一种连续液动负压脉冲解堵系统及其使用方法
【专利摘要】本发明提出了一种连续液动负压脉冲解堵系统，包括采油树、主控阀、注液阀、气泵、控制箱以及水罐车，所述采油树连通井筒，所述主控阀通过三通阀设置在采油树的油管放空处，并通过供气管线与气泵连接、通过排污管线与水罐车连接，所述主控阀还通过控制信号线与控制箱连接，所述注液阀为采油树上的油管注入阀门或设置在采油树油管和套管的环形空间并与液源连通。本发明还提供了一种使用所述连续液动负压脉冲解堵系统的方法，利用循环加压注液和瞬间释放压力排出液体，形成连续的正负压脉冲，使堵塞物随排出的液体而排出井外，相对于化学方法减少了环境污染。
【专利说明】
一种连续液动负压脉冲解堵系统及其使用方法
技术领域
[0001] 本发明涉及油田油水井解堵设备技术领域，特别是指一种连续液动负压脉冲解堵 系统及其使用方法。
【背景技术】
[0002] 油田采油井、注水井的井底周围沉淀着固态烃类物质和机械杂质，如沙子、泥土、 石膏、腐蚀产物、硫化铁和结晶盐，还有沥青、树脂、焦油和蜡等物质，它们具有憎水和堵塞 地层的特性。目前解堵使用的方法有：
[0003] 1、定期清洗套管（洗井）：在地层压力足够的情况下，通过洗井车将井内液体抽 出，将悬浮状颗粒物排出，但缺点是由于洗井车容量有限，不能满足连续工作的要求，致使 井筒中的悬浮杂质会重新沉降，洗井不彻底；
[0004] 2、内爆法：从井口下一个容器，将施工的射孔井段封住，建立一个负压区，用冲击 方式可将机械碎肩和沥青、蜡等物质从较深的孔隙与裂缝中排出，包括电容法、电脉冲解堵 法等，不足之处是，每次施工必须在施工井段下放专用工具，而且由于没有让地层"吐"出堵 塞物的过程，作业后有效期极短；
[0005] 3、压力脉冲震荡解堵：可将井筒周围部分结垢型堵塞物剥离至井筒内，并通过二 次洗井将堵塞物排除井口，但该方法的缺点在于：由于没有破碎地层的能量，故无法将储层 内堵塞的岩石颗粒有效地带出地层；
[0006] 4、酸化处理：对碳酸盐岩储层效果较好，但挤酸和排酸极易污染地层和周围环 境；
[0007] 以上方法都有一定缺点和局限性。
【发明内容】
[0008] 本发明提出了一种连续液动负压脉冲解堵系统及其使用方法，解决了现有技术中 存在的上述问题。
[0009] 本发明的技术方案是这样实现的：
[0010] 一种连续液动负压脉冲解堵系统，包括采油树、主控阀、注液阀、气栗、控制箱以及 水罐车，所述采油树连通井筒，所述主控阀通过三通阀设置在采油树的油管放空处，并通过 供气管线与气栗连接、通过排污管线与水罐车连接，所述主控阀还通过控制信号线与控制 箱连接，所述注液阀为采油树上的油管注入阀门或设置在采油树油管和套管的环形空间并 与液源连通。
[0011] 作为本发明的进一步改进，所述采油树上设有用于监视解堵系统工作状况的压力 表。
[0012] 作为本发明的进一步改进，所述气栗连接有储气罐以及驱动气栗工作的空气压缩 机和柴油机。
[0013] 作为本发明的进一步改进，所述液源为清水罐车、栗车或注水站通过注水管线直 接压送。
[0014] 一种使用所述连续液动负压脉冲解堵系统的方法，包括以下步骤：
[0015] a、在井口采油树上安装主控阀和注液阀，打开注液阀，向井筒内加压注液，压力升 高至所需值后关闭注液阀；
[0016] b、迅速打开主控阀，使井筒内处于压力作用下的液体快速排出井口，形成一个很 大的冲击波，该冲击波通过井筒内液体向下传递直接作用于地层，击碎或松动地层岩石孔 隙中的堵塞物质；
[0017] c、快速关闭主控阀，使井筒内液柱静压缓慢回降形成井筒向射孔段施加的正压， 从而形成一个降压急速、压力恢复缓慢的负压快、正压慢的过程，此过程即为一个脉冲，可 使地层快速排出堵塞物，缓慢吸液；
[0018] d、主控阀关闭3-5秒后，再次打开主控阀并持续0. 3-0. 5秒，形成第二个脉冲，然 后重复此步骤，形成多个脉冲，待井筒内压力降低至3MPa后，打开注液阀，向井筒内补注液 体，待井筒内压力达到所需值后关闭注液阀；
[0019] e、重复步骤b-d，使堵塞物随井筒内液体连续地向井筒上方运动，直至排出井口至 水罐车中。
[0020] 作为本发明的进一步改进，步骤a和步骤d中井筒内压力升高至5-15MPa后关闭 注液阀。
[0021] 作为本发明的进一步改进，步骤b和步骤c中打开主控阀速度是关闭主控阀速度 的2-5倍。
[0022] 作为本发明的进一步改进，步骤b中打开主控阀的时间为0. 3-0. 5秒。
