便捷式双层连续油管抽砂装置及工艺的制作方法

本发明涉及一种用于气井的双层连续油管抽砂装置及工艺。

背景技术：

用于开采天然气的气井在使用一段时间后，由于井内的砂子沉积、结晶形成砂桥及沉砂堵塞井道，影响产气量、甚至完全不产气，此时需要抽出沉砂，以保证采气的顺利进行；以前，用于气井的抽砂方式主要有气举抽砂和泡排抽砂两种，前者通过节流管汇在井内打入液氮和压缩气体，气体膨胀后从油管带出砂子；后者通过连续油管滚筒及驱动装置、连续油管、水泵、注入头等将连续油管送入井内，在井内注入泡排剂，形成泡沫后，通过空压机将泡沫吹出，达到排砂的目的；这两种方式均存在介质膨胀，对地层有破坏，不利于后续的生产，且排沙量不可控，排砂效率有限、能耗高；后来出现了双层连续油管抽砂，如申请号为201610366691公开的而一种，它将冲堵喷头送入井下，通过高压水冲散沉砂，同时也推动冲堵喷头上的进液套向后移动，利用井内的含水砂液在井内高压气体的作用下冲开冲堵喷头内的止回阀、进入内管与外管之间的环空，再提升连续油管，利用井中气压使得环空中的砂液从排砂管排出；但该装置冲堵喷头的结构较为复杂、安装困难，成本高，且进液套等运动部件多，易磨损、工况稳定性也较差，加上需往复提升连续油管，而井深都在千米以上，也影响抽砂效率。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术存在的上述不足，提供一种便捷式双层连续油管抽砂装置及工艺，它具有结构较为简单、安装使用方便，成本低的优点，且不易磨损、工况稳定性好、抽砂效率高。

为达到上述目的，本发明的便捷式双层连续油管抽砂装置，包括滚筒及驱动装置、绕于滚筒上的连续油管、输送连续油管的注入头、置于井口的防喷器、冲砂喷头；连续油管包括内管和外管，内管与外管之间为环空，环空的后端封闭；其特征在于内管的后端联有三通接头，三通接头的两进管上均设有控制阀，一进管与冲砂介质泵相连，另一进管与排砂气泵相连；冲砂喷头包括均设有内孔并依次固联的上接管、连接管、套管、进砂管、过渡管及喷头座，在上接管内设有内管接头，外管前端与上接管联接，内管前端与内管接头联接；进砂管的内孔为前小后大的阶梯孔，一中心连接管穿过套管连接内管接头的内孔和进砂管阶梯孔的小径端，套管还设有轴向的过砂孔，在套管后方的连接管内设有与过砂孔对应的单向阀芯及弹簧，在单向阀芯后方的中心连接管内设有径向的排砂孔，在进砂管的阶梯孔的大径端设有径向的砂液孔；在喷头座内滑动的设有活塞柱，活塞柱上设有活塞，活塞柱设有轴向的前盲孔和后盲孔，后盲孔与阶梯孔小径端相通，活塞柱内设有连通后盲孔与活塞外圆周的后过流孔，在后过流孔前方的喷头座内孔设有一段连接环槽，活塞柱内设有连通前盲孔与连接环槽对应处活塞外圆周的前过流孔，在活塞柱前方的喷头座内设有复位弹簧；喷头座前端联接有与其内孔相通的喷头；在高于井口的外管上连有与环空相通的排砂管，排砂管上设有阀门；

作为本发明便捷式双层连续油管抽砂装置的进一步改进，在活塞后方的活塞柱内设有连通后盲孔与外圆周的径向增压孔；可快速推动活塞柱前行；

作为本发明便捷式双层连续油管抽砂装置的进一步改进，在上接管的内孔和内管接头的外圆均设有台阶，一支撑套置于两台阶之间，支撑套还设有轴向通孔；可方便的对内管接头进行轴向定位；

本发明适用于上述便捷式双层连续油管抽砂装置的一种工艺，该工艺用于井内积水少的工况，包括以下步骤：1）关闭阀门，通过滚筒及驱动装置、注入头将连续油管及冲砂喷头送入井下；2）将冲砂介质泵与内管接通，启动冲砂介质泵, 将液体冲砂介质经内管送入内管接头、中心连接管、进砂管阶梯孔的小径端及活塞柱的后盲孔，同时推动活塞柱前行，直到后过流孔与前过流孔均与连接环槽相通，液体冲砂介质经喷头座和喷头向前喷射、冲散沉砂，形成砂液，此时液体冲砂介质也经排砂孔进入环空，单向阀芯封闭过砂孔；3）液体冲砂介质喷射一段时间后，关闭冲砂介质泵，液体冲砂介质压力消失，活塞柱在复位弹簧的作用下复位，后过流孔与前过流孔断开；4）打开阀门，将排砂气泵与内管接通，启动排砂气泵，向内管接头及中心连接管通入气体，该气压低于液体冲砂介质的液压，活塞柱保持静止，气体经排砂孔进入环空、将环空内的液体冲砂介质由排砂管排出，关闭排砂气泵；5）环空内的液体冲砂介质排出后，环空内的液压消失，环空内的压力低于井内气压，井内的砂液在井内气压的作用下经砂液孔、套管的过砂孔推开单向阀芯，进入环空，直至环空内的压力关闭单向阀芯；6）再启动排砂气泵，向内管接头及中心连接管通入气体，该气压低于液体冲砂介质的液压，活塞柱保持静止，气体经排砂孔进入环空、将环空内的砂液由排砂管排出；重复上述步骤，可将连续油管下放到井底再次抽砂,直至砂液排尽。

