用于清洗氮气钻井井口防喷器沉沙的冲砂系统及冲砂工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于清洗氮气钻井井口防喷器沉沙的冲砂系统及冲砂工艺。冲砂系统包括氮气注入装置、注水装置和气液混合装置，所述氮气注入装置和注水装置分别连接到气液混合装置，气液混合装置通过冲洗管线连接到氮气钻井用井口旋转控制头壳体。本发明采用气液两相混合流体作为清扫介质，可对防喷器腔室沉沙形成紊态搅动冲洗模式，更易于彻底清砂，同时利于将难于清理的油泥清洗干净。
【专利说明】
用于清洗氮气钻井井口防喷器沉沙的冲砂系统及冲砂工艺
技术领域
[0001]本发明涉及一种用于清洗氮气钻井井口防喷器沉沙的冲砂系统及冲砂工艺，主要用于石油天然气钻井领域，属于钻井(钻探)工程技术领域。
【背景技术】
[0002]氮气钻井技术在发现和保护目的层，提高单井产量方面具有显著优势，近年来，在川渝、新疆塔里木、吉林等区块的储层段实施氮气钻井作业，大幅提高单井产量，应用效果良好。井控安全是实施氮气钻井的关键因素，氮气钻井期间返至井口的岩肩易在井口防喷器腔室内堆积，导致在实施关井作业时，防喷器不能有效密封，可能发生气体泄漏，难以确保氮气钻井作业安全施工。
[0003]现有井口防喷器吹扫方法为氮气钻井期间每次起钻完后人工将气管线伸至防喷器腔室部位进行吹扫，虽然该方法能一定程度清除部分沉沙，但存在诸多不足:清扫时间不灵活，只能在每次起钻完后进行清扫，钻进期间无法实施清扫;清扫效果较差，人工清扫存在盲区部位，清扫不彻底，若地层出油，仅用气体进行吹扫不能有效清除附着在防喷器腔室内的油泥。传统人工防喷器清砂方法不能有效清理堆积在井口防喷器腔室沉沙，难以保证氮气钻井井口防喷器的有效密封，存在诸多局限性。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服现有技术存在的上述问题，提供一种用于清洗氮气钻井井口防喷器沉沙的冲砂系统及冲砂工艺。本发明采用气液两相混合流体作为清扫介质，可对防喷器腔室沉沙形成紊态搅动冲洗模式，更易于彻底清砂，同时利于将难于清理的油泥清洗干净O
[0005]为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下:
一种用于清洗氮气钻井井口防喷器沉沙的冲砂系统，其特征在于:包括氮气注入装置、注水装置和气液混合装置，所述氮气注入装置和注水装置分别连接到气液混合装置，气液混合装置通过冲洗管线连接到氮气钻井用井口旋转控制头壳体。
[0006]所述气液混合装置通过冲洗管线连接有注入短节，注入短节一端与氮气钻井用井口旋转控制头壳体连通，另一端设置有液动球阀。
[0007]所述氮气注入装置通过注气管线与气液混合装置连接，注气管线上依次设置有泄压撬体、球阀和单流阀。
[0008]所述注水装置包括水罐和泥浆栗，水罐通过注水管线与气液混合装置连接，注水管线上依次设置泥浆栗和单流阀。
[0009]所述气液混合装置为四通道短节，其中两路分别与氮气注入装置和注水装置连接，一路与氮气钻井用井口旋转控制头壳体连接，一路通过泄压管线与污水池连接。
[0010]一种用于清洗氮气钻井井口防喷器沉沙的冲砂工艺，其特征在于:氮气注入装置通过注气管线注入的氮气、注水装置通过注水管线注入的水通过气液混合装置混合后，通过冲洗管线进入氮气钻井用井口旋转控制头壳体内，对防喷器内腔进行冲洗。
[0011]所述注入的氮气与注入的水混合后，通过注入短节进入旋转壳体内，从上至下对环形防喷器、单闸板防喷器和双闸板防喷器的腔室进行冲洗作业。
[0012]所述冲洗完成后，通过泄压管线泄掉管线内压力，完成清砂工作。
[0013]所述注气管线和注水管线内的压力均不低于21MPa。
[0014]采用本发明的优点在于:
1、本发明采用气液混合流体对井口防喷器沉砂进行冲洗，冲洗效率更高。通过向井口防喷器内部同时注入气体和液体，实现混合流体的紊态冲洗，利于彻底清理沉沙;尤其当地层出油、出水后，可能在防喷器腔室内形成泥团等，仅采用气体进行吹扫难以清理干净，本系统采用气液混合冲洗，有利于清除附着在防喷器腔室内的泥团。
