CN109519134A - 冲砂工具组件及其冲砂器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种冲砂工具组件及其冲砂器。使用本冲砂工具组件冲砂时，先通过连续油管内管向工作腔中注入高压冲砂液，喷孔单向阀在工作腔中的高压冲砂液的压力下打开使高压冲砂液从喷孔中喷出对井中板结的泥砂进行冲洗形成混砂液，冲砂时混砂液从连续油管内、外管之间的环形通道返回地面，避免了混砂液从套管的通孔中进入地层，解决了因此造成的地层污染的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种冲砂工具组件及其冲砂器。
背景技术
水平井可以扩大泄气面积，提高单井产量，是低渗透油气藏开发主要的建产井型。对于低渗透油气藏来说，常采用水利加砂压裂的方式进行改造，增加气井产量。而水平井加砂压裂油气井生产过程中，经常伴随出砂现象，出砂会导致如下危害：①砂埋井筒，使井筒堵塞，造成油气井减产、停产；②导致生产管线设备的损毁，严重危害油气田的正常生产。
针上述情况，需采取冲砂工艺去除井内积砂。普通油管冲砂工艺采用常规油管带冲砂工具，利用KCl溶液作为冲砂液，长时间、大排量循环洗井。申请号201110248169. 5的中国发明专利申请就公开了一种井下冲砂工具，该冲砂工具包括油管和打捞座，油管下端通过冲砂座安装有冲砂器，使用时，下入带有冲砂座的油管，把冲砂器投入油管中，然后通过泵车向油管中打入冲砂液体，使冲砂液体从冲砂器的导向喷嘴中高速喷出，形成高速流体冲击井底泥砂，井底泥砂与冲砂液形成的混砂液通过油管与套管之间的环形空间返回地面，由于套管上开设有与油气层连通的通孔，混砂液在返回的过程中会从套管的通孔中渗透到地层中，造成地层污染的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种冲砂工具组件，以解决现有的冲砂工具冲砂时造成地层污染的问题；同时，本发明还提供上述冲砂工具组件中的冲砂器。
为实现上述目的，本发明的冲砂工具组件采用如下技术方案：
技术方案1：冲砂工具组件，包括冲砂器以及具有内管和外管的连续油管组件，所述冲砂器安装在连续油管组件的用于伸入井中的一端并将内管与外管之间的环形通道封闭，所述冲砂器包括具有工作腔的本体，所述工作腔与连续油管内管连通，所述本体上还设有与工作腔连通的喷孔，所述喷孔与工作腔之间设有允许工作腔中的冲砂液从喷孔中喷出的喷孔单向阀，所述本体上还设有用于当井中的混砂液的压力大于工作腔中的压力时使混砂液进入工作腔中的第一回液单向阀，以及用于当工作腔中混砂液的压力大于连续油管组件的环形通道的压力时混砂液从工作腔中进入连续油管组件的环形通道中的第二回液单向阀。
技术方案2，在技术方案1的基础上：所述本体包括喷头以及一端开口、另一端封闭的筛管组件，所述喷孔设在所述喷头上，所述喷头安装在所述筛管组件的开口端上并将筛管组件的内腔封闭围成所述工作腔。
技术方案3，在技术方案2的基础上：所述筛管组件包括筛管以及安装在筛管的内腔中的衬套，所述衬套具有与所述筛管的内壁间隔设置的分隔段，所述筛管的侧壁上设有第一孔段，所述分隔段上设置有第二孔段，第一回液单向阀包括滑动装配在分隔段与筛管之间的间隔中的滑套以及对所述滑套提供弹性力以使其将第二孔段封闭的弹性件，所述滑套前端朝向第一孔段的位置处设有用于传递第一孔段中的高压混砂液的压力以使滑套克服弹性件的弹性力从而将第二孔段打开的传压面。
技术方案4，在技术方案3的基础上：所述分隔段上在远离第二孔段的位置处设有连通工作腔与滑套后侧的腔室的传压孔。
技术方案5，在技术方案1~4任意一项的基础上：所述喷孔有多个且呈发散状设置。
本发明的冲砂器采用如下技术方案：