本发明相对于现有的连续油管抽砂装置，其冲砂喷头无进液套等运动部件，结构更为简单、安装使用方便，成本低，且只有活塞柱一个运动部件，运动部件少，磨损小，不易发生卡涩等现象，工况稳定性好，加上通过排砂气泵注气排砂，无需往复提升连续油管，抽砂效率大幅提高；

本发明适用于上述便捷式双层连续油管抽砂装置的另一种工艺，该工艺用于井内积水多的工况，包括以下步骤：1）关闭阀门，通过滚筒及驱动装置、注入头将连续油管及冲砂喷头送入井下；2）将冲砂介质泵与内管接通，启动冲砂介质泵, 将气体冲砂介质经内管送入内管接头、中心连接管、进砂管阶梯孔的小径端及活塞柱的后盲孔，同时推动活塞柱前行，直到后过流孔与前过流孔均与连接环槽相通，气体冲砂介质经喷头座和喷头向前喷射、冲散沉砂，与井内的积液混合形成砂液，此时气体冲砂介质也经排砂孔进入环空，单向阀芯封闭过砂孔；3）气体冲砂介质喷射一段时间后，关闭冲砂介质泵，气体冲砂介质压力消失，活塞柱在复位弹簧的作用下复位，后过流孔与前过流孔断开；4）打开阀门，将环空内的气体冲砂介质由排砂管排出；5）环空内的气体冲砂介质排出后，环空内的压力低于井内气压，井内的砂液在井内气压的作用下经砂液孔、套管的过砂孔推开单向阀芯，进入环空，直至环空内的压力关闭单向阀芯；6）将排砂气泵与内管接通，启动排砂气泵，向内管接头及中心连接管通入气体，该排砂气压低于气体冲砂介质的气压，活塞柱保持静止，气体经排砂孔进入环空、将环空内的砂液由排砂管排出；

该工艺利用井内的较多的积液，采用气体作为冲砂介质，可同样在井内形成流动性较好的砂液；打开阀门，将环空与大气相通即可实现环空内的压力低于井内气压，操作更为简单、方便，工序少，可进一步提高抽砂效率；

作为本发明便捷式双层连续油管抽砂工艺的进一步改进，将从排砂管排出的砂液引至储液罐；可防止污染环境。

综上所述，本发明具有结构较为简单、安装使用方便，成本低的优点，且不易磨损、工况稳定性好、抽砂效率高。

附图说明

图1为本发明便捷式双层连续油管抽砂装置实施例的主视图。

图2为图1中冲砂喷头的主视图。

图3为图2中支撑套的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

如图1至图3所示，本发明实施例的便捷式双层连续油管抽砂装置，包括滚筒1、作为驱动装置的电机和减速器（未示出）、绕于滚筒1上的连续油管2、输送连续油管的注入头4、置于井口的防喷器5、冲砂喷头3；连续油管2包括内管7和外管8，内管7与外管8之间为环空，环空的后端通过外管8包覆内管7封闭；内管7的后端位于外管8外，内管7的后端联有三通接头6，三通接头6的两进管上均设有控制阀9和10，一进管与冲砂介质泵11相连，另一进管与排砂气泵12相连；冲砂喷头3包括均设有内孔并依次通过螺纹固联的上接管13、连接管14、套管15、进砂管16、过渡管17及喷头座18，在上接管13内设有内管接头19，外管8前端与上接管13联接，内管7前端与内管接头19联接，在上接管13的内孔和内管接头19的外圆均设有台阶，一支撑套35置于两台阶之间，支撑套35还设有三个轴向通孔36；进砂管16的内孔为前小后大的阶梯孔，一中心连接管20穿过套管15连接内管接头19的内孔和进砂管16阶梯孔的小径端，套管15还设有数个轴向的过砂孔21，在套管15后方的连接管14内设有与过砂孔21对应的单向阀芯22及弹簧23，在单向阀芯22后方的中心连接管20内设有径向的数个排砂孔24，在进砂管16的阶梯孔的大径端设有径向的数个砂液孔25；在喷头座18内滑动的设有活塞柱26，活塞柱26上设有活塞27，活塞柱26设有轴向的前盲孔28和后盲孔29，在活塞27后方的活塞柱26内设有连通后盲孔29与外圆周的数个径向增压孔34，后盲孔29与进砂管16阶梯孔小径端相通，活塞柱26内设有连通后盲孔29与活塞27外圆周的数个后过流孔30，在后过流孔30前方的喷头座18的内孔设有一段连接环槽31，活塞柱26内设有连通前盲孔28与连接环槽31对应处活塞外圆周的前过流孔32，在活塞柱26前方的喷头座18内设有复位弹簧33；喷头座18前端联接有与其内孔相通的喷头（未示出）；在高于井口的外管8上连有与环空相通的排砂管37，排砂管37与储液罐（未示出）相连，排砂管37上设有阀门38；

