Pvc套管水力噴砂射孔裝置及其使用方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及鈾礦井開采裝置【技術領域】，是一種 PVC 套管水力噴砂射孔裝置及其使用方法 ，其包括作業(yè)管柱、混砂裝置、水罐車、砂車、泵車，作業(yè)管柱的下端依次穿過封井器、四通閥、底法蘭、雙公接頭和 PVC 套管頭并位于 PVC 套管的內部，作業(yè)管柱的下端固定安裝有 套管保護扶正器，套管保護扶正器的下端固定安裝有噴槍，噴槍的下端固定安裝有單流閥座，單流閥座上安裝有單流閥芯；作業(yè)管柱的外壁與 PV C 套管的內壁之間的環(huán)形空間通過四通閥的第二接口與排液管線連通 。本發(fā)明不僅能夠起到射開 PVC 套管和外部水泥環(huán)，連通儲層和 PVC 套管的作用，而且對 PVC 套管損傷小，能夠很好的保護上部 PVC 套管；沖砂管柱能夠最大限度的進行洗井和沖砂作業(yè)，確保井筒干凈。
【專利說明】PVC套管水力噴砂射孔裝置及其使用方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及鈾礦井開采裝置【技術領域】，是一種PVC套管水力噴砂射孔裝置及其使用方法。
【背景技術】
[0002]目前，在鈾礦的開發(fā)過程中，由于礦層的深度較淺，地層壓力較低，且套管要求抗酸腐蝕，因此礦井采用耐腐蝕材料PVC作為套管完井。在PVC套管井的射孔工藝中，采用特殊聚能器材進入井眼預定層位進行爆炸開孔，連通地層和套管，目前礦區(qū)普遍采用聚能射孔器材及切割套管、水泥環(huán)的方式進行射孔工藝，然而這些方式在現(xiàn)場應用中都有極大的破壞性，以至于無法滿足目前鈾礦開采的工藝特性。聚能射孔工藝技術存在如下問題:1、聚能射孔瞬間產生巨大的爆破力極易破裂PVC套管，導致PVC套管碎片及水泥環(huán)碎屑掉入井底，改變井底深度，射孔完成后內置過濾器、封隔器等無法下入指定位置；2、常規(guī)聚能射孔穿透深度僅為300mm左右，彈道為柱狀，注入酸液后不能夠與礦層充分接觸，產量受限；3、聚能射孔工藝最大的弊端在于在彈道柱面外圍3至5 mm處形成壓實帶，降低地層滲透性，大大制約酸液與礦層間的有效接觸。切割套管及水泥環(huán)的方式存在如下問題:1、同樣使得切割碎屑掉入井筒，給后期作業(yè)造成麻煩；2、不能有效穿透地層，因注入或抽出水量大幅降低，影響產量；3、成本高昂。
【發(fā)明內容】
[0003]本發(fā)明提供了一種PVC套管水力噴砂射孔裝置及其使用方法，克服了上述現(xiàn)有技術之不足，其能有效解決現(xiàn)有射孔工藝技術存在的破壞PVC套管、穿透深度不足、造成壓實帶、降低酸液與礦層的接觸面積、降低產量等問題。
[0004]本發(fā)明的第一種技術方案是通過以下措施來實現(xiàn)的:一種PVC套管水力噴砂射孔裝置，包括作業(yè)管柱、四通閥、混砂裝置、水罐車、砂車、泵車和雙公接頭，四通閥的第一接口上固定安裝有封井器；四通閥的第二接口通過第一閘閥與排液管線的左端固定連接，排液管線的右端通過過濾器與混砂裝置的第一輸入端固定連接，水罐車的輸出端與混砂裝置的第二輸入端固定連接，砂車的輸出端與混砂裝置的第三輸入端固定連接，混砂裝置的輸出端通過泵車與作業(yè)管柱的上端連通；四通閥的第三接口通過連接裝置與PVC套管頭的上端固定連接，PVC套管頭的下端與PVC套管的上端固定連接；四通閥的第四接口上固定安裝有第二閘閥；第一閘閥的下端固定安裝有第一支架，第二閘閥的下端固定安裝有第二支架；作業(yè)管柱的下端依次穿過封井器、四通閥的第一接口、四通閥的第三接口、底法蘭、雙公接頭和PVC套管頭并位于PVC套管的內部，作業(yè)管柱的下端固定安裝有套管保護扶正器，套管保護扶正器的下端固定安裝有噴槍，噴槍的下端固定安裝有單流閥座，單流閥座上安裝有單流閥芯；作業(yè)管柱的外壁與PVC套管的內壁之間的環(huán)形空間通過四通閥的第二接口與排液管線連通。
