利用普通油管實現(xiàn)連續(xù)循環(huán)水平井井筒處理工藝管柱裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種可利用油田普通油管建立連續(xù)循環(huán)的工藝技術(shù)配套裝置，在水平井井筒處理鄰域發(fā)揮重要作用。即一種利用普通油管實現(xiàn)連續(xù)循環(huán)水平井井筒處理工藝管柱裝置。它包括液壓自控?fù)Q向井口、在液壓自控?fù)Q向井口中心通過的換向閥、配套連接的破砂刮削旋流沖砂器和液壓自控?fù)Q向井口上水龍帶插裝式快速連接器。利用普通油管，通過換向井口和換向閥的巧妙配合，在接單根時可自動變換循環(huán)通道，創(chuàng)建無需停泵，連續(xù)循環(huán)的施工條件，尤其適用于水平井井筒處理各種需要連續(xù)循環(huán)的施工需要，在從根本上消除水平井段埋卡管柱風(fēng)險的同時，大幅度簡化作業(yè)程序，降低勞動強(qiáng)度，提高施工效率，縮減施工成本。
【專利說明】
利用普通油管實現(xiàn)連續(xù)循環(huán)水平井井筒處理工藝管柱裝置
[0001 ]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本實用新型涉及一種可利用油田普通油管建立連續(xù)循環(huán)(正向、反向均可)的工藝技術(shù)配套裝置，在水平井井筒處理鄰域發(fā)揮重要作用。即一種利用普通油管實現(xiàn)連續(xù)循環(huán)水平井井筒處理工藝管柱裝置。
【背景技術(shù)】
[0003]水平井作為超低滲透油藏和開發(fā)后期油田提高采收率的重要技術(shù)手段，已在我國各油田得以迅速推廣，然而，也恰恰因為水平井的自身結(jié)構(gòu)特點和生產(chǎn)特點決定了，多射孔段的水平井，在抽采過程中，壓裂夾砂極易隨產(chǎn)液析出，沉積在水平井段，形成漫長的砂橋，甚至砂埋整個管柱，有的在井液、溫度、壓強(qiáng)等多重因數(shù)作用還會形成堅硬的膠結(jié)砂橋;另夕卜，在水平井段生產(chǎn)管柱橫躺在井壁下端，受力形式改變、摩擦阻力增大、物體沉降距離縮短等等這些因數(shù)都極易造成管柱遇卡或被砂埋，處理這樣的事故遠(yuǎn)比豎直井復(fù)雜、難控得多。
[0004]目前國內(nèi)各油田使用的工具管柱是以普通油管為主，用普通油管沖砂或鏈接螺桿鉆具鉆磨解卡，基本作業(yè)程序是逐根拆(接)起(放)，常規(guī)作業(yè)規(guī)則是拆(接)單根時必須停栗，不能連續(xù)循環(huán)，不僅操作復(fù)雜，效率及其低下，更重要的是面臨著懸浮物二次沉淀卡埋管柱的巨大風(fēng)險，常常因此導(dǎo)致井筒處理變得更復(fù)雜，更嚴(yán)峻，所以，實現(xiàn)普通油管建立連續(xù)循環(huán)，已成為改善水平井井筒處理的技術(shù)關(guān)鍵。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的目的是針對上述不足而提供一種利用普通油管實現(xiàn)連續(xù)循環(huán)水平井井筒處理工藝管柱裝置，即使用常規(guī)普通油管，創(chuàng)建一種在井口連接單根時能夠自動變換循環(huán)通道，實現(xiàn)無須停栗，連續(xù)循環(huán)的特定功能的配套裝置。
