CN112647904A - 水平井下相位喷砂射孔解堵工具 - Google Patents
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Abstract
本发明属于石油钻采领域，特别涉及一种水平井下相位喷砂射孔解堵工具，包括轴向齿、径向齿、斜面体、随钻测斜仪、配套斜面体、旋转本体、限位块、中心体、锥孔、固定锥体、销轴、压缩弹簧、中心流道、旋转本体流道、射孔喷嘴、硬质合金本体等，通过专用的喷砂射孔解堵工具，实现喷砂射孔方向可控的水平井下相位射孔，一次入井可多次大量射孔，并具有较高工作寿命，可有效解除防砂管柱堵塞，恢复油气流通道。
Description
技术领域
本发明涉及一种水平井下相位喷砂射孔解堵工具，属于石油钻采领域。
背景技术
随着海上油气资源不断开采，在油气生产过程中会产生各种各样的堵塞物，影响地层中的油气顺利进入生产管柱中。特别是对于水平井防砂管柱，更容易产生防砂管柱和射孔孔眼堵塞。防砂管柱堵塞主要原因有：一、钻井过程中，钻井液会在井壁上形成滤饼，在后续生产过程中，滤饼脱落堵塞防砂管柱；二、地层出砂，在生产过程中，地层中岩石内部的砂粒易脱落，随地层流体流到防砂管柱表面，大砂粒堵塞防砂管柱外部流通通道，小颗粒进入防砂管，堵塞防砂管内部流体流通通道，甚至形成砂床；三、地层坍塌，随着地层中流体不断进入生产管柱，井壁附近岩石受力发生变化，容易在近井地层形成大的垮塌洞穴，垮塌形成的碎块容易造成防砂管柱堵塞；四、结垢堵塞，由于部分地层原油粘度高，胶质沥青质含量大，含蜡量大，在生产过程中，原油中的胶质、沥青质、蜡质等会析出有机垢，吸附在防砂管柱上，同时作业过程中产生的铁锈也会沉积堵塞防砂管柱。
当防砂管柱发生堵塞后，导致油气井产量急剧下降，甚至可能导致整口井的报废。如果通过射孔补孔方法，由于水平防砂管柱过长，常规射弹补孔方法成本高，而且需要重复起下管柱，射孔数量有限。喷砂射孔可有效解决该问题，喷砂射孔可连续多次射孔，不同多次起下管柱，一次入井，可多次大量射孔。但是，海上水平井射孔方向通常在下相位(管柱下部120°内)，而该方法不能控制射孔方向，实现下相位射孔，而且常规喷射射孔工具寿命也受限制，需要提高工具寿命。
针对该问题，本发明提出了水平井下相位喷砂射孔解堵工具，该工具可实现喷砂射孔方向可控的水平井下相位射孔，一次入井可多次大量射孔，并具有较高工作寿命，可有效解除防砂管柱堵塞，恢复油气流通道。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种可实现喷砂射孔方向可控，在水平井下相位射孔，一次入井可多次大量射孔，工作寿命长，有效解除水平井防砂管柱堵塞的水平井下相位喷砂射孔解堵工具。
本发明所述的水平井下相位喷砂射孔解堵工具，由斜向器本体、轴向齿、径向齿、斜面体、随钻测斜仪、配套斜面体、旋转本体、盘根、Yxb密封圈、O型圈、固定轴承、限位块、止推轴承、扶正轴承、中心体、锥孔、固定锥体、销轴、压缩弹簧、密封圈、组合密封一、中心流道、旋转本体流道、射孔喷嘴、硬质合金本体、组合密封二、钻杆组成。斜向器本体设置在井壁内，斜向器本体上设置轴向齿和径向齿，当斜向器本体内部充满高压流体后，轴向齿在压力推动下，开始从斜向体本体内部伸出，压力继续身高，轴向齿压入到井壁上，实现了斜向器本体轴向方向固定。斜向器本体内部高压流体压力升高，推动径向齿从斜向器本体内部伸出，压力继续升高，径向齿压入到井壁上，实现了斜向器本体径向方向固定。斜面体与斜向器本体连接，斜面体表面为斜平面或斜圆弧面，斜面体上部连接随钻测斜仪，随钻测斜仪可测量斜面体的方向。