一种油井正反冲砂喷嘴的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种油井正反冲砂喷嘴，其包括：一呈管状的冲砂本体，冲砂本体的前端口内设有一环部，环部上沿周向均布有多个孔道，孔道沿冲砂本体的轴向贯通环部，其内部嵌设固定有喷嘴；一芯管，位于冲砂本体中，芯管与冲砂本体之间形成有一与喷嘴相连通的环腔，其前端与环部相连接，其后端的端口处设有一止挡件，芯管的内表面上环设形成有一球座，其侧壁上沿周向另均布有多个通道，通道相邻于球座的后侧，其对应连通环腔及芯管的内腔，芯管中另容置有一能对应坐封球座的阀球，阀球能移动的设置在球座及止挡件之间。本实用新型冲砂能力强，排砂速度快，下入一趟管柱即可实现冲砂排砂作业，具有正冲砂及反排砂功能。
【专利说明】一种油井正反冲砂喷嘴
【技术领域】
[0001]本实用新型属于石油开采领域，具体而言，涉及一种石油开采技术中的用于油井维护的冲砂喷嘴，尤其是一种油井正反冲砂喷嘴。
【背景技术】
[0002]目前，无论是垂直井、还是水平井，或者加砂压裂增产措施井，由于时间原因及工艺原因，油井普遍存在砂埋油层现象，有的油井沉砂在液柱压实作用下，砂面会形成一个坚实的砂帽，影响油井正常生产，需要冲砂。
[0003]常规的冲砂方法是在73mm油管下端安装一个笔尖，冲砂液从笔尖喷射到砂面，将砂子悬浮起来，利用流体的携带能力，移出井筒。这种方法，由于笔尖的直径较大，射流冲击力小，不能有效分散砂帽，需要和螺杆钻结合使用，即，冲砂前须用螺杆钻钻开砂面，然后提出管柱，再下冲砂管柱进行冲砂，然而，采取螺杆钻钻砂面需要2次管柱，连续几天施工，效率低，费用高，耽误生产；另外，若是水平井冲砂，由于水平井自身井筒特点，导致砂粒沉积在水平井段，冲砂过程中，由于砂子自然沉降特性，常规冲砂工具很难将砂子排出地面。
[0004]为此，有人采用油管中下入连续油管或多喷嘴射流等方法，提高冲砂效果，但是仍然存在各种问题。例如，一项发明名称为“多向射流冲砂器”(申请号:201210252865.8)的中国专利申请，提供了一种多向射流冲砂器，包括冲砂器本体和喷嘴，冲砂器本体末端的外周面上开有若干个循环孔，循环孔上安装喷嘴，其优点是结构简单，加工方便、成本低廉、实用可靠、操作方便；缺点是从油管与套管之间的环形空间排砂，对于177.8mm套管，环空面积大，排液上返速度低，携带砂子能力差。
[0005]有鉴于此，本设计人根据多年从事本领域和相关领域的生产设计经验，研制出一种油井正反冲砂喷嘴，以期解决现有技术存在的问题。
实用新型内容
[0006]本实用新型的目的是在于提供一种油井正反冲砂喷嘴，冲砂能力强，排砂速度快，下入一趟管柱即可实现冲砂排砂作业，具有正冲砂及反排砂功能。
[0007]为此，本实用新型提出一种油井正反冲砂喷嘴，其包括:
[0008]一呈管状的冲砂本体，所述冲砂本体的前端口内设有一环部，所述环部上沿周向均布有多个孔道，所述孔道沿所述冲砂本体的轴向贯通所述环部，其内部嵌设固定有喷嘴；
[0009]一芯管，位于所述冲砂本体中，所述芯管与所述冲砂本体之间形成有一与所述喷嘴相连通的环腔，其前端与所述环部相连接，其后端的端口处设有一止挡件，所述芯管的内表面上环设形成有一球座，其侧壁上沿周向另均布有多个通道，所述通道相邻于所述球座的后侧，其对应连通所述环腔及所述芯管的内腔，所述芯管中另容置有一能对应坐封所述球座的阀球，所述阀球能移动的设置在所述球座及止挡件之间。
[0010]如上所述的油井正反冲砂喷嘴，其中，所述孔道由前至后包括有一第一孔道及第二孔道，所述第一孔道的内径小于所述第二孔道的内径，两者相接处形成一肩部，所述喷嘴对应嵌设固定在所述第二孔道内，其前端与所述肩部相抵接，其后端与一嵌设固定在所述第二孔道内的压环前侧相接触，所述第一孔道通过所述喷嘴与所述环腔相连通。
