CN1150985A - 可减少地层及注水部件堵塞的解堵增注器 - Google Patents

Abstract

本发明属于石油开采中注水井的增注和油、水井冲洗地层炮眼解堵作业的工具。解决了机杂堵塞过滤器或水嘴的问题，同时减少了机杂对近井地带的堵塞，还可防止地层结垢和粘土膨胀。其优点是：由惯性或离心分离器分离出的机杂蓄积在容污管内，不致污染地层，为便于反洗或分层注水和测井，将射流振荡解堵器或过滤器、分离装置、磁水器、测井仪器制成投捞体。可大大提高注水量，延长修井周期，是注水工艺的一项有力新手段，用于解堵作业可提高效率和质量。

Description

可减少地层及注水部件堵塞的解堵增注器

本发明属于石油开采过程中注水井的增注及油、水井解堵冲洗炮眼的工具。

在注水系统中存在一定数量的二次污染，如水垢、硫化亚铁、氧化铁锈皮等机械杂质，造成地层后期堵塞，使注水压力逐渐升高，以致注不进水，虽然加强地面过滤，可减少地层堵塞，但仍不能解决井内的二次污染和锈皮脱落问题。中国专利CN95216728.4公开了一种强磁射流振荡增注器及其过滤器，它具有防止地层结垢及粘土膨胀，振荡水嘴能耗小，频率稳定的优点。但是，由于采用常规的过滤方法，筛网孔径不能太小，否则，过滤器易堵塞，造成修井周期缩短；加大孔径不但使地层堵塞加剧漏过的锈皮，又会堵塞振荡喷嘴，油、水井解堵冲洗炮眼时也会堵塞水嘴，尤其使用旧管柱时问题更突出。

本发明的技术方案是这样实现的：一种井下注水器，其特征是，注水器中设有惯性或离心分离装置；机杂不易进入地层，而是从过流通道下行，直至下接的容污管柱，靠重力沉淀在管内，反洗井时可洗出地面。

上述技术方案中，为了使其更加完善还可采取以下措施(主要从注水的角度加以描述)：至少由分离装置、过滤器、磁化器、射流振荡器或水嘴中的一件构成注水部件，并将其制成投捞体或固装在本体上，也可分别置于投捞体与本体上，在需要时可捞起投捞体。这是指：反洗时迴避洗井污水；清洗或更换分离装置和过滤器；测井或控制注水量等作业。测井时投捞体内装压力计、流量计等，控制分层注水量时投捞体制成堵塞器。在多级使用时，投捞体与承接座自上而下直径依次缩小，有利于分层配水和测试。过滤器用以滤除漏过的较大机杂；磁水器主要用来降低加冕效应，防止地层粘土膨胀和结垢；射流振荡器产生冲击射流和空化作用使地层堵塞物共振脱落，减少近井地带堵塞。机杂分离装置有三种形式：1、固定在上口处或投捞体上部的旋流叶片，使水产生旋转，机杂在离心力作用下与水分离远离中心，从过流通道下行至下一级或容污管柱。在重力作用下沉淀在管内，反洗时可洗出。较清洁的水从靠近中心处进入过滤器、磁水器、射流振荡器或水嘴注入地层。2、防止含机杂较多的污水与清水再次混合，在旋流装置与清水入口间可设置隔离(分离)套管。在旋流速度较高时可省略过滤器。为简化结构或笼统注水和冲洗炮眼解堵时，可只设分离管，因机杂比重大，利用惯性使其分离，而清水则绕过漏斗或筒状的隔离管经振荡器或普通水嘴进入地层，也可不经振荡器，直接进入地层。3、为进一步增强机杂的分离能力，旋流装置也可以是在水流冲击下旋转的转子或叶轮，驱动方式还可利用转子切向射流的反冲作用或电动机。分离出的机杂可以蓄积在分离装置下设的容污管内，也可从过流通道逐级下移，蓄积在最下面的容污管柱内。反洗井时除可捞起投捞体进行直通洗井外，当注水部件固装在本体上时，还可在增注器下接头内设一个活动整流锥，靠反洗水流冲击上移，堵住隔离管下口，或整流锥不动将支撑整流锥的叶片做成旋流叶片，使水旋转，机杂便远离清水入口，避免堵塞注水部件。因此分离装置可根据不同的结构形式设置在上、中、下部，或上方管柱内，更可设置在地面井口。磁水器用内装式流体磁化芯效果好，使用方便，但也可采用其他磁化器，如：用瓦或环形永磁体构成的筒状磁化器(水流从中间通过)及电磁铁。其安装位置可以是注水流程中的任意一处，数量不限，但最好在井口和井内各装一个。射流振荡器用耐磨蚀的陶瓷、玻璃、硬质合金、碳化钨、碳化钛、人造宝石等制成流体阻力较小的流线形喇叭状。上述技术方案主要用于注水，也可用于向井内注酸或洗涤液、轻质油和表面活性剂，冲洗炮眼解堵，作业结束再将其起出。