技术方案1：冲砂器，所述冲砂器包括具有工作腔的本体，所述本体上还设有与工作腔连通的喷孔，所述喷孔与工作腔之间设有允许工作腔中的冲砂液从喷孔中喷出的喷孔单向阀，所述本体上还设有用于当井中的混砂液的压力大于工作腔中的压力时使混砂液进入工作腔中的第一回液单向阀，以及用于当工作腔中混砂液的压力大于连续油管组件的环形通道的压力时使混砂液从工作腔中进入连续油管组件的环形通道中的第二回液单向阀。
技术方案2，在技术方案1的基础上：所述本体包括喷头以及一端开口、另一端封闭的筛管组件，所述喷孔设在所述喷头上，所述喷头安装在所述筛管组件的开口端上并将筛管组件的内腔封闭围成所述工作腔。
技术方案3，在技术方案2的基础上：所述筛管组件包括筛管以及安装在筛管的内腔中的衬套，所述衬套具有与所述筛管的内壁间隔设置的分隔段，所述筛管的侧壁上设有第一孔段，所述分隔段上设置有第二孔段，第一回液单向阀包括滑动装配在分隔段与筛管之间的间隔中的滑套以及对所述滑套提供弹性力以使其将第二孔段封闭的弹性件，所述滑套前端朝向第一孔段的位置处设有用于传递第一孔段中的高压混砂液的压力以使滑套克服弹性件的弹性力从而将第二孔段打开的传压面。
技术方案4，在技术方案3的基础上：所述分隔段上在远离第二孔段的位置处设有连通工作腔与滑套后侧的腔室的传压孔。
技术方案5，在技术方案1~3任意一项的基础上：所述喷孔有多个且呈发散状设置。
本发明的有益效果是：使用本冲砂工具组件冲砂时，先通过连续油管内管向工作腔中注入高压冲砂液，喷孔单向阀在工作腔中的高压冲砂液的压力下打开使高压冲砂液从喷孔中喷出对井中板结的泥砂进行冲洗形成混砂液，此过程中需要向连续油管内、外管之间的环形通道中通入高压气体以避免第二回液单向阀打开使冲砂液泄漏，然后放掉连续油管内、外管之间的高压天然气，工作腔中压力开始降低，在井中的混砂液的压力与工作腔中的压力差的作用下第一回液单向阀打开，混砂液通过第一回液通道进入工作腔中并通过第二回液通道进入连续油管内、外管之间的环形通道中，接着通过连续油管内管向工作腔中注入压力大于混砂液的压力且小于喷孔单向阀的打开压力的高压气体，第二回液单向阀打开，第二回液通道与工作腔连通，高压气体带着工作腔中的混砂液从连续油管内外管之间的环形通道中返回地面，待工作腔中的混砂液排净后，停止注入高压气体，此时井中的混砂液会再次进入工作腔中，此时再次向工作腔中注入高压气体，直至返回地面的液体没有砂粒即可结束冲砂作业，冲砂时混砂液从连续油管内、外管之间的环形通道返回地面，避免了混砂液从套管的通孔中进入地层，解决了因此造成的地层污染的问题。
附图说明
图1为本发明的冲砂工具组件的实施例1的结构示意图；
图2为图1中A向视角的视图；
图3为使用图1中的冲砂工具组件在混砂时冲砂液的流向示意图；
图4为使用图1中的冲砂工具组件在携砂时混砂液的流向示意图；
附图中：1、连续油管外管；2、连续油管内管；3、第二回液单向阀；4、复位弹簧；5、筛管；6、密封圈；7、滑套；8、衬套；9、喷头；10、喷孔单向阀；11、喷孔；12、第一孔段；13、第二孔段；14、传压孔；15、工作腔；61、传压面。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
本发明的冲砂工具组件的具体实施例1，如图1至图4所示，冲砂工具包括油管组件以及安装在油管组件的用于伸入井中的一端上的冲砂器，连续油管组件包括连续油管外管1以及穿装在连续油管外管1中的连续油管内管2。冲砂器包括本体，本体包括喷头9以及筛管组件，筛管组件包括一端开口另一端封闭的筛管5，筛管5整体呈圆筒形，筛管5的后端通过螺纹结构连接在连续油管外管1上，筛管5的内腔在靠近后端的位置处设有向内延伸的板形延伸部并通过延伸部将筛管5的后端封闭，延伸部的中部位置处设有圆孔，连续油管内管2从该圆孔中穿过伸入到筛管5的内腔中。延伸部上设有第二回液单向阀3，第二回液单向阀3在打开时，工作腔中的混砂液能够从第二回液单向阀3中通过进入连续油管内、外管之间的环形通道中，第二回液单向阀3中的通道同时构成第二回液通道。喷头9通过螺纹结构安装在筛管5的前端同时将筛管5的前端封闭形成工作腔，喷头9上设有三个贯穿其前后端面的喷孔11，三个喷孔11呈发散状在喷头9上设置，这样当工作腔中的高压冲砂液从喷孔中喷出后呈发散状，便于对井中板结的泥砂进行冲洗，三个喷孔的进口汇集在一起并通过一个喷孔单向阀10与工作腔连通，结构简单。
