CN115977576A - 一种防砂封隔器及旋转坐封工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种防砂封隔器及旋转坐封工艺。主要解决现有的封隔器无法设置在防砂筛管与抽油泵之间、用一趟下泵管柱无法实现坐封与开启、无法配合下部防砂筛管将压裂砂封堵在封隔器下部的问题。其特征在于：封隔器芯管（2）外部螺纹连接有胶筒螺母（9），胶筒螺母（9）上部设有若干个周向均布的滑块（6），滑块（6）内壁与封隔器芯管（2）之间设有若干个径向布置的弹簧（5）；所述胶筒螺母（9）底部设有胶筒（10）。该防砂封隔器可配合下部防砂筛管将压裂砂封堵在封隔器下部，采用该工艺只用一趟下泵管柱就能实现封隔器的坐封，保证油井压裂后抽油泵举升不受地层中返回的压裂砂砂埋影响，能够正常、平稳生产。

Description

一种防砂封隔器及旋转坐封工艺

技术领域

本发明涉及油田压裂后防砂领域，具体说是一种防砂封隔器及旋转坐封工艺。

背景技术

油井压裂是油田增产的重要措施之一，在油井压裂投产或压裂后恢复生产后，一般会存在返砂的现象，压裂砂随油液从地层中流入井筒。为防止压裂砂进入抽油泵内造成砂卡，影响抽油机举升效果，目前通常采用在抽油泵下接防砂筛管的方式过滤掉压裂砂，保证抽油泵不受压裂砂的影响，能够正常、平稳运行。但是，随着油田开发的深入，对致密油的开发常采取大规模压裂的方式，压裂砂注入量大幅上升，同时压裂井生产后频繁出现严重返砂的现象。压裂砂从地层中返入井筒内，不仅其中的粉砂成分无法被防砂筛管过滤掉，造成抽油泵砂卡问题，更为严重的是压裂砂上返掩埋防砂筛管及抽油泵，造成抽油泵举升完全失效，同时油井动液面上升，抽油泵取样无物。作业处理时，管柱被压裂砂卡住，常规作业无法上提或是造成管柱脱落，需要大修处理，增加了油井作业成本。

目前的油井压裂后防砂工艺主要是应用防砂筛管，只考虑了过滤掉油液中的压裂砂这个问题，并不能解决压裂后返砂掩埋防砂筛管及抽油泵等现象造成的抽油泵举升失效的问题。因此，现有防砂工艺缺少封砂装置，需要在防砂筛管之间加入封隔器，保证油液的进入与流出，能够在封隔器上方形成稳定的动液面并将压裂砂封堵在封隔器之下的有套环形空间内，无法对封隔器上方的筛管和抽油泵构成影响。

目前的封隔器主要应用在压裂、堵水、分层配水等领域，需要投球打压坐封、打压坐封、支底旋转坐封等坐封方式，无法在一趟下泵管柱上实现该类型封隔器的坐封，并且封隔器下方管柱长容易被砂埋而无法取出，因此无法满足当前防砂工艺的需求。

发明内容

为了克服现有的封隔器无法设置在防砂筛管与抽油泵之间、用一趟下泵管柱无法实现坐封与开启、无法配合下部防砂筛管将压裂砂封堵在封隔器下部的不足，本发明提供一种防砂封隔器及旋转坐封工艺，该防砂封隔器将封隔器用在油井压裂后生产的防砂领域，可配合下部防砂筛管将压裂砂封堵在封隔器下部，采用该工艺只用一趟下泵管柱就能实现封隔器的坐封，保证油井压裂后抽油泵举升不受地层中返回的压裂砂砂埋影响，能够正常、平稳生产。

本发明的技术方案是：一种防砂封隔器，包括封隔器芯管，封隔器芯管外部螺纹连接有胶筒螺母，胶筒螺母上部设有若干个周向均布的滑块，滑块内壁与封隔器芯管之间设有若干个径向布置的弹簧；所述胶筒螺母底部设有胶筒。

所述滑块上下两端均设有滑块轴架，上端的滑块轴架上部通过螺纹连接滑块螺母，下端的滑块轴架下部螺纹连接在胶筒螺纹上，所述滑块两端位于滑块轴架内侧。

所述胶筒的数量大于2，且相邻两个胶筒之间设有隔环。

所述胶筒螺母下端与封隔器芯管之间设有胶筒内管，所述胶筒、隔环均套装在胶筒内管，且胶筒内管下端外壁上设有凸台，凸台处与封隔器芯管之间连接有销钉。

所述上端的滑块轴架与滑块螺母之间设有上止动螺钉，下端的滑块轴架与胶筒螺母之间设有下止动螺钉。

一种采用所述的防砂封隔器的旋转坐封工艺，首先压裂后下泵作业过程中将防砂封隔器安装在抽油泵下两级防砂筛管之间；进行下放管柱操作直到抽油泵设计深度后停止；顺时针旋转油管管柱使防砂封隔器坐封；作业完成后恢复正常生产。