[0023] 作为本发明的进一步改进，重复步骤b-d的频率为12-20次/分钟。
[0024] 作为本发明的进一步改进，打开与关闭主控阀的动作由控制箱控制完成。
[0025] 本发明的有益效果是：
[0026] 该连续液动负压脉冲解堵系统结构简单、操作方便，利用循环加压注液和瞬间释 放压力排出液体，形成连续的正负压脉冲，使堵塞物随排出的液体而排出井外，相对于化学 方法减少了环境污染。
【附图说明】
[0027] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的 附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领 域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的 附图。
[0028] 图1为本发明的结构示意图；
[0029] 图2为本发明的工作原理波形图。
[0030] 图中标记：1-采油树；2-主控阀；3-注液阀；4-气栗；5-控制箱；6-水罐车；7-井 筒；8-供气管线；9-排污管线；10-控制信号线；11-压力表；12-储气罐；13-空气压缩机和 柴油机。
【具体实施方式】
[0031] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0032] 如图1所示，一种连续液动负压脉冲解堵系统，包括采油树1、主控阀2、注液阀3、 气栗4、控制箱5以及水罐车6,采油树1连通井筒7,主控阀2通过三通阀设置在采油树1 的油管放空处，并通过供气管线8与气栗4连接、通过排污管线9与水罐车6连接，主控阀 2还通过控制信号线10与控制箱5连接，注液阀3为采油树1上的油管注入阀门或设置在 采油树1的油管和套管的环形空间并与液源连通，液源为清水罐车、栗车或注水站通过注 水管线直接压送，采油树1上设有用于监视解堵系统工作状况的压力表11，气栗4还连接有 储气罐12以及驱动气栗4工作的空气压缩机和柴油机13。
[0033] 本发明的使用方法包括以下步骤：
[0034] a、在井口采油树1上安装主控阀2和注液阀3，打开注液阀3，向井筒7内加压注 液，压力升高至5-15MPa后关闭注液阀3 ;
[0035] b、迅速打开主控阀2并持续0. 3-0. 5秒，使井筒7内处于压力作用下的液体快速 排出井口，形成一个很大的冲击波，该冲击波通过井筒7内液体向下传递直接作用于地层， 击碎或松动地层岩石孔隙中的堵塞物质；
[0036] c、快速关闭主控阀2,使井筒7内液柱静压缓慢回降形成井筒7向射孔段施加的正 压，从而形成一个降压急速、压力恢复缓慢的负压快、正压慢的过程，此过程即为一个脉冲， 可使地层快速排出堵塞物，缓慢吸液；
[0037] d、主控阀2关闭3-5秒后，再次打开主控阀2并持续0. 3-0. 5秒，形成第二个脉 冲，然后重复此步骤，形成多个脉冲，待井筒7内压力降低至3MPa后，打开注液阀3,向井筒 7内补注液体，待井筒7内压力达到5-15MPa后关闭注液阀3 ;
[0038] e、以12-20次/分钟的频率重复步骤b-d，使堵塞物随井筒7内液体连续地向井筒 7上方运动，直至排出井口至水罐车6中。
[0039] 其中，步骤b和步骤c中打开主控阀2速度是关闭主控阀2速度的2-5倍，打开与 关闭主控阀2的动作由控制箱5控制完成。
[0040] 本发明的使用方法是作用于井底周围地层的波动一冲击物理解堵技术，使井筒7 内液柱发生谐振，能生产兆瓦级冲击波，其波形图如图2所示，横轴表示时间（S)，纵轴表示 波幅，其功率Ny 的计算公式为：
[0041 ] NyA = pC2VATp
[0042] 式中：Ny A -冲击功率；P -井内液体密度；c -冲击波传播速度；v -液体运 动速度；Α τ ρ -套管截面。
[0043] 这个冲击波在井底周围快速建立可重复的负压环境，其过程是不对称的，即降压 是急速的，压力恢复过程则比较缓慢，该过程的工作频率为12-20次/分钟。
[0044] 脉冲式负压解堵实质上是一种周期性的内爆作业，在负压式液体脉冲的冲击和液 体回返运动的联合作用下，使地层孔隙与裂缝中的沉淀物等脱离原址，排出井底并最终排 出井口，同时又不会将这些沉淀物再重新挤入地层。
[0045] 与此同时，在井底周围大量液体晃动下会产生显著压差，这种压差会引发人工裂 缝和扩展自然裂缝，甚至引发洞穴，增加注入（水、聚合物等）、产出（油、气、水）的有效半 径及面积。
