利用普通油管实现连续循环水平井井筒处理工艺管柱装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种可利用油田普通油管建立连续循环的工艺技术配套装置，在水平井井筒处理邻域发挥重要作用。即一种利用普通油管实现连续循环水平井井筒处理工艺管柱装置。它包括液压自控换向井口、在液压自控换向井口中心通过的换向阀、配套连接的破砂刮削旋流冲砂器和液压自控换向井口上水龙带插装式快速连接器。利用普通油管，通过换向井口和换向阀的巧妙配合，在接单根时可自动变换循环通道，创建无需停泵，连续循环的施工条件，尤其适用于水平井井筒处理各种需要连续循环的施工需要，在从根本上消除水平井段埋卡管柱风险的同时，大幅度简化作业程序，降低劳动强度，提高施工效率，缩减施工成本。
【专利说明】
利用普通油管实现连续循环水平井井筒处理工艺管柱装置
[0001 ]
技术领域
[0002]本实用新型涉及一种可利用油田普通油管建立连续循环(正向、反向均可)的工艺技术配套装置，在水平井井筒处理邻域发挥重要作用。即一种利用普通油管实现连续循环水平井井筒处理工艺管柱装置。
【背景技术】
[0003]水平井作为超低渗透油藏和开发后期油田提高采收率的重要技术手段，已在我国各油田得以迅速推广，然而，也恰恰因为水平井的自身结构特点和生产特点决定了，多射孔段的水平井，在抽采过程中，压裂夹砂极易随产液析出，沉积在水平井段，形成漫长的砂桥，甚至砂埋整个管柱，有的在井液、温度、压强等多重因数作用还会形成坚硬的胶结砂桥;另夕卜，在水平井段生产管柱横躺在井壁下端，受力形式改变、摩擦阻力增大、物体沉降距离缩短等等这些因数都极易造成管柱遇卡或被砂埋，处理这样的事故远比竖直井复杂、难控得多。
[0004]目前国内各油田使用的工具管柱是以普通油管为主，用普通油管冲砂或链接螺杆钻具钻磨解卡，基本作业程序是逐根拆(接)起(放)，常规作业规则是拆(接)单根时必须停栗，不能连续循环，不仅操作复杂，效率及其低下，更重要的是面临着悬浮物二次沉淀卡埋管柱的巨大风险，常常因此导致井筒处理变得更复杂，更严峻，所以，实现普通油管建立连续循环，已成为改善水平井井筒处理的技术关键。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的是针对上述不足而提供一种利用普通油管实现连续循环水平井井筒处理工艺管柱装置，即使用常规普通油管，创建一种在井口连接单根时能够自动变换循环通道，实现无须停栗，连续循环的特定功能的配套装置。
[0006]本实用新型的技术解决方案是:一种利用普通油管实现连续循环水平井井筒处理工艺管柱装置，其特征在于包括液压自控换向井口、在液压自控换向井口中心通过的的换向阀、配套连接的破砂刮削旋流冲砂器和液压自控换向井口上水龙带插装式快速连接器。
[0007]所述的普通油管连续循环换向阀包括中心管上下两端装有与冲砂管柱相匹配的上接头和下接头，中心管体内设有一段堵体(使管内不能贯通)，堵体两端分别开有上、下过液窗口；中心管外套装有两端带密封、中间凹空、可让中心管堵体上下连通或隔断的滑套和支撑该滑套的矩形弹簧及弹簧座套。
