本發(fā)明屬于油田采油技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種水平井負(fù)壓抽砂器。

背景技術(shù)：

隨著水平井開(kāi)發(fā)技術(shù)的進(jìn)步，水平段長(zhǎng)度、改造段數(shù)及壓裂規(guī)模逐年增大，尤其是水平井“體積壓裂”（“千方砂、萬(wàn)方液”、分段多簇）的規(guī)模應(yīng)用，水平井井筒內(nèi)見(jiàn)砂周期短、出砂量大、漏失嚴(yán)重等問(wèn)題日益嚴(yán)重，影響了產(chǎn)能的有效發(fā)揮和后期措施的順利開(kāi)展，需及時(shí)進(jìn)行沖砂洗井作業(yè)保證井筒暢通性。

目前，“常規(guī)筆尖+工具油管”沖砂工藝仍是各大油田水平井所采用的主體工藝，該工藝配套簡(jiǎn)單、成本低、適應(yīng)性強(qiáng)，廣泛應(yīng)用于水平段較短、漏失量較小的水平井。

然而現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明，現(xiàn)在采用的“常規(guī)筆尖+工具油管”沖砂工藝存在著沖砂不連續(xù)導(dǎo)致耗時(shí)長(zhǎng)、成本高以及中低壓油藏入地液量大、返排率低等問(wèn)題，同時(shí)對(duì)地層產(chǎn)生一定程度傷害，影響了水平井開(kāi)發(fā)效果。

針對(duì)以上問(wèn)題國(guó)內(nèi)油田已嘗試了基于常規(guī)筆尖進(jìn)行了改進(jìn)完善或研發(fā)了新的沖砂工具，如中國(guó)專(zhuān)利CN203394393U公開(kāi)了一種沖砂筆尖，該沖砂筆尖包括一管狀接頭，該管狀接頭的上、下端分別設(shè)有內(nèi)螺紋，該管狀接頭的內(nèi)壁設(shè)有環(huán)形凸臺(tái)；一噴嘴盤(pán)由環(huán)形凸臺(tái)下側(cè)抵靠于該環(huán)形凸臺(tái)；一管狀筆尖通過(guò)管狀接頭下端的內(nèi)螺紋連接于管狀接頭下端，該管狀筆尖的上端抵靠在噴嘴盤(pán)的下側(cè)；所述噴嘴盤(pán)上設(shè)有三個(gè)上大下小的階梯孔，各階梯孔中固定設(shè)置一噴嘴；所述噴嘴底端凸出于噴嘴盤(pán)的底面，一銅制防堵帽連接在噴嘴的底端。該專(zhuān)利增加沖砂液的流速，提高沖砂效果，縮短沖砂時(shí)間和勞動(dòng)強(qiáng)度。

又如中國(guó)專(zhuān)利CN201513144U公開(kāi)了一種水平井井下反循環(huán)沖砂器，在上接頭下端連接有一個(gè)中心管，在上接頭下端外螺紋連接有一個(gè)膠筒芯軸，膠筒芯軸壁上有液體入口，膠筒芯軸的外壁上固定有兩個(gè)V型膠筒，膠筒芯軸的下端連接有噴嘴軸，噴嘴軸內(nèi)壁與中心管外壁之間形成環(huán)形空間，噴嘴軸壁上有液體出口，噴嘴軸上裝有噴嘴，噴嘴軸的下端部連接有頂端為錐形的壓帽。該專(zhuān)利能實(shí)現(xiàn)旋流沖砂，產(chǎn)生的旋流混砂液體快速反排至地面。

但是，此類(lèi)基于常規(guī)筆尖進(jìn)行了改進(jìn)完善或研發(fā)了新的沖砂工具僅能提高某方面的沖砂性能或改變井筒內(nèi)局部流體的方向，仍然無(wú)法從本質(zhì)上解決水平井沖砂過(guò)程中不連續(xù)、漏失嚴(yán)重的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種水平井負(fù)壓抽砂器，在水平段井筒內(nèi)實(shí)現(xiàn)連續(xù)負(fù)壓抽砂，同時(shí)具有套管內(nèi)清垢、破碎膠結(jié)物的功能，解決水平井沖砂過(guò)程中不連續(xù)、漏失嚴(yán)重的問(wèn)題。

