小套管采油井机械防砂方法及机械防砂管柱和打捞工具与流程

本发明涉及石油工业的小套管井的机械防砂方法和工具，特别是小套管采油井机械防砂方法及机械防砂管柱和打捞工具，改变目前小套管采油井仅使用化学防砂的现状，提高防砂有效率，方便后期修井作业对井下管柱的打捞。

背景技术：

对于疏松砂岩油藏，初期投产基本为五寸半套管，由于多年的开发生产，受开发过程中的出砂、腐蚀和高压措施等因素影响，套管损坏现象日益加剧。

在上述套管损坏井中下入小套管，使这些井重新生产是治理套损井的一种有效手段，应用也就越来越多。小套管井主要是指4in、3¹/2in的套管井，随着油田开发年限的延长，小套管井中的出砂井越来越多。由于出砂井中地层砂粒径中值小、非均质性严重，泥质含量高而同时小套管井施工压力高，加砂量少，井筒尺寸受限，钻塞工艺不完善，使用常规油井中挂滤砂管防砂的管柱进行防砂，后期打捞困难。这是因为常规井下封隔器均设有带有卡瓦牙的卡瓦和卡瓦支撑机构，卡瓦通过卡瓦牙将防砂管柱锚定在套管中，但是应用在小套管井的套管中，其封隔器就很容易卡死在套管内，给日后的修井作业留下后患。

目前小套管井防砂主要是采用化学防砂，易出现地层污染、堵塞和射孔不完善等情况。同时，随着开采进入后期，小套管井的含水、采液强度的逐步提高，化学防砂越来越难以满足生产要求。因此在小套管井中使用低成本小套管挂滤砂管防砂的需求越来越强烈，然而小套管挂滤砂管防砂使用常规封隔器很容易卡死在井内、后期作业又难以打捞，这也成为在小套管井中影响实施的一个重要因素，原因是国内一直没有小直径封隔器的专用打捞工具。

现有小套管井井下管柱的打捞工具是使用油管短接中的母扣与封隔器对扣打捞，油管短接的强度较低，不能满足解封解卡时的拉力需求，同时对扣过程中易出现丝扣损坏，一旦丝扣损坏，将彻底无法打捞，因此这种方式存在较大的安全隐患和施工风险，需要改进。

目前小套管化学防砂，已不能满足生产需求，急需研制小套管井机械防砂实施方法，以解决上述问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供小套管采油井机械防砂方法及机械防砂管柱和打捞工具，对目前小套管井化学防砂提供防砂技术上的改进和防砂方式上的补充，解决目前小套管井机械防砂存在的困难，通过机械防砂提高小套管井防砂的有效率、延长防砂有效期，降低生产成本。

本发明的技术解决方案是：

小套管采油井机械防砂方法，是：在机械防砂管柱中连接具有丢手功能的封隔器，封隔器不设卡瓦支撑机构和卡瓦、通过机械防砂管柱的底部顶靠在人工井底的砂面上和往封隔器内投球为胶筒的打压座封提供涨紧力，机械防砂管柱能够通过液体打压和机械倒扣进行丢手。

使用小套管采油井机械防砂方法的机械防砂管柱包括变径接头、丢手接头、封隔器和倒扣接头，变径接头通过油管依次与丢手接头、封隔器和倒扣接头螺纹连接，倒扣接头的下方通过油管依次与滤砂管、安全接头、滤砂管和丝堵螺纹连接，丝堵顶靠在人工井底的砂面上；封隔器设有打压丢手机构、活塞和胶筒，不设卡瓦支撑机构和卡瓦，活塞安装在上接头与压环之间，胶筒的两端装有护套和护帽，护套与压环螺纹连接，护帽与中心管螺纹连接，投入的座封球落在打压丢手机构的球座上面。

用于机械防砂管柱的打捞工具包括打捞上接头和打捞筒，打捞上接头下部的内螺纹与芯轴连接，打捞筒的上部与芯轴之间通过导向销钉连接、下部是设有轴向分割槽的瓣状筒体，该瓣状筒体的外圆设有打捞螺纹，芯轴的中心孔与打捞上接头的中心孔贯通。

