CN209145533U - 非接触式井下负压清液、固相工具 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种油气井井下清理装置，尤其涉及一种非接触式井下负压清液、固相工具；其包括由上至下固定安装在一起的双层管组件、射流负压发生管和自搅拌短节；射流负压发生管内安装有隔板，隔板将射流负压发生管的内腔分隔为下部的负压区和上部安装有喉管的区域。由于实施上述技术方案，本申请通过加压设备向第二进气管内加压打气，高速气体向上喷出进入喉管内腔时，形成负压，从而使得井筒内的固液混合体通过自搅拌短节进入负压区，并随着高速气流的向上流动带出地面。本申请结构可靠，无需起油管柱，也不用添加其他材料，减少工序，避免污染，对井筒内的液、固相物体清除彻底。

Description

非接触式井下负压清液、固相工具

技术领域

本申请涉及一种油气井井下清理装置，尤其涉及一种非接触式井下负压清液、固相工具。

背景技术

目前油田低压油气井，尤其在开采过程中会伴随着出水、出砂等问题，当井筒内的液柱达到一定高度时，液柱压力会影响井下地层油气的继续涌出，而出砂则会掩埋油气层，这就需要不断地清除井筒内的水、砂等物体。当前解决这一问题的方法是用连续油管从油管内进入地层后使用低密度泡沫液，通过循环实现清砂，泡沫的生存时间是一个关键问题。这种方法存在以下不足：1、用泡沫冲砂，随着泡沫在井内的破裂会形成水，对地层进一步污染；同时井筒内水的增加会影响出油气的效果。2、随着油气井开采时间的增加，地层压力逐渐减弱，当泡沫的比重大于或等于地层压力系数时，泡沫的冲砂效果会减弱，泡沫有可能进入地层而不能返出。

另外井筒内水的清除也要通过另外的工序来实现，如气举等方法；并且对于在油管柱以下的液体的清除必须动油管柱，工序繁杂。

发明内容

本申请的目的在于提出一种在不起油管柱情况下，有效清除井内固、液相物体，避免对地层产生污染的非接触式井下负压清液、固相工具。

本申请是这样实现的：非接触式井下负压清液、固相工具，其包括由上至下固定安装在一起的双层管组件、射流负压发生管和自搅拌短节；射流负压发生管内安装有隔板，隔板将射流负压发生管的内腔分隔为下部的负压区和上部安装有喉管的区域；能将高压气体引入的双层管组件的环腔连通至负压区；能将井下的液、固相物体吸入的自搅拌短节连通至负压区；喉管的内腔与负压区相通，喉管的内腔与双层管组件的内腔匹配密封相连。

进一步的，喉管、射流负压发生管与隔板间形成负压发生环腔且所述负压发生环腔通过出口向上且出口朝向喉管内腔的管路连通至负压区；射流负压发生管下端口固定安装有能将井内液、固物体吸入负压区的自搅拌短节，双层管组件的内腔与喉管的内腔匹配密封相连，双层管组件的内腔中由下至上依次安装有穿出双层管组件的排液管、卡装在双层管组件内腔的胶塞、穿出双层管组件的第一进气管；双层管组件的环腔与负压发生环腔匹配密封相连，双层管组件的环腔中安装有穿出双层管组件的第二进气管。

进一步的，喉管下端与隔板固定安装在一起且喉管下端口穿过隔板连通至负压区；负压发生环腔通过穿透隔板且出口向上朝向喉管内腔的管路与负压区相连通。

进一步的，负压区内设有底座，底座内设有密闭的汇合腔，底座上沿圆周均布有至少两个与汇合腔相通的进气孔，进气孔内固定安装有上端穿透隔板与负压发生环腔相通并吊装在隔板上的负压进气管；底座中心还设有与汇合腔相通的出气孔，出气孔内固定安装有出口朝向喉管内腔的喷嘴。

进一步的，喷嘴与喉管同轴分布，喷嘴出口外径小于喉管下端口内径，喷嘴上端口与喉管下端口的间距为-5cm至10cm。

进一步的，胶塞包括相连的上部的滑行块和下部的坐封块；滑行块呈圆柱状且滑行块直径不小于双层管组件内腔的内径，坐封块呈锥台状且直径小的一端向下；喉管与坐封块同轴分布，喉管上端口的内径小于坐封块大端口直径且大于坐封块小端口直径。

