一种水平井负压抽砂器的制作方法

本发明属于油田采油技术领域，具体涉及一种水平井负压抽砂器。

背景技术：

随着水平井开发技术的进步，水平段长度、改造段数及压裂规模逐年增大，尤其是水平井“体积压裂”（“千方砂、万方液”、分段多簇）的规模应用，水平井井筒内见砂周期短、出砂量大、漏失严重等问题日益严重，影响了产能的有效发挥和后期措施的顺利开展，需及时进行冲砂洗井作业保证井筒畅通性。

目前，“常规笔尖+工具油管”冲砂工艺仍是各大油田水平井所采用的主体工艺，该工艺配套简单、成本低、适应性强，广泛应用于水平段较短、漏失量较小的水平井。

然而现场应用表明，现在采用的“常规笔尖+工具油管”冲砂工艺存在着冲砂不连续导致耗时长、成本高以及中低压油藏入地液量大、返排率低等问题，同时对地层产生一定程度伤害，影响了水平井开发效果。

针对以上问题国内油田已尝试了基于常规笔尖进行了改进完善或研发了新的冲砂工具，如中国专利CN203394393U公开了一种冲砂笔尖，该冲砂笔尖包括一管状接头，该管状接头的上、下端分别设有内螺纹，该管状接头的内壁设有环形凸台；一喷嘴盘由环形凸台下侧抵靠于该环形凸台；一管状笔尖通过管状接头下端的内螺纹连接于管状接头下端，该管状笔尖的上端抵靠在喷嘴盘的下侧；所述喷嘴盘上设有三个上大下小的阶梯孔，各阶梯孔中固定设置一喷嘴；所述喷嘴底端凸出于喷嘴盘的底面，一铜制防堵帽连接在喷嘴的底端。该专利增加冲砂液的流速，提高冲砂效果，缩短冲砂时间和劳动强度。

又如中国专利CN201513144U公开了一种水平井井下反循环冲砂器，在上接头下端连接有一个中心管，在上接头下端外螺纹连接有一个胶筒芯轴，胶筒芯轴壁上有液体入口，胶筒芯轴的外壁上固定有两个V型胶筒，胶筒芯轴的下端连接有喷嘴轴，喷嘴轴内壁与中心管外壁之间形成环形空间，喷嘴轴壁上有液体出口，喷嘴轴上装有喷嘴，喷嘴轴的下端部连接有顶端为锥形的压帽。该专利能实现旋流冲砂，产生的旋流混砂液体快速反排至地面。

但是，此类基于常规笔尖进行了改进完善或研发了新的冲砂工具仅能提高某方面的冲砂性能或改变井筒内局部流体的方向，仍然无法从本质上解决水平井冲砂过程中不连续、漏失严重的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种水平井负压抽砂器，在水平段井筒内实现连续负压抽砂，同时具有套管内清垢、破碎胶结物的功能，解决水平井冲砂过程中不连续、漏失严重的问题。

本发明的技术方案是提供了一种水平井负压抽砂器，包括外筒、喉管、中心管、喷嘴、连接头和挡板头，所述连接头上部套入外筒内并与其螺纹连接，所述连接头下部端面与挡板头连接，所述连接头前端外壁与中心管下端连接，连接头前端内孔与喉管下端连接，所述喉管从中心管内部穿过中心管上端面，所述喷嘴置于喉管下部内孔内，喷嘴下端面抵在连接头前端内孔端面上，所述外筒内壁与中心管和连接头前端外壁之间形成环形空间，所述外筒上设置有喷射孔，所述连接头内部设有中心通道，中心通道外侧沿径向设置有多个与外筒相通的导液孔一，中心通道外侧沿轴向设置有多个贯穿连接头的抽砂孔，连接头下部侧壁上设置多个导液孔二，连接头下部内壁与挡板头形成一个空腔，导液孔二与该空腔相通，所述连接头和挡板头形成的空腔内和挡板头上均设置有多个抽砂通道。