[0006]本實用新型的技術(shù)解決方案是:一種利用普通油管實現(xiàn)連續(xù)循環(huán)水平井井筒處理工藝管柱裝置，其特征在于包括液壓自控?fù)Q向井口、在液壓自控?fù)Q向井口中心通過的的換向閥、配套連接的破砂刮削旋流沖砂器和液壓自控?fù)Q向井口上水龍帶插裝式快速連接器。
[0007]所述的普通油管連續(xù)循環(huán)換向閥包括中心管上下兩端裝有與沖砂管柱相匹配的上接頭和下接頭，中心管體內(nèi)設(shè)有一段堵體(使管內(nèi)不能貫通)，堵體兩端分別開有上、下過液窗口；中心管外套裝有兩端帶密封、中間凹空、可讓中心管堵體上下連通或隔斷的滑套和支撐該滑套的矩形彈簧及彈簧座套。
[0008]所述的液壓自控?fù)Q向井口由兩部分構(gòu)成，一是液壓自控?fù)Q向井口主筒體，它內(nèi)部裝有上、下密封膠套，與循環(huán)管柱配合，在實現(xiàn)密封油套環(huán)空的同時構(gòu)建成A、C兩個進(jìn)出液循環(huán)通道，對應(yīng)通道的井口主筒體壁上帶有連接A、C循環(huán)管線的公扣接頭，上、下密封膠套為液壓密封形式，在每個對應(yīng)的密封膠套的井口主筒體壁上有液壓注水接口，通過三通匯集為液壓注水接口，用高壓膠管與循環(huán)注水口連接，壓力液體由栗車提供;二是液壓自控?fù)Q向井口穩(wěn)壓緩沖器，包括進(jìn)、出液接口，液缸內(nèi)裝有液壓平衡活塞，活塞由支撐彈簧支撐，可通過調(diào)節(jié)桿和壓力表來調(diào)整設(shè)定井口的密封壓力;泄壓閥用來在遇到憋栗或栗車壓力較大波動情況時自動泄流降壓，以保護(hù)設(shè)備不被損壞。
[0009]所述的破砂刮削旋流沖砂器包括表面硬化處理的螺旋刮削刃帶、合理尺寸搭配的旋流約束槽、鋪焊硬質(zhì)合金的鴨嘴含十字頭結(jié)構(gòu)形式的破砂鏟和復(fù)式箅砂罩。
[0010]所述的水龍帶插裝式快速連接器包括內(nèi)部鑲有密封圈的插裝密封連接器主套體、鎖定鋼珠、鎖定套、支撐彈簧及內(nèi)設(shè)的單向凡爾閥組。
[0011 ]本實用新型涉及三大主題內(nèi)容:1、使用常規(guī)普通油管，創(chuàng)建一種在井口連接(或拆卸)單根時能夠自動變換循環(huán)通道，實現(xiàn)無須停栗，連續(xù)循環(huán)的特定功能的配套裝置;2、具有較高破碎膠結(jié)砂橋、清潔管壁能力和沖砂、攜砂效果的破砂刮削旋流沖砂器;3、可以大幅度簡化作業(yè)程序，降低勞動強(qiáng)度，提高施工效率的插裝式快速連接器。
[0012]本實用新型的優(yōu)點是:
[0013]1、利用普通油管，通過換向井口和換向閥的巧妙配合，在接單根時可自動變換循環(huán)通道，創(chuàng)建無需停栗，連續(xù)循環(huán)(正向、反向均可)的施工條件，尤其適用于水平井井筒處理各種需要連續(xù)循環(huán)的施工需要，在從根本上消除水平井段埋卡管柱風(fēng)險的同時，大幅度簡化作業(yè)程序，降低勞動強(qiáng)度，提高施工效率，縮減施工成本。
[0014]2、用于沖砂作業(yè)，當(dāng)遇到堅硬膠結(jié)砂橋時，可有效破碎砂橋，并將管壁上的粘附物徹底刮削清除干凈。
[0015]3、用于螺桿栗鉆磨作業(yè)，可使鉆磨功效提高3倍以上。
【附圖說明】
[0016]圖1是本實用新型普通油管連續(xù)循環(huán)工藝管柱組配示意圖。
[0017]圖2是液壓自控?fù)Q向井口與換向閥配合結(jié)構(gòu)簡圖。
[0018]圖3是液壓自控?fù)Q向井口結(jié)構(gòu)簡圖。
