專利名稱：油井沖砂、撈砂一體化管柱及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種處理出砂油井沖砂、撈砂一體化管柱及油井沖砂、撈砂一體化方法，屬于油田油井維護領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在油井施工作業(yè)過程中，經(jīng)常會遇見油井出砂的情況。針對油田油井出砂，有防治和出砂后處理兩種方法。防治包括機械防砂和化學(xué)防砂，在油井出砂后，可以采用排砂泵等措施將砂排出地面，對于排不出的油砂，會出現(xiàn)砂埋油層的現(xiàn)象，影響油井正常生產(chǎn)。在作業(yè)時，一般采用沖砂的方法，排出井筒內(nèi)油砂。然而，隨著油田的開采，地層壓力越來越低，經(jīng)常會發(fā)生因壓差小油砂沖不到地面或?qū)⑸皼_回地層等問題，為此發(fā)展了泡沫沖砂，高粘度、高切力沖砂液沖砂等多種沖砂技術(shù)，但始終還是解決不了低壓油層沖砂存在的砂埋油層的技術(shù)難題。當沖砂作業(yè)不能有效將井下砂排出時，就需要將沖砂管柱起出，搬下作業(yè)機；改為下入撈砂設(shè)備，進行撈砂作業(yè)，將砂撈出。撈砂作業(yè)一般需配價格昂貴的專用撈砂車。由此，又發(fā)展了花樣繁多的油井撈砂技術(shù)，在一定程度上解決了砂埋油層的問題。然而，撈砂一般需配價格昂貴的專用撈砂車；而且，在作業(yè)過程中，很多時候并不知道哪一口井會出砂，哪一口井會因沖砂沖不凈被迫改用撈砂。而這些方法在轉(zhuǎn)換過程中會消耗大量的人力、物力，影響作業(yè)進度，降低生產(chǎn)時率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)出砂油井沖砂、撈砂一體化作業(yè)、加快作業(yè)進度,提高生產(chǎn)時率、降低生產(chǎn)成本的油井沖砂、撈砂一體化管柱。本發(fā)明的另一目的是提供一種使用上述油井沖砂、撈砂一體化管柱的油井沖砂、撈砂一體化方法。為達到上述目的，本發(fā)明提供了一種油井沖砂、撈砂一體化管柱，利用一套管柱即可實現(xiàn)沖砂和撈砂兩種作業(yè)的轉(zhuǎn)換，包括管柱體，所述管柱體的下端具有呈斜角狀的沖砂筆尖端，在所述管柱體的側(cè)壁上開設(shè)有濾砂孔，在所述管柱體內(nèi)設(shè)有能沿所述管柱體軸向滑動的密封滑套和用于支承投放球的呈套筒狀的球座，所述密封滑套封壓于所述濾砂孔上，且所述密封滑套與所述管柱體的內(nèi)壁能分離的相連接，所述球座能分離的插裝于所述密封滑套的內(nèi)壁上，在所述密封滑套的下方由近至遠依次間隔設(shè)有用于限制所述密封滑套下行的滑套止口和用于限制所述球座下行的球座止口。如上所述的油井沖砂、撈砂一體化管柱，其中，所述滑套止口和所述球座止口沿所述管柱體的內(nèi)壁徑向向內(nèi)呈凸伸狀，所述滑套止口的內(nèi)徑小于所述密封滑套的內(nèi)徑且大于所述球座的外徑，所述球座止口的內(nèi)徑小于所述球座的內(nèi)徑。如上所述的油井沖砂、撈砂一體化管柱，其中，所述密封滑套通過沿所述管柱體徑向設(shè)置的滑套剪釘與所述管柱體的內(nèi)壁相連接，所述球座通過沿所述管柱體徑向設(shè)置的球座剪釘與所述密封滑套的內(nèi)壁相連接；且所述滑套剪釘?shù)念~定剪斷負載小于所述球座剪釘?shù)念~定剪斷負載。