煤層氣連續衝砂管串及其衝砂方法與流程
2023-05-07 02:22:16
本發明涉及煤層氣井衝砂技術，尤其是一種煤層氣連續衝砂管串及其衝砂方法。
背景技術：
目前，國內煤層氣井大多採用套管或篩管完井，其開採過程中煤灰隨著煤層氣進入井筒，逐漸堆積，影響產氣量，需要定期進行衝砂洗井。國內現有的衝砂技術主要有連續油管衝砂技術和常規油管衝砂技術。
採用連續油管衝砂，設備配套成本高，不能取得良好的經濟效益，而常規油管衝沙，衝砂介質通過井口油管注入，接單根需要停泵操作，衝砂過程不連續，此時煤粉回落，容易出現砂卡的風險。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是，提供一種煤層氣連續衝砂管串及其衝砂方法，可以不使用連續油管實現連續衝砂的技術。
為了解決上述技術問題，本發明採用的技術方案是：一種煤層氣連續衝砂管串，包括坐掛在井口的下入的隔離管柱，從井口下入的衝砂管柱，安裝在衝砂管柱前頭、接近衝砂面的衝砂頭，安裝在衝砂管柱中部的盲板式密封循環裝置，衝砂管柱上端伸出井口，衝砂管柱與井口之間通過密封裝置密封，衝砂介質通過入口注入衝砂管柱與隔離管柱之間環空；
盲板式密封循環裝置，包括位於上方的盲板式循環短節組件和位於下方的密封短節組件，盲板式循環短節組件和密封短節組件通過套在二者外壁的連接管連成一體；
盲板式循環短節組件包括上連接管、卡簧、盲板、密封圈、連接頭、循環短節、保護套，上連接管和循環短節的上端通過套在兩者外側的連接頭經螺紋連接形成一體，連接管通過螺紋連接在循環短節的下端，保護套設計為割縫結構，採用間隙配合安裝在循環短節外，並通過連接頭和連接管固定；上連接管內設置有限位臺階，盲板通過螺紋安裝在限位臺階上部，採用一組密封圈實現密封，盲板頂部安裝有固定盲板的卡簧，循環短節上設計有沿軸向和周向均勻分布的循環孔；
密封短節組件包括中心管、多個固定環、多個密封件和下接頭，連接管、中心管、下接頭之間螺紋連接，多個密封件採用過盈配合套在中心管上，相鄰兩個密封件之間、連接管與相鄰密封件之間、下接頭與相鄰密封件之間分別設置固定環，並通過上、下接頭擰緊限位；密封件為內部帶有通孔的圓臺，在圓臺外壁的小直徑底面端設置有外臺階，密封件內部的通孔結構為：與中心管外徑過盈配合的圓孔，靠近圓臺大直徑底面端，圓孔依次連接有外擴的內臺階和喇叭口，圓臺的外錐面為與隔離管柱密封的密封錐面，喇叭口為密封件提供擠壓餘量，固定環與外臺階和內臺階相匹配，外臺階和內臺階用於卡住固定環；
上連接管接衝砂管柱至密封井口，下接頭下端接衝砂管柱至砂面上方。
所述盲板頂部設計有一組安裝孔，方便安裝。
循環孔沿軸向和周向均勻分布，相鄰兩列之間錯開一孔。
所述與隔離管柱接觸的外錐面上設置有倒角，便於管柱上下活動時避免刮傷密封件上端面。
所述密封件採用添加石墨成分的高耐磨氟橡膠製成。
所述密封件共安裝2個。
上述煤層氣連續衝砂管串的衝砂方法，衝砂過程連續，不停泵，包括以下步驟：
(1)安裝井口裝置，下入隔離管柱，探砂面，記錄砂面位置，上提隔離管柱至砂面上方50米，記錄管柱下深位置，井口坐掛隔離管柱，安裝井口密封裝置，連接衝砂管與衝砂頭，下入下部衝砂管柱和衝砂頭至管柱下深位置上方20米，連接盲板式密封循環裝置，記錄安裝位置；
(2)降低下管柱速度，繼續下入衝砂管柱至砂面位置上方30米；開泵循環衝砂，邊衝砂邊下放管柱，直至衝砂結束；
(3)起出衝砂管柱，起出隔離管柱，安裝採氣裝置。
所述隔離管柱的下深要與衝砂管柱下深配套，保證密封短節組件始終封隔隔離管柱與衝砂管柱之間環空。
本發明的有益效果是：可使用常規油管實現連續衝砂工藝；節約連續油管衝砂成本。
附圖說明
圖1是本發明煤層氣連續衝砂管串的結構示意圖
圖2是本發明盲板式密封循環裝置的盲板式循環短節組件的結構示意圖。
圖3是本發明盲板式密封循環裝置的密封短節組件的結構示意圖。
圖4是本發明盲板式密封循環裝置的密封短節組件密封件的結構示意圖。
圖5是本發明盲板式密封循環裝置的結構示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細說明：
如圖1-5所示，本發明的煤層氣連續衝砂管串，包括坐掛在井口48的下入的隔離管柱40，從井口48下入的衝砂管柱41，安裝在衝砂管柱41前頭、接近衝砂面43的衝砂頭42，安裝在衝砂管柱41中部的盲板式密封循環裝置，衝砂管柱41上端伸出井口48，衝砂管柱41與井口48之間通過密封裝置46密封，衝砂介質通過入口47注入衝砂管柱41與隔離管柱40之間環空；
盲板式密封循環裝置，包括位於上方的盲板式循環短節組件31和位於下方的密封短節組件32，盲板式循環短節組件31和密封短節組件32通過套在二者外壁的連接管30連成一體；