进一步的，坐封块上沿径向设有一圈外凸的卡台，喉管内腔的上部设有与卡台匹配对应的卡槽。

进一步的，自搅拌短节包括管状的壳体、搅拌轴和叶轮；壳体的上端口与射流负压发生管的下端口固定安装在一起，壳体的下端口可转动的密封安装有搅拌轴，与壳体筒壁同轴分布的搅拌轴伸出壳体的端头安装有搅拌头，搅拌轴位于壳体内的部分安装有当水流冲击时能带动搅拌轴转动的叶轮；壳体筒壁上分布有多个外低内高倾斜设置的进液通孔。

进一步的，双层管组件包括快接式双层管和顶部接头；顶部接头包括上端口密闭的顶部外管和上端口密闭的顶部内管，顶部内管的内腔中由下至上依次安装有穿出顶部接头的排液管、卡装在顶部内管的内腔的胶塞、穿出顶部接头的第一进气管；顶部内管与顶部外管间环腔中安装有穿出顶部接头的第二进气管；顶部外管的下端口通过螺纹与快接式双层管的上端口匹配固定在一起，顶部内管的下端口通过对插式接口与快接式双层管的上端口匹配固定在一起。

进一步的，还包括高压气泵和回收池；排液管通过排液阀连接至回收池，第一进气管通过第一进气阀、第二进气管通过第二进气阀均连接至气泵。

由于实施上述技术方案，本申请通过加压设备向第二进气管内加压打气，高速气流顺次通过双层管组件的环腔、负压发生环腔、喉管内腔、双层管组件的内腔，最终从排液管排出，由于高速气体向上喷出进入喉管内腔时，形成负压，从而使得井筒内的固液混合体通过自搅拌短节进入负压区，并随着高速气流的向上流动带出地面。本申请结构可靠，无需起油管柱，也不用添加其他材料，减少工序，避免污染，对井筒内的液、固相物体清除彻底。

附图说明

本申请的具体结构由以下的附图和实施例给出：

图1是本申请最佳实施例的结构示意图；

图2是图1中喉管的放大结构示意图；

图3是图1中胶塞的放大结构示意图；

图4是图1中形成负压区域的结构示意图；

图5是图4中底座的俯视放大结构示意图；

图6是图1中自搅拌短节的放大结构示意图。

图例：1.射流负压发生管，2.隔板，3.负压区，4.喉管，5.负压发生环腔，6.排液管，7.第一进气管，8.第二进气管，9.底座，10.汇合腔，11.负压进气管，12.喷嘴，13.滑行块，14.坐封块，15.卡台，16.卡槽，17.壳体，18.搅拌轴，19.叶轮，20.搅拌头，21.进液通孔，22.快接式双层管，23.顶部外管,24.顶部内管，25.气泵，26.回收池，27.井口，28.沉砂，29.排液阀，30.第一进气阀，31.第二进气阀，32.进气孔，33.出气孔。

具体实施方式

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

如图1至6所示，非接触式井下负压清液、固相工具，其包括由上至下固定安装在一起的双层管组件、射流负压发生管1和自搅拌短节；射流负压发生管1内安装有隔板2，隔板2将射流负压发生管1的内腔分隔为下部的负压区3和上部安装有喉管4的区域；能将高压气体引入的双层管组件的环腔连通至负压区3；能将井下的液、固相物体吸入的自搅拌短节连通至负压区3；喉管4的内腔与负压区3相通，喉管4的内腔与双层管组件的内腔匹配密封相连。

气体进入地面经双层管组件的环腔至射流负压发生管1内负压区3后，气体向上喷射进入双层管组件的内腔从而在射流负压发生管1隔板2下方形成负压，自搅拌短节吸入井下的液、固相物体进入负压区3并随喷射气体一起从双层管组件的内腔返出地面。

喉管4、射流负压发生管1与隔板2间形成负压发生环腔5且所述负压发生环腔5通过出口向上且出口朝向喉管4内腔的管路连通至负压区3；射流负压发生管1下端口固定安装有能将井内液、固物体吸入负压区3的自搅拌短节，双层管组件的内腔与喉管4的内腔匹配密封相连，双层管组件的内腔中由下至上依次安装有穿出双层管组件的排液管6、卡装在双层管组件内腔的胶塞、穿出双层管组件的第一进气管7；双层管组件的环腔与负压发生环腔5匹配密封相连，双层管组件的环腔中安装有穿出双层管组件的第二进气管8。

