专利名称：一种水平井井下反循环冲砂器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及油田采油技术领域，特别涉及一种油井冲砂洗井工具，是一种水
平井冲砂和洗井的专用井下工具。
背景技术：
在油田水平井开采的过程中，由于砂粒沉积在水平段，形成砂床，传统冲砂工艺不 能有效的将砂粒冲出井筒，同时，水平井筛管完井的洗井问题，都是既费工、费时、效率低、 污染环境大的作业工序，水平井冲砂、洗井是水平井作业中的难题。目前、在国内的油田同 类作业中，主要有以下二种方法 1、水平段反循环冲砂法 该工艺方法就是传统的反循环方法，是将管柱管脚下入水平段的砂面位置，井口 用防喷器控制管柱的下入，在套管闸阀注入冲砂液，冲砂液经过油套环空，在管柱管脚将砂 粒携入油管，砂粒随冲砂液留出地面。这种冲砂的缺点是一是水平段由于液体的运动为层 流，不能有效的将砂床的砂粒悬浮冲起，总有一定量的砂粒在水平段底部存在，增加了钻具 卡钻几率，是水平井冲砂的难题。二是冲砂效率低，在加深管柱时，需要长时间不停泵充分 循环，防止砂卡工具和管柱砂堵，无效功增加。三是井口接单根时，井口总有液体溢出，对井 口产生污染。四是在水平井筛管完井的井中，无法将管外的泥浆洗出。 2、水力旋流冲砂器冲砂法 该种方法是将井口连续反循环装置和水力旋流冲砂器结合使用，下入水平井水平 段的砂面，旨意在砂面形成水力旋流，悬浮后的砂粒从油管携出。但是这种工具在实际应用 中的存在缺陷是一是工具结构不合理，冲砂器的旋转喷嘴由于密封胶圈的设计，孔与轴有 一定的过盈量，引起喷嘴不运动，不能有效将沙粒悬浮。二是在喷嘴后端没有旋流液体，砂 粒容易沉积在工具的胶筒内。造成工具的卡钻。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种水平井井下反循环冲砂器，在反循环冲砂过程中， 利用胶筒封隔环空液体流动，使水平井悬浮砂粒在冲砂器的前部，防止砂床的生成，提高冲 砂和洗井效果，并防止卡钻事故发生。 本实用新型采用的技术方案是水平井井下反循环冲砂器，主要由上接头、中心 管、胶筒芯轴、胶筒、胶筒座、限位套、喷嘴轴、喷嘴和压帽组成，上接头的上端有内螺纹，能 与管柱连接。其特征在于在上接头下端内螺纹连接有一个中心管；在上接头，下端外螺纹 连接有一个胶筒芯轴。中心管外壁与胶筒芯轴内壁之间有环形空间。在胶筒芯轴壁上有横 向通孔即液体入口。冲砂液能通过液体入口进入到中心管与胶筒芯轴之间的环形空间内。 在胶筒芯轴的外壁上固定有两个胶筒。胶筒形状是V形胶筒，两个胶筒的V形口向两外侧。 在胶筒芯轴的下端连接有喷嘴轴，喷嘴轴内壁有中心管外壁之间形成环形空间。在喷嘴轴 壁上有液体出口，喷嘴轴上装有喷嘴，高压冲砂液能从喷嘴轴与中心管之间的环形空间内
3流出，经过喷嘴的喷嘴帽喷出。在喷嘴轴的下端部连接有锥形的压帽，并且压帽套在中心管 的下端。 所述的两个V形胶筒的固定方式是在胶筒芯轴外壁上有台阶，在胶筒芯轴外壁 上套有两个胶筒，在两个胶筒之间有一个胶筒座。 一个胶筒的内底平面靠在台阶上，在另一 个胶筒的下部并在胶筒芯轴外壁上套有一个限位套，限位套的上端抵在另一个胶筒的内底 平面，限位套的下端抵在喷嘴轴的上端面。 所述的喷嘴是斜喷嘴。即在喷嘴轴上固定有环形筒，环形筒与喷嘴轴之间有间隙， 在环形筒的两端分别有斜喷嘴。 所述的斜喷嘴数量有12个，均匀分布在环形筒的两端，斜喷嘴的径向夹角为 45° ，轴向夹角为35。。 简述水平井井下反循环冲砂器的原理和使用方法，有助于理解本实用新型。 参阅图2。当水平井冲砂时，将水平井井下反循环冲砂器连接在管柱下端。