防砂筛管内混气水脉冲射流解堵管柱的制作方法

1.本发明涉及一种油田用井下管柱，具体涉及一种防砂筛管内混气水脉冲射流解堵工艺管柱。


背景技术：

2.对于疏松粉砂泥岩出砂地层，油水井常用的防砂方法是下入滤砂管进行防砂生产，随着生产时间的增长，地层内可移动的砂泥质颗粒则会聚集到近井、射孔炮眼、防砂筛管内外，使筛管内外邻近部位产生堵塞，导致地层渗透率和产能下降，严重时导致停产。
3.解除堵塞的方法通常分为两大类：一是不动原防砂管柱解堵法，即在现有的防砂管柱内下入更小尺寸的工艺管柱进行解堵。通常运用的方法：一是用化学法酸化处理地层或化学解堵剂解堵，但施工后期残酸液难以处理且费用高；二是用高压水通过下入小尺寸冲管进行循环冲洗，但因处理强度和深度限制，导致有效期短，对于堵塞严重的井效果不理想甚至无效果，对于地层压力较低的油层会导致洗井液倒灌入地层，也易造成更严重的堵塞和污染。其它物理解堵方法则因油井内筛管和筛管顶部封隔器的内径尺寸限制，导致有效解堵工具难以下入而无法实施。
4.二是起出防砂管柱解堵法，通常对于防砂筛管及防砂筛管外堵塞严重的井，在常规冲洗无效时必须拔出井内滤砂管，再对油井实施物理及化学的解堵方法来恢复油井的产能。常用解堵方法主要有气体泡沫混排、负压气举和高压水射流的方法来解决，这些方法对于堵塞偏轻、堵塞深度不高的井效果有效，对于堵塞密实、堵塞半井较大、地层压力较低的的井则效果有限甚至无效。


