CN112240187A - 一种冲砂解堵注汽工具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种冲砂解堵注汽工具，自上至下依次设有配套抽油泵、注汽外管、桥式冲砂单流阀、冲砂芯管、旋流冲砂管、热膨胀伸缩管、防掉落斜尖；本发明的优点在于：解除了沙卡隐患，且操作简单，便于更换或维修，提高了油管寿命，降低了修井成本高。
Description
技术领域
本发明涉及一种石油开采设备，具体地说是一种冲砂解堵注汽工具，属于石油开采设备领域。
背景技术
油田稠油储量丰富，稠油用泵主要是反馈泵和注采泵，近20年没有更新，本身也存在一定的缺陷：1、注汽垢卡概率5-10％，造成不能及时转抽，降低注汽效果。下冲程漏失，泵效较管式泵低5-10％。检泵时需要提油管作业，作业周期长，费用高。注汽前，如果不对井下砂粒进行清理，会降低油层渗透率，甚至堵塞注汽通道，降低注汽效率。注汽后，砂层板结，转抽后抽油泵干磨，需要停产检修，浪费注汽成本。2、注汽为时蒸汽由泵底部流出，局部受热。含沙井生产时抽油泵容易沙卡，导致抽油泵使用寿命短，修井更换抽油泵需要上提管柱至井口，再将管柱提出，油管下部装上冲沙斜尖再将管柱下放，探沙面，将高压水从油管中输入，从油管与套管的环形空间中排出含沙液体。冲沙工作修井时间长，油管丝扣频繁拆卸，油管丝扣磨损, 降低油管寿命，修井时间长成本高。
稠油井生产时随着采油时间的延长井底温度降低，稠油粘度增加产量逐渐降低至无产量，注汽时注汽通道小稠油及泥沙堵塞注汽通道，需要泵车进行正反洗井解堵，解堵不通时需要修井。
发明内容
本发明的目的在于，设计了一种冲砂解堵注汽工具，解除了沙卡隐患，且操作简单，便于更换或维修，提高了油管寿命，降低了修井成本高。
本发明的技术方案为：
一种冲砂解堵注汽工具，自上至下依次设有配套抽油泵、注汽外管、桥式冲砂单流阀、冲砂芯管、旋流冲砂管、热膨胀伸缩管、防掉落斜尖；
所述配套抽油泵自上至下依次设有泵筒、柱塞、游动阀球、固定阀球、密封芯轴、第一密封皮碗；
所述注汽外管自上至下依次设有转换接头、第一外管、缩径衬套；
所述桥式冲砂单流阀自上至下依次设有壳体、阀片；
所述旋流冲砂管自上至下依次设有冲砂接箍、油管；
所述热膨胀伸缩管自上至下依次设有上接头、第二内管、第二外管、第二密封皮碗、防掉落斜尖；
所述配套抽油泵的柱塞与抽油杆柱相连，所述泵筒下端的密封芯轴与所述注汽外管的缩径衬套相连，地面上的抽油机带动抽油杆柱上下运动，柱塞在冲程范围内上下运动实现抽油，当继续上提抽油杆柱，柱塞上行超过冲程范围，柱塞带动泵筒向上运动，密封芯轴与注汽外管的缩径衬套脱离密封，配套抽油泵的泵筒与油管柱形成环空通道即注汽通道，实现后续的注汽冲沙作业，配套抽油泵的密封芯轴下端连接2-4根冲砂芯管。
所述注汽外管上部与油管连接，直径比油管大一级；所述注汽外管下端为缩径衬套密封，与所述配套抽油泵的密封芯轴配合形成密封配合面，当继续上提抽油杆柱，柱塞上行超过冲程范围，柱塞带动泵筒向上运动，密封芯轴与注汽外管缩径衬套,脱离密封，配套抽油泵泵筒与油管柱形成环空通道，不出现阻流。
所述桥式冲砂单流阀上部与所述注汽外管连接，为抽油泵抽的进油通道，作用是液体单向流动，管内受负压时，阀片打开，管内受正压时，阀片关闭，所述桥式冲砂单流阀下部与所述旋流冲砂管连接；
所述旋流冲砂管为多根连接，其连接部的接箍钻有偏于管中心的孔，孔外大内小；在正压冲沙时，使水沿切向喷出，将套管旋流冲砂管的环空的沙粒冲击松动，沙粒旋转流动，防止沙粒冲击套管管壁，减少局部套管磨损；在注汽时，接箍钻的孔在旋流冲砂管上均匀分布，蒸汽均匀喷出，使油层均匀加热，防止蒸汽正向冲击套管壁，减少局部套管磨损。
