多功能油井防砂裝置的製作方法
2023-12-10 05:37:01 2
專利名稱：多功能油井防砂裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及到採油井中的防砂、衝砂、封隔、加溫等專用裝置，具體而言是一種多功能油井防砂裝置。
油井防砂、衝砂、油層封隔、油層和油管加溫等是各油田採油生產亟待解決的一系列關鍵技術問題。各種防砂、衝砂、封隔、加溫器具和各類工藝技術不斷問世，投產應用，各有千秋。其共同特點是每種專用器具只有一種功能。例如，各種防砂管、防砂器只具有防砂功能，各種衝砂裝置只能用於衝砂，各種封隔器都專用於封隔井下油層，各種加溫裝置及工藝只能對油管或油井加溫。有些油井同時需要多種井下專用器具，給井下作業、檢修和其它工作造成很多不便。經檢索專利文獻，有關專利有數十項。例如，油井防砂器(94223497.9)，一種井下除砂裝置(86205910.7)，油井封隔器(93218082)，採油井電加熱裝置(92243937)。這些專利都只有一種功能。未發現具有上述兩種功能以上的專利文獻。
本實用新型的目的就在提供一種與眾不同的多功能油井防砂裝置。該裝置以防砂和堵砂為主，還可進行衝砂洗井，並且不需要起出井下管柱，還有封隔器的功能，還能用於稠油熱採，當稠油冷採糊網時能自動清洗，可用於對油管加溫保溫。
上述目的是由下述技術方案實現的該裝置由上、中、下三個總成構成，為圓柱形，有內腔，總成之間採用法蘭連接方式裝配成為一體。其特徵是上總成包括衝砂洗井器和上封隔器，中總成是防砂堵砂器，下總成包括下封隔器和下支撐管。自上而下依次為衝砂洗井器、上封隔器、防砂堵砂器、下封隔器、下支撐管。衝砂洗井器上端有與油管相配連接的內螺紋。衝砂洗井器的下端頂住上封隔器張縮片的上端。上封隔器的下端與防砂堵砂器的上端用螺栓連接。防砂堵砂器的下端與下封隔器的上端用螺栓連接。下封隔器的下端與下支撐管的上端用螺紋連接。下支撐管的下端坐落在人工井底上。
上述多功能油井防砂裝置中的衝砂洗井器的閥體沿圓周均布6-10個軸向階梯盲孔，孔口朝上。大孔底部裝閥芯，閥芯以上裝彈簧，孔口裝壓力調節螺釘、螺母和定位墊。閥芯處的閥體上有徑向通孔。閥芯下方的軸向階梯小孔處有與其相通的口向外的徑向小孔。
上述多功能油井防砂裝置中的上封隔器由張縮片、內滑套、內管、上端蓋、外管、外滑套、接頭、定位擋環、定位銷、調整螺母、下端蓋和上接盤組成。張縮片有10多片，套在管狀內滑套外表面。內管在內滑套內部。二者之間形成環腔。上端蓋處於張縮片的下端、外管和外滑套的上端。接頭處於內滑套和內管的下端。定位擋環、定位銷和調整螺母徑向固定安裝在外滑套內圓上。下端蓋處於外滑套和外管的下端。上接盤處於下端蓋的內部和下端。外滑套與外管之間形成環腔。內滑套下端部有6-10個徑向孔。外滑套上端部有對應的6-10個徑向孔槽，下端部有6-10個徑向孔，與上接盤上的6-10個徑向孔對應。上接盤內均布6-10個口向下的軸向孔與徑向孔相通。
上述多功能油井防砂裝置中的防砂堵砂器由上聯接盤、內鋼管、內網、中間網、外網、外篩管、內篩管和下聯接盤組成。6-10根內鋼管的上、下端分別插入上、下聯接盤均布的6-10個軸向孔中。內、中、外網為不鏽鋼絲網，三層網靠在一起，被外篩管和內篩管夾持住，其上、下端分別固定到上、下聯接盤上。內鋼管上均布若干徑向孔。內、外篩管上均布若干軸向柵槽。防砂堵砂器的長度由被採油層套管射孔段上下跨度決定。