[0008]所述的液压自控换向井口由两部分构成，一是液压自控换向井口主筒体，它内部装有上、下密封胶套，与循环管柱配合，在实现密封油套环空的同时构建成A、C两个进出液循环通道，对应通道的井口主筒体壁上带有连接A、C循环管线的公扣接头，上、下密封胶套为液压密封形式，在每个对应的密封胶套的井口主筒体壁上有液压注水接口，通过三通汇集为液压注水接口，用高压胶管与循环注水口连接，压力液体由栗车提供;二是液压自控换向井口稳压缓冲器，包括进、出液接口，液缸内装有液压平衡活塞，活塞由支撑弹簧支撑，可通过调节杆和压力表来调整设定井口的密封压力;泄压阀用来在遇到憋栗或栗车压力较大波动情况时自动泄流降压，以保护设备不被损坏。
[0009]所述的破砂刮削旋流冲砂器包括表面硬化处理的螺旋刮削刃带、合理尺寸搭配的旋流约束槽、铺焊硬质合金的鸭嘴含十字头结构形式的破砂铲和复式箅砂罩。
[0010]所述的水龙带插装式快速连接器包括内部镶有密封圈的插装密封连接器主套体、锁定钢珠、锁定套、支撑弹簧及内设的单向凡尔阀组。
[0011 ]本实用新型涉及三大主题内容:1、使用常规普通油管，创建一种在井口连接(或拆卸)单根时能够自动变换循环通道，实现无须停栗，连续循环的特定功能的配套装置;2、具有较高破碎胶结砂桥、清洁管壁能力和冲砂、携砂效果的破砂刮削旋流冲砂器;3、可以大幅度简化作业程序，降低劳动强度，提高施工效率的插装式快速连接器。
[0012]本实用新型的优点是:
[0013]1、利用普通油管，通过换向井口和换向阀的巧妙配合，在接单根时可自动变换循环通道，创建无需停栗，连续循环(正向、反向均可)的施工条件，尤其适用于水平井井筒处理各种需要连续循环的施工需要，在从根本上消除水平井段埋卡管柱风险的同时，大幅度简化作业程序，降低劳动强度，提高施工效率，缩减施工成本。
[0014]2、用于冲砂作业，当遇到坚硬胶结砂桥时，可有效破碎砂桥，并将管壁上的粘附物彻底刮削清除干净。
[0015]3、用于螺杆栗钻磨作业，可使钻磨功效提高3倍以上。
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型普通油管连续循环工艺管柱组配示意图。
[0017]图2是液压自控换向井口与换向阀配合结构简图。
[0018]图3是液压自控换向井口结构简图。
[0019]图4是换向阀结构简图。
[0020]图5是液压自控稳压缓冲器结构图。
[0021 ]图6是破砂刮削旋流冲砂器结构图。
[0022]图7是插装式水龙带快速连接器结构图。
[0023]图8是图3外形结构简图。
【具体实施方式】
[0024]参见图1，零部件名称如下:井口上接头4，井口下接头6，法兰盘15，套管21，吊卡28，水龙带43，水龙带插装式快速连接器45，液压自控换向井口 46，破砂刮削旋流冲砂器47，油管49。
[0025]一种利用普通油管实现连续循环水平井井筒处理工艺管柱装置，包括液压自控换向井口 46和穿过液压自控换向井口 46中心的普通油管连续循环换向阀42。液压自控换向井口 46上端接水龙带插装式快速连接器45，液压自控换向井口 46下端接破砂刮削旋流冲砂器47。利用常规普通油管，通过液压自控换向井口 46和换向阀42的巧妙配合，在接单根时自动变换循环通道，无需停栗，实现连续循环(反向或正向均可)，从跟本上消除普通油管常规循环的种种弊端。
[0026]参见图1 一3、8，零部件名称如下:参见图1，井口上接头4，井口下接头6，法兰盘15，套管21，吊卡28，水龙带43，水龙带插装式快速连接器45，液压自控换向井口 46，破砂刮削旋流冲砂器47，油管49。参见图2，主筒体I，胶套2，环空3，井口上接头4，液压注水接口 5，中心管7，法兰盘15，吊卡28。参见图3，胶套2，环空3，井口上接头4，法兰盘15，压盖16，支承套17，通液孔18，座套19，隔环29。参见图8，零部件名称如下:主筒体I，井口上接头4，液压注水接口 5，法兰盘15，调压杆36，压力表38。