高压气体由地面经双层管组件的环腔至射流负压发生管1的喷嘴12处后通过喉管4向上喷射，从而在喉管4下部形成负压，负压区3通过自搅拌短节吸入井下的液、固相物体进入双层管组件的内腔中，最后与喷射的气体一起从双层管组件返出地面。双层管组件的之间环腔为高压气体流通通道，双层管组件的内腔为井内排出物通道。

当油气井井筒内液柱高度过高、沉砂28过多，影响地层中油气的涌出时；将自搅拌短节端向下入井筒，直到自搅拌短节下至液体、沉砂28混合位置；通过合适长度的双层管组件令第一进气管7、第二进气管8、排液管6位于井口27上方；接着关闭第一进气管7，开启第二进气管8、排液管6，高速气流依次通过双层管组件的环腔、负压发生环腔5、喉管4内腔、双层管组件的内腔、排液管6；高速流动的气流会在负压区3内形成局部负压，将液体、沉砂28通过自搅拌短节吸入负压区3并伴随气流一起从排液管6排出；最后当排液管6中无液体、沉砂28排出时，关闭第二进气管8、排液管6，开启第一进气管7，气流推动胶塞下行至喉管4封堵排液通道；刚封堵时，由于固液相物体被排空，地层油气在压差作用涌出并有向井上运动趋势；等待封堵一段时间后，井下油气、液体压力回归正常值，起钻，井口27配有带压起钻装置，可以带压起钻。起钻时，要使用带压井口，从安全角度出发，要有修井机配合。本申请结构可靠，利用高压高速气流形成负压清理固液相物体，与井筒地层零接触，也不需使用其他材料，不会产生污染，保护油气层的地质现状；不起油管柱的同时能有效清理井筒内的固液相物体。

如图1至6所示，喉管4下端与隔板2固定安装在一起且喉管4下端口穿过隔板2连通至负压区3；负压发生环腔5通过穿透隔板2且出口向上朝向喉管4内腔的管路与负压区3相连通。

如图1至6所示，负压区3内设有底座9，底座9内设有密闭的汇合腔10，底座9上沿圆周均布有至少两个与汇合腔10相通的进气孔32，进气孔32内固定安装有上端穿透隔板2与负压发生环腔5相通并吊装在隔板2上的负压进气管11；底座9中心还设有与汇合腔10相通的出气孔33，出气孔33内固定安装有出口朝向喉管4内腔的喷嘴12。这样高压气流能通过均布的多个进气孔32快速均匀进入汇合腔10，气流汇合挤压后形成更高速流动的气体从喷嘴12向上喷出，进入喉管4内腔。

如图1至6所示，喷嘴12与喉管4同轴分布，喷嘴12出口外径小于喉管4下端口内径，喷嘴12上端口与喉管4下端口的间距为-5cm至10cm。

如果喷嘴12与喉管4间距过大，高速气流不能全部直接进入喉管4内腔，会产生不规则气流，影响负压区3的吸附效果；如果喷嘴12进入喉管4内部，虽然能产生强力负压，但是又会影响喉管4内腔的流通速度，从而降低固液相物体的排出；故喷嘴12上端口与喉管4下端口最优间距为3cm至5cm。

如图1至6所示，胶塞包括相连的上部的滑行块13和下部的坐封块14；滑行块13呈圆柱状且滑行块13直径不小于双层管组件内腔的内径，坐封块14呈锥台状且直径小的一端向下；喉管4与坐封块14同轴分布，喉管4上端口的内径小于坐封块14大端口直径且大于坐封块14小端口直径。这样当关闭第二进气管8，开启第一进气管7时，高压气流进入于双层管组件内腔推动胶塞向下滑动，直至坐封块14卡入喉管4，到达位置后，胶塞上有永久锁定装置，达到堵塞候管的目的。

如图1至6所示，坐封块14上沿径向设有一圈外凸的卡台15，喉管4内腔的上部设有与卡台15匹配对应的卡槽16。这样当胶塞落入喉管4内时，坐封块14能更牢固稳定的匹配卡入喉管4内，即使地层油气在压差作用涌出并有向井上运动趋势也不会顶开胶塞，消除安全隐患。

