CN113047790A - 一种通井清砂工具及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种通井清砂工具及方法，其属于压裂防砂完井作业技术领域，通井清砂工具包括上接头、夹层管总成、下接头、铣鞋总成和存砂件，上接头具有第一内腔；夹层管总成与上接头可拆卸连接，夹层管总成内具有上腔、第一夹壁腔和第一出口；下接头与夹层管总成的下端可拆卸连接，下接头具有第一通道和第二通道；铣鞋总成与下接头可拆卸连接，铣鞋总成具有第二夹壁腔、第二出口和第二内腔；存砂件位于夹层管总成、下接头和铣鞋总成内，存砂件包括存砂部和筛砂部。本发明提出的一种通井清砂工具，将油气井内的砂粒从油气井中取出，使得压裂充填防砂工艺的顺利施工。本发明提出的一种通井清砂方法，用于清理油气井内的砂粒。
Description
技术领域
本发明涉及压裂防砂完井作业技术领域，尤其涉及一种通井清砂工具及方法。
背景技术
在已开发的油田中，疏松砂岩油藏约占三分之二以上，很多油田稠油埋藏浅、压实作用弱、胶结疏松并且易出砂，油井出砂普遍严重影响油井正常生产。
机械防砂和化学防砂在一定时期内能控制地层出砂，但会降低油气井部分产能。为了解决中高渗透率的疏松砂岩油藏的出砂问题，目前比较常用的方法是利用非常规压裂技术即压裂防砂技术，结合常规机械防砂工艺达到防砂的目的，进而提高油井产量，压裂防砂的目的是通过压裂施工形成高导流的压裂缝，这种压裂缝能够增大地层的液流渗透能力，减少流动阻力，同时也能解除近井地段的污染，提高产油效率，在压裂缝中填充石英砂，能够支撑缝高，防止地层压力导致地层压裂缝闭合，改善流动特性，加快流动速度。但是在压裂充填防砂工艺的施工过程中，往往会出现出砂严重及出砂迅速(喷砂)的情况，这就导致了压裂防砂充填工具难以下到预定位置，即使下到预定位置也存在砂卡管柱风险，导致压裂充填作业无法完成。
发明内容
本发明的目的在于提供一种通井清砂工具及方法，以解决现有技术中存在的压裂充填防砂工艺的施工过程中因喷砂导致压裂充填作业无法完成的技术问题。
如上构思，本发明所采用的技术方案是：
一种通井清砂工具，包括：
上接头，具有第一内腔；
夹层管总成，所述上接头可拆卸连接于所述夹层管总成的一端，所述夹层管总成内具有上腔、第一夹壁腔和第一出口，所述第一内腔与所述上腔连通，所述上腔和所述第一夹壁腔连通，所述第一出口位于所述第一夹壁腔内；
下接头，所述下接头的一端可拆卸连接于所述夹层管总成的另一端，所述下接头具有第一通道和第二通道，所述第一夹壁腔与所述第一通道和所述第二通道连通；
铣鞋总成，与所述下接头的另一端可拆卸连接，所述铣鞋总成具有第二夹壁腔、第二出口和第二内腔，所述第二通道与所述第二夹壁腔连通，所述通井清砂工具的外壁与油气井的内壁之间形成环形空间，所述第二出口一端与所述第二夹壁腔连通，另一端被配置为通过所述油气井的井底与所述环形空间连通，所述第二内腔被配置为与所述油气井的井底连通；
存砂件，位于所述夹层管总成、所述下接头和所述铣鞋总成内，所述存砂件包括存砂部和筛砂部，所述第一通道与所述存砂部连通，所述第二内腔能够与所述存砂部连通，所述第一出口被配置为连通所述筛砂部和所述环形空间。
进一步地，所述夹层管总成还包括夹层管上接头、外管、内管和夹层管下接头，所述夹层管上接头、所述内管和所述夹层管下接头依次可拆卸连接，所述外管的上端与所述夹层管上接头可拆卸连接，下端与所述夹层管下接头可拆卸连接，所述上腔位于所述夹层管上接头内，所述第一夹壁腔位于所述夹层管上接头、所述内管和所述夹层管下接头与所述外管之间。
进一步地，还包括密封头，所述密封头位于所述夹层管总成内，所述密封头与所述夹层管总成可拆卸连接，所述存砂件的上端与所述密封头可拆卸连接。
进一步地，所述铣鞋总成还包括转动连接的铣鞋外套、铣鞋内管和铣鞋底座，所述铣鞋外套与所述下接头可拆卸连接，所述铣鞋内管与所述下接头可拆卸连接，所述铣鞋外套与所述铣鞋内管可拆卸连接，所述铣鞋内管和所述铣鞋底座可拆卸连接，所述第二夹壁腔位于所述铣鞋外套和所述铣鞋内管之间，所述第二出口位于所述铣鞋底座内，所述第二内腔位于所述铣鞋内管内。
