低压漏失井的冲砂管柱及冲砂方法
【专利摘要】本发明提供了一种低压漏失井的冲砂管柱及冲砂方法，所述管柱包括套管和置于套管内的油管，套管与油管之间形成油套环空，油管的下端从上至下依次连接用于液流转换的冲砂转换短节、至少一根冲砂同心管、冲砂器和探砂头；套管内设置分别位于冲砂同心管的上下两端的上自封式封隔器和下自封式封隔器，上自封式封隔器位于油层的上方；冲砂同心管的外冲砂管与内冲砂管之间形成环形空腔，内冲砂管的内腔与油管的内腔对接；油套环空中的冲砂液经冲砂转换短节自上而下流入环形空腔，再从环形空腔的下方开口流出，携砂的冲砂液依次经探砂头、冲砂器、内冲砂管的内腔、油管的内腔自下而上流出，有效地建立冲砂循环，并控制地层漏失率。
【专利说明】低压漏失井的冲砂管柱及冲砂方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及石油开采【技术领域】，特别涉及一种低油藏压力系数的冲砂漏失井在冲砂作业过程中所需的冲砂管柱及冲砂方法。
【背景技术】
[0002]砂岩储层，油水井出砂是一个普遍现象，出砂程度受储层物性、颗粒胶结状况、注水强度等诸多因素的影响。
[0003]随着油田的开发进程，国内大部分老油田已进入油田开发的中后期，主力生产层段注水时间长、注水强度大，出砂日益严重，同时又存在不同程度的欠注，而致使油藏压力系数低，从而导致冲砂作业时无法将井底沉砂彻底清理干净，其直接后果是井底有效沉砂空间不足，频繁出现砂埋油层，造成检泵周期缩短，油井频繁作业。同时，还给常规冲砂作业带来了极大的施工风险，易造成砂埋油层、砂卡管柱转大修、冲砂不返等诸多生产不利因素。
[0004]对于低压漏失油水井，目前常用的做法是采用暂堵冲砂，降低地层漏失量，同时增加冲砂液的携砂能力。但费用较高、对油层污染较大，直接制约了暂堵冲砂的应用。油水井冲砂作业为小修作业的常规操作，现有的冲砂管柱、冲砂工具、冲砂设备能基本满足常规油水井的冲砂操作。目前，低压漏失井冲砂困难的主要原因是:
[0005]1、油藏压力系数低，冲砂液漏失严重，冲砂液污染油层；
[0006]2、低压漏失，致使冲砂不彻底，井底有效沉砂空间不足，需频繁冲砂；
[0007]3、井口返液少，则返液流速低，砂颗粒易发生二次沉降形成砂桥，造成井卡事故；
[0008]4、不能有效建立冲砂循环。
【发明内容】
[0009]为解决上述的技术问题，本发明提出一种低压漏失井的冲砂管柱及冲砂方法，有效地建立冲砂循环，并控制地层漏失率，进行简便、安全、高效地冲砂作业。
[0010]本发明的一种低压漏失井的冲砂管柱，包括套管和置于所述套管内的油管，所述套管与所述油管之间形成油套环空，所述油管的下端从上至下依次连接用于液流转换的冲砂转换短节、至少一根冲砂同心管、冲砂器和探砂头；所述套管内设置分别位于所述冲砂同心管的上下两端的上自封式封隔器和下自封式封隔器，所述上自封式封隔器位于油层的上方；
[0011]所述冲砂同心管包括外冲砂管和置于所述外冲砂管内的内冲砂管，所述外冲砂管与所述内冲砂管之间形成环形空腔，所述内冲砂管的内腔与所述油管的内腔对接；所述油套环空中的冲砂液经所述冲砂转换短节自上而下流入所述环形空腔，再从所述环形空腔的下方开口流出，携砂的所述冲砂液依次经所述探砂头、所述冲砂器、所述内冲砂管的内腔、所述油管的内腔自下而上流出。
[0012]作为一种可实施的方式，所述下自封式封隔器与所述探砂头间隔的距离为0.3m ?0.6mο
[0013]作为一种可实施的方式，所述油管的内径与所述内冲砂管的内径相等，所述内冲砂管的内腔的截面面积与所述环形空腔的截面面积相等。
[0014]作为一种可实施的方式，所述冲砂器为旋转射流冲砂器。
[0015]作为一种可实施的方式，所述油管的下端安装油管扶正器，所述冲砂同心管的下端安装同心管扶正器。
[0016]作为一种可实施的方式，所述上自封式封隔器的上端面与所述冲砂同心管的上端面平齐，所述下自封式封隔器位于所述同心管扶正器的下方。
