CN115596380B - 连续油管用井下径向脉冲射流装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及采油工程技术领域，是一种连续油管用井下径向脉冲射流装置及方法，前者包括盖板、内芯和竖向设置的管体，管体中央有上下贯通的主流道，管体中部外侧沿圆周间隔均布有若干个开口向外的安装槽。本发明结构合理而紧凑，使用方便，位于进液口下侧的主流道直径小于位于进液口上侧的主流道直径，能够保证进入进液口内流体的流量，流体在射流腔内形成脉冲流体经出液口流出后对管柱内壁进行冲洗，内芯能够提高流体的冲击能量，使得管柱内壁有效解堵，进而有效疏通射孔井段对近井地带的污染堵塞物，可利用圆周间隔均布的出液口处的脉冲射流对管柱内壁进行全覆盖清洗，提高作业效率。

Description

连续油管用井下径向脉冲射流装置及方法

技术领域

本发明涉及采油工程技术领域，是一种连续油管用井下径向脉冲射流装置及方法。

背景技术

油气田生产过程中管柱内结蜡、结垢等现象十分常见，尤其是高产天然气井生产周期内完井管柱堵塞缩径现象尤为突出，导致产量下降甚至停产。目前对于管内解堵的方式主要有两种：（1）利用高速流体喷射实施对管柱内壁的冲洗，此种方式的核心为高效率冲洗工具，但目前射流解堵工艺主要以喷嘴定速喷射方式对管壁产生冲击，射流效率有限；（2）采用钻磨作业方式对管柱内壁进行解堵除垢，此种方式利用井下动力钻具带动小尺寸磨鞋作业，虽然作业效率高，但由于磨鞋与管壁间存在间隙，无法实现管壁解堵全覆盖。上述两种手段均可以实现管内解堵目的，且高速流体喷射解堵可以实现对管柱内壁清洗全覆盖，但其射流效率低，也在一定程度上制约了射流解堵作业的效果。

公告号为CN203948056U，名称为“油、水井旋转喷射除垢解堵组合装置”的专利文献中记载了以喷嘴定速喷射方式对管壁产生冲击，但射流效率有限；公开号为CN114427383A，名称为“一种油管解堵工具”的专利文献中记载了采用钻磨作业方式对管柱内壁进行解堵除垢，虽然作业效率高，但由于工具与管壁间存在间隙，无法实现管壁解堵全覆盖。

发明内容

本发明提供了一种连续油管用井下径向脉冲射流装置及方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有管内解堵存在射流效率有限以及无法实现管壁解堵全覆盖的问题。

本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种连续油管用井下径向脉冲射流装置，包括盖板、内芯和竖向设置的管体，管体中央有上下贯通的主流道，管体中部外侧沿圆周间隔均布有若干个开口向外的安装槽，每个安装槽的底壁上均设有开口向外的射流槽，每个安装槽内均固定安装有盖板，每个盖板和对应位置的射流槽内壁均形成射流腔，对应每个射流槽上方位置的安装槽上部均设有径向贯通的进液口，位于进液口下侧的主流道直径小于位于进液口上侧的主流道直径，每个射流槽上部和对应位置的进液口下部均通过竖向设置的汇流槽连通，汇流槽的宽度小于进液口的直径，每个盖板下部外侧均间隔设有若干个与射流腔连通的出液口，每个射流腔内均固定有能够使得射流腔内的流体流出出液口时具有脉冲效果的内芯，位于前方的内芯包括左导流块、右导流块和分流块，左导流块前侧、右导流块前侧和分流块前侧均与盖板后侧接触，左导流块和右导流块左右对称固定于射流槽左部和右部，左导流块上侧、左导流块左侧与射流槽左部内壁形成倒置L形左回流槽，右导流块上侧、右导流块右侧与射流槽右部内壁形成与左回流槽对称的右回流槽，左回流槽拐角处和右回流槽拐角处均圆弧过渡，左导流块右侧和右导流块左侧形成上窄下宽的脉冲发生槽，脉冲发生槽包括由上至下依次连通的分流槽和涡流槽，分流槽呈上窄下宽的八字形，涡流槽呈矩形，涡流槽下部固定有从上至下逐渐变宽的分流块，分流块上端左侧和上端右侧圆弧过渡，位于其它位置的内芯和前方的内芯结构相同。

