CN201513144U - 一种水平井井下反循环冲砂器 - Google Patents

Abstract

水平井井下反循环冲砂器，应用于油田油井水平井冲砂和洗井作业。特征是：在上接头下端连接有一个中心管；在上接头，下端外螺纹连接有一个胶筒芯轴。在胶筒芯轴壁上有液体入口。在胶筒芯轴的外壁上固定有两个V形胶筒。在胶筒芯轴的下端连接有喷嘴轴，喷嘴轴内壁有中心管外壁之间形成环形空间。在喷嘴轴壁上有液体出口，喷嘴轴上装有喷嘴。在喷嘴轴的下端部连接有顶端为锥形的压帽。效果是：下入井内能实现水平井连续的冲砂和洗井，并能防止砂床的生成，防止卡钻；冲砂效率达到95％以上。能实现旋流冲砂，产生的旋流混砂液体快速反排至地面，反排速度快，冲砂效率高，能在筛管完井的水平井中洗出管外的泥浆。

Description

一种水平井井下反循环冲砂器

技术领域

本实用新型涉及油田采油技术领域，特别涉及一种油井冲砂洗井工具，是一种水平井冲砂和洗井的专用井下工具。

背景技术

在油田水平井开采的过程中，由于砂粒沉积在水平段，形成砂床，传统冲砂工艺不能有效的将砂粒冲出井筒，同时，水平井筛管完井的洗井问题，都是既费工、费时、效率低、污染环境大的作业工序，水平井冲砂、洗井是水平井作业中的难题。目前、在国内的油田同类作业中，主要有以下二种方法：

1、水平段反循环冲砂法：

该工艺方法就是传统的反循环方法，是将管柱管脚下入水平段的砂面位置，井口用防喷器控制管柱的下入，在套管闸阀注入冲砂液，冲砂液经过油套环空，在管柱管脚将砂粒携入油管，砂粒随冲砂液留出地面。这种冲砂的缺点是：一是水平段由于液体的运动为层流，不能有效的将砂床的砂粒悬浮冲起，总有一定量的砂粒在水平段底部存在，增加了钻具卡钻几率，是水平井冲砂的难题。二是冲砂效率低，在加深管柱时，需要长时间不停泵充分循环，防止砂卡工具和管柱砂堵，无效功增加。三是井口接单根时，井口总有液体溢出，对井口产生污染。四是在水平井筛管完井的井中，无法将管外的泥浆洗出。

2、水力旋流冲砂器冲砂法

该种方法是将井口连续反循环装置和水力旋流冲砂器结合使用，下入水平井水平段的砂面，旨意在砂面形成水力旋流，悬浮后的砂粒从油管携出。但是这种工具在实际应用中的存在缺陷是：一是工具结构不合理，冲砂器的旋转喷嘴由于密封胶圈的设计，孔与轴有一定的过盈量，引起喷嘴不运动，不能有效将沙粒悬浮。二是在喷嘴后端没有旋流液体，砂粒容易沉积在工具的胶筒内。造成工具的卡钻。

实用新型内容

本实用新型的目的是：提供一种水平井井下反循环冲砂器，在反循环冲砂过程中，利用胶筒封隔环空液体流动，使水平井悬浮砂粒在冲砂器的前部，防止砂床的生成，提高冲砂和洗井效果，并防止卡钻事故发生。

本实用新型采用的技术方案是：水平井井下反循环冲砂器，主要由上接头、中心管、胶筒芯轴、胶筒、胶筒座、限位套、喷嘴轴、喷嘴和压帽组成，上接头的上端有内螺纹，能与管柱连接。其特征在于：在上接头下端内螺纹连接有一个中心管；在上接头，下端外螺纹连接有一个胶筒芯轴。中心管外壁与胶筒芯轴内壁之间有环形空间。在胶筒芯轴壁上有横向通孔即液体入口。冲砂液能通过液体入口进入到中心管与胶筒芯轴之间的环形空间内。在胶筒芯轴的外壁上固定有两个胶筒。胶筒形状是V形胶筒，两个胶筒的V形口向两外侧。在胶筒芯轴的下端连接有喷嘴轴，喷嘴轴内壁有中心管外壁之间形成环形空间。在喷嘴轴壁上有液体出口，喷嘴轴上装有喷嘴，高压冲砂液能从喷嘴轴与中心管之间的环形空间内流出，经过喷嘴的喷嘴帽喷出。在喷嘴轴的下端部连接有锥形的压帽，并且压帽套在中心管的下端。