所述热膨胀伸缩管上部与所述旋流冲砂管连接，其第二外管与第二内管可相对滑动，滑动配合面设有密度垫圈密封，第二内管下端加工成斜尖式，斜尖处焊接有交错的钢筋，防止第二内管脱扣掉落至井下；由于其第二外管与第二内管可相对滑动，在注汽时，当管柱下部沉沙，此时热膨胀伸缩管处于伸长状态，管柱受热膨胀，压缩第二内管向上滑动，热膨胀伸缩管缩短，防止管柱因热膨胀伸长导致应力增加损坏管柱；在冲沙作业时，泵车注水，管柱温度降低，管柱冷却缩短，泵车注水形成正压，推动第二内管向下滑动，热膨胀伸缩管处于恢复伸长状态。
所述冲砂芯管上端与所述配套抽油泵的下接头连接，所述冲砂芯管下端与所述热膨胀伸缩管上部基本齐平。
稠油井生产时随着采油时间的延长井底温度降低，稠油粘度增加，产量逐渐降低，注汽时用抽油机上提抽油杆柱至大于抽油机1.5倍冲程，进行注汽作业，注汽作业前可冲砂作业，此时，油层及管柱内於砂、死油等杂物已清空，注汽顺畅效率高；同时，因蒸汽出口在油层部位，经冲砂接箍孔喷出，提升了注汽热效率。操作简单，且能够将整个油层注汽均匀受热，避免了以前注汽泵下区域局部受热，提高了油层渗透率，蒸汽中的热能被高效吸收；同时需要的注汽时间也明显缩短，降低了其它管段吸收的热量，减少了无效热损失，提高了蒸汽得利用效率，实现稳定、高效、节能生产。
采用本发明冲砂解堵注汽工具及配套抽油泵注汽时注汽通道大，上提杆柱时连续内管自动解堵。
冲砂时，用抽油机上提抽油杆柱至大于抽油机1.5倍冲程，带动配套抽油泵上移，密封芯轴上移与缩径衬套脱离，解除密封，冲砂注汽通道打开，正洗井冲砂，桥式冲砂单流阀外通道关闭，水流下行经旋流冲砂管逐级旋流孔喷出，冲洗套管与油管环空，由于旋流冲砂管内部也会沉沙压力使管内沉沙压实，形成沙桥，冲砂芯管的上移可破坏沙桥，使冲沙液压力到达斜尖处，冲击斜尖处的沙粒。形成洗井冲砂通道，沙粒经油套环空返回地面水罐车，完成洗井冲砂作业，
正常抽油时负压使桥式冲砂单流阀的阀片内移通道打开，油液经桥式冲砂阀中间的孔进入泵下，形成采油循环通道。
注汽作业，冲砂完成后可进行注汽作业，此时，油层及管柱内於砂、死油等杂物已清空，注汽顺畅效率高；同时，因蒸汽出口在油层部位，经旋流头喷出，提升了注汽热效率。
本发明的有益效果为：在将要出现沙卡时，不用上修井车可用抽油机上提抽油杆柱泵车进行冲沙作业，解除沙卡隐患，且作业简单，当泵出现沙卡时，上修井车只上提抽油杆柱，将抽油泵提出井口更换或维修，不用将管柱提出即可直接进行冲沙作业，从油管与套管的环形空间中排出含沙液体直至液体不含沙时，冲沙作业完毕后下泵与抽油杆柱，修井完毕，冲沙工作修井时间短，避免油管丝扣拆卸，提高油管寿命，降低修井成本高。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
附图说明
图1为本发明实施例一种冲砂解堵注汽工具的结构示意图；
图2为本发明实施例配套抽油泵结构示意图；
图3为本发明实施例注汽外管结构示意图；
图4为本发明实施例桥式冲砂单流阀结构示意图；
图5为图4的A-A面截面图；
图6为本发明实施例冲砂芯管结构图；
图7为本发明实施例旋流冲砂管结构示意图；
图8为图7的B-B面截面图；
图9为本发明实施例热膨胀伸缩管6结构示意图；
图10为本发明实施例上部注汽与冲砂通道示意图；
图11为本发明实施例下部注汽与冲砂通道示意图；
图12为一种冲砂解堵注汽生产图；
图13为抽油状态示意图；
图14为注汽状态示意图；
图15为冲沙状态示意图；
图16为阀板打开示意图；
图17为图16的A-A截面图；
图18为阀板关闭示意图；
图19为图18的B-B截面图；
图20为旋流冲砂管图；
图21为图20的C-C截面图。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