上述多功能油井防砂裝置中的下封隔器由張縮片、下接盤、調節螺母、限位螺釘和下滑套組成。張縮片有10多片。下接盤上端面與上述內鋼管下埠對應處均布6-10個軸向孔，此軸向孔與其向內的徑向孔相通。張縮片套裝在下接盤中段。下接盤下端部外圓有軸向限位槽。下滑套通過限位螺釘套裝在下接盤的下段。下滑套的上端有內螺紋與調節螺母的外螺紋裝配。調節螺母同時套裝在下接盤外圓上，其上端頂住張縮片的下端。
上述多功能油井防砂裝置中的下支撐管包括尾管和下絲堵。尾管上端有外螺紋與下滑套下端的內螺紋相連接。尾管下端有內螺紋與下絲堵裝配，將尾管下埠堵住。尾管的長度根據被採油層到人工井底的距離決定。
根據井下被採油層情況，將多功能油井防砂裝置裝好。調整好衝砂洗井器中的壓力調節螺釘和下封隔器中的調節螺母，使上、下封隔器中的張縮片處於不張不縮自然狀態，其外徑略小於套管內徑。將該裝置安裝到泵下方油管下端，與油泵採油裝置等一起下至井底。在油管重力壓迫下，下支撐管向上有反作用力，推動下滑套及其上端的調節螺母向上滑動，壓迫下封隔器的張縮片軸向縮短徑向脹大，緊貼到套管內壁上。當限位螺釘到達上限位置後，下封隔器的張縮片維持一定的縮張程度不變。此時下滑套推動下接盤、再推動防砂堵砂器，再推動上封隔器中的上接盤、外管、外滑套沿內滑套一起向上滑動，直到定位擋環到達上限為止。此時上封隔器的張縮片被軸向壓縮而徑向脹大，緊貼到套管內壁上，上、下封隔器都完成坐封，將被採油層與上、下方的環形空腔封隔開。此時防砂堵砂器剛好處於被採油層射孔處。地層中的油液經套管上已射出的孔進入外篩管軸向柵槽，再徑外、中、內三層網過濾而進入內腔。該裝置的內腔與油管內腔上下直通，油液即從油管被抽汲到地面井口。油液中的砂粒就被防砂堵砂器擋住而從油液中分離出來，沉積在靠近套管內壁的環形空腔，形成一層砂牆，砂牆本身也具有堵砂防砂作用，較粗的砂粒被堵擋在套管之外。
按上述技術方案製成的多功能油井防砂裝置，不但具有上述封隔器功能和防砂、堵砂功能，而且還具有不起管柱可衝砂洗井功能，還適用於稠油熱採，當稠油冷採糊網時能自動清洗，還可用於油層和油管加溫及保溫，有利於稠油降粘和防止結蠟。該裝置在全國各類油井都適用，尤其是油層出砂嚴重、油的粘度大、經常出現井下故障的油井效果更加顯著。如果因為砂埋或砂卡停機修井檢泵，用已有技術最快5-7天，有時10多天，耗資13-15萬元，用本裝置只需4-6小時，耗資只有0.5元。由於大大縮短了停產修井時間和減少了修井作業次數，每口油井每年平均增產13萬元。該裝置操作簡單、施工方便，工作可靠，費用少，效益高，很有推廣應用價值。
附
圖1是本實用新型的整結構半剖示意圖。
附圖2是
圖1的A-A斷面示意圖。
附圖3是
圖1的B-B斷面示意圖。
附圖4是
圖1的C-C斷面示意圖。
附圖5是
圖1的D-D斷面示意圖。
附圖6是
圖1的E-E斷面示意圖。
