[发明专利]一种石油开采井下作业防砂卡安全接头及操作方法

说明书

本发明公开了一种石油开采井下作业防砂卡安全接头及操作方法，包括位于井内的管柱，管柱上靠近井开口的一端可拆卸连接防砂管、另一端可拆卸连接多个同轴安装的存砂管装置，相邻两个存砂管装置之间通过管道接头固定连接；存砂管装置包括与管柱端部螺纹连接的存砂筒，存砂筒内固定安装一个同轴线的液压油管，液压油管的侧壁上固定连通设置多个对称分布的支管，支管内活动插接连接杆，连接杆的内端固定连接活塞，支管上还开设有与侧液压油管连通的油口。在管柱一端安装存砂管装置，当遇砂卡时，能自动解卡，使整个管柱能顺利通过砂卡位置，继续完成工作。存砂管装置能方便拆装，节约工作时间。

技术领域

本发明涉及石油开采设备技术领域，具体为一种石油开采井下作业防砂卡安全接头及操作方法。

背景技术

在油气开采过程中，安全接头用于钻井、打捞、洗井、修井和测试等作业以及安装在油管柱上，是连接在井内管柱上的一种易于脱扣、对扣的安全工具。它安装在管柱需要脱开的位置，可同管柱一起传送扭矩和承受各种复合应力，井内发生故障时通过井口操作完成作业管柱的脱扣、对扣，为预防及解除井下事故提供保障工具。主要有粗扣方螺纹连接和剪钉式两种。

在井下作业或油水井生产中，由于施工措施不当或地层出砂等因素出现砂埋管柱的情况，造成管柱不能正常活动的现象被称为砂卡。砂卡是一种常见的卡钻方式，常见有两种：

1、井下作业施工过程中造成的卡钻。

2、油水井生产过程中出砂造成的油管或井下工具被卡。

当井下的管柱与套管之间出现砂埋时，防沙管很容易被卡住导致无法取出，当砂埋的高度过高时，安全接头也无法实现分离，这样就会出现油井大修的问题，大修油井需要半年时间，维修费用一百万元左右，会造成作业工作量大和大量的经济损失。

目前针对砂卡的常用方法就是冲砂方法，将笔尖下放到砂堵附近后，通过高压喷出高速流动洗井液将井底的砂子冲冲散，并利用循环上返的液流将冲散的砂子带至地面。但井下砂堵长度有时有几百米长，完全依靠冲砂来进行除砂作业所需时间有时要几个月时间才能完成，同时冲砂作业过程中由于砂自身也会沉降，同时受到地层漏失的影响，沿程压力损失，井口返出总液量会低于入井总液量，有时连三分之一都达不到，井底砂粒无法被冲砂液携带出井，还可能会在冲砂过程中出现新的砂堵位置。砂在水平段井眼中滑脱距离很短（套管直径），易沉积，但主要以砂床形态或一段不致密的砂段形态出现，砂床上部井眼存在一定的通道。如果存在砂段，砂在重力作用下，这个砂段一旦受到外部流体或力的影响，就会向两侧分散而出现松动或通道，难以出现牢固的自锁力。

在针对水平井冲砂作业中，经常遇到冲不动的情况。砂粒在水平段的沉降方向始终指向套管内壁底侧，与冲砂液流动方向近乎成 90°。如果冲砂液粘度太小而对砂粒没有足够的悬浮能力，井底被冲起的砂粒在短距离运移后便沉积形成砂丘（或砂床)， 出现砂堵或砂卡管柱现象。另外，井底砂粒长期堆积，与井底矿物离子结合形成坚硬垢块， 冲砂液无法将其冲开。 这种情况仅通过改变冲砂液粘度和排量无法改善。

砂在水平井中与直段井所处的空间形态不同，形成的卡阻机理不同。同样的地层，受重力影响，在水平段，由于井眼处于水平状态，客观上使堆积空间加大，砂沿整个水平段井筒轴线分散沉积，处于松散状态，在井筒内形成砂床或不紧密的砂段。

在针对直井冲砂作业中，砂在直井段与水平段对井内管柱所产生的自锁力不同，卡钻程度差异大。在直井段冲砂、磨 / 钻 / 铣作业中，当流速减缓或停止流动时，砂受自身重力影响向下滑脱，开始沉积，同时受井内液体流动的动力影响，提高了沉积速度，增加了砂体的致密性，砂堆积在管柱周围，当上提管柱时，由于砂与管壁之间摩擦力的作用，砂与套管壁、油管壁之间产生了一个自锁力，产生自锁力后，管柱大力上提会使摩擦力增大，摩擦力增大则自锁力增大，上提负荷越大，被卡越严重。

为此我们提出一种石油开采井下作业防砂卡安全接头及操作方法用于解决上述问题。

发明内容