[0015]2、本发明对防喷器腔室内沉沙冲洗时间更灵活，冲洗频率更高。该系统可在循环、接单根时对防喷器腔室内沉沙进行冲洗，相比传统人工冲砂方式，冲洗时间更灵活，冲洗频次更高，可随时保持防喷器腔室的干净。
[0016]3、本发明涉及的硬件设备为氮气钻井作业现场所常用的，安装、操作简便快捷，倒换闸阀建立冲洗通道，进行冲洗作业，冲砂作业完后泄掉系统压力，即完成全部冲砂作业，操作简便，降低工人劳动强度。
[0017]4、采用本发明提高了清砂频率及效率，增加了冲洗时间灵活性，降低工人劳动强度，有效防止了氮气钻井期间返出岩肩在防喷器腔室内的堆积，增强井口防喷器关井密封的可靠性，提升了氮气钻井作业的安全性。
【附图说明】
[0018]图1为本发明系统结构示意图
图中标记为:1、旋转控制头壳体，2、环形防喷器，3、单闸板防喷器，4、双闸板防喷器，5、液动球阀，6、氮气注入装置，7、泥浆栗，8、水罐，9、污水池，1、泄压撬体，11、栗闸阀组，12、
气液混合装置，13、立管平板阀。
【具体实施方式】
[0019]实施例1
一种用于清洗氮气钻井井口防喷器沉沙的冲砂系统，包括氮气注入装置6、注水装置和气液混合装置12，所述氮气注入装置6和注水装置分别连接到气液混合装置12，气液混合装置12通过冲洗管线连接到氮气钻井用井口旋转控制头壳体I。采用气液两相混合流体作为清扫介质，可对防喷器腔室沉沙形成紊态搅动冲洗模式，更易于彻底清砂，同时利于将难于清理的油泥清洗干净。
[0020]所述气液混合装置12通过冲洗管线连接有注入短节，注入短节一端与氮气钻井用井口旋转控制头壳体I连通，另一端设置有液动球阀5。在氮气钻井用井口旋转控制头壳体I设计加工一注入短节，一端与旋转控制头壳体I连通，另一端安装一液动球阀5，氮气注入装置6注入的氮气与水混合后通过注入短节进入旋转控制头壳体I内，从上至下对环形防喷器
2、闸板防喷器3、双闸板防喷器4等腔室进行吹扫，完成清砂工作。
[0021]所述氮气注入装置6通过注气管线与气液混合装置12连接，注气管线上依次设置有泄压撬体10、球阀和单流阀。
[0022]所述注水装置包括水罐8和泥浆栗7，水罐8通过注水管线与气液混合装置12连接，注水管线上依次设置泥浆栗7和单流阀。
[0023]所述气液混合装置12为四通道短节，其中两路分别与氮气注入装置6和注水装置连接，一路与氮气钻井用井口旋转控制头壳体I连接，一路通过泄压管线与污水池9连接。
[0024]—种用于清洗氮气钻井井口防喷器沉沙的冲砂工艺，氮气注入装置通过注气管线注入的氮气、注水装置通过注水管线注入的水通过气液混合装置混合后，通过冲洗管线进入氮气钻井用井口旋转控制头壳体内，对防喷器内腔进行冲洗。
[0025]所述注入的氮气与注入的水混合后，通过注入短节进入旋转壳体内，从上至下对环形防喷器、单闸板防喷器和双闸板防喷器的腔室进行冲洗作业。
[0026]所述冲洗完成后，通过泄压管线泄掉管线内压力，完成清砂工作。
[0027]所述注气管线和注水管线内的压力均不低于21MPa。
[0028]实施例2
本发明的系统配置是这样实现的:
(I)地面注入设备与注入管线连接。氮气注入装置6提供压缩氮气，包括空压机、膜制氮和增压机;注水装置包括水罐8和泥浆栗7，提供冲洗用的清水介质。氮气注入装置6通过硬管线与气液混合装置12连接，注水装置通过硬管线气液混合装置12连接，气液混合后通过冲洗管线连接至井口旋转控制头壳体I上的注入孔位置。
[0029](2)气液混合装置。气液混合装置12为一个四通道短节，其中两端分别与注气、注水管线相连接，经过混合后的气液流体再经由连接至壳体注入孔的管线注入到井口防喷器内实现冲砂。在气液混合装置12的另一端连接一条泄压管线至污水池9，用于冲洗作业完后释放系统内压力。
[0030](3)旋转控制头壳体。安装在井口防喷器组顶部的旋转控制头壳体I设计加工一注入孔，用作冲洗流体的注入口，加工注入短节，短节一端连接液动球阀5，冲洗管线与液动球阀5相连接，冲洗流体通过注入孔进入井口防喷器腔室内进行冲洗。