[0005]下面是對上述發(fā)明技術方案的進一步優(yōu)化或/和改進: 上述PVC套管水力噴砂射孔裝置還包括沖砂斜尖，沖砂斜尖固定安裝在作業(yè)管柱的下端，沖砂斜尖的頭部為楔形；或/和，連接裝置包括底法蘭和雙公接頭，四通閥的第三接口與底法蘭的上端固定連接，底法蘭的下端與雙公接頭的上端外壁固定連接，雙公接頭的下端外壁與PVC套管頭的上端固定連接。
[0006]上述PVC套管水力噴砂射孔裝置還包括三通閥和污水池，排液管線的輸出端與三通閥的輸入端連通，三通閥的第一輸出端通過第三閘閥與過濾器連通，三通閥的第二輸出端通過第四閘閥與污水池連通；或/和，第一支架和第二支架為高度能夠調節(jié)的支架。
[0007]上述水罐車與混砂裝置的第二輸入端之間固定安裝有第五閘閥，混砂裝置的輸出端與泵車之間固定安裝有第六閘閥，泵車與作業(yè)管柱的上端之間固定安裝有第七閘閥。
[0008]上述單流閥座的下端固定安裝有篩管。
[0009]本發(fā)明的第二種技術方案是通過以下措施來實現(xiàn)的:一種上述PVC套管水力噴砂射孔裝置的使用方法，按照以下步驟進行:
步驟100，安裝井口:井口安裝完成后，調節(jié)第一支架和第二支架的高度，確保井口重量全部施加在第一支架和第二支架上；
步驟101，清洗:對井下PVC套管進行沖砂、洗井和通井，并將作業(yè)管柱下入至井下預定位置；
步驟102，密封井口:作業(yè)管柱下至井下預定位置后，密封封井器；
步驟103，作業(yè)車輛、設備就位:砂車、水罐車、泵車、混砂裝置到位，連接管匯；
步驟104，井口試壓:對地面管匯進行試壓作業(yè)；
步驟105，清洗作業(yè)管柱和確定排液管線通暢:地面管匯試壓合格后打開第一閘閥及排液管線，使排液管線暢通，正循環(huán)低壓清洗作業(yè)管柱，向作業(yè)管柱泵入清水，直至進出口液質一致；
步驟106，停泵、投入單流閥芯；
步驟107，射孔:待單流閥芯到達單流閥座后，泵車加壓、提高排量，開始射孔作業(yè)； 步驟108，頂替:完成射孔作業(yè)后，泵入清水頂替；
步驟109，反洗:倒換管匯，提高排量進行反洗井作業(yè)。
[0010]下面是對上述發(fā)明技術方案的進一步優(yōu)化或/和改進:
上述在步驟109之后還包括步驟110，沖砂:反洗結束，下入沖砂斜尖進行沖砂作業(yè)。
[0011]上述在步驟104中，井口試壓時打壓20Mpa，確定地面管匯試壓是否合格。
[0012]上述在步驟107中，泵壓控制在7 Mpa至1Mpa的范圍之內，射孔時間控制在8min至12min的范圍之間，射孔砂比控制在6%至8%的范圍之內，施工排量控制在0.9 m Vmin 至 L O m3/min0
上述在步驟109中，反洗施工排量提升至1.4 m 3/min,泵壓控制在2.0Mpa以下。
[0013]本發(fā)明結構合理而緊湊，使用方便，其由單流閥座、單流閥芯、噴槍、套管保護扶正器、作業(yè)管柱構成射孔管柱；由雙公接頭、底法蘭、四通閥、封井器、第一支架、第二支架構成井口裝置；由沖砂斜尖和作業(yè)管柱構成沖砂管柱。本PVC套管水力噴砂射孔裝置不僅能夠起到射開PVC套管和外部水泥環(huán)，連通儲層和PVC套管的作用，而且對PVC套管損傷小，能夠很好的保護上部PVC套管；沖砂管柱能夠最大限度的進行洗井和沖砂作業(yè)，確保井筒干凈，具有安全、省力、簡便、高效的特點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]附圖1為本發(fā)明第一實施例的主視局部剖視結構示意圖。