結合附圖對本實用新型的實施例單述如下附圖中，1是油井套管，2是油管，3是壓力調節螺釘，4是螺母，5是壓蓋，6是定位墊，7是壓力彈簧，8是閥芯，9是閥體，以上各部件構成衝砂洗井器。10是上封隔器張縮片，11是內滑套，12是內管，13是上端蓋，14是外管，15是外滑套，16是接頭，17是定位擋環，18是定位銷，19是調整螺母，20是下端蓋，21是上接盤，以上各部件構成上封隔器。22是上聯接盤，23是內鋼管，24是內網，25是中間網，26是外網，27是外篩管，28是內篩管，29 是下聯接盤，以上各部件構成防砂堵砂器。30是下接盤，31是小絲堵，32是調節螺母，33是限位螺釘，34是下滑套，以上各部件構成下封隔器。35是尾管，36是下絲堵，二者構成下支撐管。38是人工井底，37是砂牆。a是套管1與油管2之間的環形空腔，b是油管2及該裝置的內腔，c是衝砂洗井器的進液孔，d是定壓孔，e是上封隔器的內環腔，f是上封隔器內環腔與外環腔連通孔，g是上封隔器外環腔，h是上封隔器外環腔g與防砂堵砂器內鋼管23內腔i的連通孔，內腔i與上接盤21的軸向孔相通，j是外篩管27的軸向柵槽，k是套管1的進油孔，l是內鋼管23的徑向小孔，m是下封隔器上端的連通孔，由m孔把內鋼管23內腔i與b腔連通。
由
圖1可見，該裝置由上、中、下三個總成構成，為圓柱形，有內腔。自上而下依次是，上總成包括衝砂洗井器和上封隔器，即零部件3～21；中總成是防砂堵砂器，即零部件22～29；下總成包括下封隔器和下支撐管，即零部件30～36。上總成下端與中總成上端由上接盤21和上聯接盤22通過螺栓連接裝配成為一體。中總成下端與下總成上端由下聯接盤29和下接盤30通過螺栓連接裝配成為一體。上封隔器中的上端蓋13、外管14、外滑套15、定位擋環17、定位銷18、調整螺母19、下端蓋20和上接盤21，以及防砂堵砂器和下封隔器的下接盤30已連接裝配成為一體，在封隔器坐封過程中能一同上下滑動。
由
圖1和圖2所示，在本實施例中，該裝置的衝砂洗井器中的零部件3、4、6、7、8各為8件，壓蓋5和閥體9各為1件。壓蓋5為圓環形狀，沿其圓周均布8個軸向螺紋孔。定位墊6為圓柱形狀，其下半部直徑小於上半部直徑。閥芯8為圓柱形狀。閥體9為厚壁圓管形狀，沿其圓周均布8個軸向盲孔，盲孔底部一小段直徑較小，此處有徑向小孔d與其相通，d孔以上有徑向孔c把環形空腔a與e連通。閥體9的內腔中有個徑向凸臺，其下端面有軸向凸臺。此處的b腔為內管12的內腔。
由
圖1和圖3所示，在本實施例中，該裝置的上封隔器中的零部件10～17、19～21各為1件，定位銷18為4件。張縮片10為摺疊式結構，由10多片金屬片構成，可軸向伸縮。內滑套11為圓管形狀，其下端部有8個徑向孔。內管12為圓管形狀。上端蓋13為圓環形狀，其上、下端面都有環形軸向凸臺。外管14為圓管形狀。外滑套15為圓管形狀，其上端部均布8個與f孔對應的徑向孔，把環形空腔e與g連通。
由
圖1和圖4所示，外滑套15內表面中部沿圓周均布徑向安裝4個定位銷18，4個定位銷分別插入定位擋環17的4個徑向孔和接頭16的4個軸向滑槽中。調整螺母19安裝在接頭16的下端部，用來限制定位擋環17下行位置。接頭16為圓環形狀，其上端部外徑較大，上端面有環形軸向凸臺，其外徑較小的部分均布4道軸向滑槽，定位銷18即沿此滑槽軸向滑動。定位環17為圓環形狀，沿圓周均布4個徑向孔。
由
圖1和圖5所示，外滑套15下部及上接盤21上部都沿圓周均布8個徑向孔h，由h孔把環形空腔g與上接盤21的8個軸向孔i連通。上接盤21的8個軸向孔i與防砂堵砂器的內管23的內腔i相通。下端蓋20為圓環形狀，其上端面有環形軸向凸臺。上接盤21下半部外圓上有兩道環形徑向凸臺。
由