下面是对上述发明技术方案之一的进一步优化或/和改进：

上述分流块可包括从上至下依次固定在一起且逐渐变宽的第一分流块、第二分流块和第三分流块，第一分流块上端固定有截面为等腰三角形的分流锥，分流锥上端两侧圆弧过渡，第一分流块下端左侧和第二分流块左部上侧之间以及第一分流块下端右侧和第二分流块右部上侧之间均形成有第一圆弧过渡面，第二分流块下端左侧和第三分流块左部上侧之间以及第二分流块下端右侧和第三分流块右部上侧之间均形成有第二圆弧过渡面。

上述第三分流块下端左侧和左回流槽下端左侧之间以及第三分流块下端右侧和右回流槽下端右侧之间均可形成有第三圆弧过渡面，左导流块下端左右两侧和右导流块下端左右两侧均圆弧过渡。

上述对应第二分流块上侧和下侧位置的盖板上均可左右对称设置有圆形出液口，位于上方的出液口投影与对应位置的第一圆弧过渡面内相切，位于下方的出液口投影与对应位置的第二圆弧过渡面内相切。

上述对应射流槽上方和下方位置的安装槽内壁上均可间隔设有至少一个螺孔，对应每个螺孔位置的盖板外侧均设有阶梯通孔，每个阶梯通孔内均设有螺杆端螺接于对应位置的螺孔内的连接螺栓。

上述盖板外侧面可呈与管体相匹配的弧面，管体上端内侧和下端内侧均设有连接螺纹。

本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种连续油管用井下径向脉冲射流方法，包括以下步骤：

第一步，每个出液口均安装喷嘴，然后将管体与解堵工具串连接后下入井下目标位置；

第二步，启动地面泵注设备，将流体泵入管体内，当流体流入主流道上部后，一小部分经主流道向下流入管体下方的工具串内，剩余的大部分流体经进液口和汇流槽加速流入射流腔内，流体先流入分流槽，由于康达效应流体随机偏向左导流块上部右侧或者右导流块上部左侧并向涡流槽内流动，当流体先偏向左导流块上部右侧向涡流槽左部流动时，进入涡流槽左部的流体一部分在左方的第一圆弧过渡面和左方的第二圆弧过渡面的作用下改变流线，然后经左方的出液口和左方的喷嘴流出，剩余的流体继续向下流动并经左回流槽流动至射流腔上部，然后对进入分流槽的流体进行冲击，进入分流槽的流体在左回流槽上端流体的作用下偏向右导流块上部左侧并向涡流槽右部流动，进入涡流槽右部的流体一部分在右方的第一圆弧过渡面和右方的第二圆弧过渡面的作用下改变流线，然后经右方的出液口和右方的喷嘴流出，剩余的流体继续向下流动并经右回流槽流动至射流腔上部，然后对进入分流槽的流体进行冲击，进入分流槽的流体在右回流槽上端流体的作用下再次偏向左导流块上部右侧并向涡流槽左部流动，如此往复，流入分流槽内的流体周期性附壁流动，在出液口处形成高速脉冲射流，进而通过喷嘴对管柱内壁进行径向脉冲喷射。

本发明结构合理而紧凑，使用方便，位于进液口下侧的主流道直径小于位于进液口上侧的主流道直径，能够保证进入进液口内流体的流量，流体在射流腔内形成脉冲流体经出液口流出后对管柱内壁进行冲洗，内芯能够提高流体的冲击能量，使得管柱内壁有效解堵，进而有效疏通射孔井段对近井地带的污染堵塞物，可利用圆周间隔均布的出液口处的脉冲射流对管柱内壁进行全覆盖清洗，提高作业效率。