上述中心管和喉管之间设置有密封圈一。

上述中心管和连接头之间设置有密封垫。

上述连接头和外筒之间设置有密封圈二。

上述喷射孔的轴向夹角为30°，径向夹角为20°。

上述导液孔一和抽砂孔均有3个，且导液孔一和抽砂孔在连接头内沿周向间隔交替分布。

上述喷嘴为上口径小下口径大的锥形结构。

上述连接头与挡板头之间为螺纹连接。

上述连接头与中心管之间为螺纹连接。

上述连接头前端内孔与喉管之间为螺纹连接。

本发明的有益效果：

(1)本发明提供的这种水平井负压抽砂器将井筒内除砂、清垢、破碎胶结物功能集成并实现一趟管柱联作，极大地简化了施工工序，提高了施工效率。

(2)本发明提供的这种水平井负压抽砂器设计了可产生负压的喉管、喷嘴等机构，使地面的动力液体通过专用循环通道将能量直接作用在工具内部的喉管、喷嘴处连续形成负压，将冲砂革新为负压抽砂，提高了除砂效率。

(3)本发明提供的这种水平井负压抽砂器设计了喷射孔将小部分动力液体高速喷出，在有效搅拌砂粒顺利完成抽砂功能同时还具有清理井筒内壁结垢、破碎胶结物功能，还可根据井口泵的排量控制喷射孔处的流速，以达到不同程度破碎的目的，提高了对井筒的适应性，保证了施工后井筒的畅通性，为找堵水、测产液剖面、重复改造等后续作业提供了良好保障。

(4)本发明提供的这种水平井负压抽砂器采用与同心油管工艺管柱配套施工，在水平段内建立了三个通道，施工过程中循环液体不与地层直接接触，有效保护了储层同时从工艺源头解决了水平井除砂过程中漏失的问题。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明水平井负压抽砂器的结构示意图。

图2是图1中沿A-A方向的截面示意图。

图3是本发明水平井负压抽砂器工作过程中流体方向示意图。

图4是水平井连续负压抽砂工艺管柱及施工过程中流体方向示意图。

附图标记说明：1、外筒；2、喉管；3、密封圈一；4、中心管；5、密封垫；6、喷嘴；7、连接头；8、密封圈二；9、挡板头；10、喷射孔；11、导液孔一；12、导液孔二；13、抽砂孔；14、抽砂通道；15、中心通道；16、水平井负压抽砂器；17、内置油管；18、同心油管接箍；19、套管；20、工具油管；21、密封皮碗；22、转换接头。

具体实施方式

实施例1：

为了克服现有水平井冲砂过程中不连续、漏失严重的问题，本实施例提供了一种如图1、图2、图3所示的水平井负压抽砂器，包括外筒1、喉管2、中心管4、喷嘴6、连接头7和挡板头9，所述连接头7上部套入外筒1内并与其螺纹连接，所述连接头7下部端面与挡板头9连接，所述连接头7前端外壁与中心管4下端连接，连接头7前端内孔与喉管2下端连接，所述喉管2从中心管4内部穿过中心管4上端面，所述喷嘴6置于喉管2下部内孔内，喷嘴6下端面抵在连接头7前端内孔端面上，所述外筒1内壁与中心管4和连接头7前端外壁之间形成环形空间，所述外筒1上设置有喷射孔10，所述连接头7内部设有中心通道15，中心通道15外侧沿径向设置有多个与外筒1相通的导液孔一11，中心通道15外侧沿轴向设置有多个贯穿连接头7的抽砂孔13，连接头7下部侧壁上设置多个导液孔二12，连接头7下部内壁与挡板头9形成一个空腔，导液孔二12与该空腔相通，所述连接头7和挡板头9形成的空腔内和挡板头9上均设置有多个抽砂通道14。

其中，所述中心管4和喉管2之间设置有密封圈一3；所述中心管4和连接头7之间设置有密封垫5；所述连接头7和外筒1之间设置有密封圈二8；所述连接头7与挡板头9之间为螺纹连接；所述连接头7与中心管4之间为螺纹连接；所述连接头7前端内孔与喉管2之间为螺纹连接。

本发明的水平井负压抽砂器的安装过程如下：如图1所示，先把喷嘴6置入喉管2下部内孔后，然后将喉管2与连接头7前端内孔螺纹连接，此时喷嘴6下端面顶在了连接头7前端内孔端面并将喷嘴6定位；密封圈一3内置于中心管4的端部、密封垫5套连接头7前端槽内，然后将中心管4从喉管2前端插入后与连接头7前端外圆的螺纹连接；密封圈二8套入连接头7外圆槽内，然后将外筒1自上部套入连接头7并与其螺纹连接；挡板头9与连接头7下部端面螺纹连接。

