CN221074196U - 水平井一体化冲砂刮削装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了水平井一体化冲砂刮削装置，包括上接头，上接头与内部中空的螺旋体相连；螺旋体的另一端上固定有下圆柱环，下圆柱环上均匀分布有三个开口；开口处卡接固定有Y字刮削头。本实用新型还公开了水平井一体化冲砂刮削方法，通过下放上提管柱依靠螺旋体凹槽在保证过流同时，实现刮削、通井作用，本实用新型可以有针对性、有效性的清理井筒内壁所堆积的砂桥和大块胶结物，缩减了起出钻具更换钻具磨钻、刮削井筒工序，实现了冲砂、刮削、通井一体化作业工艺，能很好地解决在水平井冲砂困难的问题。
Description
技术领域
本实用新型属于石油勘探开发技术领域，涉及水平井一体化冲砂刮削装置。
背景技术
随着常规石油资源勘探程度不断提高，勘探难度日益加大，新增储量品质差，采收率低，同时已开发油田陆续进入产量递减期，油田稳产上产难度大。因此，石油工业努力寻找重大接替资源，从常规油气向非常规油气跨越。非常规油气主要包括页岩油(气)和致密油(气)。致密油作为非常规油气资源之一，分布广泛且资源潜力巨大，全球技术可采储量约为639.3×108t，成为全球非常规油气勘探开发的新热点，被称为石油界的“黑金”。
中国非常规油气勘探起步较晚，但资源丰富，分布范围较广，近年来，在鄂尔多斯盆地、松辽盆地、渤海湾盆地等11个区块相继获得勘探发现和突破，初步建成了多个规模产能区。至2022年，中国石油目前已探明非常规油气地质储量7.37×108t，建成产能400×104t/a以上。由于非常规油藏物性极差，所以大多采用水平井开采。
对于含蜡的油藏，水平井在生产一段时间之后，在直井段的套管内壁和油管内壁就会结蜡。所谓的结蜡现象就是指对于溶有一定量石蜡的原油，在开采过程中，随着温度、压力的下降和气体的析出，溶解的石蜡便以结晶的方式析出、聚集和沉积在管壁等固相的表面上。套管内壁和油管内壁随着蜡的不断堆积，这就会增加结蜡井段的摩擦阻力，上冲程增加悬点载荷，下冲程减小悬点载荷，引起变载荷增大，降低油杆和油管的使用寿命；同时还会使油管断面变小以致堵塞,增大抽油杆外径，增加油流阻力，容易导致油井堵死，卡泵和泵漏失等现象，影响油井正常生产,减少抽油井的产量，甚至造成油井停产。
对于地层水矿化度高的油藏，含盐量大，经历过长时间的开采后，就会在井壁内侧结垢，进而影响原油的正常开采。对于出砂的地层，随着开采时间的延长，会在油管内侧出现砂桥、大块胶结物等，进而影响原油的正常开采。
国内外水平井井筒的清理主要是利用连续油管冲砂、同心管射流冲砂、水平井捞砂技术、管柱冲砂、连续冲砂装置等。但是这些技术在实际实用中，无法对与管壁粘附紧密的大块胶结物和砂桥进行有效处理，只能是先用螺杆钻磨钻处理砂桥和大块胶结物，再更换斜尖开始冲砂。更换螺杆钻冲砂不仅存在较大的质量安全风险而且多次倒换钻具作业效率较低，成本较高，投入时间人力物力较大。
因此，本技术方案所设计的一种水平井一体化冲砂刮削装置可以很好地解决以上问题，不仅大大提高了措施作业效率，节约作业周期5-7天，节省费用5-8万元，而且可以避免质量安全风险。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供水平井一体化冲砂刮削装置，解决了现有冲砂合刮砂交替作业过程中更换钻具所带来的安全风险问题。本申请同时还能实现一次下钻即完成磨钻作业又完成冲砂作业，提高清理井筒的效率的目的，为油藏的稳产上产提供强有效的保障，对解决类似油藏开发生产的实际问题提供技术支撑。
本实用新型所采用的技术方案是，水平井一体化冲砂刮削装置，包括上接头，所述上接头与内部中空的螺旋体相连；所述螺旋体的另一端上固定有下圆柱环，所述下圆柱环上均匀分布有三个开口；所述开口处卡接固定有Y字刮削头。
本实用新型的特点还在于，
上接头为母扣，与上方油管连接。
螺旋体表面采用6条60度螺旋凸起和凹槽间隔分布，其中凹槽设计成内宽外窄。
下圆柱环上的三个开口等间距分布，即相邻开口与环中心的连线夹角为120°。