圖1和圖6所示，在本實施例中，該裝置的防砂堵砂器中的零部件22、24～29各為1件，23為8件。上聯接盤22和下聯接盤29結構形狀相同，均為圓環形狀，其外圓中部有環形槽，其連接端均布若干軸向螺紋孔。8根內鋼管23的裡側都有若干徑向孔l，由l孔把內鋼管23的內腔i與b腔連通。內、中、外三層擋砂網24、25、26被夾持在外篩管27與內篩管28之間。內、外篩管均為圓管形狀，並在管壁上均布加工若干軸向柵槽j，由柵槽j把套管l上的若干進油孔k與b腔連通。柵槽j中有積砂，既可以濾油，又能擋砂。
由
圖1所示，在本實施例中，下封隔器中的零部件30、10、32、33、34各為1件，小絲堵31為8件。下接盤30要比上接盤21長得多，為厚壁圓管形狀，其上部外徑較大並且外圓上有一個環形槽，其上端面均布8個軸向階梯孔，階梯孔的下部與8個徑向小孔m相通，徑向小孔m的外側各裝一個小絲堵31。下接盤30下部外圓上有軸向滑槽，限位螺釘33能在滑槽中軸向滑動。調節螺母32為圓環形狀，其外圓上有徑向凸臺，凸臺以下有外螺紋。下滑套34為圓管形狀，其上端有內螺紋，上部有徑向螺紋孔，中部內圓上有環形凸臺，下部有錐形內螺紋。下封隔器的張縮片10與上封隔器的張縮片10結構相同。
由
圖1所示，下部的尾管35為圓管形狀，其上部有錐形外螺紋，下端有內螺紋。下絲堵36為圓盤形狀，其上半部直徑小於下半部直徑，上半部有外螺紋。
衝砂洗井或向油層注入高溫高壓蒸汽工藝流是衝砂液(或蒸汽)進入油、套管環形空腔a——進入d孔頂開閥芯8——由c孔進入e腔——由f孔進入g腔——由h孔進入內鋼管23的內腔i——分為兩路一路由m孔進入該裝置下部的內腔b(與油管2的內腔b為同一空腔)，另一路由l孔進入b腔——分為兩路一路從油管2的內腔b返回地面，將衝散的積砂帶出井口，另一路徑向衝刷濾砂網24、25、26和砂牆37，將積砂衝掉也從b腔返回地面。注蒸汽時必須將油管地面出口關閉，使蒸汽只能通過濾網、篩管和套管孔k進入油層，對油層加溫，使稠油降粘，實現稠油熱採。無論衝砂洗井或注蒸汽稠油熱採，都不需要起管柱和抽油杆柱塞，施工非常方便。注蒸汽也有疏通濾砂網和砂層孔隙的作用，可提高產量。
對於小油田、油稠、出砂、低產淺油井，適宜用稠油冷採工藝。這又出現新的矛盾，若不防砂容易砂卡油泵，若用防砂器具，又容易糊死濾網孔隙降低產量。過去經常停機修井檢泵清洗濾網。採用多功能油井防砂裝置，只需有一臺可移動鍋爐車和一臺高壓泵即可解決問題。抽油生產時，可以防砂、堵砂。需要衝砂洗井或清洗濾網時，向油、套管環腔注蒸汽或熱水均可，只要壓力高衝砂液衝力強，即可衝砂洗井，並自動清洗濾網，疏通砂層油液通道，提高產量。
為了防止井眼結蠟，需要保持油管溫度50℃以上。電加熱成本太高，並且施工複雜。採用多功能油井防砂裝置，在抽油設備正常工作情況下，向油、套環腔注入高溫蒸汽或高溫水，只要壓力不超過衝砂洗井時單向閥規定的壓力，單向閥就一直關閉，並用封隔器密封住環腔，所以高溫蒸汽或高溫水不會進入油層和油管內腔，也不會影響泵的正常工作，可使油管溫度保持在50℃以上，方便而有效地解決了油管結蠟和油液降粘問題，使抽油設備處於良好的運轉狀態，延長修井檢泵周期，增產增效。