衬套为两端开口的圆筒形结构，衬套的前端设有环台，环台的在径向方向上的两侧分别悬伸到衬套的圆筒形部分的外侧和内侧，衬套安装在筛管5的工作腔中且衬套的后端挡止配合在筛管5的延伸部上，衬套的前端的环台的前端面与喷头的后端面顶压配合以使喷头的后端面对衬套施加顶压力使其固定。衬套的环台的外侧面与筛管的内壁面贴合使衬套与筛管之间形成环形空间。衬套靠近喷头的位置处设有贯穿衬套的内外壁面的第二孔段13，筛管在与第二孔段13对应的位置处设有第一孔段12，第一孔段12与第二孔段13能够通过环形空间连通从而构成第一回液通道。滑套7整体呈圆筒形结构，滑套7导向移动安装在衬套与筛管之间的环形空间中，在滑套7后侧设有用于对滑套7提供弹性力以使滑套处于封闭第二孔段的位置处的弹性件，弹性件为复位弹簧4，复位弹簧、滑套使第一孔段和第二孔段之间的连通具有单向作用，即构成了第一孔段与第二孔段之间的第一回液单向阀。滑套前端朝向第一孔段的位置处设有台阶结构，台阶结构的台阶面构成用于传递第一孔段中的压力以使换滑套克服复位弹簧的弹性力向后移动的传压面61，滑套移动使第二孔段打开从而使第一回液通道打开。衬套上靠近后侧的位置处设有连通滑套后侧的腔体与工作腔的传压孔14，使工作腔与滑套后侧的腔体处于等压状态。滑套与筛管的内壁面以及衬套的外壁面、筛管的延伸部与连续油管内管之间均通过密封圈6进行密封。
本发明的冲砂工具组件的使用方法如下：
第一步，将冲砂器安装在连续油管组件上；
第二步，通过连续油管将冲砂器下入积砂井段，向连续油管外管与内管之间的环形通道中泵入一定压力的高压天然气，这样能够保证后续作业过程中第二回液单向阀处于关闭状态；
第三步，向连续油管内管中泵入高压冲砂液，通过高压冲砂液进入工作腔中后使喷孔单向阀打开，高压冲砂液就会从喷孔中喷出对井中的泥砂进行冲洗，最终形成混砂液，由于井内部封闭，混砂液会具有很高的压力；
第四步，放掉连续油管外管与内管之间的环形通道中的高压天然气，此时工作腔中的压力小于冲砂器外部的混砂液的压力，井中的混砂液会对滑套施力使滑套向后移动，使第二孔段打开，同时第二回液单向阀也会打开，井中的混砂液会先进入工作腔然后进入连续油管内、外管之间的环形通道中。
第五步，从连续油管内管注入高压天然气，控制天然气的压力低于喷孔单向阀的开启压力并大于井中的混砂液的压力，此时工作腔中的高压天然气会使滑套向前移动，关闭第二孔段，高压天然气会将工作腔中以及连续油管内、外之间的环形通道中的混砂液沿着环形通道返出到地面；
第六步，待工作腔以及连续油管内外管之间的环形通道中的混砂液排净后，停止向连续油管内管中泵注天然气，控制连续油管内外管之间的环形通道中的压力降低，使两个回液单向阀再次打开，井中的混砂液再次进入工作腔及连续油管内外管之间的环形通道中，然后重复步骤五，直至返出液无砂粒即可结束冲砂作业。
由于混砂液是从连续油管内、外管之间的环形通道中返回到地面，就避免了混砂液从套管的通孔中进入地层，造成地层污染的问题。
本发明的冲砂工具组件的具体实施例2，与实施例1的不同之处在于第一回液单向阀还是球阀，此时为使混砂液能够快速进入工作腔中需要设置多个球阀。
本发明的冲砂工具组件的具体实施例3，与实施例1的不同之处在于滑套后端的弹性件可以是波纹弹簧。
