口通过管路与所述泵车的入口相连，所述泵车的出口通过管路经由第六控制阀与所述水平井的井口控制装置入口相连；所述泵车的出口还通过管路经由第三控制阀与所述水平井油管入口可通断连接。

22.根据权利要求21所述的水平井解堵增产一体化系统，其特征在于，所述系统还包括制氮车、增压车及泡沫发生器；所述制氮车的出口通过管路与所述增压车的入口相连，所述增压车的出口通过管路与所述泡沫发生器入口相连；所述泵车的出口经由第五控制阀与所述泡沫发生器入口相连；所述泡沫发生器的出口通过管路与所述水平井的井口控制装置入口相连。

23.根据权利要求21或22所述的水平井解堵增产一体化系统，其特征在于，所述系统还包括污水池，其中，当所述泵车与所述水平井油管入口断开时，所述水平井油管入口通过反循环排渣管线经由第四控制阀与所述污水池的入口相连；

当所述泵车与所述水平井油管入口相连时，所述水平井的井口控制装置出口通过正循环放喷管线与所述污水池的入口相连；

所述污水池的出口通过管路与所述储水罐的入口相连。

24.根据权利要求21所述的水平井解堵增产一体化系统，其特征在于，所述井下旋流冲击解堵洗井工具的自旋转冲击部包括冲击部本体，所述冲击部本体上沿轴向设置一端开口一端封闭的第一中心孔，所述冲击部本体上设置与第一中心孔连通的具有喇叭型出口的喷嘴，所述冲击部本体上设置能旋转破碎固相颗粒的机械爪；

所述循环切换部与所述冲击部本体密封连接，所述循环切换部上设置轴向贯通的第二中心孔，所述循环切换部的侧壁上设置能连通井内环空和所述第二中心孔的第一侧通孔，所述循环切换部内设置能控制所述第二中心孔连通所述第一侧通孔或连通所述第一中心孔的切换结构，第二中心孔连通第一侧通孔构成反向循环洗井状态，第二中心孔连通第一中心孔构成正向冲击解堵状态；

所述旋流发生部与所述循环切换部密封连通，所述旋流发生部上设置轴向贯通的第三中心孔，所述旋流发生部的外壁上设置螺旋槽道。

25.根据权利要求24所述的水平井解堵增产一体化系统，其特征在于，所述冲击部本体和所述循环切换部之间串接转速控制部，所述转速控制部包括线性阻尼器。

26.根据权利要求25所述的水平井解堵增产一体化系统，其特征在于，所述循环切换部和所述转速控制部之间设置扶正部，所述扶正部的一端与所述循环切换部固定连接，所述扶正部的另一端转动连接所述转速控制部。

27.根据权利要求26所述的水平井解堵增产一体化系统，其特征在于，所述循环切换部包括滑套外筒，所述滑套外筒的一端连接所述扶正部，所述滑套外筒的另一端连接所述旋流发生部；所述滑套外筒内密封滑动套设滑套内筒，所述滑套内筒的内腔构成所述第二中心孔，所述滑套外筒的侧壁上靠近所述扶正部的一端设置所述第一侧通孔，所述滑套内筒的侧壁上贯通设置能与所述第一侧通孔连通的第二侧通孔，所述第二中心孔靠近所述扶正部的一端设置单向阀，所述单向阀允许洗井液流向所述第一中心孔。

28.根据权利要求27所述的水平井解堵增产一体化系统，其特征在于，所述滑套内筒的外壁上套设能使所述滑套内筒向所述旋流发生部移动复位的复位弹簧。

29.根据权利要求27所述的水平井解堵增产一体化系统，其特征在于，所述第一侧通孔呈倾斜设置，所述第一侧通孔的径向内侧一端朝向靠近所述旋流发生部的方向设置；所述第二侧通孔呈倾斜设置，所述第二侧通孔的径向内侧一端朝向靠近所述旋流发生部的方向倾斜设置。

30.根据权利要求27所述的水平井解堵增产一体化系统，其特征在于，所述单向阀远离所述自旋转冲击部的一端设置过滤堵头。

31.根据权利要求27所述的水平井解堵增产一体化系统，其特征在于，所述冲击部本体上连接设置冲击部中心轴，所述冲击部中心轴上设置轴向贯通的中心轴通孔，所述冲击部中心轴转动穿设于所述转速控制部；所述中心轴通孔能连通所述单向阀和所述第一中心孔。

32.根据权利要求31所述的水平井解堵增产一体化系统，其特征在于，所述冲击部本体的封闭端沿周向设置至少一对径向对称的螺纹孔，所述螺纹孔的径向内侧一端朝向所述转速控制部的方向倾斜设置，所述螺纹孔内密封连接径向对称斜置喷嘴；所述冲击部本体的中部沿周向设置至少一对径向对称的螺纹孔，所述螺纹孔的径向内侧一端朝向所述转速控制部的方向倾斜设置，所述螺纹孔内密封连接径向对称反向喷嘴。

33.根据权利要求32所述的水平井解堵增产一体化系统，其特征在于，所述径向对称反向喷嘴为风琴管自振空化喷嘴，所述径向对称斜置喷嘴为骇姆霍兹振动空化喷嘴。

34.根据权利要求31所述的水平井解堵增产一体化系统，其特征在于，所述冲击部本体的封闭端沿周向设置至少两个径向对称的所述机械爪，各所述机械爪共同构成圆锥形结构。

35.根据权利要求26所述的水平井解堵增产一体化系统，其特征在于，所述旋流发生部的一端设有能与油管柱连接的母接头，所述旋流发生部上设置有3-4个所述螺旋槽道，所述螺旋槽道靠近所述母接头的一端为入口，所述螺旋槽道的入口的周向尺寸大于出口的周向尺寸。

Images