进一步地，所述第二出口设有多个，多个所述第二出口沿所述铣鞋底座的周向间隔均匀设置。
进一步地，所述存砂件还包括翻版总成，所述翻版总成位于所述存砂部的底端，所述翻版总成具有打开位置和关闭位置，所述翻版总成位于所述打开位置时，清砂液和砂粒能够由所述第二内腔进入所述存砂部。
进一步地，所述翻版总成包括翻版套、翻版和压环，所述翻版套固定于所述铣鞋总成内，所述翻版位于所述翻版套内，所述压环转动连接所述翻版套和所述翻版。
一种通井清砂方法，基于上述的通井清砂工具，包括：
S1：将通井清砂工具转动下入油气井中设定位置；
S2：向第一内腔中注入清砂液；
S3：通过通井清砂工具将小砂粒由环形空间带出油气井的井口，将大砂粒收集至存砂件；
S4：在清砂液带动小砂粒流出油气井的井口后，通井清砂工具向油气井的下方进入；
S5：如果通井清砂工具向油气井的下方进入至油气井的井底时畅通无阻，则砂粒清理干净，停止向第一内腔中注入清砂液，取出通井清砂工具；
如果通井清砂工具向油气井的下方进入至油气井的井底时有阻碍，则继续向第一内腔中注入清砂液，直至进入油气井的井底时畅通无阻后停止注入清砂液。
进一步地，S3包括：
S31：清砂液由第一内腔通过上腔到达第一夹壁腔，清砂液经过第一夹壁腔后分两路；
S32：第一路依次经过第一通道、存砂部、筛砂部和第一出口进入环形空间；
第二路依次经过第二通道、第二夹壁腔和第二出口到达油气井的底部，到达油气井的底部的清砂液分为两部分；
S33：第一部分由油气井的底部携带砂粒进入环形空间；
第二部分由油气井的底部携带砂粒进入第二内腔，再由第二内腔依次经过存砂部、筛砂部和第一出口进入环形空间；
S34：环形空间内的清砂液流出至油气井的井口。
进一步地，存砂部装满后取出通井清砂工具，清理存砂部内的砂粒后继续向油气井中放入通井清砂工具。
本发明的有益效果：
本发明提出的一种通井清砂工具，将通井清砂工具转动下入井中指定位置，向第一内腔中不断注入清砂液，清砂液依次经过上腔和第一夹壁腔，清砂液经过第一夹壁腔后分两路，第一路由第一通道进入存砂部，再经过筛砂部和第一出口进入环形空间；第二路由第二通道进入铣鞋总成的第二夹壁腔，再从第二出口流动至油气井的井底，清砂液在油气井的井底分为两部分，一部分直接由油气井的井底进入到环形空间，第一路和第二路形成抽吸作用，另一部分利用抽吸作用和铣鞋总成的拨动作用将部分砂砾、掉块和清砂液由第二内腔导入到存砂部，再依次经过筛砂部和第一出口进入环形空间；环形空间内的清砂液返回到油气井的井口，实现清洗液携带小砂粒流出井口。本发明提出的一种通井清砂工具，将油气井内的砂粒从油气井中取出，使得压裂充填防砂工艺的顺利施工。本发明提出的一种通井清砂方法，用于清理油气井内的砂粒。
附图说明
图1是本发明提供的一种通井清砂工具的结构示意图；
图2是图1中A处的放大图；
图3是图1中B处的放大图；
图4是图1中C处的放大图；
图5是图1中D-D向剖视图。
图中：
1、上接头；11、第一内腔；
2、夹层管总成；21、上腔；22、第一夹壁腔；23、第一出口；24、夹层管上接头；25、外管；26、内管；27、夹层管下接头；
3、下接头；31、第一通道；32、第二通道；
4、铣鞋总成；41、第二夹壁腔；42、第二出口；43、第二内腔；44、铣鞋外套；45、铣鞋内管；46、铣鞋底座；47、保护层；
5、存砂件；51、存砂部；52、筛砂部；53、翻版总成；531、翻版套；532、翻版；533、压环；54、连接塞；
6、密封头；
71、第一密封圈；72、第二密封圈；73、密封垫。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
本发明实施例提供一种通井清砂工具，用于将油气井内的砂粒从油气井中取出。
