專利名稱：壓氣循環(huán)清砂工藝及配套裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于采油與注采的油氣井修井作業(yè)的工藝方法，特別是涉及一種用于清除井下沉積泥砂的工藝方法，主要是利用壓縮空氣為動力，建立沖砂液循環(huán)系統(tǒng)，使井下沉積在井底的泥砂，隨沖砂液循環(huán)被攜帶到砂筒內(nèi)和地面的工藝，以及為完成該工藝所使用配套設(shè)備組合方案。該方法依靠沖砂液循環(huán)完全清除井下沉砂，解決采油生產(chǎn)中的難題，而成為一種具有實(shí)用性和進(jìn)步性的新方案，適應(yīng)于油氣田修井作業(yè)廣泛推廣應(yīng)用。
本發(fā)明
背景技術(shù)：
在石油開采中，注采的油氣井，出砂危害極大。造成砂卡管柱、砂埋油、氣、水層，影響井的正常作業(yè)，甚至造成油、氣井停產(chǎn)，注采無法進(jìn)行。長期以來，工程技術(shù)人員在防砂、清砂工作上采用了許多方法。在防砂方面采用礫石填充、化學(xué)藥劑、人造井壁等方法阻止泥砂進(jìn)入井內(nèi)，比較有效地降低了出砂。實(shí)際上，還是不能完全阻止出砂，仍然有地層中的泥砂進(jìn)入井內(nèi)，并沉淀積存在井底，長期沉積對井造成危害。這就要實(shí)施清砂工藝，清除井底沉砂。清砂的技術(shù)方案也很多，應(yīng)用比較廣泛的辦法是水力清砂，用管柱導(dǎo)入高壓沖砂液至井下，沖散沉砂，沖砂液攜帶泥砂從管柱與井壁之間環(huán)空返回地面達(dá)到清砂目的。但是，對于地層壓力低的地層，沖砂液嚴(yán)重漏失，堵塞產(chǎn)油通道，污染油層，使油氣井產(chǎn)量降低或不能生產(chǎn)油氣；注水井無法注水驅(qū)動油氣，并且，當(dāng)油井投產(chǎn)后，漏失到地層中的泥砂再次回到井內(nèi)，嚴(yán)重影響沖砂施工效果。近期在清砂技術(shù)領(lǐng)域，也有較好的技術(shù)方案。比較典型的例如中國專利99223123抽吸式油水井撈砂裝置；中國專利01250778井下電動吸砂撈砂器；中國專利02132448真空式管撈砂工藝技術(shù)及其井下工具。這些清砂方法清除井下沉砂有一定效果，但不能連續(xù)一次清除井底沉砂，有的井沉砂多，沉砂井段長，有的井沉砂長達(dá)數(shù)百米。采用撈砂工具需要反復(fù)起下井下工具，才能完成一口井的清砂任務(wù)，延長了作業(yè)時(shí)間，增加了勞動強(qiáng)度。
本

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服撈砂工具不能一次完全清除井下沉砂，需要反復(fù)起下?lián)粕肮ぞ?，延長作業(yè)時(shí)間，增加勞動強(qiáng)度的不足，提供一種壓氣循環(huán)清砂工藝及配套裝置。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是采用的地面設(shè)備有普通修井作業(yè)機(jī)和常規(guī)作業(yè)工具，另外地面設(shè)備還包括有空氣壓縮機(jī)，其風(fēng)量在每分鐘1-20立方米之間，空氣壓力在10兆帕以下。所采用的清砂管柱從上至下依次為水龍頭、雙層注氣接頭、雙層管、混氣器、油管。清砂管柱的連接方式螺紋連接。其中水龍頭、水龍帶為普通修井作業(yè)機(jī)所屬部分。