由于采取了上述技术方案，本发明可有效地减少机杂对地层及注水器的堵塞，降低注入压力，大幅度提高注水量和延长修井周期，减少酸化压裂次数，尤其适用于新井，而且结构紧凑可靠，是注水工艺的一种有力新手段。在冲洗炮眼解堵时不易堵喷嘴，大大提高了效率和作业质量。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1是一个将过滤器、磁化器、射流振荡器三者一起制成投捞体，隔离管一端开口的实施例原理图。

图2是一个将过滤器、磁化器二者制成投捞体，射流振荡器固装在接头座上，隔离管两端开口的实施例。

图3是一个将过滤器，振荡器固装在本体上，磁化器制成投捞体，下整流锥带旋流叶片，隔离管中部也具有旋流叶片且下端开口的实施例。

图4是将磁化器移至井口，反洗时下整流锥可堵住进水口的实施例。

图5是将反冲离心转子、筛管、隔离管、磁化器与射流振荡器一起制成投捞体的实施例。

图6是将分离转子和容污管封堵均制成投捞体的实施例。

图7是将过滤器、磁化器(筒形永磁或电磁)、振荡器和分离管都固定在本体上利用惯性分离机杂的实施例。

图8是磁化器、分离管和振荡注水器固定在本体上的实施例。

图中：1、上接头；2、外壳；3、下接头；4、过滤器；5、磁化器；6、射流振荡器或普通水嘴；7、过流通道；8、隔(分)离管；9、进水口；10、旋流离心叶片；11、承接座；12、整流锥；13、过孔；14、环槽；15、防脱卡紧装置；16、分离器转子；17、反冲喷嘴；18、带离心分离转子的投捞体；19、分离器进水管；20、容污管；21、封堵或凡尔；22、射流振荡器喷嘴；实线箭头表示正向注水时水流方向；虚线箭头表示反洗时水流方向。

在图1所示实施例中，过滤器(4)、磁化器(5)、射流振荡器(6)三者一起制成投捞体，置于承接座(11)中，由防脱卡紧装置(15)锁住。上方来水经上接头(1)和承接座(11)间的过流孔流入隔离管(8)与外壳(2)构成的环形空间，在隔离管外侧下端附近设有旋流叶片(10)，注入水受其作用旋转，靠离心力和惯性使机杂远离隔离管进水口(9)，较洁净的内层水从进水口(9)进入过滤器(4)，经磁处理后，由射流振荡器注入地层。杂质与不进入本级地层的水经下接头(3)处的过流通道(7)逐级下行，直至设置在注水管柱下部的容污管柱内，容污管至少由一根油管构成，容污管下接凡尔，凡尔下面可接反洗过滤器。投捞体与承接座(11)的直径制成系列尺寸，自上而下，由大到小组成多级，需要时可逐级捞起，完成迴避反洗污水、测单层压力和流量等操作。测井仪器装在特制的投捞体内，还可用回投堵塞器的方法控制各层注水量。过滤器可由多孔陶瓷、无纺布、纸芯、岩棉、金属棉或筛网等材料制成；隔离管可由铜、铝、不锈钢或塑料制成；射流振荡器喷嘴用陶瓷、硬质合金、工业宝石等耐磨蚀材料制成。在流速较高时可省略过滤器，磁化器也可移至地面，在不需解堵的地层也可将射流振荡器换成普通水嘴或不用。

图2实施例中，过滤器(4)与磁水器(5)二者串联制成投捞体，射流振荡器(6)固装在下接头(3)及承接座(11)上，投捞体与承接座以锥面结合。来水经上部整流锥(12)上设置的旋流叶片(10)产生离心作用，杂质越过两端开口的隔离管进水口(9)，进入隔离管外侧空间受到隔离，清水从管内侧进过滤器经内装式磁化芯(5)，通过投捞体接头处的过孔(13)与环槽(14)，由射流振荡器注入地层。杂质及未进入本级地层的水从过流通道(7)移至下一级增注器，直至容污管柱沉淀。整流锥(12、10)也可制成能旋转的叶轮。本例中也可省略隔离管和过滤器，其余与上例相同。

图3实施例中，过滤器(4)射流振荡器(6)固装在本体外壳(2)上，磁芯(5)制成投捞体，上部来水从分离管(8)外侧经中下部设置的旋流叶片(10)后产生旋转，离心力和惯性使杂质甩向外侧周边，经下整流锥(12)与下接头构成的过流通道(7)进入下一级增注器或容污管柱。内层清水由进水口(9)向上，经过与图1实施例相同的路径进入地层。下整流锥(12)具有双重作用：一是使机杂与水顺利分离；二是反洗时，洗井污水会在其上设置的旋流叶片(10)作用下产生离心作用，不致弄脏隔离管内的注水部件(4)。反洗结束可捞出磁芯，正向注入少许水，以清洗过滤器，但限于结构，在多级连接时仅可在最上一级进行。本例的优点是结构简单。为进一步扩大使用范围，也可省略过滤器和下整流锥，此时就可捞出磁芯反洗，且可分层注水和测试了。

