一种井下正压式自捞砂水力除塞系统及除塞方法技术方案

本发明专利技术涉及石油开发技术领域，提供一种井下正压式自捞砂水力除塞系统包含：高压泵；连接至高压泵的油管；钻塞喷枪；以及设置于油管和钻塞喷枪之间的自捞砂管柱。自捞砂管柱包含：中心管，中心管的内壁限定管柱内腔，管柱内腔与油管和钻塞喷枪流体连通以形成高压液体流动通道的至少一部分；以及与中心管同轴并周向环绕于中心管外部的外壁管。该除塞系统通过采用水射流技术对灰塞段进行去除、清洗井筒内壁的同时，通过自捞砂装置设计实现灰塞碎屑、砂粒的回收与返排，实现水平井除塞、捞砂一体化作业。本发明专利技术同时提供一种使用该除塞系统的井下正压式自捞砂水力除塞方法。井下正压式自捞砂水力除塞方法。井下正压式自捞砂水力除塞方法。

【技术实现步骤摘要】
一种井下正压式自捞砂水力除塞系统及除塞方法


[0001]本专利技术涉及石油开发
，更具体地涉及一种井下正压式自捞砂水力除塞系统及使用该系统除塞的方法。

技术介绍

[0002]油田开采过程中，砂石在井筒内堆积并堵塞套管可形成灰塞。灰塞段的产生原因既可能是由于疏松砂岩底层胶结构强度低导致砂石随地层流体进入井筒；又可能是在因油水井存在出水严重、注水或注汽不均匀等问题时，人为采用化学堵剂或水泥堵剂对目标层进行堵水、堵漏及封窜。为了保证封堵的成功率和有效性，往往需要对整个井段封堵，封堵长度可达数百米，封堵完成后需要对生成的灰塞段进行钻除，从而恢复生产井的生产。
[0003]目前常规钻塞装置使用螺杆钻塞和顶驱钻塞两种方式进行除塞，均存在钻塞钻不净、套管内壁有灰塞残留、返排能力差、无法适用套变井和钻塞后难以快速复产等问题。同时针对长距离除塞作业，现有钻塞速度慢、成本高。对于螺杆钻，其输出扭矩小，遇到硬度和强度高的灰塞无法钻除；对于顶驱钻，输出扭矩大，但深井传输能力差且易钻伤套管。目前，尚不存在有效措施能够同时解决直井、大斜度井和水平井的灰塞段的清除问题，尤其是水平井的灰塞钻除，难度极大。
[0004]因此，研制一种实现灰塞段的快速干净钻除、不损伤套管，同时解决水平井的返排避免管柱砂埋，作业完成后需能快速复产的除塞系统及方法成为石油开发
亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种井下正压式自捞砂水力除塞系统，通过采用水射流技术对灰塞段进行去除、清洗井筒内壁的同时，通过自捞砂装置设计实现灰塞碎屑、砂粒的回收与返排，实现水平井除塞、捞砂一体化作业。本专利技术同时提供一种使用该除塞系统的井下正压式自捞砂水力除塞方法。
[0006]依据本专利技术，提供一种井下正压式自捞砂水力除塞系统，包含：
[0007]高压泵；
[0008]油管，高压泵连接至油管并设置为向油管内泵入高压液体；
[0009]钻塞喷枪；以及
[0010]自捞砂管柱，自捞砂管柱设置于油管和钻塞喷枪之间，并且自捞砂管柱包含：
[0011]中心管，中心管的内壁限定管柱内腔，管柱内腔与油管和钻塞喷枪流体连通以形成高压液体流动通道的至少一部分；以及
[0012]外壁管，外壁管与中心管同轴并周向环绕于中心管的外部，其中外壁管的内壁与中心管的外壁限定环形的管柱外腔，管柱外腔具有邻近油管的过流端和邻近钻塞喷枪的进砂端，其中过流端允许粒度小于第一阈值的颗粒通过，进砂端允许粒度小于第二阈值的颗粒单向进入管柱外腔，第一阈值小于第二阈值。
[0013]依据本专利技术的一个实施例，除塞系统包含连接于油管和自捞砂管柱之间的助返喷枪，助返喷枪设置为将高压液体流动通道内的高压液体喷射至除塞系统的外部。
[0014]依据本专利技术的一个实施例，助返喷枪包含：
[0015]助返喷枪本体，助返喷枪本体呈管状并与油管和自捞砂管柱的中心管流体连通；
[0016]助返喷枪喷射部，助返喷枪喷射部包含：
[0017]助返喷枪凸部，助返喷枪凸部自助返喷枪本体径向向外延伸；
[0018]助返喷枪喷射孔道，助返喷枪喷射孔道径向贯穿助返喷枪凸部延伸，以连通高压液体流动通道和除塞系统的外部；
