CN116733403A - 一种水平井捞砂装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水平井捞砂装置，包括安装在螺杆钻输出轴端部的转子组件，在转子组件上套装有砂管组件，从而在砂管组件与转子组件之间形成环形沉砂空间，所述水平井捞砂装置还包括将螺杆钻输出轴泵出的水流射入油套环空、由砂管组件前端进入环形沉砂空间、再由环形沉砂空间后端排入油套环空的水冲砂系统，在转子组件的前端装有可以将套管内的积砂与水混合送入环形沉砂空间的螺旋绞刀，在螺旋绞刀后方的砂管组件上装有防止环形沉砂空间内的积砂反向流出的单向阻砂阀。该水平井捞砂装置作业时积砂进入砂管后不会在砂管进砂口部积聚堵塞，积砂在砂管内移动的距离远，沉淀分布区域长，砂管携砂能力强，单次捞砂作业携砂量大。

Description

一种水平井捞砂装置

技术领域

本发明涉及一种捞取油田井下套管内积砂的捞砂装置，尤其是一种对油井水平段套管进行捞砂作业的水平井捞砂装置。

背景技术

油井开采一段时间后，水平段套管内就会发生积砂现象，当套管内积砂到一定程度，不但会影响产量，还增加设备损坏的风险，因此，需要定期对油井水平段套管内的积砂进行捞取作业。现有技术中的水平井捞砂装置不具有旋转能力，多采用依靠砂铲的水平推力使套管内的积砂进入砂管，再由砂管将这些积砂带出油井，采用这种结构的捞砂装置作业时，由于积砂进入砂管后会逐渐积聚在砂管内，当积聚到一定程度时砂管内的积砂会将砂管的进砂口堵塞，致使套管内的积砂不能再进入到砂管内，此时，砂铲只会将套管内的积砂向前推、使积砂在套管内积聚，甚至会将套管完全堵塞，需要将捞砂装置提出油井，清除砂管内的积砂后再将捞砂装置重新投放到油井内进行捞砂作业。因此，现有技术中的捞砂装置单次作业携砂量有限，需要多次重复作业才能将套管内的积砂捞取干净，施工作业时间长，捞砂成本高。

发明内容

发明要解决的技术问题是：针对现有技术存在的上述不足，提供一种水平井捞砂装置，该水平井捞砂装置作业时积砂进入砂管后不会在砂管进砂口部积聚堵塞，积砂在砂管内移动的距离远，沉淀分布区域长，砂管携砂能力强，单次捞砂作业携砂量大。

解决技术问题所采取的技术方案：一种水平井捞砂装置，包括安装在螺杆钻输出轴端部、由螺杆钻驱动旋转的转子组件，在转子组件上套装有可以与转子组件沿圆周方向相对旋转的砂管组件，从而在砂管组件与转子组件之间形成环形沉砂空间，所述水平井捞砂装置还包括将螺杆钻输出轴泵出的水流射入油套环空、由砂管组件前端进入环形沉砂空间、再由环形沉砂空间后端排入油套环空的水冲砂系统，在转子组件的前端装有可以将套管内的积砂与水混合送入环形沉砂空间的螺旋绞刀，在螺旋绞刀后方的砂管组件上装有防止环形沉砂空间内的积砂反向流出的单向阻砂阀。

作为本发明的进一步改进方案：所述水冲砂系统包括与螺杆钻输出轴出水口连通的冲水轴管和旋转配水器，所述旋转配水器包括与砂管内壁滑动密封配合的柱状体，在柱状体内设有与冲水轴管连通的冲水轴孔和与冲水轴孔连通的径向配水口，在径向配水口对应的柱状体外壁开有环形配水槽，在环形配水槽对应的砂管管壁开有使环形配水槽内的水流射入油套环空的射水孔，在柱状体内还设有使柱状体两端的环形沉砂空间导通的轴向导流孔。

作为本发明的进一步改进方案：在旋转配水器后方的砂管管壁开有使环形沉砂空间内的水排放至油套环空的排水孔。

作为本发明的进一步改进方案：所述单向阻砂阀包括两端与砂管连接的阀体，在阀体的中心设有转子轴孔，在转子轴孔的周围设有多个连通阀体两端环形沉砂空间的阀孔，在远离螺旋绞刀侧的阀体内装有可以靠重力沿轴向移动、将阀孔封闭的环形单向挡砂阀板。

