专利名称：煤层气井桥式无污染连续冲洗煤灰工艺管柱的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及煤层气开采技术领域。特别涉及一种煤层气井的井下管柱，是一种井下冲煤粉的专用工具。具体讲是采用流体分流、形成管内水力或气体密闭循环冲砂和 冲煤粉的专用管柱。
背景技术：
目前，在煤层气开发过程中，煤粉随排水降压过程的不断进行，煤粉随水产出，而 水不能将煤粉全部携出，出灰严重的井会在口袋堆积大量煤粉。清除井底口袋堆积煤粉主 要采用的是冲煤粉方法和捞煤粉方法。冲煤粉方法是使用气井原管柱接单根油管，下至煤粉面附近后，利用地面水泵向 气井注水，在油套环空和油管间形成了水力循环。将井底固体颗粒和煤粉用水携带出井，排 至地面水池，大颗粒固体因重力自然沉降，地面泵再将水池里的水打入井中。这样就该冲煤 粉方法的缺点是没有封隔煤层，循环水不断地冲刷和渗入煤层，必然会造成近井地带的污
^fe ο捞煤粉方法主要是使用真空式管井下捞砂工具捞取直井口袋中的固体颗粒和煤 粉。由捞砂泵、悬挂捞砂组件、挡砂阀体和捞砂笔尖组成真空式管井下捞砂工具。通过下放 真空式管井下捞砂管柱，并重复下放上提顿击煤粉面，实施捞煤粉作业。当捞砂泵在装满煤 粉后，必须将全套管柱提出，把煤粉排净后再次下放管柱，重复实施捞煤粉作业。这种捞煤 粉工艺的缺点一是需要多次重复下放管柱，对于煤粉堆积严重的井，这种工艺费时，成本 高；二是对于大斜度井由于井眼斜度较大，下放上提油真空式管井下捞砂管柱顿击煤粉面， 管柱与井壁产生摩擦，大斜度井不适宜使用捞煤粉方法清除井底口袋堆积煤粉。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种煤层气井桥式无污染连续冲洗煤灰工艺管柱，利 用封隔器封隔煤层后，实现油管内流体的密闭动力循环，采用分流改变水流通道进行冲煤 粉，将煤层气井沉积的煤粉携带到地面，并且不会使洗井水压入煤层，能达到连续洗井冲煤 粉的目的又能避免循环水对煤层造成污染。本实用新型采用的技术方案是煤层气井桥式无污染连续冲洗煤灰工艺管柱，主 要由油管、单流阀、上过桥、上封隔器、下封隔器、上插管、特殊接头、下插管、下过桥和可伸 缩式冲煤粉喷管组成。油管下部连接有单流阀，单流阀的作用是冲洗过程完成后，单流阀 截断其以上油管内的水流入井中的通道，防止冲灰水污染煤层。其特征在于在单流阀的下端连接有上过桥。在上过桥下端连接油管，油管依次连接有特殊接 头、下过桥和可伸缩式冲煤粉喷管。在上过桥下部连接的油管下部连接有上封隔器和下封 隔器，上封隔器的位置在煤层的上部；下封隔器的位置在煤层的下部，上封隔器和下封隔器 在套管内，能将煤层的顶底部封隔，截断注入水和返排水进入煤层的通道，防止循环水污染 煤层。在上过桥的内螺纹连接有一个上插管，上插管下端插入特殊接头的密封槽密封圈内，特殊接头的内螺纹处连接有下插管，下插管的下端连接在下过桥的胶圈密封处。下过桥的下端连接有可伸缩式冲煤粉喷管。所述的上过桥为圆柱体形，上端有内螺纹，下端有外螺纹，上过桥有不通的中心 孔，中心孔的开口端有内螺纹，内螺纹能连接上插管。在上过桥的壁上有注水孔，注水孔与 中心孔连通。注水孔和中心孔能使油管与套管之间的冲洗液进入上插管。为了增加注水孔 的流通面积，注水孔的横截面可以是两端为半圆形中间为长方形的孔。在中心孔在周围平 行中心孔有通孔。通孔能使返回来的洗井液通过。通孔的不与中心孔连通。上过桥起分流 作用。所述的特殊接头为圆柱体形，在特殊接头两端有连接螺纹。特殊接头有中心孔，中 心孔的下端有内螺纹，内螺纹能与下插管连接。中心孔的上端插入上插管，为了使上插管与 特殊接头之间密封性，在中心孔的内壁上有环形密封槽，密封槽内有密封圈。所述的下过桥为圆柱体形，下过桥上端有内螺纹，下端有外螺纹，下过桥中心有通 孔，通孔插入下插管，下插管能穿过下过桥的通孔，并延伸至下过桥与伸缩管的连接处，形 成注入水的通道；为了使下过桥与下插管之间密封，在中心孔的内壁上有环形密封槽，密封 槽内有密封圈。