盲板式循環短節組件31包括上連接管1、卡簧2、盲板3、密封圈4、連接頭5、循環短節6、保護套7，上連接管1和循環短節6的上端通過套在兩者外側的連接頭5經螺紋連接形成一體，連接管30通過螺紋連接在循環短節6的下端，保護套7設計為割縫結構7-1，採用間隙配合安裝在循環短節6外，並通過連接頭5和連接管30固定；上連接管1內設置有限位臺階，盲板3通過螺紋安裝在限位臺階上部，採用一組密封圈4實現密封，盲板3頂部安裝有固定盲板的卡簧2，循環短節6上設計有沿軸向和周向均勻分布的循環孔6-1；
密封短節組件32包括中心管22、多個固定環、多個密封件24和下接頭28，連接管30、中心管22、下接頭28之間螺紋連接，多個密封件24採用過盈配合套在中心管22上，相鄰兩個密封件24之間、連接管30與相鄰密封件24之間、下接頭28與相鄰密封件24之間分別設置固定環，並通過上、下接頭擰緊限位；密封件24為內部帶有通孔的圓臺，在圓臺外壁的小直徑底面端設置有外臺階24-5，密封件24內部的通孔結構為：與中心管22外徑過盈配合的圓孔24-6，靠近圓臺大直徑底面端，圓孔24-6依次連接有外擴的內臺階24-4和喇叭口24-2，圓臺的外錐面24-3為與隔離管柱40密封的密封錐面，喇叭口24-2為密封件提供擠壓餘量，固定環與外臺階24-5和內臺階24-4相匹配，外臺階24-5和內臺階24-4用於卡住固定環；
上連接管1接衝砂管柱至密封井口，下接頭28下端接衝砂管柱至砂面上方。
所述盲板3頂部設計有一組安裝孔3-1，方便安裝。
循環孔6-1沿軸向和周向均勻分布，相鄰兩列之間錯開一孔。
所述與隔離管柱40接觸的外錐面24-3上設置有倒角24-1，便於管柱上下活動時避免刮傷密封件上端面。
所述密封件24採用添加石墨成分的高耐磨氟橡膠製成。
所述密封件24共安裝2個。
上述煤層氣連續衝砂管串的衝砂方法，衝砂過程連續，不停泵，包括以下步驟：
(1)安裝井口裝置，下入隔離管柱，探砂面，記錄砂面位置，上提隔離管柱至砂面上方50米，記錄管柱下深位置，井口坐掛隔離管柱，安裝井口密封裝置，連接衝砂管與衝砂頭，下入下部衝砂管柱和衝砂頭至管柱下深位置上方20米，連接盲板式密封循環裝置，記錄安裝位置；
(2)降低下管柱速度，繼續下入衝砂管柱至砂面位置上方30米；開泵循環衝砂，邊衝砂邊下放管柱，直至衝砂結束；
(3)起出衝砂管柱，起出隔離管柱，安裝採氣裝置。
所述隔離管柱的下深要與衝砂管柱下深配套，保證密封短節組件始終封隔隔離管柱與衝砂管柱之間環空。
密封短節組件32與衝砂管柱連接後，由於其密封件24外錐面24-1與隔離管柱40內表面貼合密封，流體不能經過衝砂管柱與隔離管柱40之間的環空上下流動。密封件24採用添加石墨成分的高耐磨氟橡膠製成，具有耐高溫耐磨效果。密封件24設計有外臺階24-5、內臺階24-4、喇叭口24-2、外錐面24-3。外臺階24-5、內臺階24-4用於固定環23、25、26、27的配合，外錐面24-3為與隔離管柱40密封的密封錐面。喇叭口24-2的設計為密封件提供擠壓餘量。外錐面24-3與上端面之間倒角24-1便於管柱上下活動時避免刮傷密封件上端面。該工具與衝砂管柱連接後，由於其密封件的密封作用，流體不能經過衝砂管柱與隔離管柱之間的環空上下流動。衝砂介質從井口注入，經盲板式循環封隔工具上端衝砂管柱與隔離管柱40環空，由於密封短節組件32的作用，介質只能經盲板式循環短節組件循環孔進入衝砂管柱內，由於盲板的封隔作用，使衝砂介質只能下行，最後從衝砂頭噴出，經隔離管柱40與完井管柱35環空返出井口。從而實現衝砂管柱接單根不停泵連續施工。
衝砂作業時先進行探砂面43，然後下入隔離套管40並坐掛在井口，隔離套管40下入深度位於砂面43上方50m左右。然後下入衝砂管柱41，根據需要將連續衝砂裝置安裝在合適位置，保證密封短節組件32始終在隔離套管40內，確保其密封效果。衝砂裝置上端連接衝砂管柱41至井口，油管與井口之間通過密封裝置46密封。下端連接衝砂管柱41及衝砂頭42至砂面43上方20m左右開始循環。衝砂時，衝砂介質通過入口47注入衝砂管柱41與隔離管柱40之間環空，由於井口密封裝置46、盲板式循環短節組件31以及密封短節組件32的封隔作用，介質只能通過防砂循環短節進入衝砂管柱41，從衝砂頭42噴出，實現衝砂。衝砂介質上返時，由於密封短節組件32封隔衝砂管柱41與隔離管柱40環空，衝砂介質從隔離管柱40與完井管柱49的環空返出井口48。由此，邊衝砂，邊下管柱，實現連續衝砂的工藝。
綜上所述，本發明的內容並不局限在上述的實施例中，相同領域內的有識之士可以在本發明的技術指導思想之內可以輕易提出其他的實施例，但這種實施例都包括在本發明的範圍之內。