图4实施例将磁化器(磁芯)移至上方管柱或井口，与图3实施不同的是：下整流锥(12)能上、下移动，反洗时可在水流冲击下上移堵住进水口(9)。

图5实施例是将离心分离转子(16)与磁芯(5)和振荡注水嘴(6)组装在一个投捞体上，来水先进入分离转子，从设置在转子外缘上的切向喷嘴(17)中射出，转子在反冲作用下高速旋转，带动水流产生离心力，机杂甩向转子内壁，因切向喷嘴直径较大且为多个，杂质从喷嘴射出，经夹层中的过流通道(7)下行离开本级增注器，靠近转子中心的清水绕过隔离管(8)，从进水口(9)透过筛管(4)进入下面的磁水器(5)环空由注水嘴进入地层。本例的优点是杂质分离较彻底。

图6实施例与图5不同的是分离转子(16)上的切向喷嘴(17)射出的是清水，杂质在转子内沿锥形内壁(16)下滑，因转子没底，内腔与容污管(20)连通，所以杂质逐渐蓄积在容污管内，容污管下端设有封堵(21)或凡尔。与图5不同的另一点是：将反冲离心分离转子(16)与封堵(21)做成两个投捞体，两者之间也可用钢丝绳连接，以便于排污操作。封堵(21)换成凡尔，大排量反洗时可将凡尔球冲出井口。因分离转子(16)排出的水是清水，下面各级注水器均可不设机杂分离装置和过滤器，使整个系统简化。

图7是仅利用惯性分离杂质的简易型实施例。过滤器(4)磁化器(5)水嘴(6)和漏斗形射流分离管(8)均固装在本体上，水中杂质因惯性大，从过流通道(7)被高速排出增注器，进入下级或容污管，较清洁的水，经进水口(9)通过过滤器(4)由水嘴射向地层。反洗时，由于排量大，会在进水口(9)附近形成负压区，使过滤器(4)上的杂质脱落，因此具有自洁作用。本例中的过滤器可用筛网制成，磁化器为环形或瓦形永磁体拼组成筒状，磁化器内管直接利用不锈钢分离管(8)，外侧用玻璃钢封固。为产生交变或可调磁场，可直接在分离管(8)中部缠绕线圈(5)构成无铁芯的空芯线圈；也可设铁芯，以提高场强。为满足高频特性或防止发热，分离管可用陶瓷、塑料等非金属材料制成，铁芯也可用锰锌铁氧体或其它软磁材料制成。本例也可将磁水器和过滤器省略，仅由分离管(8)和注水孔(6)及外壳构成，也能达到减少地层堵塞的目的，优点是结构最简单。

图8是一个由专利CN88100196.1内装式流体磁化芯(5)漏斗形分离管(8)和射流振荡注水嘴(6、22)构成的增注器，具有较强的解堵增注作用。若将磁芯移出外壳(2)就构成图7实施例中的简化结构，最适合于冲洗地层炮眼的单纯解堵作业。

Claims (9)

1、一种可减少地层及注水部件堵塞的解堵增注器，其特征在于：

a)设有用于分离机械杂质的惯性或离心分离装置；

b)设有污物不易进入地层的过流通道；

c)设有容污装置；

2、根据权利要求1所述的可减少地层及注水部件堵塞的解堵增注器，其特征还在于：至少由分离装置、过滤器、磁化器、射流振荡器或注水孔中的一件构成注水部件；

3、根据权利要求1、2所述的可减少地层及注水部件堵塞的解堵增注器中的注水部件，其特征还在于：可制成投捞体，或固装在本体上，也可以分别置于投捞体与本体上；

4、根据权利要求1、2所述的可减少地层及注水部件堵塞的解堵增注器，其特征还在于：机杂分离装置至少由筒状或漏斗状的分离管、固定的旋流叶片，靠反作用或电机驱动旋转的转子或叶轮中的一种构成；

5、根据权利要求1、2、4所述的可减少地层及注水部件堵塞的解堵增注器中的机杂分离装置，其特征还在于：安装位置可设在增注器中的上部、中部或下部，也可设在上方管柱或井口；

6、根据权利要求1、2所述的可减少地层及注水部件堵塞的解堵增注器中的磁化器，其特征还在于：至少由专利CN88100196.1内装式流体磁化芯、筒形磁化芯或电磁铁中的一种构成；

7、根据权利要求1、3所述的可减少地层及注水部件堵塞的解堵增注器，其特征还在于：投捞体内装有测井仪器；

8、根据权利要求1所述的可减少地层及注水部件堵塞的增注器，其特征还在于：容污管设在最下一级增注器或机杂分离装置的下面；

9、根据权利要求1、2所述的可减少地层及注水部件堵塞的增注器中的射流振荡器，其特征还在于：振荡器中的喷嘴用耐磨蚀材料制成流线形喇叭状。

Images