[0017]作为一种可实施的方式，异型接箍套装固定于所述外冲砂管的上端，上密封接头上设置贯通孔，所述上密封接头通过所述贯通孔套装固定于所述内冲砂管的上端；
[0018]所述上密封接头的外壁上间隔设置多个凸起筋，所述凸起筋沿径向延伸至所述异型接箍的内壁面并与其固定连接；所述内冲砂管和所述外冲砂管通过所述异型接箍和所述上密封接头连接成一体。
[0019]作为一种可实施的方式，在所述内冲砂管的下端沿其外壁的周向固定设置至少两个支撑肋；所述支撑肋为柱体，其两端分别抵靠到所述外冲砂管的内壁和所述内冲砂管的外壁。
[0020]作为一种可实施的方式，所述支撑肋的数量与所述凸起筋的数量相同，所述支撑肋沿所述内冲砂管外壁的分布位置对应于所述凸起筋沿所述上密封接头外壁的分布位置。
[0021]作为一种可实施的方式，所述内冲砂管上端的外壁上设置外部台阶，所述上密封接头下端的内壁上设置与所述外部台阶相配合的内部台阶；
[0022]所述内冲砂管下端的外壁上设置朝端部倾斜的过渡面，所述上密封接头上端的内壁上设置楔入面，所述楔入面的斜率与所述过渡面的斜率相同。
[0023]本发明的一种低压漏失井的冲砂方法，采用所述的低压漏失井的冲砂管柱进行冲砂作业，具体步骤如下:
[0024]S10，按照现场作业探砂面的数据，确定所述低压漏失井的冲砂管柱中冲砂同心管的使用根数及冲砂转换短节、上自封式封隔器、下自封式封隔器的下入位置；
[0025]S20，将套管的下端插入沉砂床，下入所述低压漏失井的冲砂管柱，采用反冲砂方式开展冲砂作业，将冲砂液按照预定的设计排量注入所述套管与油管之间的油套环空；
[0026]S30，所述冲砂液经冲砂转换短节自上而下流入冲砂同心管的环形空腔，再从所述环形空腔的下方开口流出；上自封式封隔器和下自封式封隔器之间为防止所述冲砂液进入地层的密封漏失段，所述冲砂液在所述下自封式封隔器的下方与地层接触；冲砂器掀砂和搅动；
[0027]S40，携砂的所述冲砂液依次经探砂头、所述冲砂器、内冲砂管的内腔、油管的内腔自下而上流出井口，完成冲砂循环；
[0028]S50，所述冲砂液的循环量为至少两倍的井筒容积，或井口返出所述冲砂液的砂比满足冲砂设计要求，完成冲砂作业。
[0029]本发明相比于现有技术的有益效果在于:使用低压漏失井的冲砂管柱及其冲砂方法进行冲砂作业，有效地建立冲砂循环；冲砂液仅在下自封式封隔器与沉砂床之间的很小距离内接触地层，有效地控制了冲砂液的漏失量，降低冲砂作业对油层的污染，提高了冲砂效率。整个管柱采用等截面设计，冲砂液沿程无截流，水头损失小，大大提高井底冲砂与携砂的效果。
[0030]冲砂同心管的连接作业简单，密封可靠，应用常规修井作业设备即可简单快捷地下入冲砂同心管。冲砂同心管的使用数量不受限制，可形成较长的密封漏失段，可应用于长井段的漏失冲砂，也可应用于短井段的漏失冲砂。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]图1为低压漏失井的冲砂管柱的结构示意图；
[0032]图2为低压漏失井的冲砂管柱的冲砂同心管的结构示意图。
[0033]附图标记:
[0034]10-冲砂同心管；12-环形空腔；
[0035]110-内冲砂管；114-过渡面；
[0036]120-外冲砂管；130-异型接箍；
[0037]140-上密封接头；144-楔入面；
[0038]150-支撑肋；170-密封圈；
[0039]20-冲砂转换短节；30_油管；32_油套环空；
[0040]40-套管；50_上自封式封隔器；60_下自封式封隔器；70_冲砂器；
[0041]80-探砂头；92_油管扶正器；94_同心管扶正器；
[0042]100-沉砂床。
【具体实施方式】
[0043]以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例，而不是全部实施例。
