专利名称：一种旋转喷射清砂方法
技术领域：
本发明涉及油田油井井底清砂方法，特别涉及一种旋转喷射清砂方法。
背景技术：
在油气井中，由于压裂增产改造、地层出砂、油管腐蚀的铁锈和小碎块和缓蚀剂胶结物掩埋产层，造成油气井不能正常生产，要复产就需要清理井筒，暴露产层。加之油气井生产一段时间后，地层压力低，过去的井筒清洁方式一般是用刮刀钻头或者笔尖钻头带随钻捞杯或不带沉砂筒，这种作业方式施工成功率和作业效率都相对较低。中国专利公告号CN201705M9U，提供另一种“水平井连续射流解堵管柱”，应用于水平井连续射流清砂解堵。在地面井口上固定有自封封井器，在套管内并在自封封井器的下部悬挂有密封工作筒。洗井液进口联通套管与密封工作筒之间的环形空间。在密封工作筒内下入油管，洗井液出口联通油管与密封工作筒之间的环形空间。在每一根油管的上端连接一个反冲洗阀。反冲洗阀在密封工作筒内。在连接反冲洗阀的油管下部连接有井筒液流转换器。在井筒液流转换器的下端连接有油管，油管的下端连接有旋转射流洗井器。效果是能实现水平井连续冲砂解堵，在加长油管向前移动旋转射流洗井器时不停泵。
发明内容
本发明的目的是提供一种旋转喷射清砂方法，主要应用于油气井井筒，清洁井底的沉砂、金属碎块、金属锈块和缓蚀剂胶结物等，实现暴露产层。本发明采用的技术方案是旋转喷射清砂方法，包括以下步骤A、连接井筒清砂管柱并下入井内，利用井筒清砂管柱探测到砂面深度。现场操作人员言旨完成。B、上提井筒清砂管柱1 :3m ；C、从井筒清砂管顶部连接泵并泵入液体，将泵入液体的压力提高到5 20MPa，排量达到550 600L/min，井筒清砂管柱下端的水力旋转喷射喷头旋转并喷射高压流体，冲击井底沉砂；D、被冲起砂子随流体一起在油套环空内向上流动，当携砂流体流过割缝套管到达割缝套管上部的油套环形空间后，流速减慢砂向下沉淀并沉入割缝套管与油管之间形成环形空间内沉积下来，液体经割缝套管的孔缝流出。E、下放井筒清砂管柱，连续冲砂至设计施工井深位置，起出井内井筒清砂管柱，沉积在割缝套管与油管之间形成环形空间内的砂被捞出，完成旋转喷射清砂作业。所述的井筒清砂管柱主要由油管、割缝套管、变扣短节、连接接头和水力旋转喷射喷头组成。油管的下端连接变扣短节；所述的变扣短节为圆柱体形有中心孔，在变扣短节的上端有内螺纹，在变扣短节上端外壁有外螺纹，变扣短节上端连接割缝套管，割缝套管与油管之间形成环形空间，形成一个收集砂的空间；变扣短节下端有内螺纹，在变扣短节的下端连接有连接接头，连接接头为圆柱体形有中心孔并且两端有外螺纹，在连接接头的下端连接有水力旋转喷射喷头。将本井筒清砂管柱下入有沉砂的井内，从油管的上端泵入高压液体，水力旋转喷射喷头进行旋转喷射，冲击井底沉砂，井底沉砂被冲散并随流体向上流动， 当携砂流体流过割缝套管到达割缝套管上部的环形空间后，流速减慢砂向下沉淀进入割缝套管与油管之间形成环形空间内沉积下来，液体经割缝套管的孔缝流出。当从井中起出井筒清砂管柱时，沉积在割缝套管与油管之间形成环形空间内的砂被捞出。所述的水力旋转喷射喷头主要由主轴、旋转头外壳、滚针轴承、推力球轴承、摩擦副、旋转头和喷嘴组成，主轴上端有油管内螺纹，能连接油管，主轴有中心孔，中心孔是流体通道。