[0015]附圖2為附圖1中井口裝置的主視剖視結構示意圖。
[0016]附圖3為本發(fā)明第一實施例中沖砂斜尖的安裝結構示意圖。
[0017]附圖4為本發(fā)明第二實施例PVC套管水力噴砂射孔裝置的使用方法的流程示意圖。
[0018]附圖中的編碼分別為:1為作業(yè)管柱，2為四通閥，3為混砂裝置，4為水罐車，5為砂車，6為泵車，7為封井器，8為第一閘閥，9為排液管線，10為過濾器，11為底法蘭，12為雙公接頭，13為PVC套管頭，14為PVC套管，15為第二閘閥，16為第一支架，17為第二支架，
18為套管保護扶正器，19為噴槍，20為單流閥座，21為單流閥芯，22為沖砂斜尖，23為三通閥，24為污水池，25為第三閘閥，26為第四閘閥，27為第五閘閥，28為第六閘閥，29為第七閘閥，30為水泥環(huán)，31為儲層，32為人工井底。
【具體實施方式】
[0019]本發(fā)明不受下述實施例的限制，可根據(jù)本發(fā)明的技術方案與實際情況來確定具體的實施方式。
[0020]在本發(fā)明中，為了便于描述，各部件的相對位置關系的描述均是根據(jù)說明書附圖1的布圖方式來進行描述的，如:前、后、上、下、左、右等的位置關系是依據(jù)說明書附圖的布圖方向來確定的。
[0021]下面結合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步描述:
實施例一:如附圖1、2、3所示，該PVC套管水力噴砂射孔裝置包括作業(yè)管柱1、四通閥2、混砂裝置3、水罐車4、砂車5、泵車6和雙公接頭12，四通閥2的第一接口上固定安裝有封井器7;四通閥2的第二接口通過第一閘閥8與排液管線9的左端固定連接，排液管線9的右端通過過濾器10與混砂裝置3的第一輸入端固定連接，水罐車4的輸出端與混砂裝置3的第二輸入端固定連接,砂車5的輸出端與混砂裝置3的第三輸入端固定連接,混砂裝置3的輸出端通過泵車6與作業(yè)管柱I的上端連通；四通閥2的第三接口與底法蘭11的上端固定連接，底法蘭11的下端與雙公接頭12的上端外壁固定連接，雙公接頭12的下端外壁與PVC套管頭13的上端固定連接，PVC套管頭13的下端與PVC套管14的上端固定連接；四通閥2的第四接口上固定安裝有第二閘閥15;第一閘閥8的下端固定安裝有第一支架16，
第二閘閥15的下端固定安裝有第二支架17;作業(yè)管柱I的下端依次穿過封井器7、四通閥2的第一接口、四通閥2的第三接口、底法蘭11、雙公接頭12和PVC套管頭13并位于PVC套管14的內部，作業(yè)管柱I的下端固定安裝有套管保護扶正器18，套管保護扶正器18的下端固定安裝有噴槍19，噴槍19的下端固定安裝有單流閥座20，單流閥座20上安裝有單流閥芯21;作業(yè)管柱I的外壁與PVC套管14的內壁之間的環(huán)形空間通過四通閥2的第二接口與排液管線9連通。本發(fā)明提供的PVC套管水力噴砂射孔裝置中，單流閥座20、單流閥芯21、噴槍19、套管保護扶正器18、作業(yè)管柱I構成射孔管柱；雙公接頭12、底法蘭11、四通閥
2、封井器7、第一支架16、第二支架17構成井口裝置，不僅能夠起到射開PVC套管14和外部水泥環(huán)30，連通儲層31和PVC套管14的作用，而且對PVC套管14損傷小，能夠很好的保護上部PVC套管14。第一支架16和第二支架17起到支撐井口裝置的作用，避免井口裝置壓在PVC套管頭13上，壓壞PVC套管頭13以及PVC套管14，保護井口的完整性。