配套斜面体与旋转本体连接，配套斜面体表面为斜平面或斜圆弧面，与斜面体相互配合，旋转本体可绕着中心体和中心流道旋转，盘根设置在旋转本体和中心体之间，用于阻隔外部的固体杂质进入内部轴承，Yxb密封圈设置在盘根上部，唇面朝着配套斜面体，用于密封外部高压流体，防止外部高压流体进入内部轴承，O型圈设置在Yxb密封圈上部，实现复合密封，防止外部高压流体进入内部轴承。固定轴承设置旋转本体和中心体之间，用于旋转本体和中心体的轴向固定，并实现旋转本体围绕中心体旋转，限位块设置在中心体上，限位块夹在固定轴承和止推轴承之间，限位块可限制旋转本体在轴向方向移动，防止旋转本体脱落，止推轴承设置限位块上部，实现限位块的固定，扶正轴承设置在中心体上，用于扶正中心体，使中心体和旋转本体同轴。中心体设置在旋转本体内部，中心体不旋转，锥孔设置在旋转本体上，固定锥体设置在中心体内部，固定锥体可***锥孔内，销轴设置在固定锥体内部，与固定锥体固定连接，压缩弹簧设置在固定锥体内部，销轴的外部，压缩弹簧处于压缩状态，密封圈设置固定锥体和中心体之间，用于密封高压流体。当高压流体进入中心体后，高压流体作用到固定锥体上，固定锥体在压力作用下拉动销轴，当拉力超过销轴的强度极限后，销轴被拉断，固定锥体在高压流体和压缩弹簧双重作用下，***到锥孔内，此时旋转本体和中心体固定在一起，当停泵没有高压流体时，在压缩弹簧的推力作用下，固定锥体仍会插在锥孔内，实现旋转本体和中心体的固定。中心流道设置在中心体上部，实现高压流体输送，组合密封一设置在中心流道下部，用于密封中心流道内的高压流体，组合密封一包括盘根、Yxb密封圈、O型圈三套密封，可防止中心流道内部的高压流体和砂粒泄露，旋转本体流道设置在旋转本体内部，与中心流道连接，中心流道中高压流体和砂粒可进入旋转本体流道。硬质合金本体镶嵌在旋转本体内部，硬质合金本体可有效降低喷射射孔过程中射流回溅对旋转本体的冲蚀，有效提高工具工作寿命，射孔喷嘴设置在硬质合金本体内部，位于旋转本体的底部，与旋转本体流道连接，用于喷射高压砂粒射流，进行喷砂射孔解堵，射孔喷嘴的材质为硬质合金或耐磨陶瓷材料。组合密封圈二设置在中心流道上部，用于密封中心流道内的高压流体，组合密封二包括盘根、Yxb密封圈、O型圈三套密封，可防止中心流道内部的高压流体和砂粒泄露。钻杆27与中心流道连接，用于起下水平井下相位喷砂射孔解堵工具。
当进行水平井下相位喷射射孔解堵作业时，首先用钻杆下入随钻测斜仪、斜向器本体、轴向齿、径向齿、斜面体，到射孔最末端位置，开泵循环流体，利用随钻测斜仪测量斜面体方向，旋转钻杆，将斜面体方向朝着底部防砂管柱，停止旋转钻杆，提高泵压，推动轴向齿和径向齿压入到井壁上，实现斜面体固定，钻杆倒扣，将随钻测斜仪和斜面体分开，起出随钻测斜仪。再用钻杆下入配套斜面体及其上部部件，配套斜面体与斜面体斜面不断啮合，旋转本体旋转，斜面体与配套斜面体啮合完后，射孔喷嘴可垂直喷射底部井壁，实现水平井下相位射孔。开泵，提高泵压将销轴拉断，固定锥体***到锥孔内，旋转本体和中心体固定一起。在井口加砂进行喷砂射孔，射孔完毕后，向上拖动管柱，进行下一个位置的喷砂射孔解堵作业，直至作业结束。
本发明的有益效果是：可实现喷砂射孔方向可控的水平井下相位射孔，一次入井可多次大量射孔，并具有较高工作寿命，可有效解除防砂管柱堵塞，恢复油气流通道。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中：1、斜向器本体 2、轴向齿 3、径向齿 4、斜面体 5、随钻测斜仪 6、配套斜面体 7、旋转本体 8、盘根 9、Yxb密封圈 10、O型圈 11、固定轴承 12、限位块 13、止推轴承14、扶正轴 承15、中心体 16、锥孔 17、固定锥体 18、销轴 19、压缩弹簧 20、密封 圈21、组合密封一 22、中心流道 23、旋转本体流道 24、射孔喷嘴 25、硬质合金本体 26、组合密封二 27、钻杆 28、井壁。
