CN220815597U - 一种用于油气井的井下取砂装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及油气井积砂取样装置技术领域，具体公开了一种用于油气井的井下取砂装置，包括固定连接的锥形头和主体段，所述锥形头和主体段内为中空结构，所述主体段具有用于封堵端头的顶板，所述顶板可拆卸连接有用于连接油气井外钢索的封盖段，所述封盖段具有沿轴向设置的配重杆，所述主体段侧壁上设置有多个条形孔，任一条形孔处均设置有挡板。本实用新型通过可上下翻转的挡板完全利用自身重力可以进行多次取样，当取样装置处于下落阶段，条形孔始终处于敞开状态，可以反复进行提拉/下落动作进行多次取样，方便，快捷，整个过程不依靠任何井外机构驱动即可完成，实用性非常好。

Description

一种用于油气井的井下取砂装置

技术领域

本发明涉及油气井辅助装置技术领域，尤其涉及油气井中砂砾取样装置技术领域，具体涉及一种用于油气井的井下取砂装置。

背景技术

目前，大部分的油气井在生产一段时间后，一般都会出现出砂、积砂的现象。这是由于在生产过程中，油气井的井筒与地层之间的压差较大，随着生产过程的持续进行，使得油气层的岩石胶结程度减弱，以至于地层砂石出现疏松、脱落等现象，并在生产压差的作用下随着油气进入井筒。而进入井筒的地层砂石将会导致泵筒、柱塞等结构或零部件出现过度磨损、将会极大地降低泵的效率，甚至，在地层砂石长时间作用下，采油泵还可能直接损坏，无法正常工作，进而造成油气井减产或停产。

故而，在目前的油气井生产作业过程中，为较为准确地确定油气井出砂、积砂的原因，以便于能够针对性采取更有效的防治措施，就需要对出砂进行井下取样，并进行相应的化验分析。

目前的一般做法是，利用现有的通径规(其是一种检测工具，主要用于检测套管、油管、钻杆等内孔的通径尺寸是否符合标准)并对其进行一定的改造，现有的通径规整体为圆柱形的管状结构，且一端开放。现有的改造一般就是在通径规的开放端焊接上一个挡片，以局部封堵开放端，然后吊装该通径规(开放端朝下)并放入油气井内，由于挡片没有完全封堵住开放端，通径规进入井下之后，部分砂石将会进入通径规内部，并且，在将通径规提升出井的过程中，该挡片能够使得部分砂石始终在通径规内，这样，就完成了取样。但是，由于油气井井下的出砂、积砂容易聚合成段，圆柱状的通径规很难插入，并且，在将通径规提升出井的过程中，通径规内的砂石容易脱出，取样较为困难。

另，与采用径规类似的清砂技术还有如公告号为CN112253024B，名称为油气井油管清砂装置及清砂方法的发明专利公开了一种油气井油管清砂装置及清砂方法，前者包括芯轴、护套、取砂筒和捞砂杯；后者包括以下步骤：第一步，通过钢丝试井车采用铅印装置探测生产管柱内积砂位置，根据油气井生产管柱结构计算油管内积砂量，从而确定作业次数。该发明结构合理而紧凑，通过上下反复移动芯轴，滑块在轨道凹槽内往复并沿圆周运动，继而使护套和取砂筒沿圆周运动，啃削齿切削的积砂被引导至螺旋凹槽内向上移动，最终落入捞砂杯内，为油气井正常生产提供必要的生产通道，实现不动管柱清砂作业，投资少，施工作业简单，而且不会对气井原始井况有任何影响，具有安全、省力、简便、高效的特点。

尽管上述现有技术提供了一种较好的清砂方法，但其实施仍然需要在完成取样分析后才能进行，否则将不能准确确定导致积砂的原因，不能针对性的从根源解决问题，因此，井下取砂工作重要性仍然不可替代。

实用新型内容

为了解决油气井出砂，结垢的取样问题，本申请提供一种用于油气井的井下取砂装置，用于对油气井中的砂砾，砂垢进行取样，以便于对砂砾进行分析，确定后续清砂的方案，保证油气井产油/气功能不受影响。

为了达到上述目的，本申请所采用的技术方案为：

一种用于油气井的井下取砂装置，包括固定连接的锥形头和主体段，所述锥形头和主体段内为中空结构，所述主体段具有用于封堵端头的顶板，所述顶板可拆卸连接有用于连接油气井外钢索的封盖段，所述封盖段具有沿轴向设置的配重杆，所述配重杆延伸至所述主体段和/或锥形头内；所述主体段侧壁上还设置有多个供砂砾进入的条形孔，任一所述条形孔处均设置有可上下翻转用于遮挡所述条形孔的挡板，所述挡板的下边缘位于任一所述条形孔下方并延伸至所述锥形头的圆周外侧。

