[發明專利]同心管水力射流沖煤粉井下裝置

無效

• 申請號: 201210148124.5
• 申請日: 2012-05-10
• 公開（公告）號: CN103388466A
• 公開（公告）日: 2013-11-13
• 發明（設計）人: 劉冰;綦耀光;王超;徐春成;苑振東
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(華東)
• 主分類號: E21B21/00
• 分類號: E21B21/00;E21B43/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發明涉及一種用于清除煤層氣井沉積與井底的煤粉、煤焦、煤泥等固形顆粒，恢復產能的設備，屬于油氣田及煤層氣田開發技術領域。

背景技術：

煤層氣開采是一個排水降壓采氣的過程。在抽排過程中，由于鉆井、固井和壓裂對井壁以及周圍煤層的影響，加上強排水等因素，則會導致煤層氣井產出較大顆粒的煤粉。隨著排采的持續，致使生產壓差逐漸變大，則會不斷地激勵煤層，使煤粉、煤粒、煤泥等固形顆粒從煤層脫落，產生的煤粉等固性顆粒隨著產出液進入井筒。在排采初期，產水量較高時，進入井筒的煤粉等固形顆粒能隨著水排出，但當進入穩定生產期后，地層產水量減少，導致水排量較少，進入井筒的煤粉等固性顆粒不能有效的排出地面，在自身重力的作用下，會不斷沉淀，沉積在油套環空內，從而造成埋泵、堵泵和卡泵的現象，給生產造成很大困難，為了恢復生產，必須將沉積在井底的固性物質排出地面。

目前現場主要采用機械撈煤粉的方式來進行修井，這種作業方式需要不斷下入、起出油管，作業效率低下，作業時間長，影響煤層氣井的連續排采，造成煤層的潤濕和污染，從而影響煤層氣的產量；另外由于煤粉很容易懸浮于水中，因此無法確定井底的煤粉是否全部撈出，造成撈煤粉效率低下和不徹底。

油田常規水力沖砂的工藝方法也不適用煤層氣井。主要是由于煤層氣井的地層壓力比較低，若采用常規水力沖洗的方式來排煤粉，會造成沖砂液漏失嚴重，返出量遠小于進入量，從而污染地層；煤層具有壓縮性大，天然裂隙發育的特點，由于沖砂液的壓力較高，沖砂液會滲入到煤層中，破壞煤層的結構，造成產氣通道的破壞，影響煤層氣井產能的恢復。泡沫沖洗井底成本較高，舉升固形物質的能力不強，也并不適用于煤層氣井。

目前，尚沒有一種既滿足煤層氣沖煤粉需要，又能保護儲層的排除煤粉等固形顆粒的修井工藝技術，該裝置解決了這一難題。

發明內容

本發明的目的是：克服目前煤層氣井修井作業的效率低的缺點；改變煤層氣井修井作業方式單一的現狀。本發明提供一種全新沖煤粉作業的井下沖煤粉裝置，該裝置與一組同心普通油管相連接構成回路系統，動力液沿著內外油管的環空通道進入沖煤粉裝置中，返出液沿著內油管上返，避免了動力液和返出液進入到油套環空中，在不傷害煤層的情況下，高效快速的將井底沉積的煤粉排出；并且在修井作業的過程中，使井底動液面不會上升。

本發明所采用的技術方案為：同心管水力射流沖煤粉井下裝置主要由喉道擴散管、高壓噴嘴、攪拌噴嘴、高壓腔、套筒、外筒、內筒、接頭、銅墊片、皮墊片和O形密封圈組成，其特征在于：高壓腔上、下兩端內圓面分別以螺紋與高壓噴嘴和攪拌噴嘴相連接，高壓腔與高壓噴嘴和攪拌噴嘴之間設置有銅墊片；外筒上、下兩端內圓面分別以螺紋與高壓腔、內筒相連接，在外筒與高壓腔、內筒之間分別設置有O形密封圈；外筒上、下兩端外圓面分別以螺紋與套筒、接頭相連接，在外筒與套筒、接頭之間分別設置有O形密封圈；套筒與高壓腔之間設置有皮墊片；喉道擴散管以螺紋與內筒相連接，在喉道擴散管與內筒之間設置有O形密封圈。

使用時，接頭上端以螺紋與3.5in普通油管相連接，3.5in普通油管攜帶同心管水力射流沖煤粉井下裝置下到井下預定位置，2in普通油管攜帶井下連接工具下入到3.5in油管內部，在扶正器的作用下，2in普通油管通過井下連接工具與同心管水力射流沖煤粉井下裝置相連接，形成同心管路。煤層氣井沖煤粉作業時，來自地面三柱塞高壓往復泵的高壓動力液經過井口裝置進入到內外油管環空中，動力液沿著內外油管的環空通道向下流動進入到高壓腔內部；在高壓腔內動力液分為2路，一路由攪拌噴嘴噴出噴出，沖擊井底，攪動煤粉，使煤粉與地層液充分混合，地層混合液經外筒圓周壁面上的孔道，進入到射流排煤粉裝置的環空。另一路動力液通過高壓噴嘴噴出，動力液的總壓頭幾乎全部轉變為速度水頭，使液柱周圍壓力降低，形成負壓區，在井底壓力與負壓區之間的壓差作用下，將地層液抽吸到喉管內。喉管直徑總是要大于噴嘴直徑，動力液和地層混合液在喉管內充分混合后，速度水頭降低，而壓力水頭有所回升。在此過程中，動力液失去動量和動能，而地層混合液得到動量和動能。混合后的液體進入到擴散管內，隨著擴散管斷面面積逐漸增大，使得速度水頭重新轉換為壓力水頭，從而可使混合液舉升到地面上來。隨著同心管水力射流沖煤粉井下裝置的逐漸下放，完成整個煤層氣井的排煤粉工作。另外在攪拌噴嘴處，動力液的總壓頭也幾乎全部變為速度水頭，使液柱周圍壓力降低，這樣可以完全避免對井底的傷害。

該裝置設計有攪拌噴嘴，噴嘴噴射的動力液使井底沉積煤粉與地層液充分混合，有利于井底煤粉的全部排出。