在下过桥的壁上有返排孔，为了增加返排孔的流通面积，返排孔的横截面可 以是两端为半圆形中间为长方形的孔。下插管与下过桥形成的环形通道是返排水的通道。 下过桥起分流作用。所述的上插管上端有外螺纹，与上过桥连接，下端插入特殊接头的上部；下插管上 端有外螺纹，与特殊接头下部连接，下插管下端插入并穿过下过桥。所述的上封隔器采用的型号是Z331-114型封隔器；下封隔器采用的型号是 Y211-114 型。在油管上连接有两个扶正器，扶正器的作用是避免用于斜井时管柱下行磨损皮 碗封隔器的胶筒。两个扶正器的连接位置分别在上封隔器两端。当井的斜度小时可以不使 用扶正器。使用煤层气井桥式无污染连续冲洗煤灰工艺管柱的冲洗流程参阅图1。将煤层气井桥式无污染连续冲洗煤灰工艺管柱下入油井套管12内。上过桥13内有贯通的注水孔5和周围的通孔131，注入水能在封隔器14的阻断下 绕过煤层顶部，经油套环空流入注水孔5，进而流入上插管及以下管柱，返排水经通孔131 上返至单流阀及以上管柱；下过桥17有返排进液孔9和上下通孔，注入水能流入插进上下 通孔的下插管16及以下管柱，返排水在封隔器8的阻断下绕过煤层底部，经油套环空流入 返排进液孔9，进而流入下插管与下过桥的环形空间及以上管柱。上封隔器14的作用是封隔煤层7顶部；下封隔器8作用是封隔煤层7底部；上插 管6连接上过桥13并插入特殊接头15中，形成进液通道；下插管16连接特殊接头15并插 入下过桥17，为注入水进入下部的可伸缩式冲煤粉喷管10提供通道。①座封上封隔器14和下封隔器8 下放管柱使煤层7位于上封隔器14和下封隔 器8之间，并且可伸缩式冲煤粉喷管10的下端到达砂面或由于管柱自重进入砂面。上提管 柱一定高度，使下封隔器8的轨道销钉滑至下死点。此时再下放管柱，下封隔器8轨道销钉 滑至长轨道，顶套推动挡球套上移，锁球脱离中心管使卡瓦与椎体产生相对运动，椎体进入 卡瓦使其张开，并卡在套管内壁，再继续下放管柱压缩下封隔器8的胶筒密封油套环空。此时，上封隔器14座封在煤层顶部之上；下封隔器8座封在煤层底部之下。煤层7不受注入 水和返排水的影响，形成了由上过桥13、下过桥17、上插管6、下插管16、油管11和特殊接 头15组成的油管内的密闭循环空间。②冲洗煤层气井底部煤粉面座封过程完成后，开启地面泵，将注入水打入油套环 空。注入水增大了上封隔器14上下的压差，使上封隔器14将煤层7顶部封住，水流只能由 上过桥13侧面的注水孔5进入上插管6内，沿上插管6流经特殊接头15进入下插管16，之 后通过下过桥17流入底部可伸缩式冲煤粉喷管10，经水嘴18喷出高速、高压流体，破坏煤 层气井底部煤粉面，煤粉等固体颗粒随返排水上返，由于煤层7底部有下封隔器8封隔，返 排液只能由下过桥17侧面的返排进液孔9流入油管11与下插管16、特殊接头15、上插管 6的环形空间，然后经上过桥13的上下通孔流入油管11，最后上返至地面。③解封冲洗过程完成后，上提油管柱，椎体脱开卡瓦，轨道销钉滑至长轨道的下 死点，即可解封起出下封隔器和全部管柱。本实用新型的有益效果本实用新型桥式无污染连续冲洗煤灰工艺管柱，在冲洗 煤灰作业中，不需重复起下管柱，能一次完成冲洗煤灰作业。能广泛地应用于油气井、煤层 气井的冲砂和冲煤粉，采用桥式无污染冲煤粉分流管柱的上封隔器、下封隔器封隔煤层顶 部和底部，隔断了注入水和返排水进入煤层的通道；上过桥有注入孔，能使注入水由油套环 空进入油管内；下过桥有返排进液孔能使返排液由油套环空进入油管内。油管、特殊接头和 上插管、下插管组成密闭通循环道。使用该工具能够改变注入水和返排水的水流通道，形成油管内部的封闭水力循 环，配合管柱能够形成一套对接方便，不需重复起下管柱，能连续实施煤层气井冲煤粉的作 业管柱。有效地避免了注入水或返排水对于煤层的冲刷和污染。