另外，如图1所示，所述喷射孔10的轴向夹角为30°，径向夹角为20°；所述喷嘴6为上口径小下口径大的锥形结构。如图2所示，所述导液孔一11和抽砂孔13均有3个，且导液孔一11和抽砂孔13在连接头7内沿周向间隔交替分布。

本发明提供的这种水平井负压抽砂器设计了可产生负压的喉管2、喷嘴6等机构，使地面的动力液体通过专用循环通道将能量直接作用在工具内部的喉管2、喷嘴6处连续形成负压，将冲砂革新为负压抽砂，提高了除砂效率。同时，喷射孔10将小部分动力液体高速喷出，在有效搅拌砂粒顺利完成抽砂功能同时还具有清理井筒内壁结垢、破碎胶结物功能，还可根据井口泵的排量控制喷射孔处的流速，以达到不同程度破碎的目的，提高了对井筒的适应性，保证了施工后井筒的畅通性，为找堵水、测产液剖面、重复改造等后续作业提供了良好保障。

实施例2：

在实施例1的基础上，本实施例提供了本发明水平井负压抽砂器在冲砂施工过程中的工艺管柱配套及施工过程：

1、井口配套

如附图4所示，在施工前井口换为“井口四通+连续循环井口装置”。

2、工艺管柱配套

首先进行探砂面及通井作业，确定砂面位置并保证砂面位置以上井筒的通过性能；其次连接工艺管柱，工艺管柱设计为（自井下至井口）：水平井负压抽砂器16+单根同心油管（工具油管+内置油管17+同心油管接箍18）+密封皮碗21+转换接头22+工具油管20(设计长度与砂面位置相关)至井口，长度设计的距离必须大于水平段的长度，保证施工过程中密封皮碗21始终处于直井段内。

3、连接地面管线、连续循环抽砂

工具油管20出口连接滤砂罐，井口四通连接泵车；开泵注入液体，直至井口返液正常并建立循环，此时液体流动方向如图4所示，其后采用连续循环井口装置进行不停泵连续接单根循环抽砂至人工井底。

水平井负压抽砂器工作原理如下：

循环建立后依靠连续循环井口装置即可实现不停泵接单根，此时液体在水平井负压抽砂器内部流动方向始终不变，如图3所示。井口泵注液体仅有极少数通过喷射孔10射出（约占泵注总量的4%），此时可根据井口泵的排量控制喷射孔10处的流速（一般控制在20m/s～30m/s），该液体直接喷至井筒内壁进行清垢并可破碎胶结物，同时将水平井负压抽砂器16前端的沉砂打散冲起使之处于悬浮状态；井口泵注液体中的绝大多数（约占泵注总量的96%）经过导液孔一11进入喷嘴6喷出形成负压，此时被打散、破碎并悬浮的砂粒、垢、胶结物被从抽砂通道14吸入经抽砂孔13进入喉管2，与井口泵注液体一起循环返出井口。

本实施例中如图3和图4中箭头标示方向为液体流动方向。

本实施例采用与同心油管（2 ⁷/₈〞工具油管+1 ⁷/₈〞内置油管+同心油管接箍）工艺管柱配套施工，在水平段内建立了三个通道，5 ¹/₂〞套管19与2 ⁷/₈〞工具油管20，2 ⁷/₈〞工具油管20与1 ⁷/₈〞内置油管17及1 ⁷/₈〞内置油管17内部，前期所有工艺仅有套管与工具油管及工具油管内部两个通道，，施工过程中循环液体不与地层直接接触，有效保护了储层同时从工艺源头解决了水平井除砂过程中漏失的问题；同时水平段内循环通道采用同心油管内部循环，减小了返出通道截面积提高了流速及携砂能力，消除了砂粒自水平段内运移至直井段过程中再次沉积导致的工艺管柱卡钻的风险。

综上所述，本发明提供的这种水平井负压抽砂器将井筒内除砂、清垢、破碎胶结物功能集成并实现一趟管柱联作，极大地简化了施工工序，提高了施工效率。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。