[0022]可根據(jù)實際需要，對上述PVC套管水力噴砂射孔裝置作進一步優(yōu)化或/和改進: 如附圖1、2、3所示，上述PVC套管水力噴砂射孔裝置還包括沖砂斜尖22，沖砂斜尖22
固定安裝在作業(yè)管柱I的下端，沖砂斜尖22的頭部為楔形。沖砂斜尖和作業(yè)管柱構成沖砂管柱，沖砂管柱能夠最大限度的進行洗井和沖砂作業(yè)，確保井筒干凈。
[0023]如附圖1所示，上述PVC套管水力噴砂射孔裝置還包括三通閥23和污水池24，排液管線9的輸出端與三通閥23的輸入端連通，三通閥23的第一輸出端通過第三閘閥25與過濾器10連通，三通閥23的第二輸出端通過第四閘閥26與污水池24連通。
[0024]如附圖1、2所示，上述第一支架16和第二支架17為高度能夠調節(jié)的支架。這樣，第一支架16和第二支架17分別安裝在四通閥2的左右兩側，通過調節(jié)第一支架16和第二支架17的高度來控制井口高度，從而起到保護PVC套管14的目的。
[0025]如附圖1所示，上述水罐車4與混砂裝置3的第二輸入端之間固定安裝有第五閘閥27，混砂裝置3的輸出端與泵車6之間固定安裝有第六閘閥28，泵車6與作業(yè)管柱I的上端之間固定安裝有第七閘閥29。
[0026]如附圖1、2所示，上述單流閥座20的下端固定安裝有篩管。這樣可以避免反洗井時，大顆粒進入作業(yè)管柱I，堵住單流閥座20，降低反洗井作業(yè)風險。
[0027]上述PVC套管水力噴砂射孔裝置還可通過增加噴槍19的數(shù)量和安裝滑套來實現(xiàn)多層射孔。通過依次投入直徑由小到大的球來開啟各級滑套，實現(xiàn)由下向上多層射孔。
[0028]實施例二:如附圖4所示，一種上述PVC套管水力噴砂射孔裝置的使用方法，按照以下步驟進行:
步驟100，安裝井口:井口安裝完成后，調節(jié)第一支架16和第二支架17的高度，確保井口重量全部施加在第一支架17和第二支架18上；
步驟101，清洗:對井下PVC套管14進行沖砂、洗井和通井，并將作業(yè)管柱I下入至井下預定位置；
步驟102，密封井口:作業(yè)管柱I下至井下預定位置后，密封封井器7;
步驟103，作業(yè)車輛、設備就位:砂車5、水罐車4、泵車6、混砂裝置3到位，連接管匯； 步驟104，井口試壓:對地面管匯進行試壓作業(yè)；
步驟105，清洗作業(yè)管柱I和確定排液管線9通暢:地面管匯試壓合格后打開第一閘閥8及排液管線9，使排液管線9暢通，正循環(huán)低壓清洗作業(yè)管柱1，向作業(yè)管柱I泵入清水，直至進出口液質一致；
步驟106，停泵、投入單流閥芯21;
步驟107，射孔:待單流閥芯21到達單流閥座20后，泵車6加壓、提高排量，開始射孔作業(yè)；
步驟108，頂替:完成射孔作業(yè)后，泵入清水頂替；
步驟109，反洗:倒換管匯，提高排量進行反洗井作業(yè)。
[0029]下面是對上述發(fā)明技術方案的進一步優(yōu)化或/和改進:
如附圖4所示，上述在步驟109之后還包括步驟110，沖砂:反洗結束，下入沖砂斜尖22進行沖砂作業(yè)。
[0030]如附圖4所示，上述在步驟104中，井口試壓時打壓20Mpa，確定地面管匯試壓是否合格。
[0031]如附圖4所示，上述在步驟107中，泵壓控制在7 Mpa至1Mpa的范圍之內，射孔時間控制在8 min至12min的范圍之間，射孔砂比控制在6%至8%的范圍之內，施工排量控制在 0.9 m3/min至 1.0 m 3/min。