如图1至6所示，自搅拌短节包括管状的壳体17、搅拌轴18和叶轮19；壳体17的上端口与射流负压发生管1的下端口固定安装在一起，壳体17的下端口可转动的密封安装有搅拌轴18，与壳体17筒壁同轴分布的搅拌轴18伸出壳体17的端头安装有搅拌头20，搅拌轴18位于壳体17内的部分安装有当水流冲击时能带动搅拌轴18转动的叶轮19；壳体17筒壁上分布有多个外低内高倾斜设置的进液通孔21。负压区3形成后通过壳体17筒壁上分布的多个外低内高倾斜设置的进液通孔21吸入液体，液体推动内部叶轮19转动，通过搅拌轴18从而带动底部的翼形搅拌头20旋转，起到自动搅拌液固相的目的。

当关闭第一进气管7，开启第二进气管8、排液管6，负压区3内产生局部负压，高速气流将液体、沉砂28通过吸附件吸入负压区3时，固液混合物保持较高流速向上冲击叶轮19，叶轮19带动搅拌轴18转动，此时搅拌头20能更好的将井底的沉砂28翻动，将固、液相物体混合搅拌，便于吸附。

如图1至6所示，双层管组件包括快接式双层管22和顶部接头；顶部接头包括上端口密闭的顶部外管23和上端口密闭的顶部内管24，顶部内管24的内腔中由下至上依次安装有穿出顶部接头的排液管6、卡装在顶部内管24的内腔的胶塞、穿出顶部接头的第一进气管7；顶部内管24与顶部外管23间环腔中安装有穿出顶部接头的第二进气管8；顶部外管23的下端口通过螺纹与快接式双层管22的上端口匹配固定在一起，顶部内管24的下端口通过对插式接口与快接式双层管22的上端口匹配固定在一起。快接式双层管22为现有公知公用技术，其外管为丝扣连接，内管为对插式连接；在进行对接时，外管丝扣拧紧的过程中，内管也对插完毕，同时实现内、外密封。这样可根据井下沉沙深度或井深来计算快接式双层管22的长度，满足顶部接头位于井口27上方，便于操作，同时满足负压区3位于井筒液体液面以上3至8米高度，自搅拌短节位于液、固混合物位置。

如图1至6所示，还包括高压气泵25和回收池26；排液管6通过排液阀29连接至回收池26，第一进气管7通过第一进气阀30、第二进气管8通过第二进气阀31均连接至气泵25。第一进气管7与第二进气管8的进气通道转换可通过三通来实现。

最佳实施例的最佳使用过程：

当油气井井筒内液柱高度过高、沉砂28过多，影响地层中油气的涌出时，将自搅拌短节一端朝下将本申请送入井筒内，当负压区3位于井筒液体液面以上3至8米高度，自搅拌短节至沉砂28面，进行固定；关闭第一进气阀30，开启第二进气阀31、排液阀29；气泵25产生高压高速气流，在顺次经过第二进气管8、顶部内管24与顶部外管23间环腔、快接式双层管22的环腔、负压发生环腔5、进气管、汇合腔10、喷嘴12形成向上喷发的更高速的气流，该更高速的气流再经过喉管4内腔、快接式双层管22的内腔、顶部内管24的内腔、排液管6排出；形成的负压区3能够吸引井筒下的液体、沉砂28通过进液通道不断进入负压区3，而后随着高速气流一起运送至回收池26；；当排液管6不再向最后当排液管6中无液体、沉砂28排出时，关闭第二进气阀31、排液阀29，开启第一进气阀30，高速气流进入顶部内管24内腔并推动胶塞下行，直至坐封块14通过卡台15卡槽16配合密封卡装在喉管4上；刚封堵时，由于固液相物体被排空，地层油气在压差作用涌出并有向井上运动趋势；等待封堵一段时间后，井下油气、液体压力回归正常值，井口27配有带压起钻装置，可以带压起钻。

如图1至6所示，使用非接触式井下负压清液、固相工具进行的井下清理工艺包括以下步骤：第一步，将非接触式井下负压清液、固相工具中吸附件一端向下入井筒，自搅拌短节下至沉砂28面或井底后，双层管组件上端及第一进气管7、第二进气管8、排液管6位于井口27上方；第二步，关闭第一进气管7，开启第二进气管8、排液管6，气流依次通过双层管组件的环腔、负压发生环腔5、喉管4内腔、双层管组件的内腔、排液管6；高速流动的气流会在负压区3内形成局部负压，将液体、沉砂28通过自搅拌短节吸入负压区3并伴随气流一起从排液管6排出；第三步，当井内液、固相排空后 ，关闭第二进气管8、排液管6，开启第一进气管7，气流推动胶塞下行至喉管4封堵排液通道；施工结束，起钻。