[0019]助返喷枪过滤元件，助返喷枪过滤元件设置于助返喷枪喷射孔道内；
[0020]助返喷枪封堵元件，助返喷枪封堵元件安装至助返喷枪喷射孔道邻近除塞系统的外部的一端，以固定助返喷枪过滤元件并密封助返喷枪喷射孔道；以及
[0021]助返喷枪喷射孔，助返喷枪喷射孔贯穿助返喷枪凸部的侧壁延伸，以连通助返喷枪喷射孔道和除塞系统的外部；
[0022]其中，助返喷枪喷射孔道内的高压液体经助返喷枪过滤元件过滤后，通过助返喷枪喷射孔朝向油管所在方向喷射。
[0023]依据本专利技术的一个实施例，助返喷枪喷射孔的中心线与助返喷枪本体的轴线呈15
‑
45
°
夹角。
[0024]依据本专利技术的一个实施例，助返喷枪喷射部邻近自捞砂管柱的过流端设置。
[0025]依据本专利技术的一个实施例，助返喷枪包含等间隔地周向环绕于助返喷枪本体设置的多个助返喷枪喷射部。
[0026]依据本专利技术的一个实施例，自捞砂管柱包含过流组件，过流组件包含：
[0027]过流环，过流环呈环状并安装至管柱外腔的过流端；
[0028]过流孔，过流孔轴向贯穿过流环延伸，以连通管柱外腔与除塞系统的外部；
[0029]过流环过滤元件，过流环过滤元件安装于过流孔内，并设置为允许粒度小于第一阈值的颗粒通过；以及
[0030]呼吸孔钉，呼吸孔钉安装至过流孔邻近除塞系统的外部的端面，以固定过流环过滤元件并允许过滤后的上返流体通过。
[0031]依据本专利技术的一个实施例，过流组件包含过流环内管，过流环内管呈管状并与油管和自捞砂管柱的中心管流体连通，其中过流环周向环绕地安装至过流环内管的外壁。
[0032]依据本专利技术的一个实施例，自捞砂管柱包含连接外壁管与过流组件的第一捞砂扶正元件，第一捞砂扶正元件包含第一外扶正凸起，第一外扶正凸起自第一捞砂扶正元件的外壁径向延伸并设置有螺旋状凹陷。
[0033]依据本专利技术的一个实施例，自捞砂管柱包含进砂组件，进砂组件包含：
[0034]进砂环，进砂环呈环状并安装至管柱外腔的进砂端；
[0035]进砂通道，进砂通道轴向贯穿进砂环延伸，以连通管柱外腔与除塞系统的外部；以及
[0036]单向进砂结构，单向进砂结构安装于进砂通道内，并设置为粒度小于第二阈值的颗粒单向进入管柱外腔。
[0037]依据本专利技术的一个实施例，单向进砂结构包含：
[0038]单向过滤接头，单向过滤接头在邻近管柱外腔处固定于进砂通道内并具有第一进砂孔；
[0039]进砂球座，进砂球座在邻近除塞系统的外部处固定于进砂通道内并具有第二进砂孔，其中限定于单向过滤接头和进砂球座之间的进砂通道的部分形成进砂腔；
[0040]进砂球，进砂球设置于进砂腔内；
[0041]进砂弹簧，进砂弹簧一端连接至单向过滤接头，相对的另一端连接至进砂球，其中进砂弹簧处于预紧状态以使进砂球抵靠进砂球座并密封第二进砂孔；以及
[0042]进砂球套，进砂球套周向环绕地设置于进砂腔内，以限定进砂球的径向位移。
[0043]依据本专利技术的一个实施例，自捞砂管柱包含连接外壁管与进砂组件的第二捞砂扶正元件，第二捞砂扶正元件包含第二外扶正凸起，第二外扶正凸起自第二捞砂扶正元件的外壁径向延伸并设置有螺旋状凹陷。
[0044]依据本专利技术的一个实施例，自捞砂管柱包含负压冲砂组件，负压冲砂组件包含：
[0045]负压冲砂本体，负压冲砂本体呈管状并与自捞砂管柱的中心管流体连通；以及