管柱 的组成是自上而下有地面反向冲砂装置12，地面反向冲砂装置12下端采用接箍连接油管 13，油管下端连接一个安全接头14，安全接头14连接扶正器15，扶正器连接本实用新型反 循环冲砂器16。将反循环冲砂器16下到井内距砂面1 2米处。连接地面反向冲砂装置 12和地面管汇，从套管闸阀注入冲砂液体。冲砂液体进入油套环空，到达水平段的井下反循 环冲砂器的前皮碗，前皮碗受液体的压力后，封隔在环空液体流动。参阅图1。此时，高压液 体进入胶筒芯轴的水眼，再进入胶筒芯轴与中心管环形空间，从入口 4进入中心管3与胶筒 芯轴2之间的内腔，再进入喷嘴轴8与中心管2之间的环空，从喷嘴10喷出。喷出的液体 与套管作用产生反作用力，在反作用力下， 一方面在力偶的作用下，发生自身的连续旋转运 动，另一方面将水平段的砂床旋起，旋起的混砂液。混砂液进入反循环冲砂器16的中心管 2内，并进入油管循环到地面。当加入单根时，减小泵车的排量和压力。皮碗的扩张压力减 小，下放钻具，反循环冲砂器16向前运动，在筛管完井的洗井作业中，可有效的将管外的泥 浆洗出。实现了水平井连续冲砂作业和洗井。 本实用新型的有益效果本实用新型水平井井下反循环冲砂器，具备以下的优 点 1.两级皮碗密封总成设计，实现在工具的前后端设计皮碗密封。实现反循环前 皮碗受压，封隔环形空间，液体进入旋转喷嘴，后皮碗设计，皮碗受压后，实现密封环形空 间，同时，在下放钻具的过程中，封挡砂粒向钻具的方向移动，保证水平井悬浮砂粒在冲砂 器的前部，防止砂床的生成。防止卡钻的发生。冲砂效率达到95%以上。 2.喷嘴与喷嘴轴之间有间隙，实现旋流冲砂在喷嘴两端分别有6个斜喷嘴，斜喷 嘴径向夹角45。，轴向夹角为35。。喷射过程中，与斜喷嘴套管产生反作用力，产生一定的 力矩，两端力偶的双作用力将喷嘴旋转。同时，后端喷嘴的旋流，消除了后端沉积在工具的 胶筒内砂粒沉积的死角。喷嘴与喷嘴轴的间隙设计，允许一定量的液体流动，保证旋流液体 的产生。产生的旋流混砂液体，通过冲砂器中心管，经过油管快速反排至地面，这种水平井 局部旋流冲砂反排的方法，混砂液旋流均匀，反排速度快，冲砂效率高，是一种可行科学的 冲砂方法。 3.现场施工简便这种反循环冲砂器与《进液无阀式控制反向连续冲砂装置》组 合使用，实现水平井连续的冲砂作业。
图1是本实用新型水平井井下反循环冲砂器结构剖面示意图。 图2是带有水平井井下反循环冲砂器工艺管柱示意图 图中，1-上接头，2-中心管，3-胶筒芯轴，4-液体入口 ， 5-胶筒，6-胶筒座，7_限位 套，8_喷嘴轴，9_液体出口 ， 10-喷嘴，11-压帽，12-地面反向冲砂装置，13-油管，14-安全 接头，15-扶正器，16-反循环冲砂器。
具体实施方式实施例1 :以一个水平井井下反循环冲砂器为例，对本实用新型作进一步详细说 明。 参阅图1。本实用新型水平井井下反循环冲砂器，主要由上接头1、中心管2、胶筒 芯轴3、胶筒5、胶筒座6、限位套7、喷嘴轴8、喷嘴IO和压帽ll组成，上接头1的上端有内 螺纹，能与管柱连接。 上接头1下端内螺纹连接有一个中心管2，扭矩20KN. m上紧。中心管2的外径48 毫米，长度760毫米。在上接头l，下端外螺纹(2-7/8〃外加厚螺纹)连接有一个胶筒芯轴 3，用30KN. m上紧。胶筒芯轴3的内径62毫米。中心管2外壁与胶筒芯轴3内壁之间有环 形空间。在胶筒芯轴3壁上均布有十二个径向通孔即液体入口 4。冲砂液能通过液体入口 4进入到中心管2与胶筒芯轴3之间的环形空间内。在胶筒芯轴3的外壁上固定有两个胶 筒5。胶筒5形状是V形胶筒，两个胶筒5的V形口向两外侧。