如上所述的油井沖砂、撈砂一體化管柱，其中，所述滑套剪釘?shù)念~定剪斷負載為80MPa ;所述球座剪釘?shù)念~定剪斷負載為120MPa。如上所述的油井沖砂、撈砂一體化管柱，其中，在鄰近所述球座止口的上方設(shè)有用于定位投放球和球座的爪簧固定件，所述爪簧固定件包括沿周向設(shè)置于所述管柱體內(nèi)壁的爪簧，以及壓設(shè)于所述爪簧上部的爪簧壓套，所述爪簧的開口直徑呈由上至下的漸縮狀。本發(fā)明還提供了一種油井沖砂、撈砂一體化的方法，該方法使用如上聽述的油井沖砂、撈砂一體化管柱，所述油井沖砂、撈砂一體化的方法包括以下步驟步驟10 :下入所述油井沖砂、撈砂一體化管柱至井下砂面位置，進行沖砂作業(yè)；步驟20 :若井下狀況需要轉(zhuǎn)換成撈砂作業(yè)時，停止沖砂，此時，管柱體內(nèi)充滿液體和浮砂；步驟30 向管柱體內(nèi)投入投放球，使得投放球支承于球座上；步驟40 :向管柱體內(nèi)加壓，使得密封滑套與管柱體相脫離，密封滑套與球座、投放球一同下行至滑套止口，密封滑套受滑套止口止擋，此時濾砂孔露出，使得管柱體的內(nèi)部通過濾砂孔與外部相連通；步驟50 :繼續(xù)向管柱體內(nèi)加壓，使得球座與密封滑套相脫離，球座和投放球經(jīng)由滑套止口下行至球座止口，球座受球座止口止擋，所述球座和投放球坐封所述球座止口上，完成沖砂向撈砂的轉(zhuǎn)換；步驟60 :撈砂，上提管柱，此時投放球?qū)⑸皳踉诠苤w內(nèi)，而管柱體內(nèi)多余的液體從濾砂孔排出，管柱體將所撈砂帶至地面，完成撈砂作業(yè)施工。如上所述的油井沖砂、撈砂一體化的方法，其中，所述密封滑套通過沿所述管柱體徑向設(shè)置的滑套剪釘與所述管柱體的內(nèi)壁相連接，所述球座通過沿所述管柱體徑向設(shè)置的球座剪釘與所述密封滑套的內(nèi)壁相連接；且所述滑套剪釘?shù)念~定剪斷負載小于所述球座剪釘?shù)念~定剪斷負載；步驟40進一步包括向管柱體內(nèi)打壓80MPa，將滑套剪釘剪斷，使得密封滑套與管柱體相脫離；步驟50進一步包括繼續(xù)打壓至120MPa，將球座剪釘剪斷，使得球座與密封滑套相脫離。如上所述的油井沖砂、撈砂一體化的方法，其中，在鄰近所述球座止口的上方設(shè)有用于定位投放球和球座的爪簧固定件，所述爪簧固定件包括沿周向設(shè)置于所述管柱體內(nèi)壁的爪簧，以及壓設(shè)于所述爪簧上部的爪簧壓套，所述爪簧的開口直徑呈由上至下的漸縮狀；步驟50進一步包括球座與密封滑套相脫離，球座和投放球經(jīng)由滑套止口下行，通過爪簧壓套和爪簧，到達球座止口的上端，此時爪簧抓緊球座使其固定。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下特點和優(yōu)點1、本發(fā)明實現(xiàn)了出砂油井沖砂、撈砂一體化作業(yè)，無需調(diào)整沖砂液，也無需專用的撈砂車，具有結(jié)構(gòu)簡單操作方便、成本低的優(yōu)點，并且可應(yīng)對各種復(fù)雜出砂井況，適用范圍廣。2、本發(fā)明沖砂、撈砂模式轉(zhuǎn)換方便快捷，無需搬下作業(yè)機，再換撈砂車，從而縮短了作業(yè)時間，提高生產(chǎn)時率；3、由于本發(fā)明采用滑套剪釘和球座剪釘?shù)倪B接方式，可在地面更換剪釘，重新裝配即可再次使用，具有可重復(fù)使用性。