[0019]圖4是換向閥結(jié)構(gòu)簡圖。
[0020]圖5是液壓自控穩(wěn)壓緩沖器結(jié)構(gòu)圖。
[0021 ]圖6是破砂刮削旋流沖砂器結(jié)構(gòu)圖。
[0022]圖7是插裝式水龍帶快速連接器結(jié)構(gòu)圖。
[0023]圖8是圖3外形結(jié)構(gòu)簡圖。
【具體實施方式】
[0024]參見圖1，零部件名稱如下:井口上接頭4，井口下接頭6，法蘭盤15，套管21，吊卡28，水龍帶43，水龍帶插裝式快速連接器45，液壓自控?fù)Q向井口 46，破砂刮削旋流沖砂器47，油管49。
[0025]一種利用普通油管實現(xiàn)連續(xù)循環(huán)水平井井筒處理工藝管柱裝置，包括液壓自控?fù)Q向井口 46和穿過液壓自控?fù)Q向井口 46中心的普通油管連續(xù)循環(huán)換向閥42。液壓自控?fù)Q向井口 46上端接水龍帶插裝式快速連接器45，液壓自控?fù)Q向井口 46下端接破砂刮削旋流沖砂器47。利用常規(guī)普通油管，通過液壓自控?fù)Q向井口 46和換向閥42的巧妙配合，在接單根時自動變換循環(huán)通道，無需停栗，實現(xiàn)連續(xù)循環(huán)(反向或正向均可)，從跟本上消除普通油管常規(guī)循環(huán)的種種弊端。
[0026]參見圖1 一3、8，零部件名稱如下:參見圖1，井口上接頭4，井口下接頭6，法蘭盤15，套管21，吊卡28，水龍帶43，水龍帶插裝式快速連接器45，液壓自控?fù)Q向井口 46，破砂刮削旋流沖砂器47，油管49。參見圖2，主筒體I，膠套2，環(huán)空3，井口上接頭4，液壓注水接口 5，中心管7，法蘭盤15，吊卡28。參見圖3，膠套2，環(huán)空3，井口上接頭4，法蘭盤15，壓蓋16，支承套17，通液孔18，座套19，隔環(huán)29。參見圖8，零部件名稱如下:主筒體I，井口上接頭4，液壓注水接口 5，法蘭盤15，調(diào)壓桿36，壓力表38。
[0027]液壓自控?fù)Q向井口46包括主筒體I，主筒體I內(nèi)襯有上下間隔的密封膠套2，膠套2與主筒體I壁之間有環(huán)空3，兩個膠套2之間對應(yīng)的主筒體I側(cè)壁上有與外界相通的井口上接頭4，主筒體I側(cè)壁上有與膠套環(huán)空3相通的液壓注水接口 5，主筒體I底端管路上有與其內(nèi)相通的井口下接頭6，主筒體I底端帶有與井口連接的法蘭盤15。膠套2兩端帶有金屬壓蓋16，膠套環(huán)空3面內(nèi)襯有工字形支承套17，支承套17上帶有過液窗口 18。
[0028]液壓自控?fù)Q向井口46是實現(xiàn)普通油管不停栗連續(xù)循環(huán)的第二個關(guān)鍵配套部件。它由兩部分構(gòu)成:第一是液壓自控?fù)Q向井口主筒體I，它內(nèi)部裝有上、下密封膠套2，與循環(huán)管柱配合，在實現(xiàn)密封油套環(huán)空的同時構(gòu)建成A、C兩個進(jìn)出液循環(huán)通道，對應(yīng)通道的井口主筒體壁上帶有連接循環(huán)管線的公扣井口上接頭4、井口下接頭6。上、下密封膠套2為液壓密封形式，在每個對應(yīng)的密封膠套2的井口主筒體I壁上有液壓注水接口，通過三通匯集為一個液壓注水接口 5，用高壓膠管與液壓注水接口 5連接，壓力液體由栗車提供。