CN2382835Y - 多功能油井防砂装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种多功能油井防砂装置,属于采油井下器具。该装置由五部分组成,自上而下依次是冲砂洗井器、上封隔器、防砂堵砂器、下封隔器和下支撑管,分为上、中、下三个总成,总成之间用螺栓连接成为圆柱形整体,有内腔,安装在抽油泵以下油管下端油层部位。具有防砂、堵砂、封隔油层功能,不需起出油管柱和抽油杆柱,即可进行冲砂洗井、注入蒸汽或热水、实现稠油热采或冷采、对油管加温保温。施工简便,作业效率高成本低。

Description

多功能油井防砂装置

本实用新型涉及到采油井中的防砂、冲砂、封隔、加温等专用装置，具体而言是一种多功能油井防砂装置。

油井防砂、冲砂、油层封隔、油层和油管加温等是各油田采油生产亟待解决的一系列关键技术问题。各种防砂、冲砂、封隔、加温器具和各类工艺技术不断问世，投产应用，各有千秋。其共同特点是每种专用器具只有一种功能。例如，各种防砂管、防砂器只具有防砂功能，各种冲砂装置只能用于冲砂，各种封隔器都专用于封隔井下油层，各种加温装置及工艺只能对油管或油井加温。有些油井同时需要多种井下专用器具，给井下作业、检修和其它工作造成很多不便。经检索专利文献，有关专利有数十项。例如，油井防砂器(94223497.9)，一种井下除砂装置(86205910.7)，油井封隔器(93218082)，采油井电加热装置(92243937)。这些专利都只有一种功能。未发现具有上述两种功能以上的专利文献。

本实用新型的目的就在提供一种与众不同的多功能油井防砂装置。该装置以防砂和堵砂为主，还可进行冲砂洗井，并且不需要起出井下管柱，还有封隔器的功能，还能用于稠油热采，当稠油冷采糊网时能自动清洗，可用于对油管加温保温。

上述目的是由下述技术方案实现的：

该装置由上、中、下三个总成构成，为圆柱形，有内腔，总成之间采用法兰连接方式装配成为一体。其特征是上总成包括冲砂洗井器和上封隔器，中总成是防砂堵砂器，下总成包括下封隔器和下支撑管。自上而下依次为冲砂洗井器、上封隔器、防砂堵砂器、下封隔器、下支撑管。冲砂洗井器上端有与油管相配连接的内螺纹。冲砂洗井器的下端顶住上封隔器张缩片的上端。上封隔器的下端与防砂堵砂器的上端用螺栓连接。防砂堵砂器的下端与下封隔器的上端用螺栓连接。下封隔器的下端与下支撑管的上端用螺纹连接。下支撑管的下端坐落在人工井底上。

上述多功能油井防砂装置中的冲砂洗井器的阀体沿圆周均布6-10个轴向阶梯盲孔，孔口朝上。大孔底部装阀芯，阀芯以上装弹簧，孔口装压力调节螺钉、螺母和定位垫。阀芯处的阀体上有径向通孔。阀芯下方的轴向阶梯小孔处有与其相通的口向外的径向小孔。

上述多功能油井防砂装置中的上封隔器由张缩片、内滑套、内管、上端盖、外管、外滑套、接头、定位挡环、定位销、调整螺母、下端盖和上接盘组成。张缩片有10多片，套在管状内滑套外表面。内管在内滑套内部。二者之间形成环腔。上端盖处于张缩片的下端、外管和外滑套的上端。接头处于内滑套和内管的下端。定位挡环、定位销和调整螺母径向固定安装在外滑套内圆上。下端盖处于外滑套和外管的下端。上接盘处于下端盖的内部和下端。外滑套与外管之间形成环腔。内滑套下端部有6-10个径向孔。外滑套上端部有对应的6-10个径向孔槽，下端部有6-10个径向孔，与上接盘上的6-10个径向孔对应。上接盘内均布6-10个口向下的轴向孔与径向孔相通。