作为本发明的进一步改进方案：在砂管组件内设有多个用于减小转子组件与砂管组件之间摩擦力的滑环和/或滑套。

作为本发明的进一步改进方案：所述转子组件包括一个连接螺杆钻输出轴和冲水轴管的空心轴节，以及与旋转配水器连接的若干轴杆、将相临轴杆连接起来的连接杆，空心轴节与冲水轴管通过螺纹连接，在空心轴节的外壁设有突出于空心轴节外壁的限位环台。

作为本发明的进一步改进方案：所述砂管组件包括若干通过螺纹首尾顺次连接的砂管，在单向阻砂阀前方的砂管前端设有将套管内的积砂铲起的砂铲。

作为本发明的进一步改进方案：在环形沉砂空间内至少一根轴杆上设有使环形沉砂空间内的砂水混合物作螺旋运动的搅拌浆叶。

有益效果：本发明的水平井捞砂装置，由于采用了在水平井捞砂装置中设置水冲砂系统和由螺杆泵驱动旋转的螺旋绞刀，使得工作时套管内的积砂在水流和螺旋绞刀的作用下形成砂水混合物进入砂管的环形沉砂空间，积砂在套管内残留少，并且，积砂在水的带动下沿环形沉砂空间行走进入砂管深处，可以有效防止积砂进入砂管后在砂管进砂口部积聚堵塞，延长了积砂在环形沉砂空间内沉淀分布区域的长度，从而提高了砂管的携砂能力，该水平井捞砂装置作业时，单次捞砂作业携砂量大，可以减少捞砂装置提放次数，缩短捞砂作业时间，降低捞砂作业成本。由于采用了所述水冲砂系统包括与螺杆钻输出轴出水口连通的冲水轴管和旋转配水器，并在柱状体外壁开有环形配水槽、在砂管管壁开有使环形配水槽内的水流射入油套环空的射水孔，在柱状体内还设有使柱状体两端的环形沉砂空间导通的轴向导流孔的技术特征，实现在转子组件正常旋转的情况下，从螺杆钻输出、进入油套环空水流与从环形沉砂空间流出、进入油套环空的水流互不干扰。由于采用了在旋转配水器后方的砂管管壁开有使由砂管前端进入环形沉砂空间内的水流排放至油套环空的排水孔的技术特征，使从砂水混合物中分离出的水可以顺利排放到油套环空，为砂水混合物连续进入环形沉砂空间创造条件。由于采用了所述单向阻砂阀包括两端与砂管连接的阀体，在阀体的中心设有转子轴孔，在转子轴孔的周围设有多个连通阀体两端环形沉砂空间的阀孔，在远离螺旋绞刀侧的阀体内装有可以靠重力将阀孔封闭的环形单向挡砂阀板的技术特征，在保证上提管柱时将积砂封存在环形沉砂空间内的同时，单向阻砂阀不会干扰转子组件的正常旋转。由于采用了在砂管组件内设有多个用于减小转子组件与砂管组件之间摩擦力的滑环和/或滑套的技术特征，不但可以降低了转子组件的工作阻力，还可以防止转子组件偏心运转，延长了设备的使用寿命。由于采用了所述转子组件包括一个连接螺杆钻输出轴和冲水轴管的空心轴节，以及与旋转配水器连接的若干轴杆、将相临轴杆连接起来的连接杆，空心轴节与冲水轴管通过螺纹连接，在空心轴节的外壁设有突出于空心轴节外壁的限位环台，以及所述砂管组件包括若干通过螺纹首尾顺次连接的砂管，在单向阻砂阀前方的砂管前端设有使套管内的积砂铲起的砂铲的技术特征，使得可以方便地根据水平段套管的长度和积砂情况，确定砂管和轴杆的节数，方便地组装成合适长度的水平井捞砂工具，从而使本发明的水平井捞砂装置长度调整更方便、通用性更好。由于采用了在环形沉砂空间内至少一根轴杆上设有使环形沉砂空间内的砂水混合物作螺旋运动的搅拌浆叶的技术特征，可以有效防止积砂在环形沉砂空间内提前沉淀，使积砂均匀地沉降在环形沉砂空间内，进一步提高了砂管的携砂能力，使得单次捞砂作业的有效距离更长。