主轴下端外壁上有两道环形挡圈槽，在两道环形挡圈槽内分别有一个轴用挡圈，在两道轴用挡圈之间并在主轴下端外壁上自上而下有上部滚针轴承、环形垫片、上部推力球轴承、下部推力球轴承、环形垫片和下部滚针轴承；在上部滚针轴承、上部推力球轴承、下部推力球轴承和下部滚针轴承的外壁上有一个旋转外壳；所述的旋转外壳为圆柱体形有中心孔，在旋转外壳中心孔内有环形凸起的台阶；上部推力球轴承的下平面在旋转外壳中心孔内的环形凸起的上部，下部推力球轴承的上平面在旋转外壳中心孔内的环形凸起的下部； 在旋转外壳下端外壁上有螺纹，旋转头螺纹固定在旋转外壳的下端；主轴中心孔的下端有台阶，在主轴中心孔下端的台阶环下部有一根压缩弹簧，压缩弹簧的下部并在旋转外壳中心孔内有环形摩擦副的静摩擦片，在旋转头中心孔上端有环形摩擦副的动摩擦片；旋转头有中心孔，在旋转头中心孔的下端螺纹固定有一个喷嘴，并且在旋转头下端均勻分布有三个斜孔，三个斜孔内端与旋转头中心孔连通，斜孔中心线与旋转外壳中心线的夹角为35 45度之间；三个斜孔的外端部分别连通有反作用孔，三个反作用孔的方向相同，三个反作用孔的端部螺纹固定有一个喷嘴。流体从三个反作用孔的喷嘴喷出，产生反作用力(转动力矩)推动旋转头和旋转外壳旋转。所述的割缝套管是在套管的壁上均勻分布有孔，所述的套管壁上的孔可以是圆形小孔，圆形小孔的直径在0. 5 3mm之间；所述的套管壁上的孔也可以是长方形小孔，长方形小孔沿套管轴向排列，长方形小孔的宽度在0. 5 3mm之间。所述的割缝套管的长度在 10 30m之间。本发明的有益效果本发明旋转喷射清砂方法，在井底形成合理的流场速度、粘性应力和雷诺应力分布，清砂施工成功率高。且本发明所述的工艺管柱结构简单、易拆卸和组装，性能可靠，现场清砂效率高。
图1是本发明水力旋转喷射喷头结构剖面示意图。图2是本发明井筒清砂管柱结构剖面示意图。图中，1-主轴，2-旋转外壳，3-滚针轴承，4-推力球轴承，5-摩擦副，6-旋转头， 7-喷嘴，8-轴用挡圈，9-防转螺钉，10-环形垫片，11-油毛毡，12-螺栓，13-油管，14-割缝套管，15-变扣短节，16-连接接头，17-水力旋转喷射喷头。
具体实施例方式实施例1 旋转喷射清砂方法，包括以下步骤A、连接井筒清砂管柱并下入井内，利用井筒清砂管柱探测到砂面深度。
B、上提井筒清砂管柱1.5m;C、从井筒清砂管顶部连接泵并泵入液体，将泵入液体的压力提高到lOMPa，排量达到550L/min，井筒清砂管柱下端的水力旋转喷射喷头旋转并喷射高压流体，冲击井底沉砂；D、被冲起砂子随流体一起在油套环空内向上流动，当携砂流体流过割缝套管14 到达割缝套管14上部的油套环形空间后，流速减慢砂向下沉淀并沉入割缝套管14与油管 13之间形成环形空间内沉积下来，液体经割缝套管14的孔缝流出。E、下放井筒清砂管柱，连续冲砂至设计施工井深位置，起出井内井筒清砂管柱，沉积在割缝套管14与油管13之间形成环形空间内的砂被捞出，完成旋转喷射清砂作业。喷射清砂各步骤的操作方法，现场操作人员能完成。参阅图2。井筒清砂管柱，由油管13、割缝套管14、变扣短节15、连接接头16和上述的水力旋转喷射喷头17组成。油管13的下端连接一个变扣短节15。所述的变扣短节15 为圆柱体形有中心孔，在变扣短节15的上端有内螺纹，在变扣短节15上端外壁有外螺纹， 变扣短节15上端连接割缝套管14，割缝套管14与油管13之间形成环形空间。所述的割缝套管14是在套管的壁上均勻分布有长方形小孔，长方形小孔沿套管轴向排列，长方形小孔的宽度为0. 5mm ；所述的割缝套管14的长度为20m (是两根普通套管的长度)。