与现有技术相比，本发明的显著使用效果是：本发明缩短了滤砂管、沉砂尾管的长度，滤砂管与滤砂管之间安装了安全接头。为了防止常规封隔器在小套管井中的使用缺陷，本发明中的封隔器去掉了卡瓦和卡瓦支撑机构，采用管柱底部尾管和丝堵支撑使其胶筒座封，进行小套管井机械防砂，有效避免了胶筒使用卡瓦座封容易卡死在小套管井中的缺陷。本发明管柱中连接的安全接头是销钉式单向接头，能防止顿钻造成的安全接头剪断，提高了下井成功率。同时本发明也为后期封隔器的打捞和有可能发生的滤砂管卡死在套管中的情况提供了打捞工具。后期如需修井作业提出封隔器和拔出滤砂管，均可使用本发明提供的打捞工具进行打捞。

本发明不仅为小套管井的机械防砂提供了有效施工的管柱，而且还为后期的修井作业准备了打捞工具，本发明为小套管井机械防砂提供了整套技术，其构造简单、实施方便，考虑全面，具有很好的使用效果和应用前景。

附图说明

图1是本发明机械防砂管柱的结构示意图和工作原理图。

图2是图1中封隔器的结构示意图。

图3是图1中滤砂管的结构示意图。

图4是图1中安全接头的结构示意图。

图5是对图1中封隔器和安全接头的打捞工具结构示意图。

图6图5中冲头的实施例二。

具体实施方式

以下结合附图详述本发明，并非限制本发明的保护范围。以下所述仅为本发明的较佳实施例，其他运用本发明的等效变化，均应属于本发明的保护范围。

参见图1和图2，小套管采油井机械防砂方法，是：在机械防砂管柱中连接具有丢手功能的封隔器2，封隔器2不设卡瓦支撑机构和卡瓦、通过机械防砂管柱的底部顶靠在人工井底的砂面上和往封隔器2内投球为胶筒26的打压座封提供涨紧力，机械防砂管柱能够通过液体打压和机械倒扣进行丢手，液体打压丢手优选。由于封隔器2不设卡瓦支撑机构和卡瓦，不存在与小套管井井内套管之间的卡死因素，大大方便了后期的打捞作业，为小套管井的防砂提供技术支持。

使用小套管采油井机械防砂方法的机械防砂管柱包括变径接头1、丢手接头3、封隔器2和倒扣接头4，变径接头1通过油管依次与丢手接头3、封隔器2和倒扣接头4螺纹连接；倒扣接头4的下方通过油管依次与滤砂管5、安全接头6、滤砂管5和丝堵7螺纹连接，丝堵7顶靠在人工井底的砂面上；封隔器2设有打压丢手机构、活塞22和胶筒26，不设卡瓦支撑机构和卡瓦，活塞22安装在上接头21与压环23之间，胶筒26的两端装有护套25和护帽214，护套25与压环23螺纹连接，护帽214与中心管27螺纹连接，投入的座封球落在打压丢手机构的球座29上面。打压丢手机构中弹性爪28的上部与上接头21螺纹连接、弹性爪28的下部锁定在中心管27的限位台阶下方，在上接头21与中心管27之间装有压环23、解封打捞头211和锁环24，压环23的管体上设有液流孔、管体上端顶靠在活塞22的下端、管体下部与护套25螺纹连接，在解封打捞头211与护套25之间安装锁环24，锁环24与中心管27外壁的锯齿螺纹连接。

所述打压丢手机构包括弹性爪28和球座29，球座29的外圆是非等径外圆，外圆下部套装支撑环212并与背帽213螺纹连接，球座29外圆上部的限位台阶与弹性爪28内壁的限位台阶相配合、外圆中部的限位台阶外径小于外圆上部限位台阶的外径并与支撑环212的上端面相配合；弹性爪28下部本体设有竖槽、是分瓣筒体，弹性爪28下部的分瓣筒体通过支撑环212顶紧在中心管27限位台阶下方的内腔中。胶筒26坐封后需反洗井时，液体从套管环空内通过压环23上的液流孔进入弹性爪28下部的分瓣筒体、由此向下灌滿下部管柱，再从球座29的内孔继续上行到油管流出地面。活塞22是封隔器2坐封时的动力来源，机械防砂管柱按图1下到位，投入座封球，连接泵车管线，开泵注液，液体通过油管进到上接头21和活塞22上端形成压力，活塞22下行推动压环23和护套25挤压胶筒26，胶筒26受到挤压膨胀后就紧贴在套管内壁上。