[0044]请参阅图1所示，一种低压漏失井的冲砂管柱，包括套管40和置于套管40内的油管30，套管40与油管30之间形成油套环空32，油管30的下端从上至下依次连接用于液流转换的冲砂转换短节20、至少一根冲砂同心管10、冲砂器70和探砂头80。套管40内设置分别位于冲砂同心管10的上下两端的上自封式封隔器50和下自封式封隔器60，上自封式封隔器50位于油层的上方。
[0045]冲砂同心管10包括外冲砂管120和置于外冲砂管120内的内冲砂管110，外冲砂管120与内冲砂管110之间形成环形空腔12，内冲砂管110的内腔与油管30的内腔对接。油套环空32通过冲砂转换短节20与环形空腔12连通，形成自上而下的冲砂通道，油套环空32中的冲砂液经冲砂转换短节20自上而下流入环形空腔12，再从环形空腔12的下方开口流出；探砂头80、冲砂器70、内冲砂管110的内腔、油管30的内腔连通，形成自下而上的返流通道，携砂的冲砂液依次经探砂头80、冲砂器70、内冲砂管110的内腔、油管30的内腔自下而上流出，有效地建立冲砂循环。
[0046]综上，上自封式封隔器50和下自封式封隔器60之间形成避免冲砂液进入地层的密封漏失段，冲砂液不直接与长距离的地层接触，冲砂液仅在下自封式封隔器60与沉砂床100之间的很小距离内接触地层，有效地控制了冲砂液的漏失量，提高了冲砂效率。与常规使用的冲砂笔尖相比，在实施冲砂作业时，下自封封下封隔器8到沉砂床100的沉砂面的距离较小，冲砂液漏失量大大减小。
[0047]低压漏失井的冲砂管柱不仅可有效控制地层漏失量，降低冲砂作业对油层的污染，同时可有效地建立冲砂循环，保障冲砂作业安全、高效、顺利的进行。采用上自封式封隔器50和下自封式封隔器60，可在低压差条件下实现有效密封，且密封承压高、密封可靠；克服了扩张式封隔器密封不严、密封压差大、密封承压低的缺点。
[0048]冲砂转换短节20兼具液流转换与扣型连接转换的作用:冲砂转换短节20与上自封封隔器5配合后，保证冲砂液下行从油套环空32流入环形空腔12，上行经内冲砂管110的内腔、油管30流出。冲砂转换短节20的上端与油管30采用油管扣型连接，冲砂转换短节20的下端与同心管采用同心管扣型连接。冲砂转换短节20为石油行业的现有技术，在此不再赘述。
[0049]作为一种可实施的方式，下自封式封隔器60与探砂头80间隔的距离为0.3m?
0.6m，在此距离内，能保证获得最好的冲砂和携砂效果。
[0050]作为一种可实施的方式，油管30的内径与内冲砂管110的内径相等，内冲砂管110的内腔的截面面积与环形空腔12的截面面积相等。整个低压漏失井的冲砂管柱采用等截面设计，冲砂液沿程无截流，水头损失小，在地面泵压一定的情况下，可大大提高井底冲砂和携砂效果。
[0051 ] 作为一种可实施的方式，冲砂器70为旋转射流冲砂器。旋转射流冲砂器可大大提高低压漏失井的冲砂管柱的井底掀砂、搅动，保障冲砂和携砂效果。
[0052]作为一种可实施的方式，油管30的下端安装油管扶正器92，冲砂同心管10的下端安装同心管扶正器94。
[0053]作为一种可实施的方式，上自封式封隔器50的上端面与冲砂同心管10的上端面平齐，下自封式封隔器60位于同心管扶正器94的下方。
[0054]作为一种可实施的方式，请参阅图2所示，异型接箍130套装固定于外冲砂管120的上端，上密封接头140上设置贯通孔，上密封接头140通过贯通孔套装固定于内冲砂管110的上端；上密封接头140的外壁上间隔设置多个凸起筋，凸起筋沿径向延伸至异型接箍130的内壁面并与其固定连接；内冲砂管110和外冲砂管120通过异型接箍130和上密封接头140连接成一体。
[0055]将内冲砂管110、外冲砂管120加工形成一体式的冲砂同心管10，相比于内冲砂管110采用悬挂连接的方式，连接作业简单，内冲砂管110和外冲砂管120通过异型接箍130和上密封接头140能可靠密封。应用常规修井作业设备即可简单快捷地下入冲砂同心管10。