所述的两个V形胶筒的固定方式是：在胶筒芯轴外壁上有台阶，在胶筒芯轴外壁上套有两个胶筒，在两个胶筒之间有一个胶筒座。一个胶筒的内底平面靠在台阶上，在另一个胶筒的下部并在胶筒芯轴外壁上套有一个限位套，限位套的上端抵在另一个胶筒的内底平面，限位套的下端抵在喷嘴轴的上端面。

所述的喷嘴是斜喷嘴。即在喷嘴轴上固定有环形筒，环形筒与喷嘴轴之间有间隙，在环形筒的两端分别有斜喷嘴。

所述的斜喷嘴数量有12个，均匀分布在环形筒的两端，斜喷嘴的径向夹角为45°，轴向夹角为35°。

简述水平井井下反循环冲砂器的原理和使用方法，有助于理解本实用新型。

参阅图2。当水平井冲砂时，将水平井井下反循环冲砂器连接在管柱下端。管柱的组成是自上而下有地面反向冲砂装置12，地面反向冲砂装置12下端采用接箍连接油管13，油管下端连接一个安全接头14，安全接头14连接扶正器15，扶正器连接本实用新型反循环冲砂器16。将反循环冲砂器16下到井内距砂面1～2米处。连接地面反向冲砂装置12和地面管汇，从套管闸阀注入冲砂液体。冲砂液体进入油套环空，到达水平段的井下反循环冲砂器的前皮碗，前皮碗受液体的压力后，封隔在环空液体流动。参阅图1。此时，高压液体进入胶筒芯轴的水眼，再进入胶筒芯轴与中心管环形空间，从入口4进入中心管3与胶筒芯轴2之间的内腔，再进入喷嘴轴8与中心管2之间的环空，从喷嘴10喷出。喷出的液体与套管作用产生反作用力，在反作用力下，一方面在力偶的作用下，发生自身的连续旋转运动，另一方面将水平段的砂床旋起，旋起的混砂液。混砂液进入反循环冲砂器16的中心管2内，并进入油管循环到地面。当加入单根时，减小泵车的排量和压力。皮碗的扩张压力减小，下放钻具，反循环冲砂器16向前运动，在筛管完井的洗井作业中，可有效的将管外的泥浆洗出。实现了水平井连续冲砂作业和洗井。

本实用新型的有益效果：本实用新型水平井井下反循环冲砂器，具备以下的优点：

1.两级皮碗密封总成设计，实现：在工具的前后端设计皮碗密封。实现反循环前皮碗受压，封隔环形空间，液体进入旋转喷嘴，后皮碗设计，皮碗受压后，实现密封环形空间，同时，在下放钻具的过程中，封挡砂粒向钻具的方向移动，保证水平井悬浮砂粒在冲砂器的前部，防止砂床的生成。防止卡钻的发生。冲砂效率达到95％以上。

2.喷嘴与喷嘴轴之间有间隙，实现旋流冲砂：在喷嘴两端分别有6个斜喷嘴，斜喷嘴径向夹角45°，轴向夹角为35°。喷射过程中，与斜喷嘴套管产生反作用力，产生一定的力矩，两端力偶的双作用力将喷嘴旋转。同时，后端喷嘴的旋流，消除了后端沉积在工具的胶筒内砂粒沉积的死角。喷嘴与喷嘴轴的间隙设计，允许一定量的液体流动，保证旋流液体的产生。产生的旋流混砂液体，通过冲砂器中心管，经过油管快速反排至地面，这种水平井局部旋流冲砂反排的方法，混砂液旋流均匀，反排速度快，冲砂效率高，是一种可行科学的冲砂方法。

3.现场施工简便：这种反循环冲砂器与《进液无阀式控制反向连续冲砂装置》组合使用，实现水平井连续的冲砂作业。

附图说明

图1是本实用新型水平井井下反循环冲砂器结构剖面示意图。

图2是带有水平井井下反循环冲砂器工艺管柱示意图

图中，1-上接头，2-中心管，3-胶筒芯轴，4-液体入口，5-胶筒，6-胶筒座，7-限位套，8-喷嘴轴，9-液体出口，10-喷嘴，11-压帽，12-地面反向冲砂装置，13-油管，14-安全接头，15-扶正器，16-反循环冲砂器。