技术实现要素：

5.本发明的目的就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种防砂筛管内混气水脉冲射流解堵管柱及其工具。
6.其技术方案是：防砂筛管内混气水脉冲射流解堵管柱，包括油管、套管、大小接头、防砂封隔器、扩张封隔器、第一射流器、防砂筛管、旋流激发器、第二射流器探冲导头、单流堵塞球和气举阀，与油管连接的大小接头的以下部件都是用不同尺寸的油管短节通过丝扣串联连接。
7.所述探冲导头底部设有锥形引导体，探冲导头中心设有循环冲砂通道，探冲导头顶部设有锥形球座，起到引导工具串下入、探测防砂筛管的內积砂面、循环冲砂洗井和液流控制的功能。当反循环探冲砂完成后，投单流球到探冲导头的顶部圆锥形阀座处，将底部探冲导头的内流通道堵住，后注入正循环射流解堵操作，将全部高压气水用于正循环射流解堵。
8.所述第一射流器和第二射流器为厚壁管结构，管体上设有供安装脉冲射流喷嘴用的多个径向柱孔，装配射流喷嘴后发挥射流喷射枪的作用，可以将中心管内的高压气水两相流体以高速空化混气水液滴的形式射流冲击防砂筛管及其内外的堵塞物。喷嘴的内部形
状、尺寸、材质可因需而调换，需选用耐冲蚀、脉冲空化效果好、冲击强度高、对堵塞物针对性强的喷嘴,也可以根据施工需要用盲孔丝堵将径向柱孔堵住。
9.所述旋流激发器8设有外壁斜向（30-60度角度）与液流逆向的阻流漩涡激发环槽，纵剖面近似流线锯齿状，其作用是将沿外壁向上的平行液流引导激发逆向漩涡并迫使部分液流分流去穿越防砂筛管、淘洗防砂筛管外的环填砂体，实现对防砂筛管内外的横向和纵向冲洗、清堵。也可以用橡胶材质、聚四氟乙烯等耐磨弹性材质及其它合成材质制造，满足容易起下、够强度、韧性好、耐冲击、耐磨蚀即可。
10.所述扩张封隔器可以是双级朝下皮碗式结构，也可以是扩张式皮囊结构，其功用一是将脉冲空化冲洗液阻流在油层防砂井段内，其二是将气液固三相返流冲洗液筛管外壁同套管内壁间的环形堵塞带，并对射孔炮眼内的堵塞产生波及、空化、负压返排效果。
11.所述的气举阀是常用的气举用井下工具，其下入深度位置和开启压力因井的具体静压值来调整，用于地层压力较低、混气水产生的负压值不足以将地层内堵塞物有效清除的井，当正循环射流排出堵塞物不足时，可以从油井油套环形空间内反循环注气气举排液解堵，从而实现在射流解堵之后追加气举反排解堵，不必改换管柱。
12.本发明与现有技术相比较，具有以下优点：综合优化了复合解堵作用机理，管柱与工具具有独特的优势。它充分运用多种解堵作用的相互协同产生的叠加效应，对地层不同堵塞部位在不同阶段的主导解堵工艺、作用强度不同，因此解堵针对性更强、强度更高、作用范围及处理半径更大、有效期更长，且施工简便、性价比高、经济性好，同现有的常规探冲砂、脉冲水射流和氮气混排解堵工艺相比是一个显著的进步，具有集洗井冲砂、射流解堵和气举解堵三功能为一体化的特效解堵工艺。
13.本发明可用于石油行业油气生产井、注水井中的直井、定向井、水平井中，也可用于页岩油气井、煤层井、采水井、采盐井、地热井等，用于井的酸洗、酸化排液等化学法处理作业。。
附图说明
14.图1是本发明一种实施例的结构示意图；图2是本发明一种实施例的剖视图。
具体实施方式
15.参照图1-2，防砂筛管内混气水脉冲射流解堵管柱，包括油管1、套管2、大小接头3、防砂封隔器4、扩张封隔器5、第一射流器6、防砂筛管7、旋流激发器8、第二射流器10、探冲导头9、单流堵塞球11和气举阀13，与油管1连接的大小接头3的以下部件都是用不同尺寸的油管短节通过丝扣串联连接。
16.所述探冲导头9底部设有锥形引导体、中心设有循环冲砂通道、顶部设有锥形球座，起到引导工具串下入、探测防砂筛管7內积砂面、循环冲砂洗井和液流控制的功能。当反循环探冲砂完成后，投单流球11到探冲导头9的顶部圆锥形阀座处，后转入入正循环混气水射流解堵操作，对近井沉积堵塞物进行负压射流解堵返排。
17.所述第一射流器6和第二射流器10为厚壁管结构，管体上设有供安装脉冲射流喷嘴用的多个径向柱孔12，装配射流喷嘴后发挥射流喷射枪的作用，可以将中心管内的高压
