一种侧向循环清洗装置、系统及使用方法与流程

本发明涉及石油天然气钻完井，特别涉及一种侧向循环清洗装置、系统及使用方法。

背景技术：

1、目前，在油田现场钻井施工过程中，常常会出现井漏、水平井段沉砂等问题，这就需要进行井眼清洗。井漏是指在钻井过程中泥浆、水泥浆或其它工作液漏失到地层中的现象，是钻井作业中常见的复杂情况，一旦处理不当会直接导致井塌、卡钻或者井喷事故。水平井段沉砂是指由于井下循环不充分而导致的水平井段岩屑堆积现象，极易造成起下钻遇阻及卡钻等复杂情况。对于水平井而言，井眼清洗的好坏直接关系到一口油井钻探的成败。综合多年钻水平井情况来看，由于井下岩屑得不到充分清洗而直接导致的起下钻遇阻、卡钻现象时有发生。据统计，因岩屑床存在曾出现井下复杂情况和卡钻事故占建井完井时效的3.43％～11.67％，会严重耽误作业进程。

2、目前，通常采用钻杆旁通工具来处理井漏和水平井段沉砂问题，使堵漏材料、钻井液经旁通工具的旁通流道进入井下环空进行堵漏及井眼清洗工作。

技术实现思路

1、本技术发明人发现目前常用的旁通工具一般结构复杂、价格昂贵、可靠性受限，且只能进行一次或几次开启/关闭动作，需要进行多次重复开启/关闭动作时就必须起钻检修或更换工具，然后再下钻进行钻进，导致堵漏作业/清砂作业周期延长，严重影响了钻井效率及施工成本，增加了其它井下复杂事故发生的风险。目前出现的少数可以无限次开关旁通阀的旁通工具，或是结构原理复杂，或是材质特殊价格昂贵，无法推广应用。

2、鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种侧向循环清洗装置、系统及使用方法。

3、本发明实施例提供一种侧向循环清洗装置，其特征在于，包括：外壳、活塞筒和弹性机构，该装置组装状态下：

4、所述外壳为中空结构，侧壁上开设有旁通孔；

5、所述活塞筒安装在所述外壳内，所述活塞筒为中空结构并设有用于容纳堵塞机构的喇叭口；所述弹性机构安装在所述外壳内、位于活塞筒下方；

6、在所述喇叭口处放置堵塞机构后，在流体压力作用下，所述活塞筒向下运动挤压所述弹性机构，并使所述旁通孔与喇叭口上方的中空结构连通，使流体可通过旁通孔对井眼进行清洗；提出堵塞机构后，活塞筒在弹性机构恢复力作用下复位。

7、在一些可选地实施例中，所述外壳包括：依次连接的中空结构的上接头、外筒和下接头；

8、所述外筒侧壁上设有旁通孔，所述旁通孔为斜向上的台阶孔，以安装旁通水眼；所述旁通孔的中心线与所述外筒中心线之间的夹角为8-20度；

9、所述外筒侧壁上设有导向键，所述活塞筒上设有导向键槽，所述导向键可在所述导向键槽中滑动；

10、所述导向键下方设有挡环。

11、在一些可选地实施例中，所述旁通孔中设有旁通水眼，所述旁通水眼包括压帽、喷嘴和第一密封组件；

12、所述压帽安装在所述旁通孔中，所述喷嘴安装在压帽内，所述压帽和喷嘴之间设有第一密封组件。

13、在一些可选地实施例中，所述喷嘴为硬质合金或陶瓷材料，所述旁通孔的中心线与所述外筒中心线之间的夹角为10度。

14、在一些可选地实施例中，所述外筒和所述活塞筒之间设有第二密封组件和第三密封组件；

15、初始状态下所述旁通孔位于第二密封组件和第三密封组件之间，清洗工作状态下，第二密封组件位于所述旁通孔下方；

16、所述第二密封组件和第三密封组件分别包括至少一个刮泥圈和至少一个密封圈。

17、在一些可选地实施例中，还包括堵塞机构，所述堵塞机构包括线缆、马龙头、加重杆和堵塞头；

18、所述马龙头一端连接有线缆，另一端与加重杆连接，所述加重杆与堵塞头连接；

19、所述堵塞头为台阶轴结构，其中间部分为锥形面。

20、在一些可选地实施例中，所述堵塞机构还包括第一变扣、橡胶垫和第四密封组件；

21、所述马龙头和加重杆通过所述第一变扣连接；

22、所述锥形面上设有橡胶垫，所述堵塞头直径较小的一端设有第四密封组件。

23、在一些可选地实施例中，所述堵塞头包括第一柱体段、锥体段、第二柱体段和第三柱体段，所述第一柱体段的直径小于第二柱体段的直径，所述锥体段连接第一柱体段和第二柱体段，所述第一柱体段上设有第四密封件安装槽，所述第三柱体段的直径小于第二柱体段的直径且用于连接加重杆；或