对于井内积水少的工况，上述便捷式双层连续油管抽砂装置可实施的一种工艺，包括以下步骤：1）关闭阀门38，通过滚筒1及驱动装置、注入头4将连续油管2及冲砂喷头3送入井下；2）通过打开控制阀9，将冲砂介质泵11（液泵）与内管7接通，启动冲砂介质泵11，将清水等液体冲砂介质经内管7送入内管接头19、中心连接管20、进砂管16阶梯孔的小径端及活塞柱26的后盲孔29，推动活塞柱26前行，直到后过流孔30与前过流孔32均与连接环槽31相通，液体冲砂介质经前盲孔28、喷头座18和喷头向前喷射、冲散井内的沉砂，形成砂液，此时液体冲砂介质也经排砂孔24、轴向通孔36进入环空，单向阀芯22封闭过砂孔21；3）液体冲砂介质喷射一段时间后，关闭冲砂介质泵11，液体冲砂介质压力消失，活塞柱26在复位弹簧33的作用下复位，后过流孔30与前过流孔32断开；4）关闭控制阀9，打开阀门38，通过打开控制阀10将排砂气泵12与内管7接通，启动排砂气泵12，向内管接头19及中心连接管20通入气体，该气压低于液体冲砂介质的液压，复位弹簧33的作用使得活塞柱26保持静止，气体经排砂孔24、轴向通孔36进入环空、将环空内的液体冲砂介质由排砂管37排出，再关闭排砂气泵12；5）环空内的液体冲砂介质排出后，环空内的液压消失，环空内的压力（气压）低于井内气压，井内的砂液在井内气压的作用下经砂液孔25、套管15的过砂孔21推开单向阀芯22，再经排砂孔24、轴向通孔36进入环空，直至环空内的砂液压力加大气压和弹簧23的作用力大于井内气压，将单向阀芯22自动关闭；6）再启动排砂气泵12，向内管接头19及中心连接管20通入气体，该气压仍低于液体冲砂介质的液压，活塞柱26保持静止，气体经排砂孔24、轴向通孔36进入环空、将环空内的砂液由排砂管37排出；重复上述步骤，可实现再次抽砂,直至井内砂液基本排尽。

本发明相对于现有的连续油管抽砂装置，其冲砂喷头3无进液套等运动部件，结构更为简单、安装使用方便，成本低，且只有活塞柱26一个运动部件，运动部件少，磨损小，不易发生卡涩等现象，工况稳定性好，加上通过排砂气泵12注气排砂，无需往复提升连续油管2，抽砂效率大幅提高；

对于井内积水多的工况，上述便捷式双层连续油管抽砂装置可实施另一种工艺，包括以下步骤：1）关闭阀门38，通过滚筒1及驱动装置、注入头4将连续油管2及冲砂喷头3送入井下；2）打开控制阀9，将冲砂介质泵11（为气泵）与内管7接通，启动冲砂介质泵11，将气体类冲砂介质经内管7送入内管接头19、中心连接管20、进砂管16阶梯孔的小径端及活塞柱26的后盲孔29，同时推动活塞柱26前行，直到后过流孔30与前过流孔32均与连接环槽31相通，气体冲砂介质经喷头座18和喷头向前喷射、冲散沉砂，与井内的积液混合形成砂液，此时气体冲砂介质也经排砂孔24进入环空，单向阀芯22封闭过砂孔21；3）气体冲砂介质喷射一段时间后，关闭冲砂介质泵11，气体冲砂介质压力消失，活塞柱26在复位弹簧33的作用下复位，后过流孔29与前过流孔28断开；4）打开阀门38，将环空内的气体冲砂介质由排砂管37排出；5）环空内的气体冲砂介质排出后，环空内的压力低于井内气压，井内的砂液在井内气压的作用下经砂液孔25、过砂孔21推开单向阀芯22，进入环空，直至环空内的压力关闭单向阀芯22；6）关闭控制阀9，打开控制阀10，将排砂气泵12与内管接通，启动排砂气泵12，向内管接头19及中心连接管20通入气体，该排砂气压低于气体冲砂介质的气压，活塞柱26保持静止，气体经排砂孔24进入环空、将环空内的砂液由排砂管37排出；本实施例的工艺，利用井内的积液，通过喷气冲散沉砂，可同样在井内形成流动性较好的砂液；只需打开阀门38即可降低环空内的气压，操作更为简单、方便，工序少，可进一步提高抽砂效率；径向增压孔34可快速推动活塞柱26前行；支撑套35可方便的对内管接头19进行轴向定位；作为本工艺的一种特例，由于介质都为气体，冲砂介质泵11与排砂气泵12可合二为一，只是输出介质的压力不同；

本发明不限于上述实施方式，如驱动装置也可由液压马达代替，砂液孔、排砂孔等的数量可以是多个。