参见图1至图5，通井清砂工具包括上接头1、夹层管总成2、下接头3、铣鞋总成4和存砂件5，上接头1具有第一内腔11；上接头1可拆卸连接于夹层管总成2的一端，夹层管总成2内具有上腔21、第一夹壁腔22和第一出口23，第一内腔11与上腔21连通，上腔21和第一夹壁腔22连通，第一出口23位于第一夹壁腔22内；下接头3的一端可拆卸连接于夹层管总成2的另一端，下接头3具有第一通道31和第二通道32，第一夹壁腔22与第一通道31和第二通道32连通；铣鞋总成4与下接头3的另一端可拆卸连接，铣鞋总成4具有第二夹壁腔41、第二出口42和第二内腔43，第二通道32与第二夹壁腔41连通，通井清砂工具的外壁与油气井的内壁之间形成环形空间，第二出口42一端与第二夹壁腔41连通，另一端被配置为通过油气井的井底与环形空间连通，第二内腔43被配置为与油气井的井底连通；存砂件5位于夹层管总成2、下接头3和铣鞋总成4内，存砂件5包括存砂部51和筛砂部52，第二内腔43能够与存砂部51连通，第一出口23被配置为连通筛砂部52和环形空间。
将通井清砂工具转动下入井中指定位置，向第一内腔11中不断注入清砂液，清砂液依次经过上腔21和第一夹壁腔22，清砂液经过第一夹壁腔22后分两路，第一路由第一通道31进入存砂部51，再经过筛砂部52和第一出口23进入环形空间；第二路由第二通道32进入铣鞋总成4的第二夹壁腔41，再从第二出口42流动至油气井的井底，清砂液在油气井的井底分为两部分，一部分直接由油气井的井底进入到环形空间，第一路和第二路形成抽吸作用，另一部分利用抽吸作用和铣鞋总成4的拨动作用将部分砂砾、掉块和清砂液由第二内腔43导入到存砂部51，再依次经过筛砂部52和第一出口23进入环形空间；环形空间内的清砂液返回到油气井的井口，实现清洗液携带小砂粒流出井口。本发明提出的一种通井清砂工具，将油气井内的砂粒从油气井中取出，使得压裂充填防砂工艺的顺利施工。
参见图2和图3，夹层管总成2还包括夹层管上接头24、外管25、内管26和夹层管下接头27，夹层管上接头24、内管26和夹层管下接头27依次可拆卸连接，外管25的上端与夹层管上接头24可拆卸连接，下端与夹层管下接头27可拆卸连接，拆装方便，当一个部件发生损坏时只需要更换该部件，上腔21位于夹层管上接头24内，第一夹壁腔22位于夹层管上接头24、内管26和夹层管下接头27与外管25之间，使得清砂液能够在夹层管总成2内流动。
通井清砂工具还包括密封头6，密封头6位于夹层管总成2内，密封头6与夹层管总成2可拆卸连接，本实施例密封头6与夹层管上接头24通过过盈配合连接，拆装方便，通过密封头6改变了清砂液的流动方向，使清砂液流向第一夹壁腔22，存砂件5的上端与密封头6可拆卸连接，存砂件5还包括连接塞54，连接塞54与密封头6过盈配合。
通井清砂工具还包括两个第一密封圈71，第一密封圈71设置于密封头6和夹层管上接头24之间，防止清砂液从密封头6和夹层管上接头24的缝隙渗入。
通井清砂工具还包括两个第二密封圈72，第二密封圈72设置于夹层管下接头27和下接头3之间，防止清砂液从夹层管下接头27和下接头3的缝隙渗入。
参见图4，存砂件5还包括翻版总成53，翻版总成53位于存砂部51的底端，翻版总成具有打开位置和关闭位置，翻版总成53位于打开位置时，清砂液和砂粒能够由第二内腔43进入存砂部51，使得存砂部51得以收集砂粒。
翻版总成53包括翻版套531、翻版532和压环533，翻版套531固定于铣鞋总成4内，翻版532位于翻版套531内，压环533转动连接翻版套531和翻版532，使得翻版532实现打开和关闭，压环533实现了翻版532的自动关闭。
本实施例翻版总成53设有两个，因铣鞋总成4对第一个翻版总成53底部进行限位，所以第一个翻版总成53只能向上打开而不能向下打开，因第一个翻版总成53的顶部对第二个翻版总成53限位，所以第二个翻版总成53只能向上打开而不能向下打开，设置两个翻版总成53使得及时的将砂粒封堵在存砂部51中，避免起钻砂砾掉落，并且保证彻底封住存砂部51的底部，避免了单个翻版总成53由于砂卡而回弹受阻。