附图说明

附图1为实施例一的主视结构示意图。

附图2为附图1的右视剖视结构示意图。

附图3为实施例一拆掉盖板和连接螺栓后的主视结构示意图。

附图中的编码分别为：1为盖板，2为连接螺栓，3为管体，4为主流道，5为安装槽，6为汇流槽，7为进液口，8为出液口，9为左导流块，10为右导流块，11为分流锥，12为第一分流块，13为第二分流块，14为第三分流块，15为分流槽，16为涡流槽，17为左回流槽，18为右回流槽，19为第一圆弧过渡面，20为第二圆弧过渡面，21为第三圆弧过渡面，22为螺孔，23为射流槽。

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

在本发明中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。

下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：

实施例一：如附图1、2、3所示，该连续油管用井下径向脉冲射流装置包括盖板1、内芯和竖向设置的管体3，管体3中央有上下贯通的主流道4，管体3中部外侧沿圆周间隔均布有若干个开口向外的安装槽5，每个安装槽5的底壁上均设有开口向外的射流槽23，每个安装槽5内均固定安装有盖板1，每个盖板1和对应位置的射流槽23内壁均形成射流腔，对应每个射流槽23上方位置的安装槽5上部均设有径向贯通的进液口7，位于进液口7下侧的主流道4直径小于位于进液口7上侧的主流道4直径，每个射流槽23上部和对应位置的进液口7下部均通过竖向设置的汇流槽6连通，汇流槽6的宽度小于进液口7的直径，每个盖板1下部外侧均间隔设有若干个与射流腔连通的出液口8，每个射流腔内均固定有能够使得射流腔内的流体流出出液口8时具有脉冲效果的内芯，位于前方的内芯包括左导流块9、右导流块10和分流块，左导流块9前侧、右导流块10前侧和分流块前侧均与盖板1后侧接触，左导流块9和右导流块10左右对称固定于射流槽23左部和右部，左导流块9上侧、左导流块9左侧与射流槽23左部内壁形成倒置L形左回流槽17，右导流块10上侧、右导流块10右侧与射流槽23右部内壁形成与左回流槽17对称的右回流槽18，左回流槽17拐角处和右回流槽18拐角处均圆弧过渡，左导流块9右侧和右导流块10左侧形成上窄下宽的脉冲发生槽，脉冲发生槽包括由上至下依次连通的分流槽15和涡流槽16，分流槽15呈上窄下宽的八字形，涡流槽16呈矩形，涡流槽16下部固定有从上至下逐渐变宽的分流块，分流块上端左侧和上端右侧圆弧过渡，位于其它位置的内芯和前方的内芯结构相同。

根据需求，安装槽5的数量为4个，汇流槽6设于安装槽5的底壁上，内芯与管体3一体设置，位于进液口7下侧的主流道4上部内壁呈上大下小的锥面。在使用过程中，位于进液口7下侧的主流道4直径小于位于进液口7上侧的主流道4直径，能够保证进入进液口7内流体的流量，流体在射流腔内形成脉冲流体经出液口8流出后对管柱内壁进行冲洗，内芯能够提高流体的冲击能量，使得管柱内壁有效解堵，进而有效疏通射孔井段对近井地带的污染堵塞物，可利用圆周间隔均布的出液口8处的脉冲射流对管柱内壁进行全覆盖清洗，提高作业效率，汇流槽6的宽度小于进液口7的直径，能够使得经进液口7进入汇流槽6内的流体流速增加，便于在分流槽15内产生附壁效果，继而在涡流槽16内产生涡旋流体，左回流槽17拐角处和右回流槽18拐角处均圆弧过渡，能够减少进入左回流槽17和右回流槽18内的流体与回流槽槽壁碰撞后损失能量，左回流槽17或者右回流槽18内的流体对分流槽15上方的流体作用后能够保证附壁效果，右导流块10上侧、右导流块10右侧与射流槽23右部内壁形成与左回流槽17对称的右回流槽18，流体能够周期性的对分流槽15上方的流体作用，在出液口8处形成脉冲射流。本发明结构合理而紧凑，使用方便。