[0056]作为一种可实施的方式，在内冲砂管110的下端沿其外壁的周向固定设置至少两个支撑肋150 ;支撑肋150为柱体，其两端分别抵靠到外冲砂管120的内壁和内冲砂管110的外壁。
[0057]作为一种可实施的方式，支撑肋150的数量与凸起筋的数量相同，支撑肋150沿内冲砂管110外壁的分布位置对应于凸起筋沿上密封接头140外壁的分布位置，避免了冲砂循环时冲砂液的流动受到过大的冲击阻力，从而提高了冲砂效率。
[0058]作为一种可实施的方式，内冲砂管110上端的外壁上设置外部台阶，上密封接头140下端的内壁上设置与外部台阶相配合的内部台阶；内冲砂管110下端的外壁上设置朝端部倾斜的过渡面114，上密封接头140上端的内壁上设置楔入面144，楔入面144的斜率与过渡面114的斜率相同。较优地，过渡面114或楔入面144上套装至少一个密封圈170。本实施例中，在过渡面114上设置两个密封圈170。通过上密封接头140、过渡面114、楔入面144和密封圈170，可有效地保证冲砂同心管10在冲砂作业中可靠密封。
[0059]当冲砂同心管10的数量为至少两根时，冲砂同心管10从上至下依次连接，位于下方的冲砂同心管10的楔入面144与位于上方的冲砂同心管10的过渡面114密封贴合。较优地，相邻的冲砂同心管10之间为油管扣型连接。通常，在套管40内下入管柱的操作过程复杂、风险大，且需要专门的井控设备和安装工具。本发明的冲砂同心管10的连接过程与普通油管的连接过程相同，无需特种设备及工具，操作简单、安全可靠。
[0060]根据探砂头测得的数据及油藏情况，确定冲砂深度，再根据冲砂深度要求设计低压漏失井的冲砂管柱。由于冲砂同心管10的连接方式等同于普通油管的连接操作，所以冲砂同心管10的使用数量不受限制，可形成较长的密封漏失段。本发明可应用于长井段的漏失冲砂，也可应用于短井段的漏失冲砂。
[0061]本发明还提出一种低压漏失井的冲砂方法，采用所述低压漏失井的冲砂管柱进行冲砂作业，具体步骤如下:
[0062]S10，按照现场作业探砂面的数据，确定低压漏失井的冲砂管柱中冲砂同心管10的使用根数及冲砂转换短节20、上自封式封隔器50、下自封式封隔器60的下入位置，设计形成实际需要的低压漏失井的冲砂管柱的结构；
[0063]S20，将套管40的下端插入沉砂床100，下入低压漏失井的冲砂管柱，采用反冲砂方式开展冲砂作业，将冲砂液按照预定的设计排量从油套环空32的上方开口注入套管40与油管30之间的油套环空32 ;较优地，预定的设计排量一般为2?5倍的井筒容积，井筒是指由井口至井底的套管40内壁和人工井底所围成的筒状空间；
[0064]S30，冲砂液经冲砂转换短节20自上而下流入冲砂同心管10的环形空腔12，再从环形空腔12的下方开口流出；上自封式封隔器50位于油层的上方，上自封式封隔器50和下自封式封隔器60之间为防止冲砂液进入地层的密封漏失段，冲砂液仅在下自封式封隔器60的下方与地层接触；冲砂器70掀砂和搅动；
[0065]S40，携砂的冲砂液依次经探砂头80、冲砂器70、内冲砂管110的内腔、油管30的内腔自下而上流出井口，完成冲砂循环；
[0066]S50，冲砂液的循环量为至少两倍的井筒容积，或井口返出冲砂液的砂比满足冲砂设计要求，完成冲砂作业。
[0067]较优地，在SlO中，按照现场作业探砂面的数据，确定油管扶正器92和同心管扶正器94的下入位置。