图2为本发明的A-A方向的剖面示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述：
如图1～2所示，本发明所述的水平井下相位喷砂射孔解堵工具，包括斜向器本体1、轴向齿2、径向齿3、斜面体4、随钻测斜仪5、配套斜面体6、旋转本体7、盘根8、Yxb密封圈9、O型圈10、固定轴承11、限位块12、止推轴承13、扶正轴承14、中心体15、锥孔16、固定锥体17、销轴18、压缩弹簧19、密封圈20、组合密封一21、中心流道22、旋转本体流道23、射孔喷嘴24、硬质合金本体25、组合密封二26、钻杆27。斜向器本体1设置在井壁28内，斜向器本体1上设置轴向齿2和径向齿3，当斜向器本体1内部充满高压流体后，轴向齿2在压力推动下，开始从斜向体本体1内部伸出，压力继续身高，轴向齿2压入到井壁28上，实现了斜向器本体1轴向方向固定。斜向器本体1内部高压流体压力升高，推动径向齿3从斜向器本体1内部伸出，压力继续升高，径向齿3压入到井壁28上，实现了斜向器本体1径向方向固定。斜面体4与斜向器本体1连接，斜面体4表面为斜平面或斜圆弧面，斜面体4上部连接随钻测斜仪5，随钻测斜仪5可测量斜面体的方向。配套斜面体6与旋转本体7连接，配套斜面体6表面为斜平面或斜圆弧面，与斜面体4相互配合，旋转本体7可绕着中心体15和中心流道22旋转，盘根8设置在旋转本体7和中心体15之间，用于阻隔外部的固体杂质进入内部轴承，Yxb密封圈9设置在盘根8上部，唇面朝着配套斜面体6，用于密封外部高压流体，防止外部高压流体进入内部轴承，O型圈10设置在Yxb密封圈9上部，实现复合密封，防止外部高压流体进入内部轴承。固定轴承11设置旋转本体7和中心体15之间，用于旋转本体7和中心体15的轴向固定，并实现旋转本体7围绕中心体15旋转，限位块12设置在中心体15上，限位块12夹在固定轴承11和止推轴承13之间，限位块12可限制旋转本体7在轴向方向移动，防止旋转本体7脱落，止推轴承13设置限位块12上部，实现限位块12的固定，扶正轴承14设置在中心体15上，用于扶正中心体15，使中心体15和旋转本体7同轴。中心体15设置在旋转本体7内部，中心体15不旋转，锥孔16设置在旋转本体7上，固定锥体17设置在中心体15内部，固定锥体17可***锥孔16内，销轴18设置在固定锥体17内部，与固定锥体17固定连接，压缩弹簧19设置在固定锥体17内部，销轴18的外部，压缩弹簧19处于压缩状态，密封圈20设置固定锥体17和中心体15之间，用于密封高压流体。中心流道22设置在中心体15上部，实现高压流体输送，组合密封一21设置在中心流道22下部，用于密封中心流道22内的高压流体，组合密封一21可防止中心流道22内部的高压流体和砂粒泄露，旋转本体流道23设置在旋转本体7内部，与中心流道22连接，中心流道22中高压流体和砂粒可进入旋转本体流道23。硬质合金本体25镶嵌在旋转本体7内部，硬质合金本体25可有效降低喷射射孔过程中射流回溅对旋转本体7的冲蚀，有效提高工具工作寿命，射孔喷嘴24设置在硬质合金本体25内部，位于旋转本体7的底部，与旋转本体流道23连接，用于喷射高压砂粒射流，进行喷砂射孔解堵，射孔喷嘴24的材质为硬质合金或耐磨陶瓷材料。组合密封圈二26设置在中心流道22上部，用于密封中心流道22内的高压流体，组合密封二可防止中心流道22内部的高压流体和砂粒泄露。钻杆27与中心流道22连接，用于起下水平井下相位喷砂射孔解堵工具。
