[發(fā)明專利]一種煤層氣井井底清砂裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410214884.0
• 申請(qǐng)日: 2014-05-21
• 公開（公告）號(hào): CN103967435A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭龍龍;鄭華林;李春來;李悅欽;羅小龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南石油大學(xué)
• 主分類號(hào): E21B21/00
• 分類號(hào): E21B21/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種煤層氣井井底清砂裝置，尤其是在不影響生產(chǎn)層的情況下一次性清除井底板結(jié)的煤粉與砂，屬于煤層氣機(jī)械裝備領(lǐng)域。

背景技術(shù)

采用地面鉆井的方式開采煤層氣，為了減小儲(chǔ)層壓力，完井時(shí)井眼一般要鉆過的生產(chǎn)層，并在生產(chǎn)層的下端形成一蓄水段，鉆井工程上稱為“口袋”。但是，隨著生產(chǎn)的進(jìn)行，固體顆粒，如：煤泥、砂粒、壓裂用支撐劑等，會(huì)隨著產(chǎn)出水漸漸聚集并沉積在“口袋”中，當(dāng)“口袋”里面的沉積物柱達(dá)到一定的高度就需要清砂。否則，完井生成的割縫或孔穴將被堵塞，液體流動(dòng)阻力增加，造成煤層出液不暢，影響煤層氣的解析。傳統(tǒng)的清砂方式分為兩種，即水力沖砂、機(jī)械撈砂。水力沖砂又包括：正沖、反沖、正反沖、負(fù)壓沖。其中正沖、反沖、正反沖不僅存在砂堵、攜砂能力弱的問題，而且在沖砂時(shí)生產(chǎn)層受到的壓力都遠(yuǎn)大于地層壓力，使生產(chǎn)層受到嚴(yán)重影響；負(fù)壓沖砂雖然能夠保護(hù)生產(chǎn)層，但是工藝相對(duì)復(fù)雜、設(shè)備壓力高、易發(fā)生井噴。機(jī)械撈砂對(duì)生產(chǎn)層的影響小，但是每次撈砂量有限，需重復(fù)起下砂泵。所以，迫切需要一種不影響生產(chǎn)層，能夠一次性清除井底固相沉積物的裝置。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的技術(shù)問題，提供一種煤層氣井井底清砂裝置，采用機(jī)械的方式破碎井底“口袋”中沉積物，以水為工作介質(zhì)，利用經(jīng)噴嘴射出的高速液體將碎屑攜帶至地面。實(shí)現(xiàn)在不影響生產(chǎn)層的情況，有效清洗煤層氣井底固相沉積物的目的。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明一種煤層氣井井底清砂裝置，主要由外筒、支撐架、連接管、螺桿轉(zhuǎn)子、定子、萬向軸、傳動(dòng)軸、串軸承、葉輪、牽引頭、破碎刀、錐閥、橡膠襯套、流道連接管、噴嘴、擴(kuò)散管組成。所述支撐架安裝于外筒與擴(kuò)散管之間，用于擴(kuò)散管的徑向定位；噴嘴、擴(kuò)散管利用連接管上的臺(tái)階進(jìn)行軸向定位，噴嘴、擴(kuò)散管、連接管三者之間利用螺栓連接；橡膠襯套壓注在定子內(nèi)壁；萬向軸由活絞、承壓球、球座、連桿等組成，萬向軸的兩端分別連接螺桿轉(zhuǎn)子與傳動(dòng)軸；傳動(dòng)軸下端依次連接葉輪、破碎刀、牽引頭；傳動(dòng)軸中心孔內(nèi)安裝一錐閥，用于調(diào)節(jié)經(jīng)噴嘴射流的液體和從葉輪軸周向小孔噴出的沖洗液的量。

工作時(shí)外筒用絲扣連接于外油管下端，擴(kuò)散管用絲扣連接于內(nèi)油管下端；外油管與井壁之間的液體至少應(yīng)淹沒連接管的徑向孔，高壓液經(jīng)內(nèi)、外油管之間的環(huán)空注入井下。連接管壁上的軸向孔和流道連接管壁上的軸向孔構(gòu)成高壓液通道，將由內(nèi)、外油管之間注入的高壓液輸送螺桿的前端，以驅(qū)動(dòng)螺桿轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。

螺桿轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)萬向軸、傳動(dòng)軸傳遞給葉輪、牽引頭、破碎刀，驅(qū)動(dòng)三者轉(zhuǎn)動(dòng)。牽引頭上有自攻絲，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)旋入井底沉積物中，實(shí)現(xiàn)自牽引前進(jìn)。破碎刀旋轉(zhuǎn)將沉積物破成碎屑，使其便于輸送至地面。葉輪旋轉(zhuǎn)攪拌碎屑與井底液體，在葉輪軸向推力的作用下混合物在井壁與外油管之間的環(huán)空內(nèi)旋轉(zhuǎn)上升，以避免混合物沉降造成排屑不暢。

傳動(dòng)軸上的孔、安裝于孔內(nèi)的錐閥以及葉輪上的軸向孔、周向小孔組成沖洗液通道。驅(qū)動(dòng)螺桿轉(zhuǎn)子后的工作液稱為乏液，乏液由傳動(dòng)軸上的孔進(jìn)入，最后從葉輪上的周向小孔噴出，形成高速噴射流，以沖洗破碎刀周圍的碎屑，高速?zèng)_擊使碎屑發(fā)生二次破碎，并補(bǔ)充井壁與外油管環(huán)空間的水，維持井底液位高度恒定。

定子壁上的軸向孔、流道連接管壁上的軸向孔與連接管上半環(huán)形槽構(gòu)成乏液通道，將乏液輸送到噴嘴入口，使乏液經(jīng)噴嘴射流形成高速流體，攜帶由連接管徑向孔進(jìn)入的混合物，并經(jīng)內(nèi)油管排至地面。

本發(fā)明具有以下有益效果：1、采用機(jī)械的方式破碎煤層氣井底沉積物，不會(huì)對(duì)生產(chǎn)層造成不良影響；2、以水作為工作液，利用噴嘴射流的方式攜帶碎屑，不會(huì)造成對(duì)割縫與孔穴的堵塞，同時(shí)不需要重復(fù)起下工具，利用經(jīng)噴嘴射出的高速液體將碎屑攜帶至地面，實(shí)現(xiàn)在不影響生產(chǎn)層的情況，有效清洗煤層氣井底固相沉積物的目的；3、清砂過程中能夠維持井底液位高度，不影響煤層氣的解析。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種煤層氣井井底清砂裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是圖1的局部視圖A。

圖3是圖1的局部視圖B。

圖4是本發(fā)明的連接管俯視圖。

圖5是圖4的剖視圖C-C。

圖6是本發(fā)明的破碎端總成三維示意圖。

圖7是本發(fā)明的工作原理意圖。