可關閉自封循環封隔工具的製作方法

2023-12-09 19:18:46 1

本發明涉及煤層氣井衝砂技術，尤其是一種可關閉自封循環封隔工具。

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，提供一種可關閉自封循環封隔工具，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：一種可關閉自封循環封隔工具，包括位於上方的自封防砂循環短節組件和位於下方的密封短節組件，自封防砂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；

自封防砂循環短節組件包括上接頭、循環短節、保護套、卡簧、密封圈、爆破片閥、活動套、密封圈、剪銷、上接頭、連接管與循環短節通過螺紋連接，並將通過間隙配合安裝在循環短節外部的保護套固定，活動套安裝在循環短節內上部，通過兩組密封圈實現密封，活動套初始位置由剪銷限定，活動套內部上端形成有外擴臺階，爆破片閥安裝在活動套上端的外擴臺階中，通過兩組密封圈實現密封，爆破片閥的頂端通過卡簧固定；在循環短節內壁下部設置有限位臺，用於剪斷剪銷後控制活動套下行行程，在限位臺和位於初始位置的保護套下端之間的循環短節本體上設計有沿軸向和周向均勻分布的循環孔，限位臺擋住下行的活動套時，活動套下行關閉循環孔；

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；

上接頭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。

所述保護套與循環短節採用間隙配合，配合間隙0.05-0.1mm。

所述循環短節設計的循環孔孔徑為5mm,沿周向和軸向均勻布列。

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。

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是本發明可關閉自封循環封隔工具的自封防砂循環短節組件的結構示意圖。

圖2是本發明可關閉自封循環封隔工具的密封短節組件的結構示意圖。

圖3是本發明可關閉自封循環封隔工具的密封短節組件的密封件的結構示意圖。

圖4是本發明可關閉自封循環封隔工具的工作時結構示意圖。

圖5是本發明可關閉自封循環封隔工具的關閉時結構示意圖。

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，本發明的可關閉自封循環封隔工具，包括位於上方的自封防砂循環短節組件31和位於下方的密封短節組件32，自封防砂循環短節組件和密封短節組件32通過套在二者外壁的連接管30連成一體；

自封防砂循環短節組件31包括上接頭1、循環短節2、保護套3、卡簧4、密封圈5、爆破片閥6、活動套7、密封圈8、剪銷9、上接頭1、連接管30與循環短節2通過螺紋連接，並將通過間隙配合安裝在循環短節2外部的保護套3固定，活動套7安裝在循環短節2內上部，通過兩組密封圈8實現密封，活動套7初始位置由剪銷9限定，活動套7內部上端形成有外擴臺階，爆破片閥6安裝在活動套7上端的外擴臺階中，通過兩組密封圈5實現密封，爆破片閥6的頂端通過卡簧4固定；在循環短節2內壁下部設置有限位臺11，用於剪斷剪銷9後控制活動套7下行行程，在限位臺11和位於初始位置的保護套3下端之間的循環短節2本體上設計有沿軸向和周向均勻分布的循環孔2-1，限位臺11擋住下行的活動套7時，活動套7下行關閉循環孔2-1；

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29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；

上接頭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。

所述保護套3與循環短節2採用間隙配合，配合間隙0.05-0.1mm。

所述循環短節2設計的循環孔2-1孔徑為5mm,沿周向和軸向均勻布列。

所述與隔離管柱29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。

自封防砂循環短節組件31與衝砂管柱連接後，由於其爆破片閥6的封堵作用，衝砂介質不能通過井口衝砂管柱注入，只能從環空注入，然後從該工具循環孔進入下部衝砂管柱，實現衝砂。從而，實現衝砂過程接單根不停泵連續作業。需要從井口上部油管直接灌注衝砂時，可以關閉循環孔2-1，蹩壓擊穿爆破片閥6閥片使上下管柱連通。可以從井口上部油管直接灌注衝砂，需要蹩壓剪斷剪銷9關閉循環孔2-1，繼續蹩壓擊穿爆破片閥6閥片使上下管柱連通。

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29內表面貼合密封，流體不能經過衝砂管柱與隔離管柱29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29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。

二者聯合作用時，上接頭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。首先下入隔離管柱29並坐掛在井口，然後下入衝砂管柱並將可關閉自封循環封隔工具連接在衝砂管柱上，通過其設計的自封循環短節組件、密封短節組件，實現衝砂介質不通過井口油管注入，而通過衝砂管與隔離管柱29外環空注入，接單根時無需停泵，實現連續衝砂的功能。

衝砂介質從井口注入，經可關閉自封循環封隔工具上端衝砂管柱與隔離管柱環空，由於密封短節組件的作用，介質只能經循環短節循環孔進入衝砂管柱內，由於爆破片閥的封隔作用，使衝砂介質只能下行，最後從衝砂頭噴出，經隔離管柱29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。隨著衝砂管柱不斷下行，當密封短節組件下深超過隔離管柱下深時，密封失效。因此，當密封短節組件快要脫離隔離管柱失去密封效果時，關閉自封循環短接組件循環口，打開循環短節自封閥，然後再接入一套衝砂裝置繼續施工，直到衝砂結束。

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。