变扣短节15的下端有内螺纹，在变扣短节15的下端连接有连接接头16，连接接头16为圆柱体形有中心孔并且两端有外螺纹，在连接接头16的下端连接有一个水力旋转喷射喷头17。参阅图1。水力旋转喷射喷头，主要由主轴1、旋转头外壳2、滚针轴承3、推力球轴承4、摩擦副5、旋转头6和喷嘴7组成，主轴1上端有油管内螺纹。主轴1有中心孔，中心孔是流体通道。主轴1下端外壁上有两道环形挡圈槽，在两道环形挡圈槽内分别有一个轴用挡圈 8，在两道轴用挡圈8之间并在主轴1下端外壁上自上而下有上部滚针轴承3、环形垫片10、 上部推力球轴承4、下部推力球轴承4、环形垫片10和下部滚针轴承3 ；在上部滚针轴承3、 上部推力球轴承4、下部推力球轴承4和下部滚针轴承3的外壁上有一个旋转外壳2。所述的旋转外壳2为圆柱体形有中心孔，在旋转外壳2中心孔内有环形凸起的台阶。上部推力球轴承4的下平面在旋转外壳2中心孔内的环形凸起的上部，下部推力球轴承4的上平面在旋转外壳2中心孔内的环形凸起的下部。在旋转外壳2下端外壁上有螺纹，旋转头6螺纹固定在旋转外壳2的下端。并且在旋转头6的壁上有螺钉孔，在旋转头6的螺钉孔内有防转螺钉9，防转螺钉9旋紧，防转螺钉9的内端部压紧旋转外壳2下端螺纹。主轴1中心孔的下端有台阶，在主轴1中心孔下端的台阶环下部有一根压缩弹簧， 压缩弹簧的下部并在旋转外壳2中心孔内有环形摩擦副5的静摩擦片，在旋转头6中心孔上端有环形摩擦副5的动摩擦片。旋转头6有中心孔，在旋转头6中心孔的下端螺纹固定有一个内孔直径为6mm的喷嘴7。并且在旋转头6下端均勻分布有三个斜孔，三个斜孔内端与旋转头6中心孔连通，斜孔中心线与旋转外壳2中心线的夹角为45度。三个斜孔的外端部分别连通有反作用孔，三个反作用孔的方向相同，三个反作用孔的端部螺纹固定有一个内孔直径为6mm的喷嘴7。
在主轴1的上部台阶上有斜向螺孔，斜向螺孔的内端与主轴1与旋转外壳2之间的环形空间联通；在主轴1下端外壁上套有两个环形的油毛毡11，一个环形的油毛毡11在上部轴用挡圈8之上，另一个环形的油毛毡11在下部轴用挡圈8之下；在主轴1上部台阶上的斜向螺孔内有固定一个螺栓12。
权利要求
1.一种旋转喷射清砂方法，其特征在于包括以下步骤A、连接井筒清砂管柱并下入井内，利用井筒清砂管柱探测到砂面深度；B、上提井筒清砂管柱1 :3m;C、从井筒清砂管顶部连接泵并泵入液体，将泵入液体的压力提高到5 20MPa，排量达到550 600L/min，井筒清砂管柱下端的水力旋转喷射喷头旋转并喷射高压流体，冲击井底沉砂；D、被冲起砂子随流体一起在油套环空内向上流动，当携砂流体流过割缝套管(14)到达割缝套管(14)上部的油套环形空间后，流速减慢砂向下沉淀并沉入割缝套管(14)与油管(1 之间形成环形空间内沉积下来，液体经割缝套管(14)的孔缝流出；E、下放井筒清砂管柱，连续冲砂至设计施工井深位置，起出井内井筒清砂管柱，沉积在割缝套管(14)与油管(13)之间形成环形空间内的砂被捞出，完成旋转喷射清砂作业。