[0032]如附圖4所示，上述在步驟109中，反洗施工排量提升至1.4 m 3/min，泵壓控制在2.0Mpa以下。
[0033]以上技術特征構成了本發(fā)明的實施例，其具有較強的適應性和實施效果，可根據(jù)實際需要增減非必要的技術特征，來滿足不同情況的需求。
[0034]本發(fā)明最佳實施例的使用過程:
首先，按照如附圖1、2所示的結構布置好車輛設備和管匯；
接著，將單流閥芯21投入作業(yè)管柱I內，并使單流閥芯21下到單流閥座20的位置，第五閘閥27打開，水罐車4內的清水流入混砂裝置3內；砂車5內的射孔砂流入混砂裝置3內，清水和射孔砂在混砂裝置3內混合形成射孔砂漿；打開第六閘閥28、第七閘閥29并啟動泵車6，泵車6將混合均勻的射孔砂漿泵送至作業(yè)管柱I內，高壓的射孔砂漿沿作業(yè)管柱I下行至噴槍19，并從噴槍19的射孔射出，在PVC套管14和水泥環(huán)29上射出孔洞，將PVC套管14與儲層31連通；從噴槍19射出的射孔砂漿一部分流入作業(yè)管柱I和PVC套管14之間的環(huán)形空間內，環(huán)形空間的射孔砂漿通過四通閥2的第三接口和第一閘閥8進入排液管線9，第四閘閥26關閉，射孔砂漿經過三通閥23、第三閘閥25、過濾器10進入混砂裝置3，實現(xiàn)射孔砂漿的重復利用；
然后，倒換管匯，將作業(yè)管柱I和排液管線9交換位置:將作業(yè)管柱I的輸出端固定安裝在四通閥2的第三接口上，將排液管線9的輸入端依次穿過封井器7、四通閥2的第一接口、四通閥2的第三接口、底法蘭11、雙公接頭12和PVC套管頭13并位于PVC套管14的內部，提高排量進行反洗井作業(yè)；
最后，射孔作業(yè)完畢后，將噴槍19、單流閥座20、單流閥芯21取出，并在作業(yè)管柱I的下端安裝沖砂斜尖22，如附圖1、2、3所示，此時關閉第三閘閥25，砂車5關閉，打開第四閘閥26，水罐車4里的清水進入混砂裝置3，而砂車5內的射孔砂不再進入混砂裝置3，泵車6將混砂裝置3里的清水泵送至作業(yè)管柱I內，并從沖砂斜尖22噴出，將沉積在人工井底32的射孔砂沖出，同時將PVC套管14的碎片及水泥環(huán)29的碎屑沖出，清水帶著射孔砂、PVC套管14的碎片、水泥環(huán)29的碎屑和其他的雜質通過PVC套管14與作業(yè)管柱I之間的環(huán)形空間向上運動，并通過四通閥2的第三接口、第一閘閥8進入排液管線9，并經過第四閘閥26進入污水池24，完成了沖砂作業(yè)。
【權利要求】
1.一種PVC套管水力噴砂射孔裝置，其特征在于包括作業(yè)管柱、四通閥、混砂裝置、水罐車、砂車、泵車和雙公接頭，四通閥的第一接口上固定安裝有封井器；四通閥的第二接口通過第一閘閥與排液管線的左端固定連接，排液管線的右端通過過濾器與混砂裝置的第一輸入端固定連接，水罐車的輸出端與混砂裝置的第二輸入端固定連接，砂車的輸出端與混砂裝置的第三輸入端固定連接，混砂裝置的輸出端通過泵車與作業(yè)管柱的上端連通；四通閥的第三接口通過連接裝置與PVC套管頭的上端固定連接，PVC套管頭的下端與PVC套管的上端固定連接；四通閥的第四接口上固定安裝有第二閘閥；第一閘閥的下端固定安裝有第一支架，第二閘閥的下端固定安裝有第二支架；作業(yè)管柱的下端依次穿過封井器、四通閥的第一接口、四通閥的第三接口、底法蘭、雙公接頭和PVC套管頭并位于PVC套管的內部，作業(yè)管柱的下端固定安裝有套管保護扶正器，套管保護扶正器的下端固定安裝有噴槍，噴槍的下端固定安裝有單流閥座，單流閥座上安裝有單流閥芯；作業(yè)管柱的外壁與PVC套管的內壁之間的環(huán)形空間通過四通閥的第二接口與排液管線連通。