当高压流体进入中心体15后，高压流体作用到固定锥体17上，固定锥体17在压力作用下拉动销轴18，当拉力超过销轴18的强度极限后，销轴18被拉断，固定锥体17在高压流体和压缩弹簧19双重作用下，***到锥孔16内，此时旋转本体7和中心体15固定在一起，当停泵没有高压流体时，在压缩弹簧19的推力作用下，固定锥体17仍会插在锥孔16内，实现旋转本体7和中心体15的固定。
当进行水平井下相位喷射射孔解堵作业时，首先用钻杆27下入随钻测斜仪5、斜向器本体1、轴向齿2、径向齿3、斜面体4，到射孔最末端位置，开泵循环流体，利用随钻测斜仪5测量斜面体4方向，旋转钻杆27，将斜面体4方向朝着底部防砂管柱，停止旋转钻杆27，提高泵压，推动轴向齿2和径向齿3压入到井壁28上，实现斜面体4固定，钻杆27倒扣，将随钻测斜仪5和斜面体4分开，起出随钻测斜仪5。再用钻杆27下入配套斜面体6及其上部部件，配套斜面体6与斜面体4斜面不断啮合，旋转本体7旋转，斜面体4与配套斜面体6啮合完后，射孔喷嘴24可垂直喷射底部井壁28，实现水平井下相位射孔。开泵，提高泵压将销轴18拉断，固定锥体17***到锥孔16内，旋转本体7和中心体15固定一起。在井口加砂进行喷砂射孔，射孔完毕后，向上拖动管柱，进行下一个位置的喷砂射孔解堵作业，直至作业结束。
Claims (3)
1.一种水平井下相位喷砂射孔解堵工具，包括斜向器本体(1)、轴向齿(2)、径向齿(3)、斜面体(4)、随钻测斜仪(5)、配套斜面体(6)、旋转本体(7)、盘根(8)、Yxb密封圈(9)、O型圈(10)、固定轴承(11)、限位块(12)、止推轴承(13)、扶正轴承(14)、中心体(15)、锥孔(16)、固定锥体(17)、销轴(18)、压缩弹簧(19)、密封圈(20)、组合密封一(21)、中心流道(22)、旋转本体流道(23)、射孔喷嘴(24)、硬质合金本体(25)、组合密封二(26)、钻杆(27)，斜向器本体(1)设置在井壁(28)内，斜向器本体(1)上设置轴向齿(2)和径向齿(3)，当斜向器本体(1)内部充满高压流体后，轴向齿(2)在压力推动下，开始从斜向体本体(1)内部伸出，压力继续身高，轴向齿(2)压入到井壁(28)上，实现了斜向器本体(1)轴向方向固定，斜向器本体(1)内部高压流体压力升高，推动径向齿(3)从斜向器本体(1)内部伸出，压力继续升高，径向齿(3)压入到井壁(28)上，实现了斜向器本体(1)径向方向固定，斜面体(4)与斜向器本体(1)连接，斜面体(4)表面为斜平面或斜圆弧面，斜面体(4)上部连接随钻测斜仪(5)，随钻测斜仪(5)可测量斜面体的方向，配套斜面体(6)与旋转本体(7)连接，配套斜面体(6)表面为斜平面或斜圆弧面，与斜面体(4)相互配合，旋转本体(7)可绕着中心体(15)和中心流道(22)旋转，盘根(8)设置在旋转本体(7)和中心体(15)之间，用于阻隔外部的固体杂质进入内部轴承，Yxb密封圈(9)设置在盘根(8)上部，唇面朝着配套斜面体(6)，用于密封外部高压流体，防止外部高压流体进入内部轴承，O型圈(10)设置在Yxb密封圈(9)上部，实现复合密封，防止外部高压流体进入内部轴承，固定轴承(11)设置旋转本体(7)和中心体(15)之间，用于旋转本体(7)和中心体(15)的轴向固定，并实现旋转本体(7)围绕中心体(15)旋转，限位块(12)设置在中心体(15)上，限位块(12)夹在固定轴承(11)和止推轴承(13)之间，限位块(12)可限制旋转本体(