Y字刮削头由三块板三角板焊接而成，相邻板的夹角为120°，与下圆柱环相对应；三块板的横切面外边缘构成一个圆，三块钢板的宽度缓斜下降直到最前方。
上接头、螺旋体、下圆柱环，下圆柱环上均匀分布有三个开口；开口处卡接固定有Y字刮削头。
本实用新型水平井一体化冲砂刮削方法，通过下放上提管柱，依靠螺旋体凹槽在保证过流同时，实现刮削、通井作用。利用管柱下放迫使前端Y字刮削头，强行挤压胶结砂块、垢块使其破碎，通过钻具往复活动将破碎砂垢块研磨成小颗粒后，靠洗井液反循环冲洗至地面；对于需要进行酸浸的砂和垢，通过管柱和螺旋体的中空部分向砂垢处喷酸进行酸浸一段时间，再进行下放上提管柱，达到清理井筒的目的。实测出口返水排量，返水量大于500L/m3时，下放装置开始冲砂，冲砂过程可频繁上提下放冲砂刮削装置。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型的水平井一体化冲砂刮削装置结构简单，作为一种井筒清理专用工具，可以有针对性、有效性的清理井筒内壁所堆积的砂桥和大块胶结物，缩减了起出钻具更换钻具磨钻、刮削井筒工序，实现了冲砂、刮削、通井一体化作业工艺，能很好地解决在水平井冲砂困难的问题。因此，该项技术方案对于保障非常规油藏的合理、正常生产运行具有重要的实际意义，为非常规油藏生产开采提供借鉴。
附图说明
图1是本实用新型水平井一体化冲砂刮削装置的结构示意图。
图中，1.上接头，2.螺旋体，3.螺旋体凸起，4.螺旋体凹槽，5.下圆柱环，6.Y字刮削头。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的实施方式作出详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述实施例。
实施例1
本实用新型的水平井一体化冲砂刮削装置，如图1所示，包括上接头1，上接头1与内部中空的螺旋体2相连；所述螺旋体2的另一端上固定有下圆柱环5，所述下圆柱环5上均匀分布有三个开口；开口处卡接固定有Y字刮削头6。
上接头1为母扣，采用φ93mm外径，φ73mm内径，内侧刻有螺纹，长度L1为0.1m，方便与上方油管连接。
螺旋体2内部中空，螺旋体长度L2为1.0m，表面采用6条60度螺旋凸起和凹槽间隔分布，凹槽设计成内宽外窄。最大外径为114mm，最小内径为93mm，中空内径为73mm，凹槽深度为，凹槽的顶宽为30mm，底宽为25mm，深度为10mm；螺纹凸起顶宽20mm，深度为10mm，这种设计不易卡异物，螺旋方向为逆时针方向，这样钻具在下放过程中产生旋流效果，使得刮削头所处理掉的砂垢在旋流的带动下能够顺着凹槽或者管内向上移动；同时螺旋体的凸起部分在下放过程中也具有碾磨砂垢的作用。
下圆柱环5的规格为外径93mm，内径φ73mm，下圆柱环长度L8为0.05m，环上有三个开口，宽度为20mm，三个开口等间距分布，即相邻开口与环中心的连线夹角为120°；
Y字刮削头6主要是由三块板焊接而成，相邻板的夹角为120°，与下圆柱环相对应，规格为厚度20mm，Y字刮削头长度L3为0.1m，长度L4为0.3m。其中L3处，三块板的横切面外边缘构成一个圆，圆的直径为114mm，与整个装置的外径相等；L4处，三块钢板的宽度缓斜下降直到最前方，降为宽度10mm，直径L9为20mm，能够有效防止作业过程中脱落。由于下圆柱环5被十字板分割成四个通道，所以在前方Y字刮削头的破碎作用下能够有效阻挡大块砂垢块，防止钻具、管线砂堵。
要求所有零件采用合金结构钢35CrMo，调质处理提高综合机械性能。需通过数控车床及专用刀具进行加工保证其精度。
实施例2
本实用新型的水平井一体化冲砂刮削方法：通过下放上提管柱，依靠本体螺旋水槽在保证过流同时，实现刮削、通井作用，利用钻具下放迫使前端Y字刮削头，强行挤压胶结砂块、垢块使其破碎，通过钻具往复活动将破碎砂垢块研磨成小颗粒后，靠洗井液反循环冲洗至地面。对于需要进行酸浸的砂和垢，可以通过油管和一体化装置的中空部分向砂垢处喷酸进行酸浸一段时间，再进行下放上提管柱，达到清理井筒的目的。
本申请的Y字刮削头前端为凸头设计，以此提高水平井一体化冲砂刮削装置的轻度，若Y字刮削头前端太尖则其易坏，且在使用过程不安全。