[0046]负压冲砂喷射部，负压冲砂喷射部设置为将高压液体流动通道内的高压液体朝向油管所在方向喷射至管柱外腔内。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种井下正压式自捞砂水力除塞系统，其特征在于，包含：高压泵；油管，所述高压泵连接至所述油管并设置为向所述油管内泵入高压液体；钻塞喷枪；以及自捞砂管柱，所述自捞砂管柱设置于所述油管和所述钻塞喷枪之间，并且所述自捞砂管柱包含：中心管，所述中心管的内壁限定管柱内腔，所述管柱内腔与所述油管和所述钻塞喷枪流体连通以形成高压液体流动通道的至少一部分；以及外壁管，所述外壁管与所述中心管同轴并周向环绕于所述中心管的外部，其中所述外壁管的内壁与所述中心管的外壁限定环形的管柱外腔，所述管柱外腔具有邻近所述油管的过流端和邻近所述钻塞喷枪的进砂端，其中所述过流端允许粒度小于第一阈值的颗粒通过，所述进砂端允许粒度小于第二阈值的颗粒单向进入所述管柱外腔，所述第一阈值小于所述第二阈值。2.根据权利要求1所述的除塞系统，其特征在于，所述除塞系统包含连接于所述油管和所述自捞砂管柱之间的助返喷枪，所述助返喷枪设置为将所述高压液体流动通道内的所述高压液体喷射至所述除塞系统的外部。3.根据权利要求2所述的除塞系统，其特征在于，所述助返喷枪包含：助返喷枪本体，所述助返喷枪本体呈管状并与所述油管和所述自捞砂管柱的所述中心管流体连通；助返喷枪喷射部，所述助返喷枪喷射部包含：助返喷枪凸部，所述助返喷枪凸部自所述助返喷枪本体径向向外延伸；助返喷枪喷射孔道，所述助返喷枪喷射孔道径向贯穿所述助返喷枪凸部延伸，以连通所述高压液体流动通道和所述除塞系统的外部；助返喷枪过滤元件，所述助返喷枪过滤元件设置于所述助返喷枪喷射孔道内；助返喷枪封堵元件，所述助返喷枪封堵元件安装至所述助返喷枪喷射孔道邻近所述除塞系统的外部的一端，以固定所述助返喷枪过滤元件并密封所述助返喷枪喷射孔道；以及助返喷枪喷射孔，所述助返喷枪喷射孔贯穿所述助返喷枪凸部的侧壁延伸，以连通所述助返喷枪喷射孔道和所述除塞系统的外部；其中，所述助返喷枪喷射孔道内的高压液体经所述助返喷枪过滤元件过滤后，通过所述助返喷枪喷射孔朝向所述油管所在方向喷射。4.根据权利要求3所述的除塞系统，其特征在于，所述助返喷枪喷射孔的中心线与所述助返喷枪本体的轴线呈15
‑
45
°
夹角。5.根据权利要求3所述的除塞系统，其特征在于，所述助返喷枪喷射部邻近所述自捞砂管柱的所述过流端设置。6.根据权利要求3
‑
5中任一项所述的除塞系统，其特征在于，所述助返喷枪包含等间隔地周向环绕于所述助返喷枪本体设置的多个助返喷枪喷射部。7.根据权利要求1所述的除塞系统，其特征在于，所述自捞砂管柱包含过流组件，所述过流组件包含：过流环，所述过流环呈环状并安装至所述管柱外腔的所述过流端；
过流孔，所述过流孔轴向贯穿所述过流环延伸，以连通所述管柱外腔与所述除塞系统的外部；过流环过滤元件，所述过流环过滤元件安装于所述过流孔内，并设置为允许粒度小于所述第一阈值的颗粒通过；以及呼吸孔钉，所述呼吸孔钉安装至所述过流孔邻近所述除塞系统的外部的端面，以固定所述过流环过滤元件并允许过滤后的上返流体通过。8.根据权利要求7所述的除塞系统，其特征在于，所述过流组件包含过流环内管，所述过流环内管呈管状并与所述油管和所述自捞砂管柱的所述中心管流体连通，其中所述过流环周向环绕地安装至所述过流环内管的外壁。9.根据权利要求1所述的除塞系统，其特征在于，自捞砂管柱包含连接所述外壁管与所述过流组件的第一捞砂扶正元件，所述第一捞砂扶正元件包含第一外扶正凸起，所述第一外扶正凸起自所述第一捞砂扶正元件的外壁径向延伸并设置有螺旋状凹陷。10.根据权利要求1所述的除塞系统，其特征在于，所述自捞砂管柱包含进砂组件，所述进砂组件包含：进砂环，所述进砂环呈环状并安装至所述管柱外腔的所述进砂端；进砂通道，所述进砂通道轴向贯穿所述进砂环延伸，以连通所述管柱外腔与所述除塞系统的外部；以及单向进砂结构，所述单向进砂结构安装于所述进砂通道内，并设置为粒度小于所述第二阈值的颗粒单向进入所...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔凡楠，郝瑞辉，胡胜勇，姜雷，于广刚，张升峰，杨雨潇，刘天琦，张沂轩，焦健，于瑶函，吴超，严蕾，赵金姝，李青，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：