参见图4和图5，铣鞋总成4还包括转动连接的铣鞋外套44、铣鞋内管45和铣鞋底座46，铣鞋外套44与下接头3可拆卸连接，铣鞋内管45与下接头3可拆卸连接，铣鞋外套44与铣鞋内管45可拆卸连接，铣鞋内管45和铣鞋底座46可拆卸连接，上述可拆卸连接均为螺纹连接，螺纹连接方式连接稳定，拆装方便，第二夹壁腔41位于铣鞋外套44和铣鞋内管45之间，第二出口42位于铣鞋底座46内，第二内腔43位于铣鞋内管45内，形成了清砂液流动的空间。
铣鞋底座46外周设有保护层47，防止油气井下温度过高破坏铣鞋底座46，保护层47周向设有多个凹槽，防止温度发生变化使保护层47膨胀。
第二出口42设有多个，多个第二出口42沿铣鞋底座46的周向间隔均匀设置，保证清砂液均匀流向油气井的底部。
通井清砂工具还包括密封垫73，密封垫73设置于翻版套531和下接头3之间，用于密封翻版套531和下接头3之间的缝隙。
本发明实施例提供一种通井清砂方法，基于上述通井清砂工具，包括：
S1：将通井清砂工具转动下入油气井中设定位置；
S2：向第一内腔11中注入清砂液；
S3：通过通井清砂工具将小砂粒由环形空间带出油气井的井口，将大砂粒收集至存砂件5，实现清除该位置的砂粒；
S4：在清砂液带动小砂粒流出油气井的井口后，通井清砂工具向油气井的下方进入，进而继续清除下方的砂粒；
S5：如果通井清砂工具向油气井的下方进入至油气井的井底时畅通无阻，则砂粒清理干净，停止向第一内腔11中注入清砂液，取出通井清砂工具；
如果通井清砂工具向油气井的下方进入至油气井的井底时有阻碍，则继续向第一内腔11中注入清砂液，直至进入油气井的井底时畅通无阻后停止注入清砂液。
S3包括：
S31：清砂液由第一内腔11通过上腔21到达第一夹壁腔22，清砂液经过第一夹壁腔22后分两路；
S32：第一路依次经过第一通道31、存砂部51、筛砂部52和第一出口23进入环形空间；
第二路依次经过第二通道32、第二夹壁腔41和第二出口42到达油气井的底部，到达油气井的底部的清砂液分为两部分；
S33：第一部分由油气井的底部携带砂粒进入环形空间；
第二部分由油气井的底部携带砂粒进入第二内腔43，再由第二内腔43依次经过存砂部51、筛砂部52和第一出口23进入环形空间；
S34：环形空间内的清砂液流出至油气井的井口。
实现了将大砂粒收集到存砂部51内，将小砂粒排出油气井外的效果。
存砂部51装满后取出通井清砂工具，清理存砂部51内的砂粒后继续向油气井中放入通井清砂工具，及时清理存砂部51内砂粒，防止存砂部51装满砂粒导致无法进行清理砂粒。
以上实施方式只是阐述了本发明的基本原理和特性，本发明不受上述实施方式限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种通井清砂工具，其特征在于，包括：
上接头(1)，具有第一内腔(11)；
夹层管总成(2)，所述上接头(1)可拆卸连接于所述夹层管总成(2)的一端，所述夹层管总成(2)内具有上腔(21)、第一夹壁腔(22)和第一出口(23)，所述第一内腔(11)与所述上腔(21)连通，所述上腔(21)和所述第一夹壁腔(22)连通，所述第一出口(23)位于所述第一夹壁腔(22)内；
下接头(3)，所述下接头(3)的一端可拆卸连接于所述夹层管总成(2)的另一端，所述下接头(3)具有第一通道(31)和第二通道(32)，所述第一夹壁腔(22)与所述第一通道(31)和所述第二通道(32)连通；
铣鞋总成(4)，与所述下接头(3)的另一端可拆卸连接，所述铣鞋总成(4)具有第二夹壁腔(41)、第二出口(42)和第二内腔(43)，所述第二通道(32)与所述第二夹壁腔(41)连通，所述通井清砂工具的外壁与油气井的内壁之间形成环形空间，所述第二出口(42)一端与所述第二夹壁腔(41)连通，另一端被配置为通过所述油气井的井底与所述环形空间连通，所述第二内腔(43)被配置为与所述油气井的井底连通；
存砂件(5)，位于所述夹层管总成(2)、所述下接头(3)和所述铣鞋总成(4)内，所述存砂件(5)包括存砂部(51)和筛砂部(52)，所述第一通道(31)与所述存砂部(51)连通，所述第二内腔(43)能够与所述存砂部(51)连通，所述第一出口(23)被配置为连通所述筛砂部(52)和所述环形空间。