优选地，所述挡板靠近顶端的位置通过轴销与所述主体段上设置的条形孔的侧壁铰接形成可上下翻转结构。

再进一步优选地，所述挡板的顶端与所述顶板的下表面铰接形成可上下翻转结构。

优选地，所述封盖段包括呈阶梯轴设置的连接杆，所述连接杆的上端为小轴端，小轴端上设置有连接环，连接杆的下端为大轴端，大轴端端面上具有环形凹槽，所述环形凹槽的外侧壁设置有内螺纹，所述环形凹槽中心形成的圆柱结构沿轴向向下延伸形成所述配重杆；所述顶板上位于中心位置设置有外凸的环形凸台，所述环形凸台的中心孔直径与所述配重杆相适应，所述环形凸台的外侧壁上设置有外螺纹并于所述环形凹槽的内螺纹形成可拆卸连接结构。

为了更好的对井壁上的砂垢进行剔除采样，优选地，所述挡板的下端靠近所述主体段的一侧设置有斜面，使得挡板的下端为不对称的楔形结构。

为了解决取砂装置质量过轻导致不能依靠自身重力进行有效取样，或者取样数量过少，不能满足分析用途之所需，优选地，所述连接杆与所述配重杆为可拆卸连接结构，所述配重杆的材质为铅，配重杆的外径不小于所述主体段内径的二分之一。

有益效果：

本实用新型采用锥形头设计能够顺利插入聚合成端的积砂中，通过向外延展且可以上下翻转的挡板能够有效的将积砂铲除，并通过条形孔掉落进入主体段和锥形头内部达到收集的作用；在进行上提时，由于挡板与井壁为顺向倾斜，不产生阻滞效果，始终保持紧贴主体段的状态，能够有效的遮挡条形孔，避免样品在上提过程中掉落的问题。

本实用新型通过可上下翻转的挡板完全利用自身重力可以进行多次取样，当取样装置处于下落阶段，条形孔始终处于敞开状态，可以反复进行提拉/下落动作进行多次取样，方便，快捷，整个过程不依靠任何井外机构驱动即可完成，实用性非常好。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的挡板处于关闭状态的结构轴测图。

图2是图1中挡板处于翻转/张开状态的结构轴测图。

图3是图2的结构爆炸图。

图4是封盖段的结构轴测图。

图5是图4的方向结构轴测图。

图6是图2的纵向剖视图。

图中：1-锥形头；2-主体段；21-条形孔；22-顶板；221-中心孔；222-环形凸台；3-封盖段；31-连接杆；32-连接环；33-配重杆；4-挡板。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，本申请的描述中若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，本申请的描述中若出现术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

实施例1：

参见图1-图4所示的一种用于油气井的井下取砂装置，包括固定连接的锥形头1和主体段2，所述锥形头1和主体段2内为中空结构，所述主体段2具有用于封堵端头的顶板22，所述顶板22可拆卸连接有用于连接油气井外钢索的封盖段3，所述封盖段3具有沿轴向设置的配重杆33，所述配重杆33延伸至所述主体段2和/或锥形头1内；所述主体段2侧壁上还设置有多个供砂砾进入的条形孔21，任一所述条形孔21处均设置有可上下翻转用于遮挡所述条形孔21的挡板4，所述挡板4的下边缘位于任一所述条形孔21下方并延伸至所述锥形头1的圆周外侧。

工作原理：

在采用本实施例提供的取砂装置进行井下取砂时，首先，通过可靠的绳索，例如钢绳或者其他能够下放/上提取砂装置的软质绳索均可；其次，在将取砂装置可靠连接后下方置于井下，直到无法继续下放为止，那么此时取砂装置所在位置即为积砂，砂垢所在位置。

通过上下提拉钢绳，使得取砂装置随之上下运动，由于取砂装置直径最大的位置在于挡板4的最下端位置，通过上下提拉动作，挡板4在下落过程中，整个取砂装置的重量将集中于每一个挡板4的下端边缘处，并对积砂施加一定的切削力，在挡板4的下边缘作用下，积砂会被切除，由于挡板4的安装位置正对设置有条形孔21，因此，绝大部分被剔除掉的砂砾将直接通过条形孔21进入到主体段2和锥形头1中从而完成取样工作。值得说明的是，由于每一块挡板4均采用与主体段2铰接，因此，当挡板4下端受到积砂阻碍时，挡板4能够适应性的向外翻，图示状态即为向上翻转，故而，挡板4的切削位置基本是贴合于井壁进行切削。根据压强P＝F/S可知，缩小挡板4与积砂的接触面积能够有效的增加积砂的切削效果。当完成取样后，通过钢索将取样装置上提至井外即可对样品进行分析研究，从而为后续的出砂方案提供可靠的科学依据，以便于持续，长久的保持油气井的产能。值得说明的是，配重杆33是必要的的，其主要作用是增大整个取砂装置的重量，提高切削能力。