可根据实际需要，对上述连续油管用井下径向脉冲射流装置作进一步优化或/和改进：

如附图2、3所示，分流块包括从上至下依次固定在一起且逐渐变宽的第一分流块12、第二分流块13和第三分流块14，第一分流块12上端固定有截面为等腰三角形的分流锥11，分流锥11上端两侧圆弧过渡，第一分流块12下端左侧和第二分流块13左部上侧之间以及第一分流块12下端右侧和第二分流块13右部上侧之间均形成有第一圆弧过渡面19，第二分流块13下端左侧和第三分流块14左部上侧之间以及第二分流块13下端右侧和第三分流块14右部上侧之间均形成有第二圆弧过渡面20。根据需求，分流锥11上端与分流槽15下端之间设有间距，分流锥11前侧和盖板1后侧接触，分流锥11、第一分流块12、第二分流块13和第三分流块14一体成型。使用过程中，通过这样的设置，能够增强流体在涡流槽16内的涡旋效果，使得涡旋后的一小部分流体继续向下流动，大部分流体经出液口8和喷嘴流出，改善流体的射流效果。

如附图3所示，第三分流块14下端左侧和左回流槽17下端左侧之间以及第三分流块14下端右侧和右回流槽18下端右侧之间均形成有第三圆弧过渡面21，左导流块9下端左右两侧和右导流块10下端左右两侧均圆弧过渡。在使用过程中，通过这样的设置，小部分的流体在经涡流槽16流入左回流槽17和右回流槽18时能够避免由于内壁转角发生紊流导致能量损失，提高左回流槽17和右回流槽18内的流体对分流槽15上方流体的冲击效果，增强流出出液口8流体的脉冲效果。

如附图1、3所示，对应第二分流块13上侧和下侧位置的盖板1上均左右对称设置有圆形出液口8，位于上方的出液口8投影与对应位置的第一圆弧过渡面19内相切，位于下方的出液口8投影与对应位置的第二圆弧过渡面20内相切。根据需求，位于上方的出液口8在竖直面上的投影与对应位置的第一圆弧过渡面19内相切，位于下方的出液口8在竖直面上的投影与对应位置的第二圆弧过渡面20内相切。这样，流体在第一圆弧过渡面19和第二圆弧过渡面20的作用下产生的涡旋流体快速进入出液口8，降低涡旋流体的冲击能量损失。

如附图1、3所示，对应射流槽23上方和下方位置的安装槽5内壁上均间隔设有至少一个螺孔22，对应每个螺孔22位置的盖板1外侧均设有阶梯通孔，每个阶梯通孔内均设有螺杆端螺接于对应位置的螺孔22内的连接螺栓2。根据需求，位于前方的阶梯通孔前后向设置且呈前大后小的阶梯状。这样使得射流槽23和盖板1分开加工，能够便于加工射流槽23，降低本发明的加工难度，还能够便于射流槽23和内壁后续的维护和修复。

如附图1、2所示，盖板1外侧面呈与管体3相匹配的弧面，管体3上端内侧和下端内侧均设有连接螺纹。根据需求，前方的安装槽5左右贯通，前方的盖板1前侧面与管体3的外壁相匹配。在使用过程中，盖板1外侧面呈与管体3相匹配的弧面能够减小管体3下入井内的阻力，还能够增强管体3的美观，管体3上端内侧和下端内侧均设有连接螺纹，便于管体3和解堵工具串的快速拆装。