本發(fā)明的技術(shù)方案是提供了一種水平井負(fù)壓抽砂器，包括外筒、喉管、中心管、噴嘴、連接頭和擋板頭，所述連接頭上部套入外筒內(nèi)并與其螺紋連接，所述連接頭下部端面與擋板頭連接，所述連接頭前端外壁與中心管下端連接，連接頭前端內(nèi)孔與喉管下端連接，所述喉管從中心管內(nèi)部穿過(guò)中心管上端面，所述噴嘴置于喉管下部?jī)?nèi)孔內(nèi)，噴嘴下端面抵在連接頭前端內(nèi)孔端面上，所述外筒內(nèi)壁與中心管和連接頭前端外壁之間形成環(huán)形空間，所述外筒上設(shè)置有噴射孔，所述連接頭內(nèi)部設(shè)有中心通道，中心通道外側(cè)沿徑向設(shè)置有多個(gè)與外筒相通的導(dǎo)液孔一，中心通道外側(cè)沿軸向設(shè)置有多個(gè)貫穿連接頭的抽砂孔，連接頭下部側(cè)壁上設(shè)置多個(gè)導(dǎo)液孔二，連接頭下部?jī)?nèi)壁與擋板頭形成一個(gè)空腔，導(dǎo)液孔二與該空腔相通，所述連接頭和擋板頭形成的空腔內(nèi)和擋板頭上均設(shè)置有多個(gè)抽砂通道。

上述中心管和喉管之間設(shè)置有密封圈一。

上述中心管和連接頭之間設(shè)置有密封墊。

上述連接頭和外筒之間設(shè)置有密封圈二。

上述噴射孔的軸向夾角為30°，徑向夾角為20°。

上述導(dǎo)液孔一和抽砂孔均有3個(gè)，且導(dǎo)液孔一和抽砂孔在連接頭內(nèi)沿周向間隔交替分布。

上述噴嘴為上口徑小下口徑大的錐形結(jié)構(gòu)。

上述連接頭與擋板頭之間為螺紋連接。

上述連接頭與中心管之間為螺紋連接。

上述連接頭前端內(nèi)孔與喉管之間為螺紋連接。

本發(fā)明的有益效果：

(1)本發(fā)明提供的這種水平井負(fù)壓抽砂器將井筒內(nèi)除砂、清垢、破碎膠結(jié)物功能集成并實(shí)現(xiàn)一趟管柱聯(lián)作，極大地簡(jiǎn)化了施工工序，提高了施工效率。

(2)本發(fā)明提供的這種水平井負(fù)壓抽砂器設(shè)計(jì)了可產(chǎn)生負(fù)壓的喉管、噴嘴等機(jī)構(gòu)，使地面的動(dòng)力液體通過(guò)專(zhuān)用循環(huán)通道將能量直接作用在工具內(nèi)部的喉管、噴嘴處連續(xù)形成負(fù)壓，將沖砂革新為負(fù)壓抽砂，提高了除砂效率。

(3)本發(fā)明提供的這種水平井負(fù)壓抽砂器設(shè)計(jì)了噴射孔將小部分動(dòng)力液體高速?lài)姵?，在有效攪拌砂粒順利完成抽砂功能同時(shí)還具有清理井筒內(nèi)壁結(jié)垢、破碎膠結(jié)物功能，還可根據(jù)井口泵的排量控制噴射孔處的流速，以達(dá)到不同程度破碎的目的，提高了對(duì)井筒的適應(yīng)性，保證了施工后井筒的暢通性，為找堵水、測(cè)產(chǎn)液剖面、重復(fù)改造等后續(xù)作業(yè)提供了良好保障。

(4)本發(fā)明提供的這種水平井負(fù)壓抽砂器采用與同心油管工藝管柱配套施工，在水平段內(nèi)建立了三個(gè)通道，施工過(guò)程中循環(huán)液體不與地層直接接觸，有效保護(hù)了儲(chǔ)層同時(shí)從工藝源頭解決了水平井除砂過(guò)程中漏失的問(wèn)題。

以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明水平井負(fù)壓抽砂器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是圖1中沿A-A方向的截面示意圖。

圖3是本發(fā)明水平井負(fù)壓抽砂器工作過(guò)程中流體方向示意圖。

圖4是水平井連續(xù)負(fù)壓抽砂工藝管柱及施工過(guò)程中流體方向示意圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明：1、外筒；2、喉管；3、密封圈一；4、中心管；5、密封墊；6、噴嘴；7、連接頭；8、密封圈二；9、擋板頭；10、噴射孔；11、導(dǎo)液孔一；12、導(dǎo)液孔二；13、抽砂孔；14、抽砂通道；15、中心通道；16、水平井負(fù)壓抽砂器；17、內(nèi)置油管；18、同心油管接箍；19、套管；20、工具油管；21、密封皮碗；22、轉(zhuǎn)換接頭。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：