在此描述的附圖僅用于解釋目的，而不意圖以任何方式來限制本發(fā)明公開的范圍。另外，圖中的各部件的形狀和比例尺寸等僅為示意性的，用于幫助對本發(fā)明的理解，并不是具體限定本發(fā)明各部件的形狀和比例尺寸。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明的教導(dǎo)下，可以根據(jù)具體情況選擇各種可能的形狀和比例尺寸來實施本發(fā)明。圖1為本發(fā)明油井沖砂、撈砂一體化管柱的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標記說明1-套管；2_管柱體(油管)；3_投放球；4_密封滑套；5_滑套剪釘；6_球座；7_球座剪釘；8-濾砂孔；9_滑套止口 ； 10-爪簧壓套；11-爪簧；12-球座止口 ； 13-沉砂；14-油層。
具體實施例方式結(jié)合附圖和本發(fā)明具體實施方式
的描述，能夠更加清楚地了解本發(fā)明的細節(jié)。但是，在此描述的本發(fā)明的具體實施方式
，僅用于解釋本發(fā)明的目的，而不能以任何方式理解成是對本發(fā)明的限制。在本發(fā)明的教導(dǎo)下，技術(shù)人員可以構(gòu)想基于本發(fā)明的任意可能的變形，這些都應(yīng)被視為屬于本發(fā)明的范圍。請參考圖1，為本發(fā)明油井沖砂、撈砂一體化管柱的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，本發(fā)明提出的油井沖砂、撈砂一體化管柱，包括管柱體2，該管柱體2的下端具有呈斜角狀的沖砂筆尖端，便于管柱體2在套管I中對沉砂13作業(yè)。在管柱體2的側(cè)壁上開設(shè)有濾砂孔，使得管柱體2內(nèi)的液體能夠流出而將砂留在管柱體2內(nèi)，從而進行撈砂作業(yè)。在管柱體2內(nèi)設(shè)有能沿管柱體2軸向滑動的密封滑套4和用于支承投放球3的呈套筒狀的球座6，密封滑套4封壓于濾砂孔8上，即密封滑套4的外壁貼緊于濾砂孔8的內(nèi)側(cè)口，從而將濾砂孔8封閉，保持管柱體2管壁的密封性，以便于管柱體2作為沖砂管柱使用。密封滑套4與管柱體2的內(nèi)壁能分離的相連接，使得在撈砂時，密封滑套4在外力的作用下與管柱體2脫離而下行，從而讓出濾砂孔8的內(nèi)側(cè)口，以開啟管內(nèi)液體外流通道。球座6能分離的插裝于密封滑套4的內(nèi)壁上，使得在撈砂時，球座6在較大外力的作用下與密封滑套4脫離而下行，并封堵管柱體2的下端口，使得管柱體2形成為沖砂管柱。如圖1所示，在密封滑套4的下方由近至遠依次間隔設(shè)有滑套止口 9和球座止口 12，其中，滑套止口 9止擋密封滑套4下行，起到定位并限制密封滑套4下行的作用；而球座止口 12止擋球座6下行，起到定位并限制球座6下行的作用。如圖1所示，在本實施例中，密封滑套4通過沿管柱體2徑向設(shè)置的滑套剪釘5與管柱體2的內(nèi)壁相連接，當井上打壓的壓力達到一定值時，即達到滑套剪釘5的額定剪斷負載80MPa時，滑套剪釘5被剪斷，使得密封滑套4脫離管柱體2的內(nèi)壁；球座6通過沿管柱體2徑向設(shè)置的球座剪釘7與密封滑套4的內(nèi)壁相連接，當井上打壓的壓力繼續(xù)增大到一定值時，即達到球座剪釘7的額定剪斷負載120MPa時，球座剪釘7被剪斷，使得球座6脫離密封滑套4。