气水两相流体以高速空化混气水液滴的形式射流冲击防砂筛管7及其内外的堵塞物。喷嘴的内部形状、尺寸、材质因需而调，需选用耐冲蚀、脉冲空化效果好、冲击强度高、对堵塞物针对性强的喷嘴。
18.所述旋流激发器8由在外壁斜向（30-60度角度）与液流逆向的阻流漩涡激发环槽，纵剖面近似圆滑流线锯齿状，其作用是将向上的平行液流引导激发逆向漩涡并迫使部分液流分流去穿越防砂筛管7、淘洗防砂筛管7外的环填砂体，实现对防砂筛管7内外的横向和纵向冲洗、清堵。可以用橡胶材质、聚四氟乙烯材质及其它合成材质，满足容易起下、够强度、韧性好、耐冲击、耐磨蚀即可。
19.所述扩张封隔器5可以是双级朝下皮碗式结构，也可以是扩张式皮囊结构，其功用一是将脉冲空化冲洗液阻流在油层防砂井段内，其二是将气液固三相返流冲洗液冲洗筛管外壁同套管内壁间的环形堵塞带，并对射孔炮眼内的堵塞产生波及、空化、负压返排作用。
20.本发明的工作过程如下：步骤一，探冲砂操作：将如图1所示联接好的工具串按照常规探冲砂的工艺要求下入防砂筛管7内，进行探砂面和反循环冲砂操作，至防砂筛管7底部，并观测记录冲出砂及筛管内堵塞物情况。
21.探冲砂施工过程液流巡回流向同常规反洗井冲砂作业相近，泵送洗井解堵液经过油管1和套管2的环形空间进入防砂封隔器4的内壁同油管1的外壁间隙的环形通道，然后到第一射流器6外壁，其中一小部分解堵液经射流喷嘴进入油管，然后到旋流激发器8外壁，然后到第二射流器10外壁，其中也有小部分解堵液经射流喷嘴回流到油管内，然后到探冲导头9携带被冲起的砂粒进入管柱串中心管内腔，然后到油管1内腔，最后进入地面返液罐。
22.步骤二，高压脉冲空化射流解堵操作：向管柱内投单流堵塞球11，待球体落入井下冲洗管柱的探冲导头9顶部球座后，倒换井口控制阀门，启动注水泵和注氮气设备，转入混气水正向循环解堵，油管内高压液流经由喷嘴对正对的防砂筛管7进行高压混气水脉冲空化射流冲洗，同时液流透过防砂筛管7对管外环空中的堵塞物进行冲击振动和淘洗。入井液流分为三个作用部分：一是部分液流对射孔炮眼内的堵塞物产生空化和振动解堵作用；二是部分液流受到上部阻流器的阻挡，沿筛管外环形空间上返到阻流器顶部后又返回到冲洗管柱外壁同防砂筛管内壁之间的夹壁环空中，并携带被洗出的堵塞物返至地面。在上返的过程中，随着气体的膨胀、流速的增高，冲洗加剧。这样就完成了对防砂筛管内部及其外部环填砂内堵塞物的清洗和解除。三是部分进入射孔炮眼内的空化脉冲流体对炮眼内部及邻近地层具有一定的空化和振动解堵作用。随着解堵过程气水比的增加，混排液柱密度逐渐变低，地层返吐返排效应增强，近井内可移动堵塞物随之被排出。
23.解堵施工过程液流巡回流向：地面泵送的解堵液进入油管1，然后进入大小接头3，然后再进入小油管，然后到扩张封隔器5，然后到第一射流器6和第二射流器10，穿过防砂筛管7冲洗并通过筛管外的环填砂将带有堵塞物的清洗液返回到油管1和套管2的环形空间，再到地面储液罐，从而完成一个冲洗循环。
24.对于油层井段较长、地面泵液和泵气设备排量一定的情况下，可以按照设计射流流速和功率接入多级适配阻流器和射流器，射流器间的间距和喷嘴数量因需设置。也可以在井口配套适合可滑动油管的井口装置来移动井下解堵工具实现对油层井段的全程处理。
25.步骤三，高气液比、低密度气水两相流射流混排操作：通常最高返排压差可达6～9mpa，此时接近纯气体混排及多级气举掏空返排效果。地面返出物降到一定值时，堵塞物含量接近入井液时，则完成解堵施工。对于需要滑动管柱补充射流效果的可据地区实操经验而定。
26.该工艺管柱及其工具，可以适用于单相水射流解堵、也可以用于附加氮气后的混气水解堵，对于堵塞物需要化学液如溶剂、解堵剂、降粘剂辅助的，可在地面解堵水中添加。
27.步骤四，反循环气举返排补加解堵处理半井关停水泵，倒流程进行反循环气举该扩大处理半井，油套管环形空间的解堵气体进入气举阀13进入油管内携带井内含堵塞物液体反循环到地面，实现气举返排增效解堵。该步骤为非必要步骤，要视具体境况而定多。该步骤主要适用地层压力较低、堵塞半经较大的井况。射流器与喷嘴的数量、排布、尺寸等因需而设。配套油管、封隔器、扶正器等常用件可据实配套。需要增加旋流剪切作用的场合，可以将射流器上的喷嘴安装孔中心线与径向相差一定的角度（通常5—30度），以增强井筒内的旋流冲刷效果。