上述多功能油井防砂装置中的防砂堵砂器由上联接盘、内钢管、内网、中间网、外网、外筛管、内筛管和下联接盘组成。6-10根内钢管的上、下端分别插入上、下联接盘均布的6-10个轴向孔中。内、中、外网为不锈钢丝网，三层网靠在一起，被外筛管和内筛管夹持住，其上、下端分别固定到上、下联接盘上。内钢管上均布若干径向孔。内、外筛管上均布若干轴向栅槽。防砂堵砂器的长度由被采油层套管射孔段上下跨度决定。

上述多功能油井防砂装置中的下封隔器由张缩片、下接盘、调节螺母、限位螺钉和下滑套组成。张缩片有10多片。下接盘上端面与上述内钢管下端口对应处均布6-10个轴向孔，此轴向孔与其向内的径向孔相通。张缩片套装在下接盘中段。下接盘下端部外圆有轴向限位槽。下滑套通过限位螺钉套装在下接盘的下段。下滑套的上端有内螺纹与调节螺母的外螺纹装配。调节螺母同时套装在下接盘外圆上，其上端顶住张缩片的下端。

上述多功能油井防砂装置中的下支撑管包括尾管和下丝堵。尾管上端有外螺纹与下滑套下端的内螺纹相连接。尾管下端有内螺纹与下丝堵装配，将尾管下端口堵住。尾管的长度根据被采油层到人工井底的距离决定。

根据井下被采油层情况，将多功能油井防砂装置装好。调整好冲砂洗井器中的压力调节螺钉和下封隔器中的调节螺母，使上、下封隔器中的张缩片处于不张不缩自然状态，其外径略小于套管内径。将该装置安装到泵下方油管下端，与油泵采油装置等一起下至井底。在油管重力压迫下，下支撑管向上有反作用力，推动下滑套及其上端的调节螺母向上滑动，压迫下封隔器的张缩片轴向缩短径向胀大，紧贴到套管内壁上。当限位螺钉到达上限位置后，下封隔器的张缩片维持一定的缩张程度不变。此时下滑套推动下接盘、再推动防砂堵砂器，再推动上封隔器中的上接盘、外管、外滑套沿内滑套一起向上滑动，直到定位挡环到达上限为止。此时上封隔器的张缩片被轴向压缩而径向胀大，紧贴到套管内壁上，上、下封隔器都完成坐封，将被采油层与上、下方的环形空腔封隔开。此时防砂堵砂器刚好处于被采油层射孔处。地层中的油液经套管上已射出的孔进入外筛管轴向栅槽，再径外、中、内三层网过滤而进入内腔。该装置的内腔与油管内腔上下直通，油液即从油管被抽汲到地面井口。油液中的砂粒就被防砂堵砂器挡住而从油液中分离出来，沉积在靠近套管内壁的环形空腔，形成一层砂墙，砂墙本身也具有堵砂防砂作用，较粗的砂粒被堵挡在套管之外。

按上述技术方案制成的多功能油井防砂装置，不但具有上述封隔器功能和防砂、堵砂功能，而且还具有不起管柱可冲砂洗井功能，还适用于稠油热采，当稠油冷采糊网时能自动清洗，还可用于油层和油管加温及保温，有利于稠油降粘和防止结蜡。该装置在全国各类油井都适用，尤其是油层出砂严重、油的粘度大、经常出现井下故障的油井效果更加显著。如果因为砂埋或砂卡停机修井检泵，用已有技术最快5-7天，有时10多天，耗资13-15万元，用本装置只需4-6小时，耗资只有0.5元。由于大大缩短了停产修井时间和减少了修井作业次数，每口油井每年平均增产13万元。该装置操作简单、施工方便，工作可靠，费用少，效益高，很有推广应用价值。