[0068]以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种低压漏失井的冲砂管柱，包括套管和置于所述套管内的油管，所述套管与所述油管之间形成油套环空，其特征在于，所述油管的下端从上至下依次连接用于液流转换的冲砂转换短节、至少一根冲砂同心管、冲砂器和探砂头；所述套管内设置分别位于所述冲砂同心管的上下两端的上自封式封隔器和下自封式封隔器，所述上自封式封隔器位于油层的上方； 所述冲砂同心管包括外冲砂管和置于所述外冲砂管内的内冲砂管，所述外冲砂管与所述内冲砂管之间形成环形空腔，所述内冲砂管的内腔与所述油管的内腔对接；所述油套环空中的冲砂液经所述冲砂转换短节自上而下流入所述环形空腔，再从所述环形空腔的下方开口流出，携砂的所述冲砂液依次经所述探砂头、所述冲砂器、所述内冲砂管的内腔、所述油管的内腔自下而上流出。
2.根据权利要求1所述的低压漏失井的冲砂管柱，其特征在于，所述下自封式封隔器与所述探砂头间隔的距离为0.3m?0.6m。
3.根据权利要求1所述的低压漏失井的冲砂管柱，其特征在于，所述油管的内径与所述内冲砂管的内径相等，所述内冲砂管的内腔的截面面积与所述环形空腔的截面面积相等。
4.根据权利要求1所述的低压漏失井的冲砂管柱，其特征在于，所述冲砂器为旋转射流冲砂器。
5.根据权利要求1至4任一项所述的低压漏失井的冲砂管柱，其特征在于，所述油管的下端安装油管扶正器，所述冲砂同心管的下端安装同心管扶正器。
6.根据权利要求5所述的低压漏失井的冲砂管柱，其特征在于，所述上自封式封隔器的上端面与所述冲砂同心管的上端面平齐，所述下自封式封隔器位于所述同心管扶正器的下方。
7.根据权利要求1所述的低压漏失井的冲砂管柱，其特征在于，异型接箍套装固定于所述外冲砂管的上端，上密封接头上设置贯通孔，所述上密封接头通过所述贯通孔套装固定于所述内冲砂管的上端； 所述上密封接头的外壁上间隔设置多个凸起筋，所述凸起筋沿径向延伸至所述异型接箍的内壁面并与其固定连接；所述内冲砂管和所述外冲砂管通过所述异型接箍和所述上密封接头连接成一体。
8.根据权利要求7所述的低压漏失井的冲砂管柱，其特征在于，在所述内冲砂管的下端沿其外壁的周向固定设置至少两个支撑肋；所述支撑肋为柱体，其两端分别抵靠到所述外冲砂管的内壁和所述内冲砂管的外壁。
9.根据权利要求8所述的低压漏失井的冲砂管柱，其特征在于，所述支撑肋的数量与所述凸起筋的数量相同，所述支撑肋沿所述内冲砂管外壁的分布位置对应于所述凸起筋沿所述上密封接头外壁的分布位置。
10.根据权利要求7所述的低压漏失井的冲砂管柱，其特征在于，所述内冲砂管上端的外壁上设置外部台阶，所述上密封接头下端的内壁上设置与所述外部台阶相配合的内部台阶； 所述内冲砂管下端的外壁上设置朝端部倾斜的过渡面，所述上密封接头上端的内壁上设置楔入面，所述楔入面的斜率与所述过渡面的斜率相同。
11.一种低压漏失井的冲砂方法，其特征在于，采用如权利要求1至10任一项所述的低压漏失井的冲砂管柱进行冲砂作业，具体步骤如下: S10，按照现场作业探砂面的数据，确定所述低压漏失井的冲砂管柱中冲砂同心管的使用根数及冲砂转换短节、上自封式封隔器、下自封式封隔器的下入位置； S20，将套管的下端插入沉砂床，下入所述低压漏失井的冲砂管柱，采用反冲砂方式开展冲砂作业，将冲砂液按照预定的设计排量注入所述套管与油管之间的油套环空； S30，所述冲砂液经冲砂转换短节自上而下流入冲砂同心管的环形空腔，再从所述环形空腔的下方开口流出；上自封式封隔器和下自封式封隔器之间为防止所述冲砂液进入地层的密封漏失段，所述冲砂液在所述下自封式封隔器的下方与地层接触；冲砂器掀砂和搅动； S40，携砂的所述冲砂液依次经探砂头、所述冲砂器、内冲砂管的内腔、油管的内腔自下而上流出井口，完成冲砂循环； S50，所述冲砂液的循环量为至少两倍的井筒容积，或井口返出所述冲砂液的砂比满足冲砂设计要求，完成冲砂作业。
【文档编号】E21B17/00GK104481432SQ201410680006
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年11月24日 优先权日:2014年11月24日
【发明者】阚长宾, 余五星, 高立江, 刘占广 申请人:中国石油天然气股份有限公司