2.根据权利要求1所述的旋转喷射清砂方法，其特征是采用的井筒清砂管柱，主要由油管(13)、割缝套管(14)、变扣短节(15)、连接接头(16)和水力旋转喷射喷头(17)组成； 油管(1 的下端连接变扣短节(1 ；所述的变扣短节(1 为圆柱体形有中心孔，在变扣短节(1 的上端有内螺纹，在变扣短节(1 上端外壁有外螺纹，变扣短节(1 上端连接割缝套管(14)，割缝套管(14)与油管(13)之间形成环形空间；变扣短节(15)的下端有内螺纹，在变扣短节(1 的下端连接有连接接头(16)，连接接头(16)为圆柱体形有中心孔并且两端有外螺纹，在连接接头(16)的下端连接有水力旋转喷射喷头(17)。
3.根据权利要求2所述的旋转喷射清砂方法，其特征是所述的水力旋转喷射喷头，主要由主轴(1)、旋转头外壳( 、滚针轴承C3)、推力球轴承(4)、摩擦副( 、旋转头(6)和喷嘴(7)组成，主轴(1)上端有油管内螺纹，主轴(1)有中心孔，中心孔是流体通道；主轴(1) 下端外壁上有两道环形挡圈槽，在两道环形挡圈槽内分别有一个轴用挡圈(8)，在两道轴用挡圈(8)之间并在主轴(1)下端外壁上自上而下有上部滚针轴承(3)、环形垫片(10)、上部推力球轴承G)、下部推力球轴承G)、环形垫片(10)和下部滚针轴承(3)；在上部滚针轴承(3)、上部推力球轴承G)、下部推力球轴承(4)和下部滚针轴承(3)的外壁上有一个旋转外壳(2)；所述的旋转外壳( 为圆柱体形有中心孔，在旋转外壳( 中心孔内有环形凸起的台阶；上部推力球轴承(4)的下平面在旋转外壳( 中心孔内的环形凸起的上部，下部推力球轴承的上平面在旋转外壳O)中心孔内的环形凸起的下部；在旋转外壳(2)下端外壁上有螺纹，旋转头(6)螺纹固定在旋转外壳( 的下端；主轴(1)中心孔的下端有台阶，在主轴(1)中心孔下端的台阶环下部有一根压缩弹簧，压缩弹簧的下部并在旋转外壳 ⑵中心孔内有环形摩擦副(5)的静摩擦片，在旋转头(6)中心孔上端有环形摩擦副(5)的动摩擦片；旋转头(6)有中心孔，在旋转头(6)中心孔的下端螺纹固定有一个喷嘴(7)；并且在旋转头(6)下端均勻分布有三个斜孔，三个斜孔内端与旋转头(6)中心孔连通，斜孔中心线与旋转外壳O)中心线的夹角为35 45度之间；三个斜孔的外端部分别连通有反作用孔，三个反作用孔的方向相同，三个反作用孔的端部螺纹固定有一个喷嘴(7)。
4.根据权利要求2或3所述的旋转喷射清砂方法，其特征是所述的割缝套管(14)是在套管的壁上均勻分布有孔，所述的套管壁上的孔是圆形小孔，圆形小孔的直径在0. 5 3mm之间ο
5.根据权利要求2或3所述的旋转喷射清砂方法，其特征是所述的割缝套管(14)是在套管的壁上均勻分布有孔，所述的套管壁上的孔是长方形小孔，长方形小孔沿套管轴向排列，长方形小孔的宽度在0.5 3mm之间；所述的割缝套管(14)的长度在10 30m之间。
全文摘要
旋转喷射清砂方法，应用于井底清砂。包括以下步骤A、连接井筒清砂管柱并下入井内，利用井筒清砂管柱探测到砂面深度；B、上提井筒清砂管柱1～3m；C、从井筒清砂管顶部连接泵并泵入液体，冲击井底沉砂；D、被冲起砂子随流体一起在油套环空内向上流动，砂向下沉淀并沉入割缝套管；E、下放井筒清砂管柱，连续冲砂至设计施工井深位置，起出井内井筒清砂管柱，完成旋转喷射清砂作业。能清洁井底的沉砂、金属碎块、金属锈块和缓蚀剂胶结物，实现暴露产层，清砂效率高。
文档编号E21B27/00GK102287152SQ20111019861
公开日2011年12月21日 申请日期2011年7月15日 优先权日2011年7月15日
发明者唐庚, 张华礼, 杨云山, 罗伟, 谭宏兵, 赖杰, 邓友超, 马发明 申请人:中国石油天然气股份有限公司