為了克服現(xiàn)有水平井沖砂過(guò)程中不連續(xù)、漏失嚴(yán)重的問(wèn)題，本實(shí)施例提供了一種如圖1、圖2、圖3所示的水平井負(fù)壓抽砂器，包括外筒1、喉管2、中心管4、噴嘴6、連接頭7和擋板頭9，所述連接頭7上部套入外筒1內(nèi)并與其螺紋連接，所述連接頭7下部端面與擋板頭9連接，所述連接頭7前端外壁與中心管4下端連接，連接頭7前端內(nèi)孔與喉管2下端連接，所述喉管2從中心管4內(nèi)部穿過(guò)中心管4上端面，所述噴嘴6置于喉管2下部?jī)?nèi)孔內(nèi)，噴嘴6下端面抵在連接頭7前端內(nèi)孔端面上，所述外筒1內(nèi)壁與中心管4和連接頭7前端外壁之間形成環(huán)形空間，所述外筒1上設(shè)置有噴射孔10，所述連接頭7內(nèi)部設(shè)有中心通道15，中心通道15外側(cè)沿徑向設(shè)置有多個(gè)與外筒1相通的導(dǎo)液孔一11，中心通道15外側(cè)沿軸向設(shè)置有多個(gè)貫穿連接頭7的抽砂孔13，連接頭7下部側(cè)壁上設(shè)置多個(gè)導(dǎo)液孔二12，連接頭7下部?jī)?nèi)壁與擋板頭9形成一個(gè)空腔，導(dǎo)液孔二12與該空腔相通，所述連接頭7和擋板頭9形成的空腔內(nèi)和擋板頭9上均設(shè)置有多個(gè)抽砂通道14。

其中，所述中心管4和喉管2之間設(shè)置有密封圈一3；所述中心管4和連接頭7之間設(shè)置有密封墊5；所述連接頭7和外筒1之間設(shè)置有密封圈二8；所述連接頭7與擋板頭9之間為螺紋連接；所述連接頭7與中心管4之間為螺紋連接；所述連接頭7前端內(nèi)孔與喉管2之間為螺紋連接。

本發(fā)明的水平井負(fù)壓抽砂器的安裝過(guò)程如下：如圖1所示，先把噴嘴6置入喉管2下部?jī)?nèi)孔后，然后將喉管2與連接頭7前端內(nèi)孔螺紋連接，此時(shí)噴嘴6下端面頂在了連接頭7前端內(nèi)孔端面并將噴嘴6定位；密封圈一3內(nèi)置于中心管4的端部、密封墊5套連接頭7前端槽內(nèi)，然后將中心管4從喉管2前端插入后與連接頭7前端外圓的螺紋連接；密封圈二8套入連接頭7外圓槽內(nèi)，然后將外筒1自上部套入連接頭7并與其螺紋連接；擋板頭9與連接頭7下部端面螺紋連接。

另外，如圖1所示，所述噴射孔10的軸向夾角為30°，徑向夾角為20°；所述噴嘴6為上口徑小下口徑大的錐形結(jié)構(gòu)。如圖2所示，所述導(dǎo)液孔一11和抽砂孔13均有3個(gè)，且導(dǎo)液孔一11和抽砂孔13在連接頭7內(nèi)沿周向間隔交替分布。

本發(fā)明提供的這種水平井負(fù)壓抽砂器設(shè)計(jì)了可產(chǎn)生負(fù)壓的喉管2、噴嘴6等機(jī)構(gòu)，使地面的動(dòng)力液體通過(guò)專(zhuān)用循環(huán)通道將能量直接作用在工具內(nèi)部的喉管2、噴嘴6處連續(xù)形成負(fù)壓，將沖砂革新為負(fù)壓抽砂，提高了除砂效率。同時(shí)，噴射孔10將小部分動(dòng)力液體高速?lài)姵?，在有效攪拌砂粒順利完成抽砂功能同時(shí)還具有清理井筒內(nèi)壁結(jié)垢、破碎膠結(jié)物功能，還可根據(jù)井口泵的排量控制噴射孔處的流速，以達(dá)到不同程度破碎的目的，提高了對(duì)井筒的適應(yīng)性，保證了施工后井筒的暢通性，為找堵水、測(cè)產(chǎn)液剖面、重復(fù)改造等后續(xù)作業(yè)提供了良好保障。