[0011 ] 如上所述的油井正反冲砂喷嘴，其中，所述芯管包括有一前连接段及后管体段，所述前连接段的外径小于所述后管体段的外径，两者外侧面的相接处形成一挡肩，所述挡肩对应顶抵于所述环部的后端面及所述压环的后侧，所述前连接段通过外螺纹与所述环部的内环面螺接固定，所述通道及止挡件位于所述后管体段上。
[0012]如上所述的油井正反冲砂喷嘴，其中，所述前连接段的内径小于所述后管体段的内径，两者内侧面的相接处形成所述球座。
[0013]如上所述的油井正反冲砂喷嘴，其中，所述前连接段与所述后管体段的内侧面之间通过一锥形环面相连接，所述锥形环面形成为所述球座的内侧面，所述阀球能对应坐封于所述锥形环面上。
[0014]如上所述的油井正反冲砂喷嘴，其中，所述止挡件为一圆柱销，所述圆柱销沿径向穿设于所述芯管，其两端与所述芯管的侧壁连接固定。
[0015]如上所述的油井正反冲砂喷嘴，其中，所述止挡件为一止挡环，所述止挡环通过外螺纹与所述芯管相螺接，其内径小于所述阀球的直径。
[0016]本实用新型提出的的油井正反冲砂喷嘴，通过在芯管内设置阀球及球座，能实现单流阀的功能，控制过流面积，即，在正冲砂(冲砂液从油管管柱进入)时芯管关闭，减少过流面积，提高冲砂能力；反冲砂(冲砂液从油套环空进入)时芯管内腔打开，扩大过流面积，提闻排砂能力。
[0017]本实用新型提出的的油井正反冲砂喷嘴，利用高压水射流破岩原理，在水力作用下，能够破坏砂帽，通过正冲砂及反冲砂的交替使用，有效实现冲砂排砂作业。
[0018]本实用新型提出的油井正反冲砂喷嘴，与现有的螺杆钻钻砂相比，其结构简单，操作方便，冲砂能力强，排砂速度快，节省时间，冲击能力强，冲击效果好；通过下入一趟管柱即可实现冲砂排砂作业，能应用于水平井、大斜度井、垂直井等，适用范围广。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中:
[0020]图1为本实用新型的油井正反冲砂喷嘴的结构示意图。
[0021]图2为图1中冲砂本体的结构示意图。
[0022]图3为图1中芯管的结构示意图，图中未示出阀球。
[0023]主要元件标号说明:
[0024]I 冲砂本体 11 环部
[0025]12孔道121第一孔道
[0026]122 第二孔道
[0027]13 喷嘴14压环
[0028]2 芯管201前连接段
[0029]202后管体段 203挡肩
[0030]21 球座211锥形环面
[0031]22通道23 阀球
[0032]3 止挡件 H 环腔
【具体实施方式】
[0033]为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，以下结合附图及较佳实施例，对本实用新型提出的油井正反冲砂喷嘴的【具体实施方式】、结构、特征及功效，详细说明如后。另外，通过【具体实施方式】的说明，当可对本实用新型为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入具体的了解，然而所附图仅是提供参考与说明用，并非用来对本实用新型加以限制。
[0034]图1为本实用新型的油井正反冲砂喷嘴的结构示意图。图2为图1中冲砂本体的结构示意图。图3为图1中芯管的结构示意图，图中未示出阀球。
[0035]如图1所示，为本实用新型提出的油井正反冲砂喷嘴，其包括一冲砂本体I及一芯管2，其中:
[0036]所述冲砂本体I呈管状，所述冲砂本体I的前端端口内设有一环部11，所述环部11上沿周向均布有多个孔道12，所述孔道12沿所述冲砂本体I的轴向贯通所述环部11，其内部嵌设固定有喷嘴13，在井下作业时，通过设置喷嘴13，当孔道12中注入高速液流时，能经喷嘴13高速射流喷射出去，冲击力大，能有效冲散砂帽；