附图1是本实用新型的整结构半剖示意图。

附图2是图1的A-A断面示意图。

附图3是图1的B-B断面示意图。

附图4是图1的C-C断面示意图。

附图5是图1的D-D断面示意图。

附图6是图1的E-E断面示意图。

结合附图对本实用新型的实施例单述如下：

附图中，1是油井套管，2是油管，3是压力调节螺钉，4是螺母，5是压盖，6是定位垫，7是压力弹簧，8是阀芯，9是阀体，以上各部件构成冲砂洗井器。10是上封隔器张缩片，11是内滑套，12是内管，13是上端盖，14是外管，15是外滑套，16是接头，17是定位挡环，18是定位销，19是调整螺母，20是下端盖，21是上接盘，以上各部件构成上封隔器。22是上联接盘，23是内钢管，24是内网，25是中间网，26是外网，27是外筛管，28是内筛管，29 是下联接盘，以上各部件构成防砂堵砂器。30是下接盘，31是小丝堵，32是调节螺母，33是限位螺钉，34是下滑套，以上各部件构成下封隔器。35是尾管，36是下丝堵，二者构成下支撑管。38是人工井底，37是砂墙。a是套管1与油管2之间的环形空腔，b是油管2及该装置的内腔，c是冲砂洗井器的进液孔，d是定压孔，e是上封隔器的内环腔，f是上封隔器内环腔与外环腔连通孔，g是上封隔器外环腔，h是上封隔器外环腔g与防砂堵砂器内钢管23内腔i的连通孔，内腔i与上接盘21的轴向孔相通，j是外筛管27的轴向栅槽，k是套管1的进油孔，l是内钢管23的径向小孔，m是下封隔器上端的连通孔，由m孔把内钢管23内腔i与b腔连通。

由图1可见，该装置由上、中、下三个总成构成，为圆柱形，有内腔。自上而下依次是，上总成包括冲砂洗井器和上封隔器，即零部件3～21；中总成是防砂堵砂器，即零部件22～29；下总成包括下封隔器和下支撑管，即零部件30～36。上总成下端与中总成上端由上接盘21和上联接盘22通过螺栓连接装配成为一体。中总成下端与下总成上端由下联接盘29和下接盘30通过螺栓连接装配成为一体。上封隔器中的上端盖13、外管14、外滑套15、定位挡环17、定位销18、调整螺母19、下端盖20和上接盘21，以及防砂堵砂器和下封隔器的下接盘30已连接装配成为一体，在封隔器坐封过程中能一同上下滑动。

由图1和图2所示，在本实施例中，该装置的冲砂洗井器中的零部件3、4、6、7、8各为8件，压盖5和阀体9各为1件。压盖5为圆环形状，沿其圆周均布8个轴向螺纹孔。定位垫6为圆柱形状，其下半部直径小于上半部直径。阀芯8为圆柱形状。阀体9为厚壁圆管形状，沿其圆周均布8个轴向盲孔，盲孔底部一小段直径较小，此处有径向小孔d与其相通，d孔以上有径向孔c把环形空腔a与e连通。阀体9的内腔中有个径向凸台，其下端面有轴向凸台。此处的b腔为内管12的内腔。

由图1和图3所示，在本实施例中，该装置的上封隔器中的零部件10～17、19～21各为1件，定位销18为4件。张缩片10为折叠式结构，由10多片金属片构成，可轴向伸缩。内滑套11为圆管形状，其下端部有8个径向孔。内管12为圆管形状。上端盖13为圆环形状，其上、下端面都有环形轴向凸台。外管14为圆管形状。外滑套15为圆管形状，其上端部均布8个与f孔对应的径向孔，把环形空腔e与g连通。

由图1和图4所示，外滑套15内表面中部沿圆周均布径向安装4个定位销18，4个定位销分别插入定位挡环17的4个径向孔和接头16的4个轴向滑槽中。调整螺母19安装在接头16的下端部，用来限制定位挡环17下行位置。接头16为圆环形状，其上端部外径较大，上端面有环形轴向凸台，其外径较小的部分均布4道轴向滑槽，定位销18即沿此滑槽轴向滑动。定位环17为圆环形状，沿圆周均布4个径向孔。