7)在轴向方向移动，防止旋转本体(7)脱落，止推轴承(13)设置限位块(12)上部，实现限位块(12)的固定，扶正轴承(14)设置在中心体(15)上，用于扶正中心体(15)，使中心体(15)和旋转本体(7)同轴，中心体(15)设置在旋转本体(7)内部，中心体(15)不旋转，锥孔(16)设置在旋转本体(7)上，固定锥体(17)设置在中心体(15)内部，固定锥体(17)可***锥孔(16)内，销轴(18)设置在固定锥体(17)内部，与固定锥体(17)固定连接，压缩弹簧(19)设置在固定锥体(17)内部，销轴(18)的外部，压缩弹簧(19)处于压缩状态，密封圈(20)设置固定锥体(17)和中心体(15)之间，用于密封高压流体，中心流道(22)设置在中心体(15)上部，实现高压流体输送，组合密封一(21)设置在中心流道(22)下部，用于密封中心流道(22)内的高压流体，组合密封一(21)可防止中心流道(22)内部的高压流体和砂粒泄露，旋转本体流道(23)设置在旋转本体(7)内部，与中心流道(22)连接，中心流道(22)中高压流体和砂粒可进入旋转本体流道(23)，硬质合金本体(25)镶嵌在旋转本体(7)内部，硬质合金本体(25)可有效降低喷射射孔过程中射流回溅对旋转本体(7)的冲蚀，有效提高工具工作寿命，射孔喷嘴(24)设置在硬质合金本体(25)内部，位于旋转本体(7)的底部，与旋转本体流道(23)连接，用于喷射高压砂粒射流，进行喷砂射孔解堵，射孔喷嘴(24)的材质为硬质合金或耐磨陶瓷材料，组合密封圈二(26)设置在中心流道(22)上部，用于密封中心流道(22)内的高压流体，组合密封二可防止中心流道(22)内部的高压流体和砂粒泄露，钻杆(27)与中心流道(22)连接，用于起下水平井下相位喷砂射孔解堵工具。
2.根据权利要求1所述的一种水平井下相位喷砂射孔解堵工具，其特征在于：当高压流体进入中心体(15)后，高压流体作用到固定锥体(17)上，固定锥体(17)在压力作用下拉动销轴(18)，当拉力超过销轴(18)的强度极限后，销轴(18)被拉断，固定锥体(17)在高压流体和压缩弹簧(19)双重作用下，***到锥孔(16)内，此时旋转本体(7)和中心体(15)固定在一起，当停泵没有高压流体时，在压缩弹簧(19)的推力作用下，固定锥体(17)仍会插在锥孔(16)内，实现旋转本体(7)和中心体(15)的固定。
3.根据权利要求1所述的一种水平井下相位喷砂射孔解堵工具，其特征在于：当进行水平井下相位喷射射孔解堵作业时，首先用钻杆(27)下入随钻测斜仪(5)、斜向器本体(1)、轴向齿(2)、径向齿(3)、斜面体(4)，到射孔最末端位置，开泵循环流体，利用随钻测斜仪(5)测量斜面体(4)方向，旋转钻杆(27)，将斜面体(4)方向朝着底部防砂管柱，停止旋转钻杆(27)，提高泵压，推动轴向齿(2)和径向齿(3)压入到井壁(28)上，实现斜面体(4)固定，钻杆(27)倒扣，将随钻测斜仪(5)和斜面体(4)分开，起出随钻测斜仪(5)，再用钻杆(27)下入配套斜面体(6)及其上部部件，配套斜面体(6)与斜面体(4)斜面不断啮合，旋转本体(7)旋转，斜面体(4)与配套斜面体(6)啮合完后，射孔喷嘴(24)可垂直喷射底部井壁(28)，实现水平井下相位射孔，开泵，提高泵压将销轴(18)拉断，固定锥体(17)***到锥孔(16)内，旋转本体(7)和中心体(15)固定一起，在井口加砂进行喷砂射孔，射孔完毕后，向上拖动管柱，进行下一个位置的喷砂射孔解堵作业，直至作业结束。
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