井下作业用液力冲砂装置的结构与应用

黄仁杰

摘 要：本文主要阐述了井下作业用液力冲砂装置的结构与原理，比较分析了井下作业用液力冲砂装置与常规冲砂装置的不同之处，并举例说明了该装置的具体应用。

关键词：井下作业用液力冲砂装置；结构；应用

中图分类号：TE358 文献标识码：A

1井下作业用液力冲砂装置的结构

1.1 装置结构示意图。该装置结构示意图如图1所示。该装置液冲孔结构示意图如图2所示。

1.2 装置结构简介。井下作业用液力冲砂装置，是一种新型冲砂装置。包括上连接扣、固定套、定位支撑台、上推力球轴承、旋转管、上卡台、下卡台、下推力球轴承、衬套、旋转液冲孔、高压液冲孔、螺纹连接槽、冲砂口。上连接扣的下端和固定套的上端固定连接，定位支撑台位于固定套内圈的上端位置，上推力球轴承的上端面和定位支撑台的下端端面连接，下端面和上卡台的端面接触连接，旋转管位于固定套的内端，上卡台位于旋转管的上端面上，下卡台位于旋转管的中间位置，衬套通过外圈的螺纹和固定套下端内圈上的螺纹连接，下推力球轴承的上端面和下卡台的端面接触连接，下端面和衬套的上端面接触连接，螺纹连接槽位于旋转管的下端面的中心，和钢丝刷头通过螺纹配合连接，旋转液冲孔位于旋转管的下端侧面突出端的位置，下端进孔和高压液冲孔的上端中心连通，上端出孔位于高压液冲孔的上侧向左偏移，高压液冲孔位于旋转液冲孔的下端位置，呈圆形阵列对称排列。

作为优选，定位支撑台的上端连接面为斜面；旋转管的中间内端设置有一个加速内变径；旋转液冲孔的出孔直径大于高压液冲孔的出孔直径；高压液冲孔的出水口下半圆为向上的斜向出口。

2井下作业用液力冲砂装置与常规冲砂装置的比较

由于地层构造原因，在油田试油期间地层出砂的井较多，地层出砂、油管冲砂一直都是困扰试油队的一个工程类疑难问题。油井在生产过程中经常出现地层出砂的问题，在退液、抽汲期间射孔井段被埋，影响了试油地质资料的录取，同时也造成了封隔器被埋、解封困难等情况。

对于大斜度井和水平井的大量推广应用，采用光油或者油管带笔尖式冲砂工具的常规冲砂方式，然而由于冲砂液体的携带能力低，或者因水井的特殊结构，无法保证冲砂的效果，而且传统方法无法有效地去除因井下温度变化使得细砂在管壁上凝结而成的硬质层，在大多数出砂井的砂面位置都会形成一层“砂盖子”，即砂子和井筒液体胶结形成的硬质盖层，工艺效果限制最终的油井的采集产量。

而井下作业用液力冲砂装置在常规装置的基础上进行了技术改进，利用推力轴承的旋转起始驱动力小的特点，将连接后的内径通过多级变径，逐步的增加流速，减少连接件的轴向承受力，将旋转与冲击口分层设定，可进行多级加速以及高效冲刷，有效解决了常规冲砂装置冲砂液体携带能力低的问题，携砂能力强，泥砂不易发生沉淀，硬质层的厚度减小。该装置提高了液力冲砂的效率与可行性，工程量有效减少，冲砂的效果大大提高，凝结于管壁的硬质层也很容易被去除，可有效提高油井产量。

3井下作业用液力冲砂装置的应用举例

结合附图，可举例进一步阐明该装置的实施方式，下例仅用于说明该装置的实施方式而不用于限制该装置的范围。

上连接扣1的下端和固定套2的上端固定连接，连接处有一个变径连接，作为第一个流速的加速口，定位支撑台3位于固定套2内圈的上端位置，定位支撑台3的上端连接处设置为一个斜面，作为第二个变径流速加速口。

上推力球轴承4的上端面和定位支撑台3的下端端面连接，下端面和上卡台6的端面接触连接，旋转管5位于固定套2的内端，旋转管5的上端内径和定位支撑台3的内环孔径一致，上端外圈直径小于上推力球轴承4的内圈孔径，使得在旋转的时候不会接触到推力球轴承的上半环内圈，在旋转管5的内圈中间设置有一个加速内变径，作为第三个变径束流口。

上卡台6位于旋转管5的上端面上，下卡台7位于旋转管5的中间位置，上卡台6以及下卡台7之间的旋转管5段的外圈直径需要小于固定套2的内环直径，避免接触摩擦，造成旋转阻碍。

衬套9通过外圈的螺纹和固定套2下端内圈上的螺纹连接，连接后衬套9连接后上端面到定位支撑台3下端面的距离，需要小于连接后的上下推力球轴承的前后距离，使得衬套9在旋转上紧后能够有一个压紧力。

下推力球轴承8的上端面和下卡台7的端面接触连接，下端面和衬套9的上端面接触连接，螺纹连接槽12位于旋转管5的下端面的中心，和冲砂口13通过螺纹配合连接，此处的螺纹旋向需要和液冲旋转的方向完全相反，使得在高速旋转的过程中冲砂口13不会松动脱落。

旋转液冲孔10位于旋转管5的下端侧面突出端的位置，下端进孔和高压液冲孔11的上端中心连通，上端出孔位于高压液冲孔的上侧向左偏移，在此处将旋转液冲孔10的出水角度进行了一个倾斜，下端中心不动，垂直方向外倾斜一定角度，同时侧向偏移一定角度，和高压液冲孔11的出口轴向错开，使得出口水流不会撞击减少动能，同时将旋转液冲孔10的出口直径设置的比高压液冲孔11大，使得在冲洗的时候预先给旋转提供一个充分的初动力。

所述的高压液冲孔11位于旋转液冲孔10的下端位置，呈圆形阵列对称排列，在高压液冲孔11的出口的下半圆设置成一个向上的倾斜孔，在缩小孔径的同时，能够使得出口水流有向上的运动速度。

结语

井下作业用液力冲砂装置，克服了常规冲砂工具的缺陷，具有多级加速以及高效冲刷能力，有利于提高油井的采集产量，并且装置简单，实施方式简单。井下作业用液力冲砂装置应在油井井下作业冲砂工作中得到广泛的推广与应用。

参考文献

[1]单井华.油田水平井冲砂配套技术的研究与应用[J].内蒙古石油化工，2010（17）：99-100.