2.根据权利要求1所述的通井清砂工具，其特征在于，所述夹层管总成(2)还包括夹层管上接头(24)、外管(25)、内管(26)和夹层管下接头(27)，所述夹层管上接头(24)、所述内管(26)和所述夹层管下接头(27)依次可拆卸连接，所述外管(25)的上端与所述夹层管上接头(24)可拆卸连接，下端与所述夹层管下接头(27)可拆卸连接，所述上腔(21)位于所述夹层管上接头(24)内，所述第一夹壁腔(22)位于所述夹层管上接头(24)、所述内管(26)和所述夹层管下接头(27)与所述外管(25)之间。
3.根据权利要求1所述的通井清砂工具，其特征在于，还包括密封头(6)，所述密封头(6)位于所述夹层管总成(2)内，所述密封头(6)与所述夹层管总成(2)可拆卸连接，所述存砂件(5)的上端与所述密封头(6)可拆卸连接。
4.根据权利要求1所述的通井清砂工具，其特征在于，所述铣鞋总成(4)还包括转动连接的铣鞋外套(44)、铣鞋内管(45)和铣鞋底座(46)，所述铣鞋外套(44)与所述下接头(3)可拆卸连接，所述铣鞋内管(45)与所述下接头(3)可拆卸连接，所述铣鞋外套(44)与所述铣鞋内管(45)可拆卸连接，所述铣鞋内管(45)和所述铣鞋底座(46)可拆卸连接，所述第二夹壁腔(41)位于所述铣鞋外套(44)和所述铣鞋内管(45)之间，所述第二出口(42)位于所述铣鞋底座(46)内，所述第二内腔(43)位于所述铣鞋内管(45)内。
5.根据权利要求4所述的通井清砂工具，其特征在于，所述第二出口(42)设有多个，多个所述第二出口(42)沿所述铣鞋底座(46)的周向间隔均匀设置。
6.根据权利要求1所述的通井清砂工具，其特征在于，所述存砂件(5)还包括翻版总成(53)，所述翻版总成(53)位于所述存砂部(51)的底端，所述翻版总成具有打开位置和关闭位置，所述翻版总成(53)位于所述打开位置时，清砂液和砂粒能够由所述第二内腔(43)进入所述存砂部(51)。
7.根据权利要求6所述的通井清砂工具，其特征在于，所述翻版总成(53)包括翻版套(531)、翻版(532)和压环(533)，所述翻版套(531)固定于所述铣鞋总成(4)内，所述翻版(532)位于所述翻版套(531)内，所述压环(533)转动连接所述翻版套(531)和所述翻版(532)。
8.一种通井清砂方法，其特征在于，基于权利要求1-7任一项所述的通井清砂工具，包括：
S1：将通井清砂工具转动下入油气井中设定位置；
S2：向第一内腔(11)中注入清砂液；
S3：通过通井清砂工具将小砂粒由环形空间带出油气井的井口，将大砂粒收集至存砂件(5)；
S4：在清砂液带动小砂粒流出油气井的井口后，通井清砂工具向油气井的下方进入；
S5：如果通井清砂工具向油气井的下方进入至油气井的井底时畅通无阻，则砂粒清理干净，停止向第一内腔(11)中注入清砂液，取出通井清砂工具；
如果通井清砂工具向油气井的下方进入至油气井的井底时有阻碍，则继续向第一内腔(11)中注入清砂液，直至进入油气井的井底时畅通无阻后停止注入清砂液。
9.根据权利要求8所述的通井清砂方法，其特征在于，S3包括：
S31：清砂液由第一内腔(11)通过上腔(21)到达第一夹壁腔(22)，清砂液经过第一夹壁腔(22)后分两路；
S32：第一路依次经过第一通道(31)、存砂部(51)、筛砂部(52)和第一出口(23)进入环形空间；
第二路依次经过第二通道(32)、第二夹壁腔(41)和第二出口(42)到达油气井的底部，到达油气井的底部的清砂液分为两部分；
S33：第一部分由油气井的底部携带砂粒进入环形空间；
第二部分由油气井的底部携带砂粒进入第二内腔(43)，再由第二内腔(43)依次经过存砂部(51)、筛砂部(52)和第一出口(23)进入环形空间；
S34：环形空间内的清砂液流出至油气井的井口。
10.根据权利要求10所述的通井清砂方法，其特征在于，存砂部(51)装满后取出通井清砂工具，清理存砂部(51)内的砂粒后继续向油气井中放入通井清砂工具。
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