两个V形胶筒5的固定方 式是在胶筒芯轴3外壁上有一个台阶，在胶筒芯轴3外壁上套有两个胶筒5，在两个胶筒 5之间有一个胶筒座6。 一个胶筒5的内底平面靠在台阶上，在另一个胶筒5的下部并在胶 筒芯轴3外壁上套有一个限位套7，限位套7的上端抵在另一个胶筒5的内底平面，限位套 7的下端抵在喷嘴轴8的上端面。 在胶筒芯轴3的下端连接有喷嘴轴8，喷嘴轴8内壁有中心管2外壁之间形成环形 空间。在喷嘴轴8壁上有液体十八个出口 9，高压冲砂液能从喷嘴轴8与中心管2之间的 环形空间内流出。喷嘴10是斜喷嘴。即在喷嘴轴8上固定有一个环形筒，环形筒与喷嘴轴 8之间有间隙，在环形筒的两端分别有十二个斜喷嘴10。均匀分布在环形筒的两端，斜喷嘴 10的径向夹角为45。，轴向夹角为35。。 在喷嘴轴8的下端部连接有顶端为锥形的压帽11，用20KN. m上紧，并且压帽11套 在中心管2的下端。
权利要求一种水平井井下反循环冲砂器，主要由上接头(1)、中心管(2)、胶筒芯轴(3)、胶筒(5)、胶筒座(6)、限位套(7)、喷嘴轴(8)、喷嘴(10)和压帽(11)组成，上接头(1)的上端有内螺纹，其特征在于在上接头(1)，下端内螺纹连接有一个中心管(2)；上接头(1)下端外螺纹连接有一个胶筒芯轴(3)，中心管(2)外壁与胶筒芯轴(3)内壁之间有环形空间，在胶筒芯轴(3)壁上有横向通孔即液体入口(4)，在胶筒芯轴(3)的外壁上固定有两个胶筒(5)，胶筒(5)形状是V形胶筒，两个胶筒(5)的V形口向两外侧，在胶筒芯轴(3)的下端连接有喷嘴轴(8)，喷嘴轴(8)内壁有中心管(2)外壁之间形成环形空间，在喷嘴轴(8)壁上有液体出口(9)，喷嘴轴(8)上有喷嘴(10)，在喷嘴轴(8)的下端部连接有顶端为锥形的压帽(11)，并且压帽(11)套在中心管(2)的下端。
2. 根据权利要求1所述的水平井井下反循环冲砂器，其特征是所述的两个V形胶筒 (5)的固定方式是在胶筒芯轴(3)外壁上有台阶，在胶筒芯轴(3)外壁上套有两个胶筒 (5)，在两个胶筒(5)之间有一个胶筒座(6)，一个胶筒(5)的内底平面靠在台阶上，在另一 个胶筒(5)的下部并在胶筒芯轴(3)外壁上套有一个限位套(7)，限位套(7)的上端抵在另 一个胶筒(5)的内底平面，限位套(7)的下端抵在喷嘴轴(8)的上端面。
3. 根据权利要求1或2所述的水平井井下反循环冲砂器，其特征是所述的喷嘴(10) 是斜喷嘴，即在喷嘴轴(8)上固定有环形筒，环形筒与喷嘴轴(8)之间有间隙，在环形筒的 两端分别有斜喷嘴(10)。
4. 根据权利要求3所述的水平井井下反循环冲砂器，其特征是所述的斜喷嘴(10)数 量有12个，均匀分布在环形筒的两端，斜喷嘴(10)的径向夹角为45。，轴向夹角为35。。
专利摘要水平井井下反循环冲砂器，应用于油田油井水平井冲砂和洗井作业。特征是在上接头下端连接有一个中心管；在上接头，下端外螺纹连接有一个胶筒芯轴。在胶筒芯轴壁上有液体入口。在胶筒芯轴的外壁上固定有两个V形胶筒。在胶筒芯轴的下端连接有喷嘴轴，喷嘴轴内壁有中心管外壁之间形成环形空间。在喷嘴轴壁上有液体出口，喷嘴轴上装有喷嘴。在喷嘴轴的下端部连接有顶端为锥形的压帽。效果是下入井内能实现水平井连续的冲砂和洗井，并能防止砂床的生成，防止卡钻；冲砂效率达到95％以上。能实现旋流冲砂，产生的旋流混砂液体快速反排至地面，反排速度快，冲砂效率高，能在筛管完井的水平井中洗出管外的泥浆。
文档编号E21B21/00GK201513144SQ200920222290
公开日2010年6月23日 申请日期2009年9月4日 优先权日2009年9月4日
发明者卢红杰, 朱辉明, 王双铃, 王宗益, 马玉鹏 申请人:中国石油天然气集团公司;吐哈石油勘探开发指挥部