图1是本实用新型桥式无污染连续冲洗煤灰工艺管柱结构剖面示意图。是煤层气 井桥式无污染连续水力冲煤粉工艺示意图。图2a是上过桥13结构剖面示意图；图2b是图2a的横截面示意图。图3a是下过桥17结构剖面示意图；图3b是图3a的横截面示意图。图4a是特殊接头结构剖面示意图；图4b是图4a的横截面示意图。图中，1.井口三通，2.阀门，3.扶正器，4.单流阀，5.注水孔，6.上插管，7.煤层， 8.下封隔器，9.返排进液孔，10.可伸缩式冲煤粉喷管，11.油管，12.套管，13.上过桥， 14.上封隔器，15.特殊接头，16.下插管，17.下过桥，18.喷嘴。
具体实施方式
实施例1 以一个煤层气井桥式无污染连续冲洗煤灰工艺管柱为例，对本实用新 型作进一步详细说明。参阅图1。本实用新型煤层气井桥式无污染连续冲洗煤灰工艺管柱，主要由油管11、单流阀4、上过桥13、上封隔器14、下封隔器8、上插管6、特殊接头15、下过桥17和可伸 缩式冲煤粉喷管10组成。油管11的公称直径为62毫米。在上封隔器14上下各连接有两个油管扶正器3，扶正器3的型号是FZQ-Φ 114。油管11下部连接有一个单流阀4，单流阀4的作用是避免用于斜井时管柱下行磨损皮碗封隔器的胶筒。在单流阀4的下端连接有上过桥13。参阅图2a和图2b。所述的上过桥13为圆 柱体形，外径114毫米。上端有27/8〃 TBG内螺纹，下端有27/8〃 TBG外螺纹，上过桥13 有不通的中心孔132，中心孔132的开口端有1. 900" TBG内螺纹133，内螺纹133能连接上 插管6。在上过桥13的壁上有两个注水孔5，注水孔5与中心孔132连通。注水孔5的横 截面是两端为半圆形中间为长方形的孔。注水孔5的宽度6 8毫米。在中心孔132在周 围平行中心孔132有八个通孔131。在上过桥13下端连接油管11，油管11依次连接有特殊接头15、下过桥17和可伸 缩式冲煤粉喷管10。所述的特殊接头15为圆柱体形，在特殊接头15两端有连接外螺纹。特殊接头15 有中心孔151，中心孔151的下端有内螺纹154，内螺纹154能与下插管16连接。中心孔 151的上端有能插入上插管6，为了使上插管6与特殊接头15之间密封性，在中心孔151的 内壁上有两道环形密封槽153，密封槽153内有一个密封圈。所述的下过桥17为圆柱体形，下过桥17上端有内螺纹，下端有外螺纹，下过桥17 中心有通孔171，插入下插管16，下插管16完全通过下过桥17，并延伸至下过桥17与伸缩 管10的连接处，形成注入水的通道；为了使下过桥17与下插管16之间密封，在中心孔171 的内壁上有环形密封槽172，密封槽172内有密封圈。在下过桥17的壁上有返排孔9，为了 增加返排孔9的流通面积，返排孔9的横截面可以是两端为半圆形中间为长方形的孔。下 插管16与下过桥17形成的环形通道173是返排水的通道。在上过桥13下部连接的油管11上连接有Z331-114型上封隔器14和Y211-114 型下封隔器8，上封隔器14的位置在煤层7的上部；下封隔器8的位置在煤层7的下部，上 封隔器14和下封隔器8在套管12内。在上过桥13的螺纹处133连接有一个上插管6，上插管6下端插入特殊接头15的 胶圈密封处153，特殊接头15的螺纹处155连接有下插管16，下插管16的下端连接在下过 桥17的胶圈密封处。下过桥17的下端连接有可伸缩式冲煤粉喷管10。