由图1和图5所示，外滑套15下部及上接盘21上部都沿圆周均布8个径向孔h，由h孔把环形空腔g与上接盘21的8个轴向孔i连通。上接盘21的8个轴向孔i与防砂堵砂器的内管23的内腔i相通。下端盖20为圆环形状，其上端面有环形轴向凸台。上接盘21下半部外圆上有两道环形径向凸台。

由图1和图6所示，在本实施例中，该装置的防砂堵砂器中的零部件22、24～29各为1件，23为8件。上联接盘22和下联接盘29结构形状相同，均为圆环形状，其外圆中部有环形槽，其连接端均布若干轴向螺纹孔。8根内钢管23的里侧都有若干径向孔l，由l孔把内钢管23的内腔i与b腔连通。内、中、外三层挡砂网24、25、26被夹持在外筛管27与内筛管28之间。内、外筛管均为圆管形状，并在管壁上均布加工若干轴向栅槽j，由栅槽j把套管l上的若干进油孔k与b腔连通。栅槽j中有积砂，既可以滤油，又能挡砂。

由图1所示，在本实施例中，下封隔器中的零部件30、10、32、33、34各为1件，小丝堵31为8件。下接盘30要比上接盘21长得多，为厚壁圆管形状，其上部外径较大并且外圆上有一个环形槽，其上端面均布8个轴向阶梯孔，阶梯孔的下部与8个径向小孔m相通，径向小孔m的外侧各装一个小丝堵31。下接盘30下部外圆上有轴向滑槽，限位螺钉33能在滑槽中轴向滑动。调节螺母32为圆环形状，其外圆上有径向凸台，凸台以下有外螺纹。下滑套34为圆管形状，其上端有内螺纹，上部有径向螺纹孔，中部内圆上有环形凸台，下部有锥形内螺纹。下封隔器的张缩片10与上封隔器的张缩片10结构相同。

由图1所示，下部的尾管35为圆管形状，其上部有锥形外螺纹，下端有内螺纹。下丝堵36为圆盘形状，其上半部直径小于下半部直径，上半部有外螺纹。

冲砂洗井或向油层注入高温高压蒸汽工艺流是：冲砂液(或蒸汽)进入油、套管环形空腔a——进入d孔顶开阀芯8——由c孔进入e腔——由f孔进入g腔——由h孔进入内钢管23的内腔i——分为两路：一路由m孔进入该装置下部的内腔b(与油管2的内腔b为同一空腔)，另一路由l孔进入b腔——分为两路：一路从油管2的内腔b返回地面，将冲散的积砂带出井口，另一路径向冲刷滤砂网24、25、26和砂墙37，将积砂冲掉也从b腔返回地面。注蒸汽时必须将油管地面出口关闭，使蒸汽只能通过滤网、筛管和套管孔k进入油层，对油层加温，使稠油降粘，实现稠油热采。无论冲砂洗井或注蒸汽稠油热采，都不需要起管柱和抽油杆柱塞，施工非常方便。注蒸汽也有疏通滤砂网和砂层孔隙的作用，可提高产量。

对于小油田、油稠、出砂、低产浅油井，适宜用稠油冷采工艺。这又出现新的矛盾，若不防砂容易砂卡油泵，若用防砂器具，又容易糊死滤网孔隙降低产量。过去经常停机修井检泵清洗滤网。采用多功能油井防砂装置，只需有一台可移动锅炉车和一台高压泵即可解决问题。抽油生产时，可以防砂、堵砂。需要冲砂洗井或清洗滤网时，向油、套管环腔注蒸汽或热水均可，只要压力高冲砂液冲力强，即可冲砂洗井，并自动清洗滤网，疏通砂层油液通道，提高产量。