实施例二：如附图1、2、3所示，该连续油管用井下径向脉冲射流方法，包括以下步骤：

第一步，每个出液口8均安装喷嘴，然后将管体3与解堵工具串连接后下入井下目标位置；

第二步，启动地面泵注设备，将流体泵入管体3内，当流体流入主流道4上部后，一小部分经主流道4向下流入管体3下方的工具串内，剩余的大部分流体经进液口7和汇流槽6加速流入射流腔内，流体先流入分流槽15，由于康达效应流体随机偏向左导流块9上部右侧或者右导流块10上部左侧并向涡流槽16内流动，当流体先偏向左导流块9上部右侧向涡流槽16左部流动时，进入涡流槽16左部的流体一部分在左方的第一圆弧过渡面19和左方的第二圆弧过渡面20的作用下改变流线，然后经左方的出液口8和左方的喷嘴流出，剩余的流体继续向下流动并经左回流槽17流动至射流腔上部，然后对进入分流槽15的流体进行冲击，进入分流槽15的流体在左回流槽17上端流体的作用下偏向右导流块10上部左侧并向涡流槽16右部流动，进入涡流槽16右部的流体一部分在右方的第一圆弧过渡面19和右方的第二圆弧过渡面20的作用下改变流线，然后经右方的出液口8和右方的喷嘴流出，剩余的流体继续向下流动并经右回流槽18流动至射流腔上部，然后对进入分流槽15的流体进行冲击，进入分流槽15的流体在右回流槽18上端流体的作用下再次偏向左导流块9上部右侧并向涡流槽16左部流动，如此往复，流入分流槽15内的流体周期性附壁流动，在出液口8处形成高速脉冲射流，进而通过喷嘴对管柱内壁进行径向脉冲喷射。

当流体先偏向右导流块10上部右侧向涡流槽16右部流动时，进入涡流槽16右部的流体一部分在右方的第一圆弧过渡面19和右方的第二圆弧过渡面20的作用下改变流线，然后经右方的出液口8和右方的喷嘴流出，剩余的流体继续向下流动并经右回流槽18流动至射流腔上部，然后对进入分流槽15的流体进行冲击，进入分流槽15的流体在右回流槽18上端流体的作用下偏向左导流块9上部右侧并向涡流槽16左部流动，进入涡流槽16左部的流体一部分在左方的第一圆弧过渡面19和左方的第二圆弧过渡面20的作用下改变流线，然后经左方的出液口8和左方的喷嘴流出，剩余的流体继续向下流动并经左回流槽17流动至射流腔上部，然后对进入分流槽15的流体进行冲击，进入分流槽15的流体在左回流槽17上端流体的作用下再次偏向右导流块10上部左侧并向涡流槽16右部流动，如此往复，流入分流槽15内的流体周期性附壁流动，在出液口8处形成高速脉冲射流，进而通过喷嘴对管柱内壁进行径向脉冲喷射。

超深井高位下提高连续射流冲击能量1.5-2.1倍，管柱内壁达到更有效的解堵，可有效疏通射孔井段对近井地带的污染堵塞物，作业效率提高10%。

以上技术特征构成了本发明的实施例，其具有较强的适应性和实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。

Claims (4)

