一种冲砂方法及专用工具与流程

本发明涉及一种冲砂方法及专用工具，属于修井作业技术领域，适用于油气水井井筒冲砂施工。

背景技术：

在油气水井生产过程中由于地层出砂或工艺措施填砂，造成井筒内存积砂柱掩埋目的层，导致油井产量下降或注水压力升高，影响油水井的正常生产。冲砂即是利用配套的管柱、工具、设备以及高速流动的修井液，将井筒内砂柱破碎、冲散，并随修井液循环上返携带出地面，从而清除井筒的积砂，恢复和提高油井产量或注水量的一种方法。

常规冲砂施工方式主要采取冲下一个单根深度，停止泵车供液，接换下一个单根，方可继续下步冲砂施工，停泵接换单根过程中，冲砂液携带的砂粒下沉，造成冲砂效率降低，且易引起砂埋冲砂管柱，发生卡钻事故。

申请号为201310299811.1的专利公布了小冲管连续冲砂管柱，包括小冲管、中心管、轴承总成、叶轮、砂铲，施工时从油管打压，液体推动叶轮旋转叶轮带动砂铲一起旋转，实现对沉砂的松动；密封总成建立了油管与小冲管之间的压差，在压差与小冲管自重的作用下，冲砂管柱沿油管下行至砂面，砂子松动后，由循环液通过油管循环带出。由于叶轮不密封，导致旋转动力有限，在管柱加压条件下无法满足较硬砂面的旋转，造成冲砂无进尺，冲砂效率降低。

专利号为ZL200720029715.5公开了新型连续冲砂装置。该装置主要由密封外管和密封内管组成，使用时在泵压的作用下，通过冲砂内管直达井底从而对井底砂子形成冲击，随冲砂液返出。该项装置没有设计旋转钻进结构，对于较硬的胶结砂面因无法破碎造成冲砂无进尺。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服常规冲砂技术存在的卡钻风险，现有的连续冲砂装置无法实现旋转钻进，冲砂效率低的缺陷，提供一种安全、高效的连续冲砂方法及专用工具。

本发明的技术方案是：

一种冲砂专用工具，包括外管和冲砂内管，外管由油管、悬挂短节和旋转外筒依次螺纹连接而成，冲砂内管由密封短节、冲管、旋转内筒和钻头依次螺纹连接而成。

悬挂短节的中心通孔为锥形座。

旋转外筒为管状结构，下端口为引鞋，其中心通孔设有至少两条纵向条形传动键。

旋转内筒为管状结构，其外径小于旋转外筒的条形传动键的内径，其外壁上设有至少两条外径大于旋转外筒的条形传动键内径的纵向条形传动挡键。

密封短节由上接头、连接短节、下接头依次螺纹连接，连接短节上套装开口向上的皮碗式胶筒，连接短节为至少2级组合连接，下接头的下部为与悬挂短节的锥形座相对应的锥体。

一种冲砂方法，包括冲砂管柱的组配入井、正循环冲砂、反循环冲砂、旋转钻进冲砂施工步骤。

冲砂施工前，依次连接下入钻头、旋转内筒、冲砂管、密封短节，再依次套装下入悬挂短节、旋转外筒、油管，直至井筒内砂面位置，此时密封短节、冲砂管、旋转内筒相继滑动进入外管内，完成外管、冲砂内管组成的冲砂管柱。

当井筒内存在大颗粒硬质砂块、砂柱胶结面、套管毛刺造成冲砂遇阻时，下放外管至旋转内筒进入旋转外筒内，外管连接顶驱设备，带动油管及旋转外筒旋转，旋转外筒的条形传动键与旋转内筒的条形传动挡键侧面重合，带动旋转内筒旋转，从而带动钻头旋转，破碎井筒内的大颗粒硬质砂块和砂柱胶结面、磨铣井筒毛刺，并随冲砂液携带出地面，持续下放并旋转外管，不断加深冲砂深度，逐次旋转冲砂至设计要求冲砂位置。

本发明使用效果：

本发明利用密封短节密封冲管与外管的环型空间，建立外管与冲砂内管的冲砂液循环通道，并实现冲管在外管内腔滑动状态下的环空密封，满足正、反循环冲砂状态下的冲砂施工要求。