第二是液壓自控?fù)Q向井口穩(wěn)壓緩沖器(見圖5)，由循環(huán)注液口弓I進(jìn)的帶壓液體由進(jìn)液口 I進(jìn)入缸體4，通過出液口 2分別注入換向井口上下密封膠套的液壓環(huán)控，壓縮膠套抱住循環(huán)管柱，封閉油套環(huán)空。密封壓強(qiáng)的大小通過調(diào)壓桿7、壓力表3和支撐彈簧6來設(shè)定。當(dāng)起放管柱過接箍由于外徑的變化引起小范圍的壓力波動，通過平衡活塞5平穩(wěn)壓強(qiáng)，當(dāng)遇憋栗或栗車壓力突然升高超過設(shè)定壓強(qiáng)值時，泄壓閥8會制動排液泄壓，以保護(hù)密封件不被損壞。液缸34上有進(jìn)液口53、出液口54。
[0029]參見圖1、4，零部件名稱如下:零部件名稱如下:井口上接頭4，井口下接頭6，法蘭盤15，套管21，吊卡28，水龍帶43，水龍帶插裝式快速連接器45，液壓自控?fù)Q向井口 46，破砂刮削旋流沖砂器47，油管49。中心管7，上、下連接頭8、9，堵體10，過液窗口 11，彈簧12，滑套13，過液環(huán)空14，座套19。
[0030]換向閥42包括中心管7，中心管7上帶連接油管的上、下連接頭8、9;中心管7內(nèi)有一段堵體10，堵體10兩側(cè)的管壁上沿圓周有多個過液窗口 11(窗口)；中心管7外表面上套有彈簧12和套有與彈簧12靠接的一段兩端都密封的滑套13，滑套13與中心管7外表面之間有過液環(huán)空14，彈簧12帶有座套19;液壓自控?fù)Q向井口 46上有密封注液管接頭。
[0031 ]換向閥42是實現(xiàn)普通油管不停栗，連續(xù)循環(huán)的第一個關(guān)鍵配套部件，它的中心管7上下兩端裝有與沖砂管柱相匹配的上、下連接頭8、9，中心管7體內(nèi)設(shè)有一段堵體10(使管內(nèi)不能貫通)，堵體10兩端分別開有上、下過液窗口 11(窗口)；中心管7外套裝有兩端帶密封、中間凹空，可讓中心管堵體上下連通或隔斷的滑套13和支撐該滑套的矩形彈簧12及彈簧座套19。當(dāng)滑套13不受外力作用時，在支撐彈簧12的作用下，滑套13兩端的密封正好封堵在中心管堵體上下開窗的外端，此時液體可以繞過堵體10上下貫通。當(dāng)滑套13受到上推力壓縮彈簧12而上行，滑套13下密封剛好封堵在對應(yīng)中心管堵體10位置(上下開窗之間位置)時，繞過中心管堵體10的外圍環(huán)控通道被隔絕的同時，堵體10下開窗敞露與管外連通，當(dāng)解除對滑套13的上推作用力時，在支撐彈簧12的作用下，滑套13回位又重新恢復(fù)經(jīng)開窗繞過堵體10的管內(nèi)循環(huán)。
[0032]在起、放管柱過程中液體的循環(huán)途徑:在換向閥42沒有進(jìn)入換向井口之前不受外力作用情況下，換向閥滑套13在彈簧12的支撐下，封堵在中心管堵體上下過液窗口 11的外端，內(nèi)部搭建成可繞過堵體10的外圍通道，此時液體可通過上下開窗口 11繞過堵體10，上下貫通，與地面水龍帶構(gòu)成A—B循環(huán)通道。
[0033]當(dāng)換向閥42下放并坐到井口吊卡上時準(zhǔn)備連接(或拆卸)單根時，換向閥的滑套13被換向井口上密封膠套上推壓縮彈簧12上移，滑套13下端密封正好卡封在中心管堵體兩端開窗11之間，在斷開中心管堵體上端開窗11通道的同時，敞露的中心管堵體下端窗口 11正好與換向井口兩密封膠套2之間的井口循環(huán)管線接口對應(yīng)貫通，將原來的水龍帶循環(huán)通道自動變換為井口 A—C循環(huán)通道接續(xù)循環(huán)，此時換向閥堵體10上窗口已斷開水源，可安全放心地接(卸)單根。