由此可見，滑套剪釘5的額定剪斷負載小于球座剪釘7的額定剪斷負載，使得滑套剪釘5和球座剪釘7依次被剪斷，以實現(xiàn)管柱體2的撈砂功能。由于本發(fā)明采用滑套剪釘5和球座剪釘7的連接方式，可在地面更換剪釘，重新裝配即可再次使用，具有可重復(fù)使用性。當然，密封滑套4與管柱體2之間，以及密封滑套4與球座6之間也可以采用其他公知的可分離的連接方式，如點焊等，只要保證管柱體2、密封滑套4、球座6之間能夠?qū)崿F(xiàn)分離即可。進一步的，為了保證滑套止口 9和球座止口 12限位的目的，滑套止口 9和球座止口 12沿管柱體2的內(nèi)壁徑向向內(nèi)呈凸伸狀，滑套止口 9的內(nèi)徑小于密封滑套4的內(nèi)徑且大于球座6的外徑，這樣使得滑套止口 9在止擋密封滑套4的同時又能保證球座6及投放球3的通過。球座止口 12的內(nèi)徑小于球座6的內(nèi)徑，以保證球座6及投放球3坐封于球座止口 12 上。進一步的，為了保持球座6及投放球3在球座止口 12上的穩(wěn)定性，本發(fā)明在鄰近球座止口 12的上方設(shè)有用于定位投放球3和球座6的爪簧固定件，該爪簧固定件包括沿周向設(shè)置于管柱體2內(nèi)壁的爪簧11，以及壓設(shè)于爪簧11上部的爪簧壓套10，爪簧11的開口直徑呈由上至下的漸縮狀，以保證爪簧11能夠抓緊球座6，從而使得球座6及投放球3穩(wěn)定的坐封于球座止口 12上。本發(fā)明的具體工作過原理是在沖砂作業(yè)時，管柱體2的下端具有沖砂筆尖端，密封滑套4擋住濾砂孔8，管柱體2形成沖砂管柱，進行沖砂作業(yè)。需要轉(zhuǎn)換成撈砂模式時，即從管柱體2 (油管)投入投放球3，投放球3下行至密封滑套4，打壓SOMPa將滑套剪釘5剪斷，投放球3、密封滑套4和球座6繼續(xù)下行到達滑套止口 9，此時露出濾砂孔8。繼續(xù)打壓至120MPa，將球座剪釘7剪斷，投放球3和球座6下行，通過爪簧壓套10，到達球座止口12，由爪簧11將球座抓緊固定，形成撈砂管柱，此時可直接用作業(yè)機帶動油管進行撈砂作業(yè)。如果井下存在因正沖砂時已沖散，但不能沖至地面的浮砂，進行反洗井，將浮砂沖入管柱內(nèi)。反洗井是將浮砂沖入撈砂管柱內(nèi)，停止洗井，然后進行撈砂作業(yè)，至人工井底后，因投放球3將砂擋在油管內(nèi)，多余的水從濾砂孔8排出，上提管柱，將所撈砂帶至地面，完成作業(yè)施工。由此，本發(fā)明還提供了一種使用上述管柱進行油井沖砂、撈砂一體化作業(yè)的方法，該方法包括步驟10 :下入油井沖砂、撈砂一體化管柱至井下砂面位置，進行沖砂作業(yè)；步驟20 :若井下狀況需要轉(zhuǎn)換成撈砂作業(yè)時，停止沖砂，此時，管柱體2內(nèi)充滿液體和浮砂；步驟30 向管柱體2內(nèi)投入投放球3，使得投放球3支承于球座6上；步驟40 向管柱體2內(nèi)加壓，使得密封滑套4與管柱2體相脫離，密封滑套4與球座6、投放球3 —同下行至滑套止口 9，密封滑套4受滑套止口 9止擋，此時濾砂孔8露出，使得管柱體2的內(nèi)部通過濾砂孔8與外部相連通，使得管柱體2內(nèi)流體經(jīng)由濾砂孔8排出；步驟50 :繼續(xù)向管柱體2內(nèi)加壓，使得球座6與密封滑套4相脫離，球座6和投放球3經(jīng)由滑套止口 9下行至球座止口 12，球座6受球座止口 12止擋，球座6和投放球3坐封球座止口 12，完成沖砂向撈砂的轉(zhuǎn)換；步驟60 :撈砂，上提管柱，此時投放球3將砂擋在管柱體2內(nèi)，而管柱體2內(nèi)多余的液體從濾砂孔8排出，管柱體2將所撈砂帶至地面，完成撈砂作業(yè)施工；最后，在地面更換剪釘，重新裝配，重復(fù)使用。