[0031]实施例3
本实施例结合附图对本发明系统进行说明。
[0032]如图所示，氮气注入装置6由空压机、膜制氮及增压机组成，在连接至钻机立管处的注气管汇(压力不低于21MPa硬管)上安装一三通短节，短节与高压球阀连接，再连接冲洗注气硬管线(压力不低于21MPa硬管)至气液混合装置12端口 A位置处;注水装置从泥浆栗闸阀组11处连接冲洗注水管线(压力不低于21MPa硬管)至气液混合装置12端口 B位置处;注气管线及注水管线上分别安装一只单流阀，防止流体反串进入管内。气液混合装置12端口C位置处通过高压硬管线(压力不低于21MPa硬管)连接至旋转控制头壳体上的注入孔液动球阀5位置处，冲洗混合流体介质通过冲洗管线进入防喷器内部进行冲洗;从气液混合装置12端口 D位置处连接一条泄压管线至污水池9位置，用于在冲洗作业完后对管路泄压。
[0033]氮气钻井期间井口防喷器沉沙清洗的实施过程如下:关闭立管平板阀13、泄压阀门，打开注水和注气阀门。压缩氮气通过氮气注入装置6产生，经过泄压撬体10、注气管线、球阀、单流阀到达气液混合装置12。泥浆栗注入液相介质，经过栗闸阀组11、注水管线、单流阀到达气液混合装置12。气液混合流体经过冲洗管线、液动球阀5进入旋转控制头壳体I内部，对防喷器内腔进行冲洗。冲洗完成后，打开泄压球阀，通过泄压管线泄掉管线内压力。
【主权项】
1.一种用于清洗氮气钻井井口防喷器沉沙的冲砂系统，其特征在于:包括氮气注入装置(6)、注水装置和气液混合装置(12)，所述氮气注入装置(6)和注水装置分别连接到气液混合装置(12)，气液混合装置(12)通过冲洗管线连接到氮气钻井用井口旋转控制头壳体(I)。2.根据权利要求1所述的用于清洗氮气钻井井口防喷器沉沙的冲砂系统，其特征在于:所述气液混合装置(12)通过冲洗管线连接有注入短节，注入短节一端与氮气钻井用井口旋转控制头壳体(I)连通，另一端设置有液动球阀(5)。3.根据权利要求2所述的用于清洗氮气钻井井口防喷器沉沙的冲砂系统，其特征在于:所述氮气注入装置(6)通过注气管线与气液混合装置(12)连接，注气管线上依次设置有泄压撬体(10)、球阀和单流阀。4.根据权利要求3所述的用于清洗氮气钻井井口防喷器沉沙的冲砂系统，其特征在于:所述注水装置包括水罐(8)和泥浆栗(7)，水罐(8)通过注水管线与气液混合装置(12)连接，注水管线上依次设置泥浆栗(7)和单流阀。5.根据权利要求4所述的用于清洗氮气钻井井口防喷器沉沙的冲砂系统，其特征在于:所述气液混合装置(12)为四通道短节，其中两路分别与氮气注入装置(6)和注水装置连接，一路与氮气钻井用井口旋转控制头壳体(I)连接，一路通过泄压管线与污水池(9)连接。6.根据权利要求1所述的一种用于清洗氮气钻井井口防喷器沉沙的冲砂工艺，其特征在于:氮气注入装置(6)通过注气管线注入的氮气、注水装置通过注水管线注入的水通过气液混合装置(12)混合后，通过冲洗管线进入氮气钻井用井口旋转控制头壳体(I)内，对防喷器内腔进行冲洗。7.根据权利要求6所述的一种用于清洗氮气钻井井口防喷器沉沙的冲砂工艺，其特征在于:所述注入的氮气与注入的水混合后，通过注入短节进入旋转壳体内，从上至下对环形防喷器(2)、单闸板防喷器(3)和双闸板防喷器(4)的腔室进行冲洗作业。8.根据权利要求7所述的一种用于清洗氮气钻井井口防喷器沉沙的冲砂工艺，其特征在于:所述冲洗完成后，通过泄压管线泄掉管线内压力，完成清砂工作。9.根据权利要求8所述的一种用于清洗氮气钻井井口防喷器沉沙的冲砂工艺，其特征在于:所述注气管线和注水管线内的压力均不低于21MPa。
【文档编号】E21B21/14GK106014326SQ201610342554
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月23日
【发明人】邓柯, 李刚, 韩烈祥, 邓虎, 范黎明, 罗群, 董仕明
【申请人】中国石油集团川庆钻探工程有限公司