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

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王宗益
卢红杰
马玉鹏
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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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