[0027]液压自控换向井口46包括主筒体I，主筒体I内衬有上下间隔的密封胶套2，胶套2与主筒体I壁之间有环空3，两个胶套2之间对应的主筒体I侧壁上有与外界相通的井口上接头4，主筒体I侧壁上有与胶套环空3相通的液压注水接口 5，主筒体I底端管路上有与其内相通的井口下接头6，主筒体I底端带有与井口连接的法兰盘15。胶套2两端带有金属压盖16，胶套环空3面内衬有工字形支承套17，支承套17上带有过液窗口 18。
[0028]液压自控换向井口46是实现普通油管不停栗连续循环的第二个关键配套部件。它由两部分构成:第一是液压自控换向井口主筒体I，它内部装有上、下密封胶套2，与循环管柱配合，在实现密封油套环空的同时构建成A、C两个进出液循环通道，对应通道的井口主筒体壁上带有连接循环管线的公扣井口上接头4、井口下接头6。上、下密封胶套2为液压密封形式，在每个对应的密封胶套2的井口主筒体I壁上有液压注水接口，通过三通汇集为一个液压注水接口 5，用高压胶管与液压注水接口 5连接，压力液体由栗车提供。第二是液压自控换向井口稳压缓冲器(见图5)，由循环注液口弓I进的带压液体由进液口 I进入缸体4，通过出液口 2分别注入换向井口上下密封胶套的液压环控，压缩胶套抱住循环管柱，封闭油套环空。密封压强的大小通过调压杆7、压力表3和支撑弹簧6来设定。当起放管柱过接箍由于外径的变化引起小范围的压力波动，通过平衡活塞5平稳压强，当遇憋栗或栗车压力突然升高超过设定压强值时，泄压阀8会制动排液泄压，以保护密封件不被损坏。液缸34上有进液口53、出液口54。
[0029]参见图1、4，零部件名称如下:零部件名称如下:井口上接头4，井口下接头6，法兰盘15，套管21，吊卡28，水龙带43，水龙带插装式快速连接器45，液压自控换向井口 46，破砂刮削旋流冲砂器47，油管49。中心管7，上、下连接头8、9，堵体10，过液窗口 11，弹簧12，滑套13，过液环空14，座套19。
[0030]换向阀42包括中心管7，中心管7上带连接油管的上、下连接头8、9;中心管7内有一段堵体10，堵体10两侧的管壁上沿圆周有多个过液窗口 11(窗口)；中心管7外表面上套有弹簧12和套有与弹簧12靠接的一段两端都密封的滑套13，滑套13与中心管7外表面之间有过液环空14，弹簧12带有座套19;液压自控换向井口 46上有密封注液管接头。
[0031 ]换向阀42是实现普通油管不停栗，连续循环的第一个关键配套部件，它的中心管7上下两端装有与冲砂管柱相匹配的上、下连接头8、9，中心管7体内设有一段堵体10(使管内不能贯通)，堵体10两端分别开有上、下过液窗口 11(窗口)；中心管7外套装有两端带密封、中间凹空，可让中心管堵体上下连通或隔断的滑套13和支撑该滑套的矩形弹簧12及弹簧座套19。当滑套13不受外力作用时，在支撑弹簧12的作用下，滑套13两端的密封正好封堵在中心管堵体上下开窗的外端，此时液体可以绕过堵体10上下贯通。当滑套13受到上推力压缩弹簧12而上行，滑套13下密封刚好封堵在对应中心管堵体10位置(上下开窗之间位置)时，绕过中心管堵体10的外围环控通道被隔绝的同时，堵体10下开窗敞露与管外连通，当解除对滑套13的上推作用力时，在支撑弹簧12的作用下，滑套13回位又重新恢复经开窗绕过堵体10的管内循环。