權利要求1.一種多功能油井防砂裝置，由上、中、下三個總成構成，為圓柱形，有內腔，總成之間採用法蘭連接方式裝配成為一體，其特徵是上總成包括衝砂洗井器和上封隔器，中總成是防砂堵砂器，下總成包括下封隔器和下支撐管，自上而下依次為衝砂洗井器、上封隔器、防砂堵砂器、下封隔器、下支撐管，衝砂洗井器上端有與油管相配連接的內螺紋，衝砂洗井器下端頂住上封隔器張縮片的上端，上封隔器的下端與防砂堵砂器的上端用螺栓連接，防砂堵砂器的下端與下封隔器的上端用螺栓連接，下封隔器的下端與下支撐管的上端用螺紋連接，下支撐管的下端座落在人工井底上。
2.根據權利要求1所述的多功能油井防砂裝置，其特徵是衝砂洗井器的閥體，沿圓周均布6-10個軸向階梯盲孔，孔口朝上，大孔底部裝閥芯，閥芯以上裝彈簧，孔口裝壓力調節螺釘、螺母和定位墊，閥芯處的閥體上有徑向通孔，閥芯下方的軸向階梯小孔處有與其相通的口向外的徑向小孔。
3.根據權利要求1所述的多功能油井防砂裝置，其特徵是上封隔器由張縮片、內滑套、內管、上端蓋、外管、外滑套、接頭、定位擋環、定位銷、調整螺母、下端蓋和上接盤組成，張縮片有10多片，套在管狀內滑套外表面上，內管在內滑套內部，二者之間形成環腔，上端蓋處於張縮片的下端、外管和外滑套的上端，接頭處於內滑套和內管的下端，定位擋環、定位銷和調整螺母徑向固定安裝在外滑套內圓上，下端蓋處於外滑套和外管的下端，上接盤處於下端蓋的內部和下端，外滑套與外管之間形成環腔，內滑套下端有6-10個徑向孔，外滑套上端有對應的6-10個徑向孔槽，下端部有6-10個徑向孔，與上接盤上的6-10個徑向孔對應，上接盤內均布6-10個口向下向軸向孔與徑向孔相通。
4.根據權利要求1所述的多功能油井防砂裝置，其特徵是防砂堵砂器由上聯接盤、內鋼管、內網、中間網、外網、外篩管、內篩管和下聯接盤組成，6-10根內鋼管的上、下端分別插入上、下聯接盤均布的6-10個軸向孔中，內、中、外網為不鏽鋼絲網，三層濾網靠在一起，被外篩管和內篩管夾持住，其上、下端分別固定到上、下聯接盤上，內鋼管上均布若干徑向孔，內、外篩管上均若干軸向柵槽，防砂堵砂器的長度由被採油層套管射孔段上下跨度決定。
5.根據權利要求1所述的多功能油井防砂裝置，其特徵是下封隔器由張縮片、下接盤、調節螺母、限位螺釘和下滑套組成，張縮片有10多片，下接盤上端與上述內鋼管下埠對應處均布6-10個軸向孔，此軸向孔與其向內的徑向孔相通，張縮片套裝在下接盤中段，下接盤下端部外圓有軸向限位槽，下滑套通過限位螺釘裝在下接盤的下段，下滑套的上端有內螺紋與調節螺母的外螺紋裝配，調節螺母同時套裝在下接盤外圓上，其上端頂住張縮片的下端。
6.根據權利要求1所述的多功能油井防砂裝置，其特徵是下支撐管包括尾管和下絲堵，尾管上端有外螺紋與下滑套下端的內螺紋相連接，尾接下端有內螺紋與下絲堵裝配，將尾管下埠封住，尾管的長度根據被採油層到人工井底的距離決定。
專利摘要本實用新型是一種多功能油井防砂裝置,屬於採油井下器具。該裝置由五部分組成,自上而下依次是衝砂洗井器、上封隔器、防砂堵砂器、下封隔器和下支撐管,分為上、中、下三個總成,總成之間用螺栓連接成為圓柱形整體,有內腔,安裝在抽油泵以下油管下端油層部位。具有防砂、堵砂、封隔油層功能,不需起出油管柱和抽油杆柱,即可進行衝砂洗井、注入蒸汽或熱水、實現稠油熱採或冷採、對油管加溫保溫。施工簡便,作業效率高成本低。
文檔編號E21B43/02GK2382835SQ99220550
公開日2000年6月14日 申請日期1999年4月15日 優先權日1999年4月15日
發明者董繼元, 劉忠林 申請人:劉忠林, 董繼元