[0046] 利用本发明对油水井进行解堵具有以下优点：
[0047] 1、施工时不需下油管，不需要上作业队，施工安全可靠；
[0048] 2、恢复注水井吸水量的解堵作业，只需用一台20方以上的水罐车和一套专用井 口设备；
[0049] 3、油井解堵作业只需一台栗车和两台20方以上的水罐车和一套专用井口设备；
[0050] 4、专用井口设备安装操作简单；
[0051] 5、施工作业时间短，仅为3-6个小时，成本低，成功率高。
[0052] 本发明的解堵系统还可与化学的、加热的、振动的、超声的等其它方法联合作业， 效果更好；本发明的解堵方法可用于油水井的引流及因沥青、石蜡、机械碎肩堵塞井底而使 产量减少的采油井恢复产量或注水井恢复注入量，利用本发明的解堵方法可以在井底形成 周期性重复的压力脉冲，这种负压脉冲具有比静水柱脉冲更大的振幅。
[0053] 本发明的解堵系统已在我国许多油田进行了工业性试验和应用，施工后均见到明 显的效果，如下表所示：
[0054] 表1 :连续液动负压脉冲解堵系统在注水井增注方面的应用
[0057] 表2 :连续液动负压脉冲解堵系统在采油井增产方面的应用
[0058]
[0059] 通过表1和表2可以看出，本发明的解堵系统及方法对注水井的增注以及采油井 的增产都有很好的效果。
[0060] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精 神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种连续液动负压脉冲解堵系统，其特征在于，包括采油树、主控阀、注液阀、气栗、 控制箱以及水罐车，所述采油树连通井筒，所述主控阀通过三通阀设置在采油树的油管放 空处，并通过供气管线与气栗连接、通过排污管线与水罐车连接，所述主控阀还通过控制信 号线与控制箱连接，所述注液阀为采油树上的油管注入阀门或设置在采油树油管和套管的 环形空间并与液源连通。2. 根据权利要求1所述的连续液动负压脉冲解堵系统，其特征在于，所述采油树上设 有用于监视解堵系统工作状况的压力表。3. 根据权利要求2所述的连续液动负压脉冲解堵系统，其特征在于，所述气栗连接有 储气罐以及驱动气栗工作的空气压缩机和柴油机。4. 根据权利要求3所述的连续液动负压脉冲解堵系统，其特征在于，所述液源为清水 罐车、栗车或注水站通过注水管线直接压送。5. -种使用权利要求1-4任一项所述的连续液动负压脉冲解堵系统的方法，其特征在 于，包括以下步骤： a、 在井口采油树上安装主控阀和注液阀，打开注液阀，向井筒内加压注液，压力升高至 所需值后关闭注液阀； b、 迅速打开主控阀，使井筒内处于压力作用下的液体快速排出井口，形成一个很大的 冲击波，该冲击波通过井筒内液体向下传递直接作用于地层，击碎或松动地层岩石孔隙中 的堵塞物质； c、 快速关闭主控阀，使井筒内液柱静压缓慢回降形成井筒向射孔段施加的正压，从而 形成一个降压急速、压力恢复缓慢的负压快、正压慢的过程，此过程即为一个脉冲，可使地 层快速排出堵塞物，缓慢吸液； d、 主控阀关闭3-5秒后，再次打开主控阀并持续0. 3-0. 5秒，形成第二个脉冲，然后重 复此步骤，形成多个脉冲，待井筒内压力降低至3MPa后，打开注液阀，向井筒内补注液体， 待井筒内压力达到所需值后关闭注液阀； e、 重复步骤b-d，使堵塞物随井筒内液体连续地向井筒上方运动，直至排出井口至水罐 车中。6. 根据权利要求5所述的使用连续液动负压脉冲解堵系统的方法，其特征在于，步骤a 和步骤d中井筒内压力升高至5-15MPa后关闭注液阀。7. 根据权利要求5所述的使用连续液动负压脉冲解堵系统的方法，其特征在于，步骤b 和步骤c中打开主控阀速度是关闭主控阀速度的2-5倍。8. 根据权利要求5所述的使用连续液动负压脉冲解堵系统的方法，其特征在于，步骤b 中打开主控阀的时间为0. 3-0. 5秒。9. 根据权利要求5所述的使用连续液动负压脉冲解堵系统的方法，其特征在于，重复 步骤b-d的频率为12-20次/分钟。10. 根据权利要求5所述的使用连续液动负压脉冲解堵系统的方法，其特征在于，打开 与关闭主控阀的动作由控制箱控制完成。
【文档编号】E21B21/00GK105986771SQ201510072116
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年2月11日
【发明人】谢晓峰
【申请人】谢晓峰