为了防止井眼结蜡，需要保持油管温度50℃以上。电加热成本太高，并且施工复杂。采用多功能油井防砂装置，在抽油设备正常工作情况下，向油、套环腔注入高温蒸汽或高温水，只要压力不超过冲砂洗井时单向阀规定的压力，单向阀就一直关闭，并用封隔器密封住环腔，所以高温蒸汽或高温水不会进入油层和油管内腔，也不会影响泵的正常工作，可使油管温度保持在50℃以上，方便而有效地解决了油管结蜡和油液降粘问题，使抽油设备处于良好的运转状态，延长修井检泵周期，增产增效。

Claims (6)

1.一种多功能油井防砂装置，由上、中、下三个总成构成，为圆柱形，有内腔，总成之间采用法兰连接方式装配成为一体，其特征是上总成包括冲砂洗井器和上封隔器，中总成是防砂堵砂器，下总成包括下封隔器和下支撑管，自上而下依次为冲砂洗井器、上封隔器、防砂堵砂器、下封隔器、下支撑管，冲砂洗井器上端有与油管相配连接的内螺纹，冲砂洗井器下端顶住上封隔器张缩片的上端，上封隔器的下端与防砂堵砂器的上端用螺栓连接，防砂堵砂器的下端与下封隔器的上端用螺栓连接，下封隔器的下端与下支撑管的上端用螺纹连接，下支撑管的下端座落在人工井底上。

2.根据权利要求1所述的多功能油井防砂装置，其特征是冲砂洗井器的阀体，沿圆周均布6-10个轴向阶梯盲孔，孔口朝上，大孔底部装阀芯，阀芯以上装弹簧，孔口装压力调节螺钉、螺母和定位垫，阀芯处的阀体上有径向通孔，阀芯下方的轴向阶梯小孔处有与其相通的口向外的径向小孔。

3.根据权利要求1所述的多功能油井防砂装置，其特征是上封隔器由张缩片、内滑套、内管、上端盖、外管、外滑套、接头、定位挡环、定位销、调整螺母、下端盖和上接盘组成，张缩片有10多片，套在管状内滑套外表面上，内管在内滑套内部，二者之间形成环腔，上端盖处于张缩片的下端、外管和外滑套的上端，接头处于内滑套和内管的下端，定位挡环、定位销和调整螺母径向固定安装在外滑套内圆上，下端盖处于外滑套和外管的下端，上接盘处于下端盖的内部和下端，外滑套与外管之间形成环腔，内滑套下端有6-10个径向孔，外滑套上端有对应的6-10个径向孔槽，下端部有6-10个径向孔，与上接盘上的6-10个径向孔对应，上接盘内均布6-10个口向下向轴向孔与径向孔相通。

4.根据权利要求1所述的多功能油井防砂装置，其特征是防砂堵砂器由上联接盘、内钢管、内网、中间网、外网、外筛管、内筛管和下联接盘组成，6-10根内钢管的上、下端分别插入上、下联接盘均布的6-10个轴向孔中，内、中、外网为不锈钢丝网，三层滤网靠在一起，被外筛管和内筛管夹持住，其上、下端分别固定到上、下联接盘上，内钢管上均布若干径向孔，内、外筛管上均若干轴向栅槽，防砂堵砂器的长度由被采油层套管射孔段上下跨度决定。

5.根据权利要求1所述的多功能油井防砂装置，其特征是下封隔器由张缩片、下接盘、调节螺母、限位螺钉和下滑套组成，张缩片有10多片，下接盘上端与上述内钢管下端口对应处均布6-10个轴向孔，此轴向孔与其向内的径向孔相通，张缩片套装在下接盘中段，下接盘下端部外圆有轴向限位槽，下滑套通过限位螺钉装在下接盘的下段，下滑套的上端有内螺纹与调节螺母的外螺纹装配，调节螺母同时套装在下接盘外圆上，其上端顶住张缩片的下端。

6.根据权利要求1所述的多功能油井防砂装置，其特征是下支撑管包括尾管和下丝堵，尾管上端有外螺纹与下滑套下端的内螺纹相连接，尾接下端有内螺纹与下丝堵装配，将尾管下端口封住，尾管的长度根据被采油层到人工井底的距离决定。

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