步驟40進一步包括向管柱體2內(nèi)打壓80MPa，將滑套剪釘5剪斷，使得密封滑套4與管柱體2相脫尚；步驟50進一步包括繼續(xù)打壓至120MPa，將球座剪釘7剪斷，使得球座6與密封滑套4相脫離。步驟50還包括球座6與密封滑套4相脫離，球座6和投放球3經(jīng)由滑套止口 9下行，通過爪簧壓套10和爪簧11，到達球座止口 12的上端，此時爪簧11抓緊球座6使其固定。針對上述各實施方式的詳細解釋，其目的僅在于對本發(fā)明進行解釋，以便于能夠更好地理解本發(fā)明，但是，這些描述不能以任何理由解釋成是對本發(fā)明的限制，特別是，在不同的實施方式中描述的各個特征也可以相互任意組合，從而組成其他實施方式，除了有明確相反的描述，這些特征應(yīng)被理解為能夠應(yīng)用于任何一個實施方式中，而并不僅局限于所描述的實施方式。
權(quán)利要求
1.一種油井沖砂、撈砂一體化管柱，包括管柱體，所述管柱體的下端具有呈斜角狀的沖砂筆尖端，其特征在于，在所述管柱體的側(cè)壁上開設(shè)有濾砂孔，在所述管柱體內(nèi)設(shè)有能沿所述管柱體軸向滑動的密封滑套和用于支承投放球的呈套筒狀的球座，所述密封滑套封壓于所述濾砂孔上，且所述密封滑套與所述管柱體的內(nèi)壁能分離的相連接，所述球座能分離的插裝于所述密封滑套的內(nèi)壁上，在所述密封滑套的下方由近至遠依次間隔設(shè)有用于限制所述密封滑套下行的滑套止口和用于限制所述球座下行的球座止口。
2.如權(quán)利要求1所述的油井沖砂、撈砂一體化管柱，其特征在于，所述滑套止口和所述球座止口沿所述管柱體的內(nèi)壁徑向向內(nèi)呈凸伸狀，所述滑套止口的內(nèi)徑小于所述密封滑套的內(nèi)徑且大于所述球座的外徑，所述球座止口的內(nèi)徑小于所述球座的內(nèi)徑。
3.如權(quán)利要求1所述的油井沖砂、撈砂一體化管柱，其特征在于，所述密封滑套通過沿所述管柱體徑向設(shè)置的滑套剪釘與所述管柱體的內(nèi)壁相連接，所述球座通過沿所述管柱體徑向設(shè)置的球座剪釘與所述密封滑套的內(nèi)壁相連接；且所述滑套剪釘?shù)念~定剪斷負載小于所述球座剪釘?shù)念~定剪斷負載。
4.如權(quán)利要求3所述的油井沖砂、撈砂一體化管柱，其特征在于,所述滑套剪釘?shù)念~定剪斷負載為80MPa ;所述球座剪釘?shù)念~定剪斷負載為120MPa。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的油井沖砂、撈砂一體化管柱，其特征在于，在鄰近所述球座止口的上方設(shè)有用于定位投放球和球座的爪簧固定件，所述爪簧固定件包括沿周向設(shè)置于所述管柱體內(nèi)壁的爪簧，以及壓設(shè)于所述爪簧上部的爪簧壓套，所述爪簧的開口直徑呈由上至下的漸縮狀。