雙層管的長度為10-1000米之間。油管長度為油井深度減去雙層管的長度。雙層注氣接頭連接高壓進(jìn)氣軟管并通過高壓進(jìn)氣軟管與空氣壓縮機(jī)連接。水龍頭連接水龍帶并通過水龍帶連接沉砂罐，油井內(nèi)的沖砂液可以從水龍頭經(jīng)水龍帶流入沉砂罐。沉砂罐上有水管，可以將沖砂液導(dǎo)入油井內(nèi)。雙層管的外管兩端有連接螺紋，內(nèi)管固定在外管內(nèi)，內(nèi)管與外管之間有通道，內(nèi)管兩端有連接密封件?；鞖馄鞯耐夤軆啥擞羞B接螺紋，其內(nèi)壁分布有通孔，通孔直徑在0.5-5毫米之間，壓縮空氣通過通孔，均勻進(jìn)入雙層管內(nèi)，與沖砂液充分混合。
本發(fā)明壓氣循環(huán)清砂工藝技術(shù)的實(shí)施步驟如下1、將油管下入井內(nèi)，其長度為油管長度為油井深度減去雙層管的長度，使清砂管柱下完后，油管下部接近砂面。
2、油管上部連接混氣器，下入井內(nèi)。
3、混氣器的上部連接雙層管，下入井內(nèi)。雙層管長度為10-1000米。
4、雙層管上部連接雙層注氣接頭。
雙層注氣接頭并連接高壓進(jìn)氣軟管、空氣壓縮機(jī)。
5、雙層注氣接頭并與水龍頭、水龍帶連接。
6、沉砂罐內(nèi)裝滿沖砂液， 并通過水管將沖砂液導(dǎo)入套管與清砂管柱之間的環(huán)空。
7、啟動空氣壓縮機(jī)，壓縮空氣通過高壓進(jìn)氣軟管、雙層注氣接頭、雙層管和混氣器進(jìn)入油管內(nèi)。壓縮空氣的壓強(qiáng)為0.5-10兆帕之間，流量為1-20立方米每分鐘。壓縮空氣與油管內(nèi)的沖砂液混合，混氣器上部油管內(nèi)的沖砂液密度降低。清砂管柱外部的沖砂液密度高于混氣器上部沖砂液密度。清砂管柱外部沖砂液在壓差的作用下，流入套管內(nèi)并向上流動。沖砂液經(jīng)過雙層管、水龍頭、水龍帶到達(dá)沉砂罐。壓縮空氣通過混氣器不斷進(jìn)入油管，沖砂液不斷循環(huán)。
8、下放水龍頭和清砂管柱，使油管下部插入砂面。
井底沉砂被循環(huán)沖砂液抽汲、攜帶到沉砂罐。經(jīng)沉淀罐沉淀后，砂留在沉砂罐底部，沖砂液經(jīng)水管返回井內(nèi)。緩慢下放清砂管柱，油管下口所到之處沉砂全部被抽汲、攜帶出。連接、加長油管，使清砂管柱一直下放到井底，完成全井清砂任務(wù)，起出清砂管柱。
本發(fā)明的有益效果是空氣壓縮機(jī)連續(xù)往雙層管內(nèi)壓氣，建立沖砂液循環(huán)攜帶砂到地面，連續(xù)清除井下全部沉砂。由于沖砂液攜帶砂的能力強(qiáng)，循環(huán)壓差大，利用抽汲方法，直接將砂抽到地面。壓氣循環(huán)清砂工藝方法的實(shí)施，改變了油井清砂工藝的傳統(tǒng)做法，是一個(gè)有效的清砂方法。本發(fā)明還收到了意想不到的效果利用注入壓縮空氣方式降低了沖砂液密度，減輕了沖砂液對地層的壓力，消除循環(huán)壓力，克服沖砂液向地層的滲透，并將地層中存在的砂也抽汲出來，減少了清砂過程對油層的污染。這一特點(diǎn)對保護(hù)油層，增加石油產(chǎn)量有非常重要意義。


申請附圖是本發(fā)明的工藝流程示意圖，也是設(shè)備安裝、井下管柱結(jié)構(gòu)組合示意圖。虛線箭頭所指示的方向是壓縮空氣通過的路線；實(shí)線箭頭所指示的方向是沖砂液所通過的路線。