附图说明

下面结合附图对本发明的水平井捞砂装置作进一步的详细说明。

图1是本发明的水平井捞砂装置的轴向剖面结构图；

图2是本发明的水平井捞砂装置中转子组件的轴向剖面结构图；

图3是本发明的水平井捞砂装置中砂管组件的轴向剖面结构图。

具体实施方式

如图1、图2、图3所示，本发明的水平井捞砂装置，包括安装在螺杆钻1输出轴端部、由螺杆钻驱动旋转的转子组件4，在转子组件上套装有可以与转子组件沿圆周方向相对旋转的砂管组件2，从而在砂管组件与转子组件之间形成环形沉砂空间3，所述水平井捞砂装置还包括将螺杆钻输出轴泵出的水流射入油套环空、由砂管前端进入环形沉砂空间、再由环形沉砂空间后端排入油套环空的水冲砂系统，在转子组件的前端装有可以将井内的积砂与水混合搅拌后送入环形沉砂空间的螺旋绞刀20，在螺旋绞刀后方的砂管组件上装有防止环形沉砂空间内的积砂反向流出的单向阻砂阀。

所述水冲砂系统包括与螺杆钻输出轴5出水口连通的冲水轴管9和旋转配水器，所述旋转配水器包括与砂管13内壁滑动密封配合的柱状体14，在柱状体内设有与冲水轴管连通的冲水轴孔12、和与冲水轴孔连通的多个径向配水口16，在径向配水口对应的柱状体外壁开有环形配水槽15，在环形配水槽对应的砂管管壁开有多个使环形配水槽内的水流射入油套环空的射水孔23，在柱状体内还设有使柱状体两端的环形沉砂空间导通的多个轴向导流孔11，在旋转配水器后方的砂管22管壁开有使由砂管前端进入环形沉砂空间内的水流排放至油套环空的多个排水孔21。

所述单向阻砂阀包括两端与砂管螺纹连接的阀体26，在阀体的中心设有转子轴孔29，在转子轴孔的周围设有多个与转子轴孔平行、连通阀体两端环形沉砂空间的阀孔28，在远离螺旋绞刀侧的阀体内装有可以靠重力沿轴向移动将阀孔封闭的环形单向挡砂阀板25。

如图2所示，所述转子组件包括一个连接螺杆钻输出轴和冲水轴管的空心轴节7，以及与旋转配水器连接的若干轴杆17、将相临轴杆连接起来的连接杆18，空心轴节与冲水轴管通过螺纹连接，在空心轴节的外壁设有突出于空心轴节外壁的限位环台10。在环形沉砂空间内至少一根轴杆上设有使环形沉砂空间内的砂水混合物作螺旋运动的搅拌浆叶19。

优选地，在转子组件的前端设有钻砂锥尖31，所述钻砂锥尖突出于砂管组件前端，采用这种结构的水平井捞砂装置遇到套管内被积砂完全堵塞时，钻砂锥尖用较小的扭矩就可以将沉积紧实的积砂破碎瓦解，使瓦解下来的积砂能够与水流一起流动，从而提高了水平井捞砂装置处理被积砂完全堵塞的套管的能力。

如图3所示，所述砂管组件包括若干两端具有公接头的砂管和两端具有母接头的砂管，各砂管通过螺纹首尾顺次连接构成砂管组件，在单向阻砂阀前方的砂管前端设有将套管内的积砂铲起的砂铲30，在靠近螺杆钻的砂管上装有与限位环台相配合的端帽6和阶梯连接短管8，从而使转子组件仅能与转子组件在圆周方向上相对转动、而不能在轴向产生移动。在砂管组件内设有多个用于减小转子组件与砂管组件之间摩擦力的滑环24和/或滑套27。优选地，构成砂管组件的砂管中包括至少两节外壁设有向内收缩的提升环槽32的提升砂管，在上提管柱作业时，通过专用工具卡固在提升环槽处对砂管进行上提，可以有效减轻螺杆钻的承载，防止上提过程中损坏螺杆钻。