[0032]在起、放管柱过程中液体的循环途径:在换向阀42没有进入换向井口之前不受外力作用情况下，换向阀滑套13在弹簧12的支撑下，封堵在中心管堵体上下过液窗口 11的外端，内部搭建成可绕过堵体10的外围通道，此时液体可通过上下开窗口 11绕过堵体10，上下贯通，与地面水龙带构成A—B循环通道。
[0033]当换向阀42下放并坐到井口吊卡上时准备连接(或拆卸)单根时，换向阀的滑套13被换向井口上密封胶套上推压缩弹簧12上移，滑套13下端密封正好卡封在中心管堵体两端开窗11之间，在断开中心管堵体上端开窗11通道的同时，敞露的中心管堵体下端窗口 11正好与换向井口两密封胶套2之间的井口循环管线接口对应贯通，将原来的水龙带循环通道自动变换为井口 A—C循环通道接续循环，此时换向阀堵体10上窗口已断开水源，可安全放心地接(卸)单根。
[0034]接(卸)完单根后继续提、放管柱，换向阀滑套13通过换向井口下密封胶套2后，解除了胶套2对滑套13的作用力，滑套13会在弹簧力的作用下自动复位与水龙带43连通，重新恢复A—B循环。每连接(拆卸)单根如是动作，从而达到不停栗实现连续循环的目的。
[0035]参见图5，零部件名称如下:稳压缓冲器33，液缸34，液压平衡活塞35，调压杆36，支撑弹簧37，压力表38、泄压阀39，进液口 53，出液口 54。
[0036]密封注液管接头50上带有稳压缓冲器33，稳压缓冲器33包括液缸34，液缸34内装有液压平衡活塞35，液压平衡活塞35左端连接有伸出液缸34的调压杆36，活塞35由支撑弹簧37支撑连接，液缸34上有压力表38、泄压阀39。
[0037]参见图6，零部件名称如下:斜射出液口20，上接头22，刮削刃带23，旋流约束槽24，箅砂罩25，破砂铲26，硬质合金27。
[0038]法兰盘15连接套管21，套管21连接破砂刮削旋流冲砂器47;破砂刮削旋流冲砂器47包括顺次连接的上接头22、螺旋状刮削刃带23和旋流约束槽24、箅砂罩25、破砂铲26。破砂铲26下端为鸭嘴含十字头式破砂铲，内为锥形，表面铺焊硬质合金27。箅砂罩25为套状，有多道沿圆周间隔有斜射出液口 20。针对水平井射孔段多，油层吐砂严重，加之受井液成分、温度、压力作用，极易在水平井段形成漫长而坚硬的胶结砂桥，阻碍冲砂管柱顺利通过这一难题，设计了集破砂、刮削、旋流喷射等诸多功能于一体的破砂刮削旋流冲砂器47。
[0039]破砂刮削旋流冲砂器47包括的左端是与循环管柱连接的上接头22、最大通径外圆遍布经过表面硬化处理的螺旋状刮削刃带23，可以起到刮削器的作用将套管壁上的任何粘附物彻底清除干净。由于刮削刃带23与套管壁之间间隙很小，与刮削刃带23同生的旋流约束槽24(螺旋沟槽)可将高压注入的大排量冲砂液理顺为朝一个方向旋转的高压旋流冲向井底，与沉沙充分搅拌后将其带出井筒。在冲砂器的右端设有鸭嘴含十字头式破砂铲26，破砂铲表面铺焊硬质合金27，具有良好的定位捣碎功能，克服斜尖顺坡趴的弊端。在破砂铲26和刮削刃带23之间反循环进口部位设有箅砂罩25，箅砂罩25为套状，有多道沿圆周间隔有斜射出液口 20，可将较大物体隔避在外，以便进一步破碎，防止大块物体进入并堵塞循环通道。