附圖中，1.雙層注氣接頭，2.高壓進(jìn)氣軟管，3.空氣壓縮機(jī)，4.雙層管，5.混氣器，6.油管，7.套管，8.砂，9.沖砂液，10.沉砂罐，11.水管，12.水龍帶，13.水龍頭。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例如附圖，一口井底深3000米，砂面深2500米，有500米井段的沉砂。油層深度在2500至2700井段?？梢钥闯?，200米的油層全部被砂掩埋。石油從地層滲透到并內(nèi)比較困難，產(chǎn)量降低，必須采取清砂措施，才能恢復(fù)本井正常采油生產(chǎn)。
采用壓氣循環(huán)清砂工藝進(jìn)行清砂。地面設(shè)備有XJ-50C車裝修井作業(yè)機(jī)，修井作業(yè)機(jī)配備有水龍頭(13)、水龍帶(12)。常規(guī)作業(yè)工具，有修井井架等。地面設(shè)備有空氣壓縮機(jī)(3)一臺，型號為WF-5/40-B，采用風(fēng)量為每分鐘5立方米，最高壓力是4兆帕。所采用的清砂管柱從上至下依次為水龍頭(13)，雙層注氣接頭(1)、雙層管(4)、混氣器(5)、油管(6)，連接方式全部為螺紋連接，放入井內(nèi)。下放清砂管柱的工作是一般現(xiàn)場操作人員可以完成。本次使用10根雙層管(4)，是由每根長度為10米的雙層管(4)連接而成的，連接后其長度為1000米。清砂作業(yè)前需要準(zhǔn)備油管(6)總長度為2000米，油管(6)內(nèi)徑為62毫米。將清砂管柱底部下至2500米，即距砂面上部3米。雙層注氣接頭(1)上連接高壓進(jìn)氣軟管(2)，并與空氣壓縮機(jī)(3)連接。水龍頭(13)連接水龍帶(12)并連接沉砂罐(10)。沉砂罐(10)壁上有水管(11)，水管(11)的出水口在套管(7)與雙層管(4)之間環(huán)空。沉砂罐(10)內(nèi)備有沖砂液(9)，沖砂液(9)可以通過水管(11)流入油井內(nèi)。常用的沖砂液(9)有泥漿、水或乳化液。本次采用的沖砂液(9)為乳化液，具有很好的攜砂能力。完成準(zhǔn)備工作。
注氣循環(huán)開始。開空氣壓縮機(jī)(3)，氣壓為4兆帕，氣量為5立方米每分鐘。壓縮空氣通過高壓進(jìn)氣軟管(2)、雙層注氣接頭(1)、雙層管(4)和混氣器(5)進(jìn)入油管(6)內(nèi)。壓縮空氣與油管(6)內(nèi)的沖砂液(9)混合，混氣器(5)上部的沖砂液(9)密度降低。根據(jù)連通器原理，清砂管柱外部沖砂液(9)在壓差的作用下，從油管(6)底部進(jìn)入油管(6)內(nèi)并向上流動，形成一個(gè)沖砂液(9)循環(huán)。流動循環(huán)的沖砂液(9)抽汲、攜帶井底沉砂，經(jīng)過油管(6)、雙層管(4)、水龍頭(13)、水龍帶(12)到達(dá)沉砂罐(10)沉淀。沉淀后，砂(8)留在沉砂罐(10)底部。在沉砂罐(10)內(nèi)，沖砂液(9)所含的空氣從沖砂液(9)中游離出來。沖砂液(9)經(jīng)水管(11)返回井內(nèi)。壓縮空氣不斷從混氣器(5)進(jìn)入油管(6)，沖砂液(9)不斷循環(huán)將砂(8)帶到地面。
上部沉砂清除后，緩慢下放清砂管柱，油管(6)下口所到之處，沉砂立即被沖砂液(9)攜帶走。加長清砂管柱并一直下放到井底，即3000米深處，完成全井清砂任務(wù)，起出清砂管柱。