6.一種油井沖砂、撈砂一體化的方法，其特征在于，該方法使用如權(quán)利要求1至5中任一項所述的油井沖砂、撈砂一體化管柱，所述油井沖砂、撈砂一體化的方法包括以下步驟步驟10 :下入所述油井沖砂、撈砂一體化管柱至井下砂面位置，進行沖砂作業(yè)；步驟20 :若井下狀況需要轉(zhuǎn)換成撈砂作業(yè)時，停止沖砂，此時，管柱體內(nèi)充滿液體和浮砂；步驟30 :向管柱體內(nèi)投入投放球，使得投放球支承于球座上；步驟40 :向管柱體內(nèi)加壓，使得密封滑套與管柱體相脫離，密封滑套與球座、投放球一同下行至滑套止口，密封滑套受滑套止口止擋，此時濾砂孔露出，使得管柱體的內(nèi)部通過濾砂孔與外部相連通；步驟50 :繼續(xù)向管柱體內(nèi)加壓，使得球座與密封滑套相脫離，球座和投放球經(jīng)由滑套止口下行至球座止口，球座受球座止口止擋，所述球座和投放球坐封所述球座止口上，完成沖砂向撈砂的轉(zhuǎn)換；步驟60:撈砂，上提管柱，此時投放球?qū)⑸皳踉诠苤w內(nèi)，而管柱體內(nèi)多余的液體從濾砂孔排出，管柱體將所撈砂帶至地面，完成撈砂作業(yè)施工。
7.如權(quán)利要求6所述的油井沖砂、撈砂一體化的方法，其特征在于，所述密封滑套通過沿所述管柱體徑向設(shè)置的滑套剪釘與所述管柱體的內(nèi)壁相連接，所述球座通過沿所述管柱體徑向設(shè)置的球座剪釘與所述密封滑套的內(nèi)壁相連接；且所述滑套剪釘?shù)念~定剪斷負載小于所述球座剪釘?shù)念~定剪斷負載；步驟40進一步包括向管柱體內(nèi)打壓80MPa，將滑套剪釘剪斷，使得密封滑套與管柱體相脫離；步驟50進一步包括繼續(xù)打壓至120MPa，將球座剪釘剪斷，使得球座與密封滑套相脫離。
8.如權(quán)利要求6或7所述的油井沖砂、撈砂一體化的方法，其特征在于，在鄰近所述球座止口的上方設(shè)有用于定位投放球和球座的爪簧固定件，所述爪簧固定件包括沿周向設(shè)置于所述管柱體內(nèi)壁的爪簧，以及壓設(shè)于所述爪簧上部的爪簧壓套，所述爪簧的開口直徑呈由上至下的漸縮狀；步驟50進一步包括球座與密封滑套相脫離，球座和投放球經(jīng)由滑套止口下行，通過爪簧壓套和爪簧，到達球座止口的上端，此時爪簧抓緊球座使其固定。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種油井沖砂、撈砂一體化管柱及方法，利用一套管柱即可實現(xiàn)沖砂和撈砂兩種作業(yè)的轉(zhuǎn)換，包括管柱體，所述管柱體的下端具有呈斜角狀的沖砂筆尖端，其特征在于，在所述管柱體的側(cè)壁上開設(shè)有濾砂孔，在所述管柱體內(nèi)設(shè)有能沿所述管柱體軸向滑動的密封滑套和用于支承投放球的呈套筒狀的球座，所述密封滑套封壓于所述濾砂孔上，且所述密封滑套與所述管柱體的內(nèi)壁能分離的相連接，所述球座能分離的插裝于所述密封滑套的內(nèi)壁上，在所述密封滑套的下方由近至遠依次間隔設(shè)有用于限制所述密封滑套下行的滑套止口和用于限制所述球座下行的球座止口。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)出砂油井沖砂、撈砂一體化作業(yè)、可加快作業(yè)進度，提高生產(chǎn)時率、降低生產(chǎn)成本。
文檔編號E21B21/00GK103015933SQ20121053338
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月11日
發(fā)明者高玉軍, 王德偉 申請人:中國石油天然氣股份有限公司