实施例3
本实用新型的水平井一体化冲砂刮削方法，具体操作步骤如下：
1、下井前检查各部件连接是否紧密，螺旋体凹槽是否有异物，内腔是否畅通。
2、检查Y字刮削头堆焊的磨损程度，并对其镶焊部位进行检查，如出现裂缝禁止下井。
3、检查工具上接头内螺纹是否完好，并涂抹密封脂进行连接上紧。
4、安装完成后连接在冲砂管柱上缓慢入井，控制下放速度。
5、下至砂面遇阻位置，上提钻具3-5m开泵循环井筒。
6、循环正常出液后，实测出口返水排量，返水量大于500L/m3时，下放装置开始冲砂，冲砂过程可频繁上提下放钻具，可对大块砂垢进行挤压、研磨破碎。
7、如果冲砂无进尺可以适当加大钻压，仍无进尺则需要根据返出物类型进行酸浸冲砂。
8、如酸浸无效果，起出钻具检查。
注意事项：
1、钻具入井后加压不能超过工具允许载荷，防止将工具损坏。
2、工具在每口井使用完成后必须卸开检查保养各零部件。
该装置的实用新型再实际应用中，可实现冲砂、刮削、通井、酸浸一体化作业工艺，单井节约占井周期5-7天、费用5-8万元。刮削头采用十字形YD合金耐磨堆焊，破砂垢桥强度远高于斜尖和旋流冲砂器，提高了冲砂的效率。过流面积优于旋流冲砂器20％，冲砂能力强劲。反循环油套压差小于1MPa,减少了地层漏失量。可正反循环冲洗，也可与连续冲砂装置配合使用。合理的外径、长度保证了酸化封隔器的一次性通过能力。
实施例4
以下结合附图1详细说明一种水平井一体化冲砂刮削装置，长庆油田非常规油藏资源量大，主要采用水平井进行开采。由于该区域地层水矿化度高，水平井都是压裂之后投产，所以在生产过程中常发生结垢出砂现象，从而影响正常的生产产能。常规的水平井刮削冲砂通井方法是先采用斜尖进行冲砂，如果斜尖不能顺利通过，则要起出斜尖钻具重新更换螺杆钻磨钻处理砂桥、大块胶结物，将顽固的砂垢等磨碎，处理畅通后起出螺杆钻并更换斜尖重新开始冲砂，通过循环套管内流体将清理下来的砂和垢带出井口。该工序复杂，周期长，易出现安全质量事故。因此，有必要改进新装置，提高工作效率，减少工程周期，减少质量安全危险的出现。本实用新型在大量的实践基础上提供了一种水平井一体化冲砂刮削装置，装置主要包含油管扣+螺旋体+刮削头等。
以上描述了本实用新型的基本原理、主要特征以及本实用新型的优点，本行业的专业技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施方式的限制，上述实施方式中描述的只是本实用新型的原理，在不脱离本实用新型的精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都将落入要求保护的本实用新型范围内。
Claims (7)
1.水平井一体化冲砂刮削装置，其特征在于，包括上接头(1)，所述上接头(1)与内部中空的螺旋体(2)相连；所述螺旋体(2)的另一端上固定有下圆柱环(5)，所述下圆柱环(5)上均匀分布有三个开口；所述开口处卡接固定有Y字刮削头(6)。
2.根据权利要求1所述的水平井一体化冲砂刮削装置，其特征在于，所述上接头(1)为母扣，与上方油管连接。
3.根据权利要求1所述的水平井一体化冲砂刮削装置，其特征在于，所述螺旋体(2)表面采用6条60度螺旋凸起(3)和凹槽(4)间隔分布，其中凹槽(4)设计成内宽外窄。
4.根据权利要求1所述的水平井一体化冲砂刮削装置，其特征在于，所述下圆柱环(5)上的三个开口等间距分布，即相邻开口与环中心的连线夹角为120°。
5.根据权利要求1所述的水平井一体化冲砂刮削装置，其特征在于，所述Y字刮削头(6)由三块板三角板焊接而成，相邻板的夹角为120°，与下圆柱环相对应；三块板的横切面外边缘构成一个圆，三块钢板的宽度缓斜下降直到最前方。
6.根据权利要求1所述的水平井一体化冲砂刮削装置，其特征在于，所述上接头(1)、螺旋体(2)、下圆柱环(5)，所述下圆柱环(5)上均匀分布有三个开口；所述开口处卡接固定有Y字刮削头(6)。
7.根据权利要求5所述的水平井一体化冲砂刮削装置，其特征在于，所述Y字刮削头(6)的前端为凸头设计。
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