如图1-21所示，一种冲砂解堵注汽工具，自上至下依次设有配套抽油泵1、注汽外管2、桥式冲砂单流阀3、冲砂芯管4、旋流冲砂管5、热膨胀伸缩管6、防掉落斜尖7；
如图2所示，所述配套抽油泵1自上至下依次设有泵筒11、柱塞12、游动阀球13、固定阀球14、密封芯轴15、第一密封皮碗16；
如图3所示，所述注汽外管2自上至下依次设有，转换接头21、第一外管22、缩径衬套23；
如图4所示，所述桥式冲砂单流阀3自上至下依次设有壳体31、阀片32；
如图7所示，所述旋流冲砂管5自上至下依次设有冲砂接箍51、油管52；
如图9所示，所述热膨胀伸缩管6自上至下依次设有上接头61、第二内管62、第二外管63,、第二密封皮碗64、防掉落斜尖7；
所述配套抽油泵1的柱塞与抽油杆柱相连，所述泵筒11下端的密封芯轴15与所述注汽外管2的缩径衬套23，地面上的抽油机带动抽油杆柱上下运动，柱塞在冲程范围内上下运动实现抽油，当继续上提抽油杆柱，柱塞上行超过冲程范围，柱塞带动泵筒向上运动，密封芯轴与注汽外管的缩径衬套23脱离密封，配套抽油泵的泵筒与油管柱形成环空通道(即注汽通道1.11)，实现后续的注汽冲沙作业，配套抽油泵的密封芯轴下端连接2-4根冲沙芯管。
注汽外管2上部与油管(在注汽外管2上方，本专利图省略)连接，直径比油管大一级，如73油管注汽外管时89油管；注汽外管2 下端为缩径衬套密封，与所述配套抽油泵1的密封芯轴配合形成密封配合面，当继续上提抽油杆柱，柱塞上行超过冲程范围，柱塞带动泵筒向上运动，密封芯轴与注汽外管缩径衬套,脱离密封，配套抽油泵泵筒与油管柱形成环空通道，注汽外管用89油管扩大环空通道面积，不出现阻流。
桥式冲砂单流阀3上部与所述注汽外管2通过丝扣连接，为抽油泵抽的进油通道，作用是液体单向流动，管内受负压时，阀片打开，管内受正压时，阀片关闭，所述桥式冲砂单流阀3下部与旋流冲砂管 5连接；
所述旋流冲砂管5上部与所述桥式冲砂单流阀3通过丝扣连接，所述旋流冲砂管5为多根连接，其连接部的接箍钻有偏于管中心的孔，孔外大内小；在正压冲沙时，使水沿切向喷出，将套管8旋流冲砂管 5的环空的沙粒冲击松动，沙粒旋转流动，防止沙粒冲击套管8管壁，减少局部套管磨损；在注汽时，接箍钻的孔在旋流冲砂管5上均匀分布，蒸汽均匀喷出，使油层均匀加热，防止蒸汽正向冲击套管壁，减少局部套管磨损。
热膨胀伸缩管6上部与所述旋流冲砂管5丝扣连接，其外管与内管可相对滑动，滑动配合面设有密度垫圈密封，内管下端加工成斜尖式，斜尖处焊接有交错的钢筋，防止内管脱扣掉落至井下；由于其外管与内管可相对滑动，在注汽时，当管柱下部沉沙，此时热膨胀伸缩管6处于伸长状态，管柱受热膨胀，压缩内管向上滑动，热膨胀伸缩管6缩短，防止管柱因热膨胀伸长导致应力增加损坏管柱；在冲沙作业时，泵车注水，管柱温度降低，管柱冷却缩短，泵车注水形成正压，推动内管向下滑动，热膨胀伸缩管6处于恢复伸长状态。
所述冲砂芯管4上端与所述配套抽油泵1的下接头连接，所述冲砂芯管4下端与所述热膨胀伸缩管6上部基本齐平。
稠油井生产时随着采油时间的延长井底温度降低，稠油粘度增加，产量逐渐降低，注汽时用抽油机上提抽油杆柱至大于抽油机1.5倍冲程，进行注汽作业，注汽作业前可冲砂作业，此时，油层及管柱内於砂、死油等杂物已清空，注汽顺畅效率高；同时，因蒸汽出口在油层部位，经冲砂接箍51孔喷出，提升了注汽热效率。操作简单，且能够将整个油层注汽均匀受热，避免了以前注汽泵下区域局部受热，提高了油层渗透率，蒸汽中的热能被高效吸收；同时需要的注汽时间也明显缩短，降低了其它管段吸收的热量，减少了无效热损失，提高了蒸汽得利用效率，实现稳定、高效、节能生产。
采用本发明冲砂解堵注汽工具及配套抽油泵注汽时注汽通道大，上提杆柱时连续内管自动解堵。