實(shí)施例2：

在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，本實(shí)施例提供了本發(fā)明水平井負(fù)壓抽砂器在沖砂施工過(guò)程中的工藝管柱配套及施工過(guò)程：

1、井口配套

如附圖4所示，在施工前井口換為“井口四通+連續(xù)循環(huán)井口裝置”。

2、工藝管柱配套

首先進(jìn)行探砂面及通井作業(yè)，確定砂面位置并保證砂面位置以上井筒的通過(guò)性能；其次連接工藝管柱，工藝管柱設(shè)計(jì)為（自井下至井口）：水平井負(fù)壓抽砂器16+單根同心油管（工具油管+內(nèi)置油管17+同心油管接箍18）+密封皮碗21+轉(zhuǎn)換接頭22+工具油管20(設(shè)計(jì)長(zhǎng)度與砂面位置相關(guān))至井口，長(zhǎng)度設(shè)計(jì)的距離必須大于水平段的長(zhǎng)度，保證施工過(guò)程中密封皮碗21始終處于直井段內(nèi)。

3、連接地面管線(xiàn)、連續(xù)循環(huán)抽砂

工具油管20出口連接濾砂罐，井口四通連接泵車(chē)；開(kāi)泵注入液體，直至井口返液正常并建立循環(huán)，此時(shí)液體流動(dòng)方向如圖4所示，其后采用連續(xù)循環(huán)井口裝置進(jìn)行不停泵連續(xù)接單根循環(huán)抽砂至人工井底。

水平井負(fù)壓抽砂器工作原理如下：

循環(huán)建立后依靠連續(xù)循環(huán)井口裝置即可實(shí)現(xiàn)不停泵接單根，此時(shí)液體在水平井負(fù)壓抽砂器內(nèi)部流動(dòng)方向始終不變，如圖3所示。井口泵注液體僅有極少數(shù)通過(guò)噴射孔10射出（約占泵注總量的4%），此時(shí)可根據(jù)井口泵的排量控制噴射孔10處的流速（一般控制在20m/s～30m/s），該液體直接噴至井筒內(nèi)壁進(jìn)行清垢并可破碎膠結(jié)物，同時(shí)將水平井負(fù)壓抽砂器16前端的沉砂打散沖起使之處于懸浮狀態(tài)；井口泵注液體中的絕大多數(shù)（約占泵注總量的96%）經(jīng)過(guò)導(dǎo)液孔一11進(jìn)入噴嘴6噴出形成負(fù)壓，此時(shí)被打散、破碎并懸浮的砂粒、垢、膠結(jié)物被從抽砂通道14吸入經(jīng)抽砂孔13進(jìn)入喉管2，與井口泵注液體一起循環(huán)返出井口。

本實(shí)施例中如圖3和圖4中箭頭標(biāo)示方向?yàn)橐后w流動(dòng)方向。

本實(shí)施例采用與同心油管（2 ⁷/₈〞工具油管+1 ⁷/₈〞內(nèi)置油管+同心油管接箍）工藝管柱配套施工，在水平段內(nèi)建立了三個(gè)通道，5 ¹/₂〞套管19與2 ⁷/₈〞工具油管20，2 ⁷/₈〞工具油管20與1 ⁷/₈〞內(nèi)置油管17及1 ⁷/₈〞內(nèi)置油管17內(nèi)部，前期所有工藝僅有套管與工具油管及工具油管內(nèi)部?jī)蓚€(gè)通道，，施工過(guò)程中循環(huán)液體不與地層直接接觸，有效保護(hù)了儲(chǔ)層同時(shí)從工藝源頭解決了水平井除砂過(guò)程中漏失的問(wèn)題；同時(shí)水平段內(nèi)循環(huán)通道采用同心油管內(nèi)部循環(huán)，減小了返出通道截面積提高了流速及攜砂能力，消除了砂粒自水平段內(nèi)運(yùn)移至直井段過(guò)程中再次沉積導(dǎo)致的工藝管柱卡鉆的風(fēng)險(xiǎn)。

綜上所述，本發(fā)明提供的這種水平井負(fù)壓抽砂器將井筒內(nèi)除砂、清垢、破碎膠結(jié)物功能集成并實(shí)現(xiàn)一趟管柱聯(lián)作，極大地簡(jiǎn)化了施工工序，提高了施工效率。

以上例舉僅僅是對(duì)本發(fā)明的舉例說(shuō)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍的限制，凡是與本發(fā)明相同或相似的設(shè)計(jì)均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。