本发明的冲砂工具组件的具体实施例4，与实施例1的不同之处在于喷头上的喷孔的数量为一个、两个、四个或者其他数量，当喷孔数量较多时喷孔均匀分散状布置，当然也可以不均匀布置。
本发明的冲砂工具组件的具体实施例5，与实施例1的不同之处在于冲砂器本体为一个一体设置的零件，此时第一回液通道、第二回液通道以及喷孔均为在本体上钻出的圆孔。
本发明的冲砂器的实施例，所述冲砂器与上述冲砂工具组件的各个实施例中的冲砂器的结构相同，不再赘述。
Claims (10)
1.冲砂工具组件，其特征在于：包括冲砂器以及具有内管和外管的连续油管组件，所述冲砂器安装在连续油管组件的用于伸入井中的一端并将内管与外管之间的环形通道封闭，所述冲砂器包括具有工作腔的本体，所述工作腔与连续油管内管连通，所述本体上还设有与工作腔连通的喷孔，所述喷孔与工作腔之间设有允许工作腔中的冲砂液从喷孔中喷出的喷孔单向阀，所述本体上还设有用于当井中的混砂液的压力大于工作腔中的压力时使混砂液进入工作腔中的第一回液单向阀，以及用于当工作腔中混砂液的压力大于连续油管组件的环形通道的压力时混砂液从工作腔中进入连续油管组件的环形通道中的第二回液单向阀。
2.根据权利要求1所述的冲砂工具组件，其特征在于：所述本体包括喷头以及一端开口、另一端封闭的筛管组件，所述喷孔设在所述喷头上，所述喷头安装在所述筛管组件的开口端上并将筛管组件的内腔封闭围成所述工作腔。
3.根据权利要求2所述的冲砂工具组件，其特征在于：所述筛管组件包括筛管以及安装在筛管的内腔中的衬套，所述衬套具有与所述筛管的内壁间隔设置的分隔段，所述筛管的侧壁上设有第一孔段，所述分隔段上设置有第二孔段，第一回液单向阀包括滑动装配在分隔段与筛管之间的间隔中的滑套以及对所述滑套提供弹性力以使其将第二孔段封闭的弹性件，所述滑套前端朝向第一孔段的位置处设有用于传递第一孔段中的高压混砂液的压力以使滑套克服弹性件的弹性力从而将第二孔段打开的传压面。
4.根据权利要求3所述的冲砂工具组件，其特征在于：所述分隔段上在远离第二孔段的位置处设有连通工作腔与滑套后侧的腔室的传压孔。
5.根据权利要求1~4任意一项所述的冲砂工具组件，其特征在于：所述喷孔有多个且呈发散状设置。
6.冲砂器，其特征在于：所述冲砂器包括具有工作腔的本体，所述本体上还设有与工作腔连通的喷孔，所述喷孔与工作腔之间设有允许工作腔中的冲砂液从喷孔中喷出的喷孔单向阀，所述本体上还设有用于当井中的混砂液的压力大于工作腔中的压力时使混砂液进入工作腔中的第一回液单向阀，以及用于当工作腔中混砂液的压力大于连续油管组件的环形通道的压力时使混砂液从工作腔中进入连续油管组件的环形通道中的第二回液单向阀。
7.根据权利要求6所述的冲砂器，其特征在于：所述本体包括喷头以及一端开口、另一端封闭的筛管组件，所述喷孔设在所述喷头上，所述喷头安装在所述筛管组件的开口端上并将筛管组件的内腔封闭围成所述工作腔。
8.根据权利要求7所述的冲砂器，其特征在于：所述筛管组件包括筛管以及安装在筛管的内腔中的衬套，所述衬套具有与所述筛管的内壁间隔设置的分隔段，所述筛管的侧壁上设有第一孔段，所述分隔段上设置有第二孔段，第一回液单向阀包括滑动装配在分隔段与筛管之间的间隔中的滑套以及对所述滑套提供弹性力以使其将第二孔段封闭的弹性件，所述滑套前端朝向第一孔段的位置处设有用于传递第一孔段中的高压混砂液的压力以使滑套克服弹性件的弹性力从而将第二孔段打开的传压面。
9.根据权利要求8所述的冲砂器，其特征在于：所述分隔段上在远离第二孔段的位置处设有连通工作腔与滑套后侧的腔室的传压孔。
10.根据权利要求6~9任意一项所述的冲砂器，其特征在于：所述喷孔有多个且呈发散状设置。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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