冲砂时，用抽油机上提抽油杆柱至大于抽油机1.5倍冲程，带动配套抽油泵1上移，密封芯轴1.1上移(配套抽油泵1下部的部件) 与缩径衬套2.1(注汽外管2的部件，缩径衬套位于注汽外管2下部，密封芯轴1.1与缩径衬套2.1密封，其锥面处配合限位，配套泵限位并做封)脱离，解除密封，冲砂注汽通道打开，正洗井冲砂，桥式冲砂单流阀3外通道关闭，水流下行经旋流冲砂管5逐级旋流孔喷出，冲洗套管11(图10)与油管环空，由于旋流冲砂管内部也会沉沙压力使管内沉沙压实，形成沙桥，冲砂芯管的上移可破坏沙桥，使冲沙液压力到达斜尖处，冲击斜尖处的沙粒。形成洗井冲砂通道，沙粒经油套环空返回地面水罐车，完成洗井冲砂作业，
正常抽油时负压使桥式冲砂单流阀5的阀片51内移通道打开，油液经桥式冲砂阀中间的孔进入泵下，形成采油循环通道。
注汽作业，冲砂完成后可进行注汽作业，此时，油层及管柱内於砂、死油等杂物已清空，注汽顺畅效率高；同时，因蒸汽出口在油层部位，经旋流头喷出，提升了注汽热效率。
Claims (7)
1.一种冲砂解堵注汽工具，其特征在于：自上至下依次设有配套抽油泵、注汽外管、桥式冲砂单流阀、冲砂芯管、旋流冲砂管、热膨胀伸缩管、防掉落斜尖；所述配套抽油泵自上至下依次设有泵筒、柱塞、游动阀球、固定阀球、密封芯轴、第一密封皮碗；所述注汽外管自上至下依次设有转换接头、第一外管、缩径衬套；所述桥式冲砂单流阀自上至下依次设有壳体、阀片；所述旋流冲砂管自上至下依次设有冲砂接箍、油管；所述热膨胀伸缩管自上至下依次设有上接头、第二内管、第二外管、第二密封皮碗、防掉落斜尖。
2.根据权利要求1所述的一种冲砂解堵注汽工具，其特征在于：所述配套抽油泵的柱塞与抽油杆柱相连，所述泵筒下端的密封芯轴与所述注汽外管的缩径衬套相连，地面上的抽油机带动抽油杆柱上下运动，柱塞在冲程范围内上下运动实现抽油；当继续上提抽油杆柱，柱塞上行超过冲程范围，柱塞带动泵筒向上运动，密封芯轴与注汽外管的缩径衬套脱离密封，配套抽油泵的泵筒与油管柱形成环空通道即注汽通道，实现后续的注汽冲沙作业。
3.根据权利要求1所述的一种冲砂解堵注汽工具，其特征在于：所述注汽外管上部与油管连接，直径比油管大一级；所述注汽外管下端为缩径衬套密封，与所述配套抽油泵的密封芯轴配合形成密封配合面；当继续上提抽油杆柱，柱塞上行超过冲程范围，柱塞带动泵筒向上运动，密封芯轴与注汽外管缩径衬套,脱离密封，配套抽油泵泵筒与油管柱形成环空通道。
4.根据权利要求1所述的一种冲砂解堵注汽工具，其特征在于：所述桥式冲砂单流阀上部与所述注汽外管连接，为抽油泵抽的进油通道，管内受负压时，阀片打开，管内受正压时，阀片关闭，所述桥式冲砂单流阀下部与所述旋流冲砂管连接。
5.根据权利要求1所述的一种冲砂解堵注汽工具，其特征在于：所述旋流冲砂管为多根连接，其连接部的接箍钻有偏于管中心的孔，孔外大内小；在正压冲沙时，使水沿切向喷出，将套管旋流冲砂管的环空的沙粒冲击松动，沙粒旋转流动；在注汽时，接箍钻的孔在旋流冲砂管上均匀分布，蒸汽均匀喷出，使油层均匀加热。
6.根据权利要求1所述的一种冲砂解堵注汽工具，其特征在于：所述热膨胀伸缩管上部与所述旋流冲砂管连接，第二外管与第二内管相对滑动，滑动配合面设有密度垫圈密封，第二内管下端加工成斜尖式，斜尖处焊接有交错的钢筋；在注汽时，当管柱下部沉沙，热膨胀伸缩管处于伸长状态，管柱受热膨胀，压缩第二内管向上滑动，热膨胀伸缩管缩短；在冲沙作业时，泵车注水，管柱温度降低，管柱冷却缩短，泵车注水形成正压，推动第二内管向下滑动，热膨胀伸缩管处于恢复伸长状态。
7.根据权利要求1所述的一种冲砂解堵注汽工具，其特征在于：所述冲砂芯管上端与所述配套抽油泵的下接头连接，所述冲砂芯管下端与所述热膨胀伸缩管上部基本齐平。
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