[0037]所述芯管2位于所述冲砂本体I中，所述芯管2与所述冲砂本体I之间形成有一环腔H，所述环腔H与所述喷嘴13相连通，所述芯管2前端与所述环部11相连接，其后端的端口处设有一止挡件3，所述芯管2的内表面上环设形成有一球座21，其侧壁上沿周向另均布有多个通道22，所述通道22相邻于所述球座21的后侧，其对应连通所述环腔H及所述芯管2的内腔，所述芯管2中另容置有一能对应坐封所述球座21的阀球23，所述阀球23能移动的设置在所述球座21及止挡件3之间。
[0038]请一并参见图2，所述孔道12由前至后包括有一第一孔道121及第二孔道122，所述第一孔道121的内径小于所述第二孔道122的内径，两者相接处形成一肩部(图中未标示)，所述喷嘴13对应嵌设固定在所述第二孔道122内，其前端与所述肩部相抵接，其后端与一压环14前侧相接触，所述压环14嵌设固定在所述第二孔道122内，所述第一孔道121则通过所述喷嘴13与所述环腔H相连通，在本实用新型中，通过设置肩部及压环14，在两者的相互配合下，能方便的固定该喷嘴13，使该喷嘴13与第二孔道122之间无需再以螺纹、销接等方式连接，更加便于喷嘴13进行组装及更换。
[0039]如图3所示，所述芯管2包括有一前连接段201及后管体段202，所述前连接段201的外径小于所述后管体段202的外径，两者外侧面的相接处形成一挡肩203，所述挡肩203对应顶抵于所述环部11的后端面及所述压环14的后侧，所述前连接段201通过外螺纹与所述环部11的内环面111螺接固定，所述通道22及止挡件3位于所述后管体段202上。
[0040]其中，所述前连接段201的内径小于所述后管体段202的内径，两者内侧面的相接处形成所述球座21。较佳地，所述前连接段201与所述后管体段202的内侧面之间通过一锥形环面211相连接，所述锥形环面211形成为所述球座21的内侧面，所述阀球23能对应坐封于所述锥形环面211上。
[0041]优选所述止挡件3为一圆柱销，所述圆柱销沿径向穿设于所述芯管1，其两端与所述芯管I的侧壁连接(如点焊)固定。当然，在具体应用中不限于此，比如，所述止挡件3还可为一止挡环(图中未示出)，所述止挡环通过外螺纹与所述芯管相螺接，其内径小于所述阀球的直径。
[0042]本实用新型提出的的油井正反冲砂喷嘴，在具体工作时，将该冲砂本体I的后端连接在油管管柱下端，一并形成冲砂管柱，在油管管柱上端通过井口套管、地面管线连接至泵车，泵车的上水管连接冲砂工作液罐，之后，将该冲砂管柱下入井下的套管内，其中:
[0043]在冲砂作业时，地面泵车向油管管柱内泵入高速液体，该高速液流经油管管柱进入环腔H及芯管2内，其中，在流体冲击作用下，阀球23坐封在球座21上，从而关闭芯管的内腔，使得高压流体仅经由环腔H从喷嘴中高速喷出，流体射流冲击油井的坚硬砂帽，形成携砂液，实现冲砂作业；
[0044]在排砂作业时，地面泵车从油管管柱与套管之间的环空(油套环空)内泵入高压液体，该高压液体携砂子悬浮液形成的高速流体，一部分经孔道及喷嘴进入环腔，另一部分由芯管下端进入芯管，在流体冲击的作用下，阀球离开球座，从而使芯管处于打开状态，使流体能经芯管下端、通道进入环腔，从而扩大过流面积，使砂液向上经油管管柱的内腔，返回地面，由于油管管柱尺寸小，流速快，能将携砂液快速排出井筒，从而实现排砂作业。