本发明利用旋转外筒和旋转内筒传递外管地面配套的旋转动力，带动冲砂钻头旋转，从而破碎井筒内的大颗粒硬质砂块和砂柱胶结面、磨铣井筒毛刺，满足复杂井况下的旋转钻进冲砂施工要求。

本发明在冲砂施工中，利用冲砂内管在外管内随井筒砂柱面下降而滑动下行，自动加深冲砂深度，实现了不停泵、不接换单根连续冲砂施工，提高了冲砂效率，减少了冲砂卡钻风险。

本发明利用井口配套的封井器及管汇装置，可实现井口密闭状态下的循环冲砂施工，减少了施工环境污染。

附图说明

图1为本发明连续冲砂结构示意图；

图2为本发明旋转钻进冲砂结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行进一步说明。

由图1、图2所示，一种冲砂专用工具包括外管和冲砂内管，外管由油管6、悬挂短节2和旋转外筒3依次螺纹连接而成，内管由密封短节1、冲管5、旋转内筒4和钻头7依次螺纹连接而成。

所述的悬挂短节2的中心通孔为锥形座，悬挂短节2的上下两端设有连接螺纹。

所述的旋转外筒3为管状结构，下端口为引鞋，其中心通孔设有至少两条纵向条形传动键301。

所述的密封短节1由上接头101、连接短节102、下接头104依次螺纹连接组成，连接短节102上套装有密封胶筒103、下接头104的下部为与悬挂短节2的锥形座相对应的锥体。

所述的旋转内筒4为管状结构，其外径小于旋转外筒3的条形传动键301的内径，其外壁上设有至少两条外径大于旋转外筒3的条形传动键301内径的纵向条形传动挡键401。

优选的密封短节1的连接短节102上套装开口向上的皮碗式胶筒，连接短节102为至少2级组合连接。

一种冲砂方法包括以下施工步骤：

1、冲砂管柱的组配入井：

冲砂施工前，依次连接下入钻头7、旋转内筒4、冲砂管5、密封短节1，再依次套装下入悬挂短节2、旋转外筒3、油管6，直至井筒内砂面位置，此时密封短节1、冲砂管5、旋转内筒4相继滑动进入外管内，完成外管、冲砂内管组成的冲砂管柱。

2、正循环冲砂：

外管连接井口管汇及施工泵车，对外管正打压，冲砂液沿油管6内腔流经至密封短节1，此时密封短节1套装的皮碗式胶筒受力膨胀，密封密封短接1与油管6内壁的环形空间，建立外管与冲砂内管沟通的正循环通道，冲砂液流经密封短节1、冲砂管5、旋转内筒4及钻头7进行冲砂，冲散井筒内砂柱，并携带砂粒沿外管与井筒内壁环空上返至地面。继续冲砂，冲砂内管在自重作用下，随井筒内砂面下降而持续下降，不停泵、不接换单根连续正循环冲砂至设计要求冲砂位置。

3、反循环冲砂：

关闭井口封井器，密封外管与井筒内壁环空，由环空密封部位连接井口管汇及施工泵车，启功冲砂泵，向外管与套管之间的环形空间反打压，冲砂液沿外管与井筒内壁环形空间下行至钻头7，进行冲砂，冲散井筒内砂柱并携带砂粒上返，流经旋转内筒4、冲砂管5、密封短节1。此时密封短节1套装的密封胶筒103受力膨胀，密封密封短节1与油管6内壁之间的环形空间，建立外管与冲砂内管沟通的反循环通道，携砂液沿密封短节1上部的油管6内腔上返至地面。继续冲砂施工，冲砂内管在自重作用下，随井筒内砂面下降而持续下降，不停泵、不接换单根连续反冲砂至设计要求冲砂位置。

4、旋转钻进冲砂：

当井筒内存在大颗粒硬质砂块、砂柱胶结面、套管毛刺造成冲砂遇阻时，下放外管至旋转内筒4进入旋转外筒3内，外管连接顶驱设备，带动油管6及旋转外筒3旋转，旋转外筒3的条形传动键301与旋转内筒4的条形传动挡键401侧面重合，带动旋转内筒4旋转，从而带动钻头7旋转，破碎井筒内的大颗粒硬质砂块和砂柱胶结面、磨铣井筒毛刺，并随冲砂液携带出地面。持续下放并旋转外管，不断加深冲砂深度，逐次旋转冲砂至设计要求冲砂位置。