24、所述堵塞头包括密封头、堵塞体和至少两个防卡滑块；所述堵塞体包括第一柱体段、第一锥体段、第二锥体段和第二柱体段，所述密封头安装在第一柱体段的外面，所述第二柱体段用于连接加重杆，所述第一锥体段设有至少两个燕尾结构，所述防卡滑块上设有燕尾槽以与所述燕尾结构配合使所述防卡滑块可沿第一锥体段滑动以改变外径大小，所述防卡滑块长度小于所述第一锥体段的长度。

25、本发明实施例提供一种侧向循环清洗系统，包括：井口装置和上述的侧向循环清洗装置；

26、所述井口装置中设有线缆密封装置，用于通过线缆实现将堵塞机构放置到侧向循环清洗装置中或将堵塞机构从侧向循环清洗装置中提出。

27、在一些可选地实施例中，所述井口装置，包括：线缆密封装置、三通结构和线缆剪切装置；

28、所述线缆密封装置与三通结构的第一端相连，所述线缆剪切装置与三通结构的第二段相连，所述三通结构的第三端可连接进液接头；

29、所述线缆密封装置用于对穿过线缆进行密封，所述线缆剪切装置可剪断穿过的线缆并对井口进行密封。

30、在一些可选地实施例中，所述线缆密封装置，包括：密封主体、上压帽、上压套、密封盘根、下压套和下压帽；

31、所述密封盘根缠绕在线缆上，所述线缆从所述密封主体内腔中穿过；

32、所述上压套和上压帽位于密封主体的上端，上压套嵌套于所述线缆外面，所述上压帽嵌套于所述上压套外面，以压紧所述线缆；

33、所述下压套和下压帽位于密封主体的下端，下压套嵌套于所述线缆外面，所述下压帽嵌套于所述下压套外面，以压紧所述线缆。

34、在一些可选地实施例中，所述线缆剪切装置，包括：剪切主体和剪切机构；

35、所述剪切主体为四通状结构，上筒体用于连接三通，下筒体用于连接其他井眼工具，左筒体和右筒体内分别设有剪切机构；

36、所述左筒体的剪切机构和右筒体内的剪切机构配合可剪断线缆以及密封上筒体和下筒体之间的液体通路。

37、在一些可选地实施例中，所述剪切机构包括：堵头、操作杆、操作手柄、密封体、剪切刀片、承托体和密封胶芯；

38、所述堵头安装在所述剪切主体的筒体口处，所述操作杆安装在所述堵头上，所述操作手柄安装在所述操作杆上；

39、所述操作杆与所述密封体连接，旋转所述操作手柄通过所述操作杆可带动所述密封体向内移动；

40、所述剪切刀片安装在所述密封体上，在所述密封体带动下向内移动以剪断线缆；

41、所述承托体和密封胶芯安装在所述密封体上，所述承托体用于承托所述密封胶芯，所述密封胶芯在所述密封体带动下向内移动以封堵所述剪切主体的上筒体和下筒体之间的液体通路。

42、本发明实施例提供一种上述的侧向循环清洗装置的使用方法，包括：

43、通过井口装置将堵塞机构下入侧向循环清洗装置活塞筒中，封堵住所述活塞筒的中空结构；

44、所述活塞筒在流体压力作用下向下移动，挤压所述弹性机构，并使所述旁通孔与喇叭口上方的中空结构连通，流体通过旁通孔流入外壳外侧，对井眼进行清洗；

45、清洗完成后，提出堵塞机构，所述活塞筒在弹性机构恢复力作用下复位。

46、在一些可选地实施例中，上述方法还包括：

47、当井眼中出现需要紧急关井的异常情况时，通过井口装置中的线缆剪切装置剪断线缆并封堵井眼。

48、本发明实施例提供一种上述的侧向循环清洗装置在井眼堵漏/清砂作业中的应用。本发明实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括：

49、通过外壳和活塞筒的配合，在活塞筒中空结构被堵塞机构封堵后，活塞孔在流体压力下向下移动，露出旁通孔使喇叭口上方的中空结构与旁通孔连通，流体从中空结构流入旁通孔，通过旁通孔进入外壳外面以清洗井眼，清洗完成后，提出堵塞机构即可使活塞孔在弹性机构作用下复位，旁通孔与喇叭口上方的中空结构不再连通，从而实现在不起下管柱的情况下多次开启和关闭完成堵漏/清砂作业，提高钻井效率，降低施工成本，该装置结构简单、成本低、操作方便，可靠性高，便于推广和应用。

50、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

51、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。