[0045]其中，对于泵车的选用，可根据油管管柱、井下的套管类型而定，在此不作具体限定，比如，如果是127mm套管、73mm油管管柱，可用I台400型水泥泵车，直接正冲砂，油套环空排砂；如果是139.7mm套管、73mm油管，可用I台700型水泥油套直接正冲砂，油套环空排砂；如果是复合套管(即，177.8mm套管悬挂127mm套管的油井)，可用2台水泥泵车，其中I台泵车接油管管柱，另外I台泵车接套管，交替操作，实现正冲砂反排砂作业。
[0046]本实用新型提出的的油井正反冲砂喷嘴，通过在芯管内设置阀球及球座，能实现单流阀的功能，控制过流面积，即，在正冲砂(冲砂液从油管管柱进入)时芯管关闭，减少过流面积，提高冲砂能力；反冲砂(冲砂液从油套环空进入)时芯管内腔打开，扩大过流面积，提高排砂能力。在实际使用中，通过正冲砂及反冲砂的交替使用，可以实现冲砂排砂作业。
[0047]本实用新型提出的油井正反冲砂喷嘴，与现有的螺杆钻钻砂相比，其结构简单，操作方便，冲砂能力强，排砂速度快，节省时间，冲击能力强，冲击效果好；通过下入一趟管柱即可实现冲砂排砂作业，能应用于水平井、大斜度井、垂直井等，适用范围广。
[0048]以上所述仅为本实用新型示意性的【具体实施方式】，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。
【权利要求】
1.一种油井正反冲砂喷嘴，其特征在于，所述油井正反冲砂喷嘴包括: 一呈管状的冲砂本体，所述冲砂本体的前端口内设有一环部，所述环部上沿周向均布有多个孔道，所述孔道沿所述冲砂本体的轴向贯通所述环部，其内部嵌设固定有喷嘴； 一芯管，位于所述冲砂本体中，所述芯管与所述冲砂本体之间形成有一与所述喷嘴相连通的环腔，其前端与所述环部相连接，其后端的端口处设有一止挡件，所述芯管的内表面上环设形成有一球座，其侧壁上沿周向另均布有多个通道，所述通道相邻于所述球座的后侦牝其对应连通所述环腔及所述芯管的内腔，所述芯管中另容置有一能对应坐封所述球座的阀球，所述阀球能移动的设置在所述球座及止挡件之间。
2.如权利要求1所述的油井正反冲砂喷嘴，其特征在于，所述孔道由前至后包括有一第一孔道及第二孔道，所述第一孔道的内径小于所述第二孔道的内径，两者相接处形成一肩部，所述喷嘴对应嵌设固定在所述第二孔道内，其前端与所述肩部相抵接，其后端与一嵌设固定在所述第二孔道内的压环前侧相接触，所述第一孔道通过所述喷嘴与所述环腔相连通。
3.如权利要求2所述的油井正反冲砂喷嘴，其特征在于，所述芯管包括有一前连接段及后管体段，所述前连接段的外径小于所述后管体段的外径，两者外侧面的相接处形成一挡肩，所述挡肩对应顶抵于所述环部的后端面及所述压环的后侧，所述前连接段通过外螺纹与所述环部的内环面螺接固定，所述通道及止挡件位于所述后管体段上。
4.如权利要求3所述的油井正反冲砂喷嘴，其特征在于，所述前连接段的内径小于所述后管体段的内径，两者内侧面的相接处形成所述球座。
5.如权利要求4所述的油井正反冲砂喷嘴，其特征在于，所述前连接段与所述后管体段的内侧面之间通过一锥形环面相连接，所述锥形环面形成为所述球座的内侧面，所述阀球能对应坐封于所述锥形环面上。
6.如权利要求1至5任一项所述的油井正反冲砂喷嘴，其特征在于，所述止挡件为一圆柱销，所述圆柱销沿径向穿设于所述芯管，其两端与所述芯管的侧壁连接固定。
7.如权利要求1至5任一项所述的油井正反冲砂喷嘴，其特征在于，所述止挡件为一止挡环，所述止挡环通过外螺纹与所述芯管相螺接，其内径小于所述阀球的直径。
【文档编号】E21B21/00GK204113152SQ201420402907
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年7月21日 优先权日:2014年7月21日
【发明者】王文涛, 秦伟, 胡胜勇, 王锦生, 许卫, 白凤侠, 仇志宁, 张玉增 申请人:中国石油天然气股份有限公司