1.一种连续油管用井下径向脉冲射流装置，其特征在于包括盖板、内芯和竖向设置的管体，管体中央有上下贯通的主流道，管体中部外侧沿圆周间隔均布有若干个开口向外的安装槽，每个安装槽的底壁上均设有开口向外的射流槽，每个安装槽内均固定安装有盖板，每个盖板和对应位置的射流槽内壁均形成射流腔，对应每个射流槽上方位置的安装槽上部均设有径向贯通的进液口，位于进液口下侧的主流道直径小于位于进液口上侧的主流道直径，每个射流槽上部和对应位置的进液口下部均通过竖向设置的汇流槽连通，汇流槽的宽度小于进液口的直径，每个盖板下部外侧均间隔设有若干个与射流腔连通的出液口，每个射流腔内均固定有能够使得射流腔内的流体流出出液口时具有脉冲效果的内芯，位于前方的内芯包括左导流块、右导流块和分流块，左导流块前侧、右导流块前侧和分流块前侧均与盖板后侧接触，左导流块和右导流块左右对称固定于射流槽左部和右部，左导流块上侧、左导流块左侧与射流槽左部内壁形成倒置L形左回流槽，右导流块上侧、右导流块右侧与射流槽右部内壁形成与左回流槽对称的右回流槽，左回流槽拐角处和右回流槽拐角处均圆弧过渡，左导流块右侧和右导流块左侧形成上窄下宽的脉冲发生槽，脉冲发生槽包括由上至下依次连通的分流槽和涡流槽，分流槽呈上窄下宽的八字形，涡流槽呈矩形，涡流槽下部固定有从上至下逐渐变宽的分流块，分流块上端左侧和上端右侧圆弧过渡，位于其它位置的内芯和前方的内芯结构相同；分流块包括从上至下依次固定在一起且逐渐变宽的第一分流块、第二分流块和第三分流块，第一分流块上端固定有截面为等腰三角形的分流锥，分流锥上端两侧圆弧过渡，第一分流块下端左侧和第二分流块左部上侧之间以及第一分流块下端右侧和第二分流块右部上侧之间均形成有第一圆弧过渡面，第二分流块下端左侧和第三分流块左部上侧之间以及第二分流块下端右侧和第三分流块右部上侧之间均形成有第二圆弧过渡面；第三分流块下端左侧和左回流槽下端左侧之间以及第三分流块下端右侧和右回流槽下端右侧之间均形成有第三圆弧过渡面，左导流块下端左右两侧和右导流块下端左右两侧均圆弧过渡；对应第二分流块上侧和下侧位置的盖板上均左右对称设置有圆形出液口，位于上方的出液口投影与对应位置的第一圆弧过渡面内相切，位于下方的出液口投影与对应位置的第二圆弧过渡面内相切。

2.根据权利要求1所述的连续油管用井下径向脉冲射流装置，其特征在于对应射流槽上方和下方位置的安装槽内壁上均间隔设有至少一个螺孔，对应每个螺孔位置的盖板外侧均设有阶梯通孔，每个阶梯通孔内均设有螺杆端螺接于对应位置的螺孔内的连接螺栓。

3.根据权利要求1或2所述的连续油管用井下径向脉冲射流装置，其特征在于盖板外侧面呈与管体相匹配的弧面，管体上端内侧和下端内侧均设有连接螺纹。

4.一种使用如权利要求1至3中任意一项所述连续油管用井下径向脉冲射流装置的连续油管用井下径向脉冲射流方法，其特征在于包括以下步骤：

第一步，每个出液口均安装喷嘴，然后将管体与解堵工具串连接后下入井下目标位置；

第二步，启动地面泵注设备，将流体泵入管体内，当流体流入主流道上部后，一小部分经主流道向下流入管体下方的工具串内，剩余的大部分流体经进液口和汇流槽加速流入射流腔内，流体先流入分流槽，由于康达效应流体随机偏向左导流块上部右侧或者右导流块上部左侧并向涡流槽内流动，当流体先偏向左导流块上部右侧向涡流槽左部流动时，进入涡流槽左部的流体一部分在左方的第一圆弧过渡面和左方的第二圆弧过渡面的作用下改变流线，然后经左方的出液口和左方的喷嘴流出，剩余的流体继续向下流动并经左回流槽流动至射流腔上部，然后对进入分流槽的流体进行冲击，进入分流槽的流体在左回流槽上端流体的作用下偏向右导流块上部左侧并向涡流槽右部流动，进入涡流槽右部的流体一部分在右方的第一圆弧过渡面和右方的第二圆弧过渡面的作用下改变流线，然后经右方的出液口和右方的喷嘴流出，剩余的流体继续向下流动并经右回流槽流动至射流腔上部，然后对进入分流槽的流体进行冲击，进入分流槽的流体在右回流槽上端流体的作用下再次偏向左导流块上部右侧并向涡流槽左部流动，如此往复，流入分流槽内的流体周期性附壁流动，在出液口处形成高速脉冲射流，进而通过喷嘴对管柱内壁进行径向脉冲喷射。

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