[0034]接(卸)完單根后繼續(xù)提、放管柱，換向閥滑套13通過換向井口下密封膠套2后，解除了膠套2對滑套13的作用力，滑套13會在彈簧力的作用下自動復(fù)位與水龍帶43連通，重新恢復(fù)A—B循環(huán)。每連接(拆卸)單根如是動作，從而達(dá)到不停栗實現(xiàn)連續(xù)循環(huán)的目的。
[0035]參見圖5，零部件名稱如下:穩(wěn)壓緩沖器33，液缸34，液壓平衡活塞35，調(diào)壓桿36，支撐彈簧37，壓力表38、泄壓閥39，進(jìn)液口 53，出液口 54。
[0036]密封注液管接頭50上帶有穩(wěn)壓緩沖器33，穩(wěn)壓緩沖器33包括液缸34，液缸34內(nèi)裝有液壓平衡活塞35，液壓平衡活塞35左端連接有伸出液缸34的調(diào)壓桿36，活塞35由支撐彈簧37支撐連接，液缸34上有壓力表38、泄壓閥39。
[0037]參見圖6，零部件名稱如下:斜射出液口20，上接頭22，刮削刃帶23，旋流約束槽24，箅砂罩25，破砂鏟26，硬質(zhì)合金27。
[0038]法蘭盤15連接套管21，套管21連接破砂刮削旋流沖砂器47;破砂刮削旋流沖砂器47包括順次連接的上接頭22、螺旋狀刮削刃帶23和旋流約束槽24、箅砂罩25、破砂鏟26。破砂鏟26下端為鴨嘴含十字頭式破砂鏟，內(nèi)為錐形，表面鋪焊硬質(zhì)合金27。箅砂罩25為套狀，有多道沿圓周間隔有斜射出液口 20。針對水平井射孔段多，油層吐砂嚴(yán)重，加之受井液成分、溫度、壓力作用，極易在水平井段形成漫長而堅硬的膠結(jié)砂橋，阻礙沖砂管柱順利通過這一難題，設(shè)計了集破砂、刮削、旋流噴射等諸多功能于一體的破砂刮削旋流沖砂器47。
[0039]破砂刮削旋流沖砂器47包括的左端是與循環(huán)管柱連接的上接頭22、最大通徑外圓遍布經(jīng)過表面硬化處理的螺旋狀刮削刃帶23，可以起到刮削器的作用將套管壁上的任何粘附物徹底清除干凈。由于刮削刃帶23與套管壁之間間隙很小，與刮削刃帶23同生的旋流約束槽24(螺旋溝槽)可將高壓注入的大排量沖砂液理順為朝一個方向旋轉(zhuǎn)的高壓旋流沖向井底，與沉沙充分?jǐn)嚢韬髮⑵鋷С鼍?。在沖砂器的右端設(shè)有鴨嘴含十字頭式破砂鏟26，破砂鏟表面鋪焊硬質(zhì)合金27，具有良好的定位搗碎功能，克服斜尖順坡趴的弊端。在破砂鏟26和刮削刃帶23之間反循環(huán)進(jìn)口部位設(shè)有箅砂罩25，箅砂罩25為套狀，有多道沿圓周間隔有斜射出液口 20，可將較大物體隔避在外，以便進(jìn)一步破碎，防止大塊物體進(jìn)入并堵塞循環(huán)通道。
[0040]參見圖7，零部件名稱如下:鎖定鋼珠30，支撐彈簧31，單向凡爾閥組32，主套體40，鎖定套41，鎖定彈簧55。[0041 ]液壓自控?fù)Q向井口 46上端連接有水龍帶插裝式快速連接器45，水龍帶插裝式快速連接器45包括內(nèi)部鑲有密封圈的插裝密封連接器主套體40，主套體40右端外連接鎖定套41，鎖定套41與主套體40之間裝有一圈可自由伸縮的鎖定鋼珠30并在主套體40內(nèi)表面露出，主套體40內(nèi)部設(shè)有單向凡爾閥組31，用支撐彈簧32支撐單向凡爾閥組31內(nèi)單向凡爾閥組32，用來封堵水龍帶43回流液體，主套體40左端接水龍帶43。針對普通油管接(卸)單根必須反反復(fù)復(fù)砸油壬、裝卸短接這一繁瑣操作過程，設(shè)計一種可大幅度簡化操作程序，降低勞動強(qiáng)度，提高工作效率，削減施工成本的插裝式快速連接器。