[0040]参见图7，零部件名称如下:锁定钢珠30，支撑弹簧31，单向凡尔阀组32，主套体40，锁定套41，锁定弹簧55。[0041 ]液压自控换向井口 46上端连接有水龙带插装式快速连接器45，水龙带插装式快速连接器45包括内部镶有密封圈的插装密封连接器主套体40，主套体40右端外连接锁定套41，锁定套41与主套体40之间装有一圈可自由伸缩的锁定钢珠30并在主套体40内表面露出，主套体40内部设有单向凡尔阀组31，用支撑弹簧32支撑单向凡尔阀组31内单向凡尔阀组32，用来封堵水龙带43回流液体，主套体40左端接水龙带43。针对普通油管接(卸)单根必须反反复复砸油壬、装卸短接这一繁琐操作过程，设计一种可大幅度简化操作程序，降低劳动强度，提高工作效率，削减施工成本的插装式快速连接器。参见图7，水龙带插装式快速连接器:水龙带插装式快速连接器45左端是油壬形式的油壬接头44，用来连接水龙带43。右端是用来连接换向阀接箍的密封锁定套41(或称锁定套)，在锁定套41的下端装有一圈可自由伸缩的锁定钢珠30，在与换向阀42对接好后或称恰好落入换向阀42的锁定槽内，被外面的锁定套41和锁定弹簧55来约束其锁定或解锁，在油壬接头44的内部设有单向凡尔阀组，用支撑弹簧31支撑单向凡尔阀组32用来封堵水龙带43回流液体。连接水龙带43时，只需一提、一放即可，即可安全又方便、快捷，是提高施工效率的关键部件。
【主权项】
1.一种利用普通油管实现连续循环水平井井筒处理工艺管柱装置，其特征在于包括液压自控换向井口( 46 )、在液压自控换向井口( 46 )中心通过的换向阀(42 )、配套连接的破砂刮削旋流冲砂器(47)和液压自控换向井口(46)上水龙带插装式快速连接器(45); 所述的普通油管连续循环换向阀(42)包括中心管(7)上下两端装有与冲砂管柱相匹配的上接头(8)和下接头(9)，中心管7体内设有一段堵体(10)，堵体(10)两端分别开有上、下过液窗口(11);中心管7外套装有两端带密封、中间凹空、可让中心管堵体上下连通或隔断的滑套(13)和支撑该滑套(13)的矩形弹簧(12)及弹簧座套(19); 所述的液压自控换向井口( 46 )由两部分构成，一是液压自控换向井口主筒体(I )，它内部装有上、下密封胶套(2)，与循环管柱配合，在实现密封油套环空(3)的同时构建成A、C两个进出液循环通道，对应通道的井口主筒体壁上带有连接A、C循环管线的公扣接头，上、下密封胶套(2)为液压密封形式，在每个对应的密封胶套(2)的井口主筒体壁上有液压注水口，通过三通汇集为液压注水接口(5)，用高压胶管与循环液压注水接口(5)连接，压力液体由栗车提供;二是液压自控换向井口稳压缓冲器(33),包括进、出液接口(53)、(54)，液缸内装有液压平衡活塞(35)，液压平衡活塞(35)由支撑弹簧(37)支撑，可通过调节杆(36)和压力表(38)来调整设定井口的密封压力;还设有泄压阀(39); 所述的破砂刮削旋流冲砂器(47)包括表面硬化处理的螺旋刮削刃带(23)、合理尺寸搭配的旋流约束槽(24)、铺焊硬质合金(27)的鸭嘴含十字头结构形式的破砂铲(26)和复式箅砂罩(25)； 所述的水龙带插装式快速连接器(45)包括内部镶有密封圈的插装密封连接器主套体(40)、锁定钢珠(30)、锁定套(41)、支撑弹簧(31)及内设的单向凡尔阀组(32)。
【文档编号】E21B21/10GK205638294SQ201620424846
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月12日
【发明人】高伟时, 王治国, 潘洪文, 吴大康, 王尚卫, 张雄涛, 刘斌, 李益民, 张琨鹏, 李向东, 杨建生, 向荣, 刘永辉, 樊存社, 林志波, 康健, 王楠, 梁东平, 杨义兴, 师明霞, 于友坤
【申请人】高伟时