本发明的水平井捞砂装置作业时，螺杆钻带动钻子组件旋转的同时通过输出轴将冲砂用水泵入空心轴节、冲水轴管和旋转配水器，冲砂用水经射水孔射入油套环空，并沿油套环空到达砂管前端，套管内的积砂在砂铲、螺旋绞刀的作用下与冲砂用水混合成砂水混合物，再经单向阻砂阀进入砂管内的环形沉砂空间，并在环形沉砂空间内向砂管的排水孔方向流动，流动过程中，与螺旋绞刀同步旋转的搅拌浆叶继续对砂水混合物进行搅拌，防止积砂在环形沉砂空间行走过程中提前沉淀，从而使积砂沉淀分布区域后移，积砂均匀地沉淀在环形沉砂空间内，当环形沉砂空间内的积砂达到储存上限或水平套管内不再有积砂时，关闭螺杆钻、停止向旋转配水器供水，上提管柱，环形单向挡砂阀板在自身重力和水流冲击的作用下将阀孔封闭，防止环形沉砂空间内的积砂反向进入套管，直至将水平井捞砂装置提出油井，将砂管内的积砂清理干净，完成单次捞砂作业。

Claims (8)

1.一种水平井捞砂装置，包括安装在螺杆钻输出轴端部、由螺杆钻驱动旋转的转子组件，在转子组件上套装有可以与转子组件沿圆周方向相对旋转的砂管组件，从而在砂管组件与转子组件之间形成环形沉砂空间，所述水平井捞砂装置还包括将螺杆钻输出轴泵出的水流射入油套环空、由砂管组件前端进入环形沉砂空间、再由环形沉砂空间后端排入油套环空的水冲砂系统，在转子组件的前端装有可以将套管内的积砂与水混合送入环形沉砂空间的螺旋绞刀，在螺旋绞刀后方的砂管组件上装有防止环形沉砂空间内的积砂反向流出的单向阻砂阀。

2.根据权利要求1所述的水平井捞砂装置，其特征是：所述水冲砂系统包括与螺杆钻输出轴出水口连通的冲水轴管和旋转配水器，所述旋转配水器包括与砂管内壁滑动密封配合的柱状体，在柱状体内设有与冲水轴管连通的冲水轴孔和与冲水轴孔连通的径向配水口，在径向配水口对应的柱状体外壁开有环形配水槽，在环形配水槽对应的砂管管壁开有使环形配水槽内的水流射入油套环空的射水孔，在柱状体内还设有使柱状体两端的环形沉砂空间导通的轴向导流孔。

3.根据权利要求2所述的水平井捞砂装置，其特征是：在旋转配水器后方的砂管管壁开有使环形沉砂空间内的水排放至油套环空的排水孔。

4.根据权利要求1至3任一项所述的水平井捞砂装置，其特征是：所述单向阻砂阀包括两端与砂管连接的阀体，在阀体的中心设有转子轴孔，在转子轴孔的周围设有多个连通阀体两端环形沉砂空间的阀孔，在远离螺旋绞刀侧的阀体内装有可以靠重力沿轴向移动、将阀孔封闭的环形单向挡砂阀板。

5.根据权利要求4所述的水平井捞砂装置，其特征是：在砂管组件内设有多个用于减小转子组件与砂管组件之间摩擦力的滑环和/或滑套。

6.根据权利要求5所述的水平井捞砂装置，其特征是：所述转子组件包括一个连接螺杆钻输出轴和冲水轴管的空心轴节，以及与旋转配水器连接的若干轴杆、将相临轴杆连接起来的连接杆，空心轴节与冲水轴管通过螺纹连接，在空心轴节的外壁设有突出于空心轴节外壁的限位环台。

7.根据权利要求6所述的水平井捞砂装置，其特征是：所述砂管组件包括若干通过螺纹首尾顺次连接的砂管，在单向阻砂阀前方的砂管前端设有将套管内的积砂铲起的砂铲。

8.根据权利要求7所述的水平井捞砂装置，其特征是：在环形沉砂空间内至少一根轴杆上设有使环形沉砂空间内的砂水混合物作螺旋运动的搅拌浆叶。