[发明专利]同心管水力射流冲煤粉井下装置

说明书

技术领域：

本发明涉及一种用于清除煤层气井沉积与井底的煤粉、煤焦、煤泥等固形颗粒，恢复产能的设备，属于油气田及煤层气田开发技术领域。

背景技术：

煤层气开采是一个排水降压采气的过程。在抽排过程中，由于钻井、固井和压裂对井壁以及周围煤层的影响，加上强排水等因素，则会导致煤层气井产出较大颗粒的煤粉。随着排采的持续，致使生产压差逐渐变大，则会不断地激励煤层，使煤粉、煤粒、煤泥等固形颗粒从煤层脱落，产生的煤粉等固性颗粒随着产出液进入井筒。在排采初期，产水量较高时，进入井筒的煤粉等固形颗粒能随着水排出，但当进入稳定生产期后，地层产水量减少，导致水排量较少，进入井筒的煤粉等固性颗粒不能有效的排出地面，在自身重力的作用下，会不断沉淀，沉积在油套环空内，从而造成埋泵、堵泵和卡泵的现象，给生产造成很大困难，为了恢复生产，必须将沉积在井底的固性物质排出地面。

目前现场主要采用机械捞煤粉的方式来进行修井，这种作业方式需要不断下入、起出油管，作业效率低下，作业时间长，影响煤层气井的连续排采，造成煤层的润湿和污染，从而影响煤层气的产量；另外由于煤粉很容易悬浮于水中，因此无法确定井底的煤粉是否全部捞出，造成捞煤粉效率低下和不彻底。

油田常规水力冲砂的工艺方法也不适用煤层气井。主要是由于煤层气井的地层压力比较低，若采用常规水力冲洗的方式来排煤粉，会造成冲砂液漏失严重，返出量远小于进入量，从而污染地层；煤层具有压缩性大，天然裂隙发育的特点，由于冲砂液的压力较高，冲砂液会渗入到煤层中，破坏煤层的结构，造成产气通道的破坏，影响煤层气井产能的恢复。泡沫冲洗井底成本较高，举升固形物质的能力不强，也并不适用于煤层气井。

目前，尚没有一种既满足煤层气冲煤粉需要，又能保护储层的排除煤粉等固形颗粒的修井工艺技术，该装置解决了这一难题。

发明内容

本发明的目的是：克服目前煤层气井修井作业的效率低的缺点；改变煤层气井修井作业方式单一的现状。本发明提供一种全新冲煤粉作业的井下冲煤粉装置，该装置与一组同心普通油管相连接构成回路系统，动力液沿着内外油管的环空通道进入冲煤粉装置中，返出液沿着内油管上返，避免了动力液和返出液进入到油套环空中，在不伤害煤层的情况下，高效快速的将井底沉积的煤粉排出；并且在修井作业的过程中，使井底动液面不会上升。

本发明所采用的技术方案为：同心管水力射流冲煤粉井下装置主要由喉道扩散管、高压喷嘴、搅拌喷嘴、高压腔、套筒、外筒、内筒、接头、铜垫片、皮垫片和O形密封圈组成，其特征在于：高压腔上、下两端内圆面分别以螺纹与高压喷嘴和搅拌喷嘴相连接，高压腔与高压喷嘴和搅拌喷嘴之间设置有铜垫片；外筒上、下两端内圆面分别以螺纹与高压腔、内筒相连接，在外筒与高压腔、内筒之间分别设置有O形密封圈；外筒上、下两端外圆面分别以螺纹与套筒、接头相连接，在外筒与套筒、接头之间分别设置有O形密封圈；套筒与高压腔之间设置有皮垫片；喉道扩散管以螺纹与内筒相连接，在喉道扩散管与内筒之间设置有O形密封圈。

使用时，接头上端以螺纹与3.5in普通油管相连接，3.5in普通油管携带同心管水力射流冲煤粉井下装置下到井下预定位置，2in普通油管携带井下连接工具下入到3.5in油管内部，在扶正器的作用下，2in普通油管通过井下连接工具与同心管水力射流冲煤粉井下装置相连接，形成同心管路。煤层气井冲煤粉作业时，来自地面三柱塞高压往复泵的高压动力液经过井口装置进入到内外油管环空中，动力液沿着内外油管的环空通道向下流动进入到高压腔内部；在高压腔内动力液分为2路，一路由搅拌喷嘴喷出喷出，冲击井底，搅动煤粉，使煤粉与地层液充分混合，地层混合液经外筒圆周壁面上的孔道，进入到射流排煤粉装置的环空。另一路动力液通过高压喷嘴喷出，动力液的总压头几乎全部转变为速度水头，使液柱周围压力降低，形成负压区，在井底压力与负压区之间的压差作用下，将地层液抽吸到喉管内。喉管直径总是要大于喷嘴直径，动力液和地层混合液在喉管内充分混合后，速度水头降低，而压力水头有所回升。在此过程中，动力液失去动量和动能，而地层混合液得到动量和动能。混合后的液体进入到扩散管内，随着扩散管断面面积逐渐增大，使得速度水头重新转换为压力水头，从而可使混合液举升到地面上来。随着同心管水力射流冲煤粉井下装置的逐渐下放，完成整个煤层气井的排煤粉工作。另外在搅拌喷嘴处，动力液的总压头也几乎全部变为速度水头，使液柱周围压力降低，这样可以完全避免对井底的伤害。

该装置设计有搅拌喷嘴，喷嘴喷射的动力液使井底沉积煤粉与地层液充分混合，有利于井底煤粉的全部排出。