以上技术特征构成了本申请的实施例，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技术特征，来满足不同情况的需要。

Claims (9)

1.一种非接触式井下负压清液、固相工具，其特征在于：包括由上至下固定安装在一起的双层管组件、射流负压发生管和自搅拌短节；射流负压发生管内安装有隔板，隔板将射流负压发生管的内腔分隔为下部的负压区和上部安装有喉管的区域；能将高压气体引入的双层管组件的环腔连通至负压区；能将井下的液、固相物体吸入的自搅拌短节连通至负压区；喉管的内腔与负压区相通，喉管的内腔与双层管组件的内腔匹配密封相连。

2.根据权利要求1所述的非接触式井下负压清液、固相工具，其特征在于：喉管、射流负压发生管与隔板间形成负压发生环腔且所述负压发生环腔通过出口向上且出口朝向喉管内腔的管路连通至负压区；射流负压发生管下端口固定安装有能将井内液、固物体吸入负压区的自搅拌短节，双层管组件的内腔与喉管的内腔匹配密封相连，双层管组件的内腔中由下至上依次安装有穿出双层管组件的排液管、卡装在双层管组件内腔的胶塞、穿出双层管组件的第一进气管；双层管组件的环腔与负压发生环腔匹配密封相连，双层管组件的环腔中安装有穿出双层管组件的第二进气管。

3.根据权利要求1或2所述的非接触式井下负压清液、固相工具，其特征在于：喉管下端与隔板固定安装在一起且喉管下端口穿过隔板连通至负压区；负压发生环腔通过穿透隔板且出口向上朝向喉管内腔的管路与负压区相连通。

4.根据权利要求1或2所述的非接触式井下负压清液、固相工具，其特征在于：负压区内设有底座，底座内设有密闭的汇合腔，底座上沿圆周均布有至少两个与汇合腔相通的进气孔，进气孔内固定安装有上端穿透隔板与负压发生环腔相通并吊装在隔板上的负压进气管；底座中心还设有与汇合腔相通的出气孔，出气孔内固定安装有出口朝向喉管内腔的喷嘴。

5.根据权利要求4所述的非接触式井下负压清液、固相工具，其特征在于：喷嘴与喉管同轴分布，喷嘴出口外径小于喉管下端口内径，喷嘴上端口与喉管下端口的间距为-5cm至10cm。

6.根据权利要求2所述的非接触式井下负压清液、固相工具，其特征在于：胶塞包括相连的上部的滑行块和下部的坐封块；滑行块呈圆柱状且滑行块直径不小于双层管组件内腔的内径，坐封块呈锥台状且直径小的一端向下；喉管与坐封块同轴分布，喉管上端口的内径小于坐封块大端口直径且大于坐封块小端口直径。

7.根据权利要求6所述的非接触式井下负压清液、固相工具，其特征在于：坐封块上沿径向设有一圈外凸的卡台，喉管内腔的上部设有与卡台匹配对应的卡槽。

8.根据权利要求1或2所述的非接触式井下负压清液、固相工具，其特征在于：自搅拌短节包括管状的壳体、搅拌轴和叶轮；壳体的上端口与射流负压发生管的下端口固定安装在一起，壳体的下端口可转动的密封安装有搅拌轴，与壳体筒壁同轴分布的搅拌轴伸出壳体的端头安装有搅拌头，搅拌轴位于壳体内的部分安装有当水流冲击时能带动搅拌轴转动的叶轮；壳体筒壁上分布有多个外低内高倾斜设置的进液通孔。

9.根据权利要求1或2所述的非接触式井下负压清液、固相工具，其特征在于：双层管组件包括快接式双层管和顶部接头；顶部接头包括上端口密闭的顶部外管和上端口密闭的顶部内管，顶部内管的内腔中由下至上依次安装有穿出顶部接头的排液管、卡装在顶部内管的内腔的胶塞、穿出顶部接头的第一进气管；顶部内管与顶部外管间环腔中安装有穿出顶部接头的第二进气管；顶部外管的下端口通过螺纹与快接式双层管的上端口匹配固定在一起，顶部内管的下端口通过对插式接口与快接式双层管的上端口匹配固定在一起；或/和，还包括高压气泵和回收池；排液管通过排液阀连接至回收池，第一进气管通过第一进气阀、第二进气管通过第二进气阀均连接至气泵。