进一步，恢复正常生产时，油液在井筒内上移被防砂封隔器阻挡，油液沿防砂封隔器下部的防砂筛管进入防砂封隔器内通道上移，将地层中返回井筒内的压裂砂阻挡在胶筒之下的胶筒下部油套环空中无法上移，油液进入到防砂封隔器上部的防砂筛管当中，在胶筒之上的胶筒上部油套环空形成稳定动液面。

本发明具有如下有益效果：（1）该防砂封隔器安装在正常下泵管柱的两级防砂筛管中间，随下泵管柱下到设计深度，通过正时针旋转管柱即可完成坐封，坐封方式简单无需单独下一次坐封管柱，无需复杂的投球、正打压、频繁起下管等操作，封隔器下部无支底管柱不会受到砂埋影响而无法取出，适用于压裂井防砂工艺中的封堵压裂砂上移技术应用。

（2）该防砂封隔器能够实现旋转坐封、上提解封的效果，其下部仅有2米长的防砂筛管，能有效过滤地层中返回的压裂砂，即便下部的防砂筛管被砂埋也不会影响到上部防砂筛管及动液面，能够使抽油泵正常工作，在需要再次作业时管柱也不会出现砂埋卡管现象。

（3）通过该防砂封隔器实施的压裂后防砂工艺实现了将地层中返回到井筒中的压裂砂封堵在射孔层段上部一定范围内，油液能通过封堵层段并在封堵层段上部油套环空中形成动液面保证抽油泵正常、平稳生产。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是旋转坐封工艺的原理图。

图中A-防砂封隔器内通道，B-胶筒上部油套环空，C-胶筒下部油套环空，1-内接头，2-封隔器芯管，3-滑块螺母，4-上止动螺钉，5-弹簧，6-滑块，7-滑块轴架，8-下止动螺钉，9-胶筒螺母，10-胶筒，11-隔环，12-胶筒内管，13-销钉，14-套管，15-上部防砂筛管，16-下部防砂筛管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

由图1、图2所示，一种防砂封隔器，包括封隔器芯管2，封隔器芯管2上端通过内接头1连接上部防砂筛管15，下端连接下部防砂管16。所述封隔器芯管2外部螺纹连接有胶筒螺母9，封隔器芯管2外部套装有两段滑块轴架7，其中下端的滑块轴架7位于胶筒螺母9与封隔器芯管2之间。两段滑动块轴架7之间设有若干个周向均布的滑块6，滑块6外壁上设有竖向的齿牙。其中上端的滑块轴架7上部通过螺纹连接滑块螺母3，下端的滑块轴架7下部通过螺纹连接在胶筒螺纹9上，上端的滑块轴架7与滑块螺母3之间设有上止动螺钉4，下端的滑块轴架7与胶筒螺母9之间设有下止动螺钉8。所述滑块6内壁与封隔器芯管2之间设有若干个径向布置的弹簧5，弹簧5的弹性作用有利于滑块6始终与外部的套管14内壁贴合。

所述胶筒螺母9下端与封隔器芯管2之间设有胶筒内管12，胶筒内管12外部套装有若干个胶筒10，胶筒10的数量大于2，且相邻两个胶筒10之间设有隔环11，起到传递轴向压力的作用。胶筒螺母9可以把封隔器芯管2的旋转力矩转换为其自身的轴向移动来压缩胶筒10。所述胶筒内管12下端外壁上设有凸台，凸台处与封隔器芯管2之间连接有销钉13，起到固定胶筒内管12的作用。所述套管14为油井的原有结构，主要起到容纳原井管柱、抽油泵以及封滤一体管的作用，同时形成油套环形空间D。

所述的防砂封隔器的主要作用是密封油套环形空间，阻止油液中携带的压裂砂上移，将压裂砂密封在射孔层段以上防砂封隔器的胶筒10以下，避免压裂砂返高掩埋上部防砂筛管15及以上部位，油液不受胶筒10的阻挡可在胶筒10之上形成动液面，下部防砂筛管16可以被掩埋，由于下部防砂筛管16长度仅2米，需要再次作业时也不会影响管柱的起出操作，无法造成卡管现象。

