PVC套管水力喷砂射孔装置及其使用方法 |
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申请号 | CN201410601048.8 | 申请日 | 2014-10-31 | 公开(公告)号 | CN104453798A | 公开(公告)日 | 2015-03-25 |
申请人 | 克拉玛依市红都有限责任公司; | 发明人 | 王海峰; 张涛; 吴晨; 吴波; 苏俊; | ||||
摘要 | 本 发明 涉及 铀 矿井开采装置技术领域,是一种PVC 套管 水 力 喷砂 射孔装置及其使用方法,其包括作业管柱、混砂装置、水 罐车 、砂车、 泵 车,作业管柱的下端依次穿过封井器、四通 阀 、底 法兰 、双公接头和PVC套管头并位于PVC套管的内部,作业管柱的下端固定安装有套管保护扶正器,套管保护扶正器的下端固定安装有 喷枪 ,喷枪的下端固定安装有单流 阀座 ,单流阀座上安装有单流阀芯;作业管柱的外壁与PVC套管的内壁之间的环形空间通过 四通阀 的第二 接口 与 排液管 线连通。本发明不仅能够起到射开PVC套管和外部 水泥 环,连通储层和PVC套管的作用,而且对PVC套管损伤小,能够很好的保护上部PVC套管;冲砂管柱能够最大限度的进行洗井和冲砂作业,确保井筒干净。 | ||||||
权利要求 | 1. 一种PVC套管水力喷砂射孔装置,其特征在于包括作业管柱、四通阀、混砂装置、水罐车、砂车、泵车和双公接头,四通阀的第一接口上固定安装有封井器;四通阀的第二接口通过第一闸阀与排液管线的左端固定连接,排液管线的右端通过过滤器与混砂装置的第一输入端固定连接,水罐车的输出端与混砂装置的第二输入端固定连接,砂车的输出端与混砂装置的第三输入端固定连接,混砂装置的输出端通过泵车与作业管柱的上端连通;四通阀的第三接口通过连接装置与PVC套管头的上端固定连接,PVC套管头的下端与PVC套管的上端固定连接;四通阀的第四接口上固定安装有第二闸阀;第一闸阀的下端固定安装有第一支架,第二闸阀的下端固定安装有第二支架;作业管柱的下端依次穿过封井器、四通阀的第一接口、四通阀的第三接口、底法兰、双公接头和PVC套管头并位于PVC套管的内部,作业管柱的下端固定安装有套管保护扶正器,套管保护扶正器的下端固定安装有喷枪,喷枪的下端固定安装有单流阀座,单流阀座上安装有单流阀芯;作业管柱的外壁与PVC套管的内壁之间的环形空间通过四通阀的第二接口与排液管线连通。 |
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说明书全文 | PVC套管水力喷砂射孔装置及其使用方法技术领域背景技术[0002] 目前,在铀矿的开发过程中,由于矿层的深度较浅,地层压力较低,且套管要求抗酸腐蚀,因此矿井采用耐腐蚀材料PVC作为套管完井。在PVC套管井的射孔工艺中,采用特殊聚能器材进入井眼预定层位进行爆炸开孔,连通地层和套管,目前矿区普遍采用聚能射孔器材及切割套管、水泥环的方式进行射孔工艺,然而这些方式在现场应用中都有极大的破坏性,以至于无法满足目前铀矿开采的工艺特性。聚能射孔工艺技术存在如下问题:1、聚能射孔瞬间产生巨大的爆破力极易破裂PVC套管,导致PVC套管碎片及水泥环碎屑掉入井底,改变井底深度,射孔完成后内置过滤器、封隔器等无法下入指定位置;2、常规聚能射孔穿透深度仅为300mm左右,弹道为柱状,注入酸液后不能够与矿层充分接触,产量受限;3、聚能射孔工艺最大的弊端在于在弹道柱面外围3至5 mm 处形成压实带, 降低地层渗透性,大大制约酸液与矿层间的有效接触。切割套管及水泥环的方式存在如下问题:1、同样使得切割碎屑掉入井筒,给后期作业造成麻烦;2、不能有效穿透地层,因注入或抽出水量大幅降低,影响产量;3、成本高昂。 发明内容[0003] 本发明提供了一种PVC套管水力喷砂射孔装置及其使用方法,克服了上述现有技术之不足,其能有效解决现有射孔工艺技术存在的破坏PVC套管、穿透深度不足、造成压实带、降低酸液与矿层的接触面积、降低产量等问题。 [0004] 本发明的第一种技术方案是通过以下措施来实现的:一种PVC套管水力喷砂射孔装置,包括作业管柱、四通阀、混砂装置、水罐车、砂车、泵车和双公接头,四通阀的第一接口上固定安装有封井器;四通阀的第二接口通过第一闸阀与排液管线的左端固定连接,排液管线的右端通过过滤器与混砂装置的第一输入端固定连接,水罐车的输出端与混砂装置的第二输入端固定连接,砂车的输出端与混砂装置的第三输入端固定连接,混砂装置的输出端通过泵车与作业管柱的上端连通;四通阀的第三接口通过连接装置与PVC套管头的上端固定连接,PVC套管头的下端与PVC套管的上端固定连接;四通阀的第四接口上固定安装有第二闸阀;第一闸阀的下端固定安装有第一支架,第二闸阀的下端固定安装有第二支架;作业管柱的下端依次穿过封井器、四通阀的第一接口、四通阀的第三接口、底法兰、双公接头和PVC套管头并位于PVC套管的内部,作业管柱的下端固定安装有套管保护扶正器,套管保护扶正器的下端固定安装有喷枪,喷枪的下端固定安装有单流阀座,单流阀座上安装有单流阀芯;作业管柱的外壁与PVC套管的内壁之间的环形空间通过四通阀的第二接口与排液管线连通。 [0005] 下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进:上述PVC套管水力喷砂射孔装置还包括冲砂斜尖,冲砂斜尖固定安装在作业管柱的下端,冲砂斜尖的头部为楔形;或/和,连接装置包括底法兰和双公接头,四通阀的第三接口与底法兰的上端固定连接,底法兰的下端与双公接头的上端外壁固定连接,双公接头的下端外壁与PVC套管头的上端固定连接。 [0006] 上述PVC套管水力喷砂射孔装置还包括三通阀和污水池,排液管线的输出端与三通阀的输入端连通,三通阀的第一输出端通过第三闸阀与过滤器连通,三通阀的第二输出端通过第四闸阀与污水池连通;或/和,第一支架和第二支架为高度能够调节的支架。 [0007] 上述水罐车与混砂装置的第二输入端之间固定安装有第五闸阀,混砂装置的输出端与泵车之间固定安装有第六闸阀,泵车与作业管柱的上端之间固定安装有第七闸阀。 [0008] 上述单流阀座的下端固定安装有筛管。 [0009] 本发明的第二种技术方案是通过以下措施来实现的:一种上述PVC套管水力喷砂射孔装置的使用方法,按照以下步骤进行:步骤100,安装井口:井口安装完成后,调节第一支架和第二支架的高度,确保井口重量全部施加在第一支架和第二支架上; 步骤101,清洗:对井下PVC套管进行冲砂、洗井和通井,并将作业管柱下入至井下预定位置; 步骤102,密封井口:作业管柱下至井下预定位置后,密封封井器; 步骤103,作业车辆、设备就位:砂车、水罐车、泵车、混砂装置到位,连接管汇; 步骤104,井口试压:对地面管汇进行试压作业; 步骤105,清洗作业管柱和确定排液管线通畅:地面管汇试压合格后打开第一闸阀及排液管线,使排液管线畅通,正循环低压清洗作业管柱,向作业管柱泵入清水,直至进出口液质一致; 步骤106,停泵、投入单流阀芯; 步骤107,射孔:待单流阀芯到达单流阀座后,泵车加压、提高排量,开始射孔作业; 步骤108,顶替:完成射孔作业后,泵入清水顶替; 步骤109,反洗:倒换管汇,提高排量进行反洗井作业。 [0010] 下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进:上述在步骤109之后还包括步骤110,冲砂:反洗结束,下入冲砂斜尖进行冲砂作业。 [0011] 上述在步骤104中,井口试压时打压20Mpa,确定地面管汇试压是否合格。 [0012] 上述在步骤107中,泵压控制在7 Mpa 至10Mpa的范围之内,射孔时间控制在83 min 至12min的范围之间,射孔砂比控制在6%至8%的范围之内,施工排量控制在0.9 m / 3 min 至1.0 m/min。 3 上述在步骤109中,反洗施工排量提升至1.4 m /min,泵压控制在2.0Mpa以下。 [0013] 本发明结构合理而紧凑,使用方便,其由单流阀座、单流阀芯、喷枪、套管保护扶正器、作业管柱构成射孔管柱;由双公接头、底法兰、四通阀、封井器、第一支架、第二支架构成井口装置;由冲砂斜尖和作业管柱构成冲砂管柱。本PVC套管水力喷砂射孔装置不仅能够起到射开PVC套管和外部水泥环,连通储层和PVC套管的作用,而且对PVC套管损伤小,能够很好的保护上部PVC套管;冲砂管柱能够最大限度的进行洗井和冲砂作业,确保井筒干净,具有安全、省力、简便、高效的特点。附图说明 [0014] 附图1为本发明第一实施例的主视局部剖视结构示意图。 [0015] 附图2为附图1中井口装置的主视剖视结构示意图。 [0016] 附图3为本发明第一实施例中冲砂斜尖的安装结构示意图。 [0017] 附图4为本发明第二实施例PVC套管水力喷砂射孔装置的使用方法的流程示意图。 [0018] 附图中的编码分别为:1为作业管柱,2为四通阀,3为混砂装置,4为水罐车,5为砂车,6为泵车,7为封井器,8为第一闸阀,9为排液管线,10为过滤器,11为底法兰,12为双公接头,13为PVC套管头,14为PVC套管,15为第二闸阀,16为第一支架,17为第二支架,18为套管保护扶正器,19为喷枪,20为单流阀座,21为单流阀芯,22为冲砂斜尖,23为三通阀,24为污水池,25为第三闸阀,26为第四闸阀,27为第五闸阀,28为第六闸阀,29为第七闸阀,30为水泥环,31为储层,32为人工井底。 具体实施方式[0019] 本发明不受下述实施例的限制,可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。 [0021] 下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述:实施例一:如附图1、2、3所示,该PVC套管水力喷砂射孔装置包括作业管柱1、四通阀 2、混砂装置3、水罐车4、砂车5、泵车6和双公接头12,四通阀2的第一接口上固定安装有封井器7;四通阀2的第二接口通过第一闸阀8与排液管线9的左端固定连接,排液管线9的右端通过过滤器10与混砂装置3的第一输入端固定连接,水罐车4的输出端与混砂装置 3的第二输入端固定连接,砂车5的输出端与混砂装置3的第三输入端固定连接,混砂装置 3的输出端通过泵车6与作业管柱1的上端连通;四通阀2的第三接口与底法兰11的上端固定连接,底法兰11的下端与双公接头12的上端外壁固定连接,双公接头12的下端外壁与PVC套管头13的上端固定连接,PVC套管头13的下端与PVC套管14的上端固定连接;四通阀2的第四接口上固定安装有第二闸阀15;第一闸阀8的下端固定安装有第一支架16,第二闸阀15的下端固定安装有第二支架17;作业管柱1的下端依次穿过封井器7、四通阀 2的第一接口、四通阀2的第三接口、底法兰11、双公接头12和PVC套管头13并位于PVC套管14的内部,作业管柱1的下端固定安装有套管保护扶正器18,套管保护扶正器18的下端固定安装有喷枪19,喷枪19的下端固定安装有单流阀座20,单流阀座20上安装有单流阀芯21;作业管柱1的外壁与PVC套管14的内壁之间的环形空间通过四通阀2的第二接口与排液管线9连通。本发明提供的PVC套管水力喷砂射孔装置中,单流阀座20、单流阀芯 21、喷枪19、套管保护扶正器18、作业管柱1构成射孔管柱;双公接头12、底法兰11、四通阀 2、封井器7、第一支架16、第二支架17构成井口装置,不仅能够起到射开PVC套管14和外部水泥环30,连通储层31和PVC套管14的作用,而且对PVC套管14损伤小,能够很好的保护上部PVC套管14。第一支架16和第二支架17起到支撑井口装置的作用,避免井口装置压在PVC套管头13上,压坏PVC套管头13以及PVC套管14,保护井口的完整性。 [0022] 可根据实际需要,对上述PVC套管水力喷砂射孔装置作进一步优化或/和改进:如附图1、2、3所示,上述PVC套管水力喷砂射孔装置还包括冲砂斜尖22,冲砂斜尖22固定安装在作业管柱1的下端,冲砂斜尖22的头部为楔形。冲砂斜尖和作业管柱构成冲砂管柱,冲砂管柱能够最大限度的进行洗井和冲砂作业,确保井筒干净。 [0023] 如附图1所示,上述PVC套管水力喷砂射孔装置还包括三通阀23和污水池24,排液管线9的输出端与三通阀23的输入端连通,三通阀23的第一输出端通过第三闸阀25与过滤器10连通,三通阀23的第二输出端通过第四闸阀26与污水池24连通。 [0024] 如附图1、2所示,上述第一支架16和第二支架17为高度能够调节的支架。这样,第一支架16和第二支架17分别安装在四通阀2的左右两侧,通过调节第一支架16和第二支架17的高度来控制井口高度,从而起到保护PVC套管14的目的。 [0025] 如附图1所示,上述水罐车4与混砂装置3的第二输入端之间固定安装有第五闸阀27,混砂装置3的输出端与泵车6之间固定安装有第六闸阀28,泵车6与作业管柱1的上端之间固定安装有第七闸阀29。 [0027] 上述PVC套管水力喷砂射孔装置还可通过增加喷枪19的数量和安装滑套来实现多层射孔。通过依次投入直径由小到大的球来开启各级滑套,实现由下向上多层射孔。 [0028] 实施例二:如附图4所示,一种上述PVC套管水力喷砂射孔装置的使用方法,按照以下步骤进行:步骤100,安装井口:井口安装完成后,调节第一支架16和第二支架17的高度,确保井口重量全部施加在第一支架17和第二支架18上; 步骤101,清洗:对井下PVC套管14进行冲砂、洗井和通井,并将作业管柱1下入至井下预定位置; 步骤102,密封井口:作业管柱1下至井下预定位置后,密封封井器7; 步骤103,作业车辆、设备就位:砂车5、水罐车4、泵车6、混砂装置3到位,连接管汇; 步骤104,井口试压:对地面管汇进行试压作业; 步骤105,清洗作业管柱1和确定排液管线9通畅:地面管汇试压合格后打开第一闸阀 8及排液管线9,使排液管线9畅通,正循环低压清洗作业管柱1,向作业管柱1泵入清水,直至进出口液质一致; 步骤106,停泵、投入单流阀芯21; 步骤107,射孔:待单流阀芯21到达单流阀座20后,泵车6加压、提高排量,开始射孔作业; 步骤108,顶替:完成射孔作业后,泵入清水顶替; 步骤109,反洗:倒换管汇,提高排量进行反洗井作业。 [0029] 下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进:如附图4所示,上述在步骤109之后还包括步骤110,冲砂:反洗结束,下入冲砂斜尖22进行冲砂作业。 [0030] 如附图4所示,上述在步骤104中,井口试压时打压20Mpa,确定地面管汇试压是否合格。 [0031] 如附图4所示,上述在步骤107中,泵压控制在7 Mpa 至10Mpa的范围之内,射孔时间控制在8 min 至12min的范围之间,射孔砂比控制在6%至8%的范围之内,施工排量控3 3 制在0.9 m/min至1.0 m /min。 [0032] 如附图4所示,上述在步骤109中,反洗施工排量提升至1.4 m 3/min,泵压控制在2.0Mpa以下。 [0033] 以上技术特征构成了本发明的实施例,其具有较强的适应性和实施效果,可根据实际需要增减非必要的技术特征,来满足不同情况的需求。 [0034] 本发明最佳实施例的使用过程:首先,按照如附图1、2所示的结构布置好车辆设备和管汇; 接着,将单流阀芯21投入作业管柱1内,并使单流阀芯21下到单流阀座20的位置,第五闸阀27打开,水罐车4内的清水流入混砂装置3内;砂车5内的射孔砂流入混砂装置3内,清水和射孔砂在混砂装置3内混合形成射孔砂浆;打开第六闸阀28、第七闸阀29并启动泵车6,泵车6将混合均匀的射孔砂浆泵送至作业管柱1内,高压的射孔砂浆沿作业管柱 1下行至喷枪19,并从喷枪19的射孔射出,在PVC套管14和水泥环29上射出孔洞,将PVC套管14与储层31连通;从喷枪19射出的射孔砂浆一部分流入作业管柱1和PVC套管14之间的环形空间内,环形空间的射孔砂浆通过四通阀2的第三接口和第一闸阀8进入排液管线9,第四闸阀26关闭,射孔砂浆经过三通阀23、第三闸阀25、过滤器10进入混砂装置 3,实现射孔砂浆的重复利用; 然后,倒换管汇,将作业管柱1和排液管线9交换位置:将作业管柱1的输出端固定安装在四通阀2的第三接口上,将排液管线9的输入端依次穿过封井器7、四通阀2的第一接口、四通阀2的第三接口、底法兰11、双公接头12和PVC套管头13并位于PVC套管14的内部,提高排量进行反洗井作业; 最后,射孔作业完毕后,将喷枪19、单流阀座20、单流阀芯21取出,并在作业管柱1的下端安装冲砂斜尖22,如附图1、2、3所示,此时关闭第三闸阀25,砂车5关闭,打开第四闸阀26,水罐车4里的清水进入混砂装置3,而砂车5内的射孔砂不再进入混砂装置3,泵车6将混砂装置3里的清水泵送至作业管柱1内,并从冲砂斜尖22喷出,将沉积在人工井底32的射孔砂冲出,同时将PVC套管14的碎片及水泥环29的碎屑冲出,清水带着射孔砂、PVC套管14的碎片、水泥环29的碎屑和其他的杂质通过PVC套管14与作业管柱1之间的环形空间向上运动,并通过四通阀2的第三接口、第一闸阀8进入排液管线9,并经过第四闸阀26进入污水池24,完成了冲砂作业。 |