权利要求一种煤层气井桥式无污染连续冲洗煤灰工艺管柱，主要由油管(11)、单流阀(4)、上过桥(13)、上封隔器(14)、下封隔器(8)、上插管(6)、特殊接头(15)、下插管(16)、下过桥(17)和可伸缩式冲煤粉喷管(10)组成，油管(11)下部连接有单流阀(4)，其特征在于在单流阀(4)的下端连接有上过桥(13)，在上过桥(13)下端连接油管(11)，油管(11)依次连接有特殊接头(15)、下过桥(17)和可伸缩式冲煤粉喷管(10)，在上过桥(13)下部连接的油管(11)下部连接有上封隔器(14)和下封隔器(8)，上封隔器(14)的位置在煤层(7)的上部；下封隔器(8)的位置在煤层(7)的下部，上封隔器(14)和下封隔器(8)在套管(12)内，在上过桥(13)的内螺纹(133)连接有一个上插管(6)，上插管(6)下端插入特殊接头(15)环形密封槽(153)的密封圈内，特殊接头(15)的内螺纹(154)连接有下插管(16)，下插管(16)的下端穿过下过桥(17)密封槽(172)内的密封圈，下过桥(17)的下端连接有喷管(10)。
2.根据权利要求1所述的煤层气井桥式无污染连续冲洗煤灰工艺管柱，其特征是所 述的上过桥(13)为圆柱体形，上端有内螺纹，下端有外螺纹，上过桥(13)有不通的中心孔 (132)，中心孔(132)的开口端有内螺纹(133)，内螺纹(133)能连接上插管(6)，在上过桥(13)的壁上有注水孔(5)，注水孔(5)与中心孔(132)连通，在中心孔(132)在周围平行中 心孔(132)有通孔(131)。
3.根据权利要求1所述的煤层气井桥式无污染连续冲洗煤灰工艺管柱，其特征是所 述的特殊接头(15)为圆柱体形，在特殊接头(15)两端有连接螺纹，特殊接头(15)有中心 孔(151)，中心孔(151)的下端有内螺纹(154)，内螺纹(154)能与下插管(16)连接，中心孔 (151)的上端插入上插管(6)，在中心孔(151)的内壁上有环形密封槽(153)，密封槽(153) 内有密封圈。
4.根据权利要求1所述的煤层气井桥式无污染连续冲洗煤灰工艺管柱，其特征是 所述的下过桥(17)为圆柱体形，上端有内螺纹，下端有外螺纹，下过桥(17)中心有通孔 (171)，通孔(171)内插入下插管(16)，下插管(16)能穿过下过桥(17)的通孔(171)，在通 孔(171)的内壁上有环形密封槽(172)，密封槽(172)内有密封圈，在下过桥(17)的壁上有 返排孔9，下插管(16)与下过桥(17)形成的环形通道(173)是返排水的通道。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的煤层气井桥式无污染连续冲洗煤灰工艺管柱，其特 征是所述的上插管(6)上端有外螺纹，与上过桥(13)连接，下端插入特殊接头(15)的上 部；下插管(16)上端有外螺纹，与特殊接头(15)下部连接，下插管(16)下端插入并穿过下 过桥(17)。
6.根据权利要求1、2、3或4所述的煤层气井桥式无污染连续冲洗煤灰工艺管柱，其特 征是所述的上封隔器(14)采用的型号是Z331-114型封隔器；下封隔器(8)采用的型号是 Y211-114 型。
7.根据权利要求1、2、3或4所述的煤层气井桥式无污染连续冲洗煤灰工艺管柱，其特 征是在油管(11)上连接有两个扶正器(3)，两个扶正器(3)的连接位置分别在上封隔器(14)两端。
专利摘要煤层气井桥式无污染连续冲洗煤灰工艺管柱，应用于煤层气开采井下冲煤粉。特征是在单流阀的下端连接有上过桥。在上过桥下端连接油管，油管依次连接有特殊接头、下过桥和可伸缩式冲煤粉喷管。在上过桥下部连接的油管上连接有上封隔器和下封隔器，上封隔器的位置在煤层的上部；下封隔器的位置在煤层的下部，上封隔器和下封隔器在套管内，上过桥连接有一个上插管，上插管下端插入特殊接头，特殊接头连接下插管，下插管的下端插入下过桥。效果是封隔煤层，改变注入水和返排水的水流通道，形成油管内部的封闭水力循环，配合管柱能够形成一套对接，不需重复起下管柱，能连续实施煤层气井冲煤粉的作业管柱。
文档编号E21B17/10GK201567983SQ20092027802
公开日2010年9月1日 申请日期2009年12月9日 优先权日2009年12月9日
发明者刘建伟, 吕莉, 崔金榜, 段宝玉 申请人:中国石油天然气股份有限公司