所述胶筒26与护帽214之间还装有紧固螺钉，该紧固螺钉至少装有三个；所述封隔器2的最小内通径在38mm-42mm之间。为了让本机械防砂管柱锚定在套管中，对胶筒26实施投球座封，投球座封胶筒26时，在上方液压力和管柱底部丝堵7的支撑和反作用力下，将胶筒26座封在小套管内。然后继续打压，将弹性爪28与球座29之间的剪切销钉210剪断后，球座29下行座落在弹性爪28上部内壁的限位台阶上面，背帽213随着球座29一块下行，位于球座29外圆下部的限位台阶带动支撑环212一起下行，弹性爪28在中心管27内得到释放、可以收缩，此时可以上提管柱将丢手接头3以及下面连接的打压丢手机构全部从井内提出。

参见图3，所述滤砂管5设有基管52、网管54和外护管55，基管52的两端通过油管接箍与油管连接、中部管体上均匀分布液流孔，中部管体外部装有网管54和外护管55，网管54和外护管55的两端与基管52之间通过上固定环53和下固定环56焊接，滤砂管5通过油管接箍51和油管连接在安全接头6的两侧，本机械防砂管柱中连接的滤砂管5强度高、渗滤性好，可满足小套管井防砂提液的需求。

参见图4，所述安全接头6包括安全上接头61、安全剪切销钉62和安全下接头63，安全上接头61与安全下接头63通过安全剪切销钉62连接，安全上接头61和安全下接头63的内壁中均设有上斜导引坡，安全下接头63上斜导引坡的下方内壁设有打捞螺纹，该打捞螺纹与打捞工具的打捞螺纹连接，安全上接头61中的内螺纹与油管连接。上斜导引坡能够引导打捞工具顺利进入安全接头6的内腔中。为了预防机械防砂管柱中的滤砂管5在后期的修井作业打捞过程中发生卡在套管内的情况，在两个滤砂管5之间连接安全接头6，使打捞工具能够进入两个滤砂管5之间的安全接头6内，对两个滤砂管5同时进行打捞。本防砂管柱中使用的安全接头6是单向销钉式接头，可保证机械防砂管柱的入井成功率，后期修井作业又能确保管柱易于取出。

参见图5和图6，用于机械防砂管柱的打捞工具包括打捞上接头81和打捞筒83，打捞上接头81下部的内螺纹与芯轴84连接，打捞筒83的上部与芯轴84之间通过导向销钉82连接、下部是设有轴向分割槽的瓣状筒体，该瓣状筒体的外圆设有打捞螺纹，芯轴84的中心孔与打捞上接头81的中心孔贯通。

所述导向销钉82从打捞筒83的外部插入芯轴4的销钉槽中，该销钉槽设在芯轴84的上部外壁中、是轴向竖槽。

所述芯轴84的下部本体是冲头85或者与冲头85螺纹连接、参见图6，该冲头85是锥形棒状体、下端端部设有倒角，在该倒角上铺焊硬质合金。

所述打捞筒83下部瓣状筒体上的打捞螺纹能够与封隔器2中的解封打捞头211内壁的打捞螺纹以及安全接头6中安全下接头63内壁的打捞螺纹连接。改变现有小套管井井中封隔器使用油管短接对扣打捞的方式，其工作方式安全可靠，为小套管井中采用机械防砂奠定基础。

所述打捞上接头81和芯轴84中心孔的孔径设定在13mm-22mm之间。可以对井下的封隔器2和安全接头6的内腔实施有效冲洗，由于本打捞工具中心孔的孔径小，打捞上接头81具备了足够的壁厚，起到了变径及扶正作用，其扶正效果牢固可靠，稳定性强，不易发生卡钻。

上面叙述的实施例仅仅为典型实施例，但本发明不仅限于这些实施例，本领域的技术人员可以在不偏离本发明的精神和启示下做出修改。本文所公开的方案可能存在很多变更、组合和修改，且都在本发明的范围内，因此，保护范围不仅限于上文的说明。