采用该防砂封隔器可以实施一种旋转坐封工艺：首先在压裂后下泵作业过程中将防砂封隔器安装在抽油泵下两级防砂筛管之间；然后进行下放管柱操作直到抽油泵设计深度（一般情况下在射孔层段上方70米左右）后停止；之后顺时针旋转油管带动防砂封隔器的封隔器芯管2正时针旋转，使胶筒螺母9向下移动压缩胶筒10，由于胶筒内管12通过销钉13与封隔器芯管2连接在一起，当胶筒螺母9向下移动压缩胶筒10时胶筒内管12的止口阻挡胶筒10向下移动，这样进一步压缩胶筒10使其紧紧胀死在套管14内壁上，从而实现封隔器胶筒10的坐封，达到封隔胶筒上部油套环形空间B与胶筒下部油套环空C的目的，以此方法将地层中返回的压裂砂阻挡在射孔层段上部一定范围内。作业结束恢复油井正常生产后，井筒内油液在胶筒下部油套环空C内被防砂封隔器的胶筒10所阻挡，但能通过下部防砂筛管进入防砂封隔器内通道A内上移至上部防砂筛管及胶筒上部油套环形空间B内，油液中携带的压裂砂被阻挡在下部防砂筛管外，进而形成稳定的动液面保证抽油泵泵效。如果油井因为其他原因需要再次作业时，上提原井管柱从而使防砂封隔器的封隔器芯管2向上移动，由于此时胶筒10紧紧胀死在套管14内壁上，胶筒内管12不能向上移动，封隔器芯管2拉断销钉13使封隔器芯管2向上移动，当销钉13拉断后失去对胶筒内管12的轴向控制，在胶筒弹性的作用下推动胶筒内管12向下移动从而恢复胶筒10原来尺寸，实现封隔器的解封，当管柱继续上提胶筒10胶筒内管12落在下防砂筛管4上，并随防砂筛管4一同起出井口。

Claims (7)

1.一种防砂封隔器，包括封隔器芯管（2），其特征在于：封隔器芯管（2）外部螺纹连接有胶筒螺母（9），胶筒螺母（9）上部设有若干个周向均布的滑块（6），滑块（6）内壁与封隔器芯管（2）之间设有若干个径向布置的弹簧（5）；所述胶筒螺母（9）底部设有胶筒（10）。

2.根据权利要求1所述的防砂封隔器，其特征在于：所述滑块（6）上下两端均设有滑块轴架（7），上端的滑块轴架（7）上部通过螺纹连接滑块螺母（3），下端的滑块轴架（7）下部螺纹连接在胶筒螺纹（9）上，所述滑块（6）两端位于滑块轴架（7）内侧。

3.根据权利要求2所述的防砂封隔器，其特征在于：所述胶筒（10）的数量大于2，且相邻两个胶筒（10）之间设有隔环（11）。

4.根据权利要求3所述的防砂封隔器，其特征在于：所述胶筒螺母（9）下端与封隔器芯管（2）之间设有胶筒内管（12），所述胶筒（10）、隔环（11）均套装在胶筒内管（12），且胶筒内管（12）下端外壁上设有凸台，凸台处与封隔器芯管（2）之间连接有销钉（13）。

5.根据权利要求4所述的防砂封隔器，其特征在于：所述上端的滑块轴架（7）与滑块螺母（3）之间设有上止动螺钉（4），下端的滑块轴架（7）与胶筒螺母（9）之间设有下止动螺钉（8）。

6.一种采用权利要求1-5中任一项所述的防砂封隔器的旋转坐封工艺，其特征在于：首先压裂后下泵作业过程中将防砂封隔器安装在抽油泵下两级防砂筛管之间；进行下放管柱操作直到抽油泵设计深度后停止；顺时针旋转油管管柱使防砂封隔器坐封；作业完成后恢复正常生产。

7.根据权利要求6所述的旋转坐封工艺，其特征在于：恢复正常生产时，油液在井筒内上移被防砂封隔器阻挡，油液沿防砂封隔器下部的防砂筛管进入防砂封隔器内通道（A）上移，将地层中返回井筒内的压裂砂阻挡在胶筒（10）之下的胶筒下部油套环空（C）中无法上移，油液进入到防砂封隔器上部的防砂筛管当中，在胶筒（10）之上的胶筒上部油套环空（B）形成稳定动液面。

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