2.根據(jù)權利要求1所述的PVC套管水力噴砂射孔裝置，其特征在于PVC套管水力噴砂射孔裝置還包括沖砂斜尖，沖砂斜尖固定安裝在作業(yè)管柱的下端，沖砂斜尖的頭部為楔形；或/和，連接裝置包括底法蘭和雙公接頭，四通閥的第三接口與底法蘭的上端固定連接，底法蘭的下端與雙公接頭的上端外壁固定連接，雙公接頭的下端外壁與PVC套管頭的上端固定連接。
3.根據(jù)權利要求2所述的PVC套管水力噴砂射孔裝置，其特征在于PVC套管水力噴砂射孔裝置還包括三通閥和污水池，排液管線的輸出端與三通閥的輸入端連通，三通閥的第一輸出端通過第三閘閥與過濾器連通，三通閥的第二輸出端通過第四閘閥與污水池連通；或/和，第一支架和第二支架為高度能夠調節(jié)的支架。
4.根據(jù)權利要求1或2或3所述的PVC套管水力噴砂射孔裝置，其特征在于水罐車與混砂裝置的第二輸入端之間固定安裝有第五閘閥，混砂裝置的輸出端與泵車之間固定安裝有第六閘閥，泵車與作業(yè)管柱的上端之間固定安裝有第七閘閥。
5.根據(jù)權利要求1或2或3或4所述的PVC套管水力噴砂射孔裝置，其特征在于單流閥座的下端固定安裝有篩管。
6.一種如權利要求1或2或3或4或5所述的PVC套管水力噴砂射孔裝置的使用方法，其特征在于按照以下步驟進行: 步驟100，安裝井口:井口安裝完成后，調節(jié)第一支架和第二支架的高度，確保井口重量全部施加在第一支架和第二支架上； 步驟101，清洗:對井下PVC套管進行沖砂、洗井和通井，并將作業(yè)管柱下入至井下預定位置； 步驟102，密封井口:作業(yè)管柱下至井下預定位置后，密封封井器； 步驟103，作業(yè)車輛、設備就位:砂車、水罐車、泵車、混砂裝置到位，連接管匯； 步驟104，井口試壓:對地面管匯進行試壓作業(yè)； 步驟105，清洗作業(yè)管柱和確定排液管線通暢:地面管匯試壓合格后打開第一閘閥及排液管線，使排液管線暢通，正循環(huán)低壓清洗作業(yè)管柱，向作業(yè)管柱泵入清水，直至進出口液質一致； 步驟106，停泵、投入單流閥芯； 步驟107，射孔:待單流閥芯到達單流閥座后，泵車加壓、提高排量，開始射孔作業(yè)； 步驟108，頂替:完成射孔作業(yè)后，泵入清水頂替； 步驟109，反洗:倒換管匯，提高排量進行反洗井作業(yè)。
7.根據(jù)權利要求6所述的PVC套管水力噴砂射孔裝置的使用方法，其特征在于在步驟109之后還包括步驟110，沖砂:反洗結束，下入沖砂斜尖進行沖砂作業(yè)。
8.根據(jù)權利要求6或7所述的PVC套管水力噴砂射孔裝置的使用方法，其特征在于在步驟104中，井口試壓時打壓20Mpa，確定地面管匯試壓是否合格。
9.根據(jù)權利要求6或7或8所述的PVC套管水力噴砂射孔裝置的使用方法，其特征在于在步驟107中，泵壓控制在7 Mpa至1Mpa的范圍之內，射孔時間控制在8 min至12min的范圍之間，射孔砂比控制在6%至8%的范圍之內，施工排量控制在0.9 m3/min至1.0 m3/min。
10.根據(jù)權利要求6或7或8或9所述的PVC套管水力噴砂射孔裝置的使用方法，其特征在于在步驟109中，反洗施工排量提升至1.4 m3/min,泵壓控制在2.0Mpa以下。
【文檔編號】E21B43/08GK104453798SQ201410601048
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年10月31日 優(yōu)先權日:2014年10月31日
【發(fā)明者】王海峰, 張濤, 吳晨, 吳波, 蘇俊 申請人:克拉瑪依市紅都有限責任公司