实施例2：

本实施例是在实施例1的基础上进行进一步的优化设置，进一步参见说明书附图1-图3所示，所述挡板4靠近顶端的位置通过轴销与所述主体段2上设置的条形孔21的侧壁铰接形成可上下翻转结构。本实施例中提及的挡板4的上下翻转应当理解为图1中的挡板4与图2中的挡板4的状态之间的切换，即围绕沿主体段2径向设置的轴销进行空间转动的可变状态。

作为另一种可实现上下翻转的技术效果，所述挡板4的顶端与所述顶板22的下表面铰接形成可上下翻转结构。

为了更好的设置密封段3和主体段2之间的可拆卸连接结构，所述封盖段3包括呈阶梯轴设置的连接杆31，所述连接杆31的上端为小轴端，小轴端上设置有连接环32，连接杆31的下端为大轴端，大轴端端面上具有环形凹槽，所述环形凹槽的外侧壁设置有内螺纹，所述环形凹槽中心形成的圆柱结构沿轴向向下延伸形成所述配重杆33；所述顶板22上位于中心位置设置有外凸的环形凸台222，所述环形凸台222的中心孔221直径与所述配重杆33相适应，所述环形凸台222的外侧壁上设置有外螺纹并于所述环形凹槽的内螺纹形成可拆卸连接结构。

为了更好的对井壁上的砂垢进行剔除采样，所述挡板4的下端靠近所述主体段2的一侧设置有斜面，使得挡板4的下端为不对称的楔形结构。将挡板4的下边缘设置成楔形结构的原因在于提高挡板4在单位作用力的条件下具有更大切削力，提高取样的效率。

为了解决取砂装置质量过轻导致不能依靠自身重力进行有效取样，或者取样数量过少，不能满足分析用途之所需，所述连接杆31与所述配重杆33为可拆卸连接结构，所述配重杆33的材质为铅，配重杆33的外径不小于所述主体段2内径的二分之一。当然，配重杆33的直径虽然越大，取样效果越好，但仍然应考虑到取样的最终目的，不能为了一位的增加切削效果而将配重杆33增大，增长使得将条形孔21造成封堵，阻止了样品进入到主体段2和锥形头1的中空内腔中的终极取样目的的实现。也就是说，在不影响取样或者样品收集的前提下，配重杆33的密度，体积的增大设置都是允许的。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于油气井的井下取砂装置，其特征在于：包括固定连接的锥形头(1)和主体段(2)，所述锥形头(1)和主体段(2)内为中空结构，所述主体段(2)具有用于封堵端头的顶板(22)，所述顶板(22)可拆卸连接有用于连接油气井外钢索的封盖段(3)，所述封盖段(3)具有沿轴向设置的配重杆(33)，所述配重杆(33)延伸至所述主体段(2)和/或锥形头(1)内；所述主体段(2)侧壁上还设置有多个供砂砾进入的条形孔(21)，任一所述条形孔(21)处均设置有可上下翻转用于遮挡所述条形孔(21)的挡板(4)，所述挡板(4)的下边缘位于任一所述条形孔(21)下方并延伸至所述锥形头(1)的圆周外侧。

2.根据权利要求1所述的一种用于油气井的井下取砂装置，其特征在于：所述挡板(4)靠近顶端的位置通过轴销与所述主体段(2)上设置的条形孔(21)的侧壁铰接形成可上下翻转结构。

3.根据权利要求1所述的一种用于油气井的井下取砂装置，其特征在于：所述挡板(4)的顶端与所述顶板(22)的下表面铰接形成可上下翻转结构。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种用于油气井的井下取砂装置，其特征在于：所述封盖段(3)包括呈阶梯轴设置的连接杆(31)，所述连接杆(31)的上端为小轴端，小轴端上设置有连接环(32)，连接杆(31)的下端为大轴端，大轴端端面上具有环形凹槽，所述环形凹槽的外侧壁设置有内螺纹，所述环形凹槽中心形成的圆柱结构沿轴向向下延伸形成所述配重杆(33)；所述顶板(22)上位于中心位置设置有外凸的环形凸台(222)，所述环形凸台(222)的中心孔(221)直径与所述配重杆(33)相适应，所述环形凸台(222)的外侧壁上设置有外螺纹并于所述环形凹槽的内螺纹形成可拆卸连接结构。

5.根据权利要求1-3任一项所述的一种用于油气井的井下取砂装置，其特征在于：所述挡板(4)的下端靠近所述主体段(2)的一侧设置有斜面，使得挡板(4)的下端为不对称的楔形结构。

6.根据权利要求4所述的一种用于油气井的井下取砂装置，其特征在于：所述连接杆(31)与所述配重杆(33)为可拆卸连接结构，所述配重杆(33)的材质为铅，配重杆(33)的外径不小于所述主体段(2)内径的二分之一。