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用于油田油井、注采井修井作業(yè)清除井底沉砂的壓氣循環(huán)清砂工藝方法，首先將油管(6)下入井內(nèi)，油管(6)長度為油井深度減去雙層管的長度，其特征在于1)油管(6)上部連接混氣器(5)，下入井內(nèi)；2)混氣器(5)的上部連接雙層管(4)，下入井內(nèi)，雙層管(4)長度為10-1000米；3)雙層管(4)上部連接雙層注氣接頭(1)，雙層注氣接頭(1)并連接高壓進(jìn)氣軟管(2)、空氣壓縮機(jī)(3)；4)雙層注氣接頭(1)上部接水龍頭(13)、水龍帶(12)；5)沉砂罐(10)內(nèi)裝入沖砂液(9)，并通過水管(11)將沖砂液(9)導(dǎo)入套管(7)與清砂管柱之間的環(huán)空；6)開空氣壓縮機(jī)(3)，壓縮空氣的壓強(qiáng)為0.5-10兆帕之間，流量為1-20立方米每分鐘之間，壓縮空氣通過高壓進(jìn)氣軟管(2)、雙層注氣接頭(1)、雙層管(4)和混氣器(5)，并進(jìn)入油管(6)內(nèi)；7)下放水龍頭(13)和清砂管柱，使油管(6)下部插入砂面，砂(8)被循環(huán)沖砂液(9)攜帶到沉砂罐(10)，連接、加長油管(6)，使下放清砂管柱至井底，井內(nèi)沉砂被全部清除。
2.一種清除井底沉砂的壓氣循環(huán)清砂工藝方法所采用的配套裝置有修井作業(yè)機(jī)，水龍頭(13)連接水龍帶(12)，并通過水龍帶(12)連接沉砂罐(10)，沉砂罐(10)有水管(11)連接井口，地面設(shè)備還有空氣壓縮機(jī)(3)、高壓進(jìn)氣軟管(2)，其特征在于所采用的清砂管柱從上至下依次連接為水龍頭(13)、雙層注氣接頭(1)、雙層管(4)、混氣器(5)、油管(6)，雙層管(4)的長度為10-1000米之間，雙層注氣接頭(1)連接高壓進(jìn)氣軟管(2)并通過高壓進(jìn)氣軟管(2)與空氣壓縮機(jī)(3)連接，雙層管(4)的外管兩端有連接螺紋，內(nèi)管固定在外管內(nèi)，內(nèi)管與外管之間有通道，內(nèi)管兩端有連接密封件，混氣器(5)的外管兩端有連接螺紋，其內(nèi)壁分布有通孔，通孔直徑在0.5-5毫米之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于修井作業(yè)清除井下沉積泥砂的工藝方法，主要是利用壓縮空氣為動力，建立沖砂液循環(huán)系統(tǒng)，使沉積在井底的泥砂，隨沖砂液循環(huán)被攜帶到地面的工藝。其特征在于所采用的清砂管柱從上至下依次連接為水龍頭、雙層注氣接頭、雙層管、混氣器、油管。壓縮空氣通過高壓進(jìn)氣軟管、雙層注氣接頭、雙層管和混氣器，并進(jìn)入油管內(nèi)。建立沖砂液循環(huán)，將井底沉砂抽汲、攜帶到地面，達(dá)到井下清砂的目的。有益效果是連續(xù)清除井底沉砂。有一種有效的清砂方法。有降低了沖砂液密度，減輕了沖砂液對地層的壓力，防止出油通道堵塞，減少對油層的污染。
文檔編號E21B21/00GK1587634SQ20041005816
公開日2005年3月2日 申請日期2004年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月18日
發(fā)明者潘衛(wèi)國, 王益山, 李立昌, 汝大軍, 潘鳳嶺 申請人:中國石油天然氣集團(tuán)公司, 華北石油管理局