具体实施方式

实施例1：以一个水平井井下反循环冲砂器为例，对本实用新型作进一步详细说明。

参阅图1。本实用新型水平井井下反循环冲砂器，主要由上接头1、中心管2、胶筒芯轴3、胶筒5、胶筒座6、限位套7、喷嘴轴8、喷嘴10和压帽11组成，上接头1的上端有内螺纹，能与管柱连接。

上接头1下端内螺纹连接有一个中心管2，扭矩20KN.m上紧。中心管2的外径48毫米，长度760毫米。在上接头1，下端外螺纹(2-7/8″外加厚螺纹)连接有一个胶筒芯轴3，用30KN.m上紧。胶筒芯轴3的内径62毫米。中心管2外壁与胶筒芯轴3内壁之间有环形空间。在胶筒芯轴3壁上均布有十二个径向通孔即液体入口4。冲砂液能通过液体入口4进入到中心管2与胶筒芯轴3之间的环形空间内。在胶筒芯轴3的外壁上固定有两个胶筒5。胶筒5形状是V形胶筒，两个胶筒5的V形口向两外侧。两个V形胶筒5的固定方式是：在胶筒芯轴3外壁上有一个台阶，在胶筒芯轴3外壁上套有两个胶筒5，在两个胶筒5之间有一个胶筒座6。一个胶筒5的内底平面靠在台阶上，在另一个胶筒5的下部并在胶筒芯轴3外壁上套有一个限位套7，限位套7的上端抵在另一个胶筒5的内底平面，限位套7的下端抵在喷嘴轴8的上端面。

在胶筒芯轴3的下端连接有喷嘴轴8，喷嘴轴8内壁有中心管2外壁之间形成环形空间。在喷嘴轴8壁上有液体十八个出口9，高压冲砂液能从喷嘴轴8与中心管2之间的环形空间内流出。喷嘴10是斜喷嘴。即在喷嘴轴8上固定有一个环形筒，环形筒与喷嘴轴8之间有间隙，在环形筒的两端分别有十二个斜喷嘴10。均匀分布在环形筒的两端，斜喷嘴10的径向夹角为45°，轴向夹角为35°。

在喷嘴轴8的下端部连接有顶端为锥形的压帽11，用20KN.m上紧，并且压帽11套在中心管2的下端。

Claims (4)

1.一种水平井井下反循环冲砂器，主要由上接头(1)、中心管(2)、胶筒芯轴(3)、胶筒(5)、胶筒座(6)、限位套(7)、喷嘴轴(8)、喷嘴(10)和压帽(11)组成，上接头(1)的上端有内螺纹，其特征在于：在上接头(1)，下端内螺纹连接有一个中心管(2)；上接头(1)下端外螺纹连接有一个胶筒芯轴(3)，中心管(2)外壁与胶筒芯轴(3)内壁之间有环形空间，在胶筒芯轴(3)壁上有横向通孔即液体入口(4)，在胶筒芯轴(3)的外壁上固定有两个胶筒(5)，胶筒(5)形状是V形胶筒，两个胶筒(5)的V形口向两外侧，在胶筒芯轴(3)的下端连接有喷嘴轴(8)，喷嘴轴(8)内壁有中心管(2)外壁之间形成环形空间，在喷嘴轴(8)壁上有液体出口(9)，喷嘴轴(8)上有喷嘴(10)，在喷嘴轴(8)的下端部连接有顶端为锥形的压帽(11)，并且压帽(11)套在中心管(2)的下端。

2.根据权利要求1所述的水平井井下反循环冲砂器，其特征是：所述的两个V形胶筒(5)的固定方式是：在胶筒芯轴(3)外壁上有台阶，在胶筒芯轴(3)外壁上套有两个胶筒(5)，在两个胶筒(5)之间有一个胶筒座(6)，一个胶筒(5)的内底平面靠在台阶上，在另一个胶筒(5)的下部并在胶筒芯轴(3)外壁上套有一个限位套(7)，限位套(7)的上端抵在另一个胶筒(5)的内底平面，限位套(7)的下端抵在喷嘴轴(8)的上端面。

3.根据权利要求1或2所述的水平井井下反循环冲砂器，其特征是：所述的喷嘴(10)是斜喷嘴，即在喷嘴轴(8)上固定有环形筒，环形筒与喷嘴轴(8)之间有间隙，在环形筒的两端分别有斜喷嘴(10)。

4.根据权利要求3所述的水平井井下反循环冲砂器，其特征是：所述的斜喷嘴(10)数量有12个，均匀分布在环形筒的两端，斜喷嘴(10)的径向夹角为45°，轴向夹角为35°。

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