參見圖7，水龍帶插裝式快速連接器:水龍帶插裝式快速連接器45左端是油壬形式的油壬接頭44，用來連接水龍帶43。右端是用來連接換向閥接箍的密封鎖定套41(或稱鎖定套)，在鎖定套41的下端裝有一圈可自由伸縮的鎖定鋼珠30，在與換向閥42對接好后或稱恰好落入換向閥42的鎖定槽內(nèi)，被外面的鎖定套41和鎖定彈簧55來約束其鎖定或解鎖，在油壬接頭44的內(nèi)部設(shè)有單向凡爾閥組，用支撐彈簧31支撐單向凡爾閥組32用來封堵水龍帶43回流液體。連接水龍帶43時，只需一提、一放即可，即可安全又方便、快捷，是提高施工效率的關(guān)鍵部件。
【主權(quán)項】
1.一種利用普通油管實現(xiàn)連續(xù)循環(huán)水平井井筒處理工藝管柱裝置，其特征在于包括液壓自控?fù)Q向井口( 46 )、在液壓自控?fù)Q向井口( 46 )中心通過的換向閥(42 )、配套連接的破砂刮削旋流沖砂器(47)和液壓自控?fù)Q向井口(46)上水龍帶插裝式快速連接器(45); 所述的普通油管連續(xù)循環(huán)換向閥(42)包括中心管(7)上下兩端裝有與沖砂管柱相匹配的上接頭(8)和下接頭(9)，中心管7體內(nèi)設(shè)有一段堵體(10)，堵體(10)兩端分別開有上、下過液窗口(11);中心管7外套裝有兩端帶密封、中間凹空、可讓中心管堵體上下連通或隔斷的滑套(13)和支撐該滑套(13)的矩形彈簧(12)及彈簧座套(19); 所述的液壓自控?fù)Q向井口( 46 )由兩部分構(gòu)成，一是液壓自控?fù)Q向井口主筒體(I )，它內(nèi)部裝有上、下密封膠套(2)，與循環(huán)管柱配合，在實現(xiàn)密封油套環(huán)空(3)的同時構(gòu)建成A、C兩個進(jìn)出液循環(huán)通道，對應(yīng)通道的井口主筒體壁上帶有連接A、C循環(huán)管線的公扣接頭，上、下密封膠套(2)為液壓密封形式，在每個對應(yīng)的密封膠套(2)的井口主筒體壁上有液壓注水口，通過三通匯集為液壓注水接口(5)，用高壓膠管與循環(huán)液壓注水接口(5)連接，壓力液體由栗車提供;二是液壓自控?fù)Q向井口穩(wěn)壓緩沖器(33),包括進(jìn)、出液接口(53)、(54)，液缸內(nèi)裝有液壓平衡活塞(35)，液壓平衡活塞(35)由支撐彈簧(37)支撐，可通過調(diào)節(jié)桿(36)和壓力表(38)來調(diào)整設(shè)定井口的密封壓力;還設(shè)有泄壓閥(39); 所述的破砂刮削旋流沖砂器(47)包括表面硬化處理的螺旋刮削刃帶(23)、合理尺寸搭配的旋流約束槽(24)、鋪焊硬質(zhì)合金(27)的鴨嘴含十字頭結(jié)構(gòu)形式的破砂鏟(26)和復(fù)式箅砂罩(25)； 所述的水龍帶插裝式快速連接器(45)包括內(nèi)部鑲有密封圈的插裝密封連接器主套體(40)、鎖定鋼珠(30)、鎖定套(41)、支撐彈簧(31)及內(nèi)設(shè)的單向凡爾閥組(32)。
【文檔編號】E21B21/10GK205638294SQ201620424846
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月12日
【發(fā)明人】高偉時, 王治國, 潘洪文, 吳大康, 王尚衛(wèi), 張雄濤, 劉斌, 李益民, 張琨鵬, 李向東, 楊建生, 向榮, 劉永輝, 樊存社, 林志波, 康健, 王楠, 梁東平, 楊義興, 師明霞, 于友坤
【申請人】高偉時