本發(fā)明屬于石油與天然氣礦場機械領(lǐng)域，具體地說，涉及一種負(fù)壓連續(xù)撈砂裝置。

背景技術(shù)：

我國中東部油田已經(jīng)進入開發(fā)后期，油井出砂成為油氣田開發(fā)生產(chǎn)后期不可避免的重要問題之一。地層出砂主要是由于油氣井開采和作業(yè)等綜合因素造成井底附近地層被破壞，從而導(dǎo)致剝落的地層砂隨著地層流體進入井筒。進入井筒的砂?？赡茉诰畠?nèi)沉積并形成砂堵，導(dǎo)致產(chǎn)量降低；同時磨損井下和地面生產(chǎn)設(shè)備，卡抽油泵進出口閥、活塞、襯套等；出砂嚴(yán)重的井還可能引起井壁坍塌而損壞套管和襯管、砂埋油層導(dǎo)致油氣井停產(chǎn)，使采油的難度和成本都顯著提高等。因此在油氣井生產(chǎn)開發(fā)過程中，進入井筒中的地層砂必須及時清除。

目前，常用的油氣井清砂方法主要有兩種方式：(1)水力沖砂，即在出砂井中下乳沖砂油管，然后在井口大排量向井筒中泵入沖砂液，利用高速流動的沖砂液將井底砂堵沖散，并借助液流循環(huán)上返的攜帶能力，將沖散的地層砂帶出地面，從而實現(xiàn)油井清砂的目的；(2)機械撈砂，即利用鋼絲繩或油管將撈砂泵下入井內(nèi)，利用撈砂泵柱塞的抽吸作用使井底沉砂進入油管中的沉砂管，撈砂至井底或者設(shè)計深度后，將撈砂裝置提出井筒，從而將進入沉砂管中的地層砂帶到地面。這兩種清砂方法都有著各自的優(yōu)點與不足：第一，水力沖砂作業(yè)沖砂量大、井底清洗完全，但由于油管尺寸較小，無論是正循環(huán)或是反循環(huán)沖砂都可能會形成砂堵，影響沖砂效率；在低壓油氣層沖砂液會因各種原因發(fā)生漏失，污染油氣層；采用泡沫液進行負(fù)壓沖砂時，作業(yè)工藝復(fù)雜，工人勞動強度大，且井口承壓較高易發(fā)生井下復(fù)雜。第二，機械撈砂不需要外來工作液，不會污染油層，但單次作業(yè)撈砂量極小，作業(yè)周期較長；若井底沉砂嚴(yán)重固結(jié)時，撈砂裝置根本無法將沉砂撈出。

以上可知，目前尚未有行之有效的方法來解決低壓油氣井生產(chǎn)過程中存在的出砂問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明針對低壓油氣井生產(chǎn)過程中出砂的問題，提供了一種負(fù)壓連續(xù)撈砂裝置，該裝置在油井清砂的同時實現(xiàn)安全作業(yè)、保護油氣層的目的。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明公開了一種負(fù)壓連續(xù)撈砂裝置，包括提升機構(gòu)、儲砂腔和撈砂泵，

撈砂泵包括中空的殼體，殼體內(nèi)側(cè)分別通過螺紋與泵筒上接頭和泵筒下接頭相連接，泵筒下接頭設(shè)置于泵筒上接頭的下方，泵筒上接頭頂部設(shè)有游動閥座，游動閥座上設(shè)置有第二游動閥；泵筒上接頭側(cè)壁上設(shè)置有旁通孔；

泵筒下接頭的中空腔體頂部設(shè)置有固定閥座，固定閥座上設(shè)置有第一固定閥；泵筒下接頭的底部設(shè)置有進液孔，進液孔上方設(shè)置有第二固定閥；

泵筒的兩端分別與泵筒上接頭和泵筒下接頭相連接；

泵筒上接頭的上方通過螺紋與活塞桿保護套相連接，活塞桿保護套的結(jié)構(gòu)為中空凸臺形結(jié)構(gòu)，其頂部的外徑大于底部外徑，活塞桿保護套的頂部側(cè)壁與殼體內(nèi)側(cè)壁相連接；活塞桿保護套的頂部設(shè)置有單流閥座，單流閥座上設(shè)置有常開式單流閥；

泵筒內(nèi)設(shè)置有活塞，活塞底部設(shè)置有第一游動閥，活塞頂部連接有加重活塞桿，加重活塞桿依次穿過泵筒、泵筒上接頭和活塞桿保護套與提升機構(gòu)相連接，所述提升機構(gòu)的另一端與地面提升設(shè)備相連；加重活塞桿頂部設(shè)置有出液孔；

殼體內(nèi)側(cè)且在活塞桿保護套上方設(shè)置有儲砂腔；活塞底部、泵筒和固定閥座圍成第一游動腔；所述活塞上部、加重活塞桿與泵筒之間形成的腔室與泵筒上接頭側(cè)壁的旁通閥、泵筒和殼體之間的腔室相連通形成第二游動腔；儲砂腔側(cè)壁上設(shè)置有出水孔。

進一步地，泵筒上接頭為中空凸臺形結(jié)構(gòu)，其頂部的外徑大于底部外徑，泵筒上接頭的底部設(shè)有第一環(huán)形插接槽；泵筒下接頭為中空凸臺形結(jié)構(gòu)，其頂部的外徑小于底部外徑，泵筒下接頭的頂部設(shè)置有環(huán)形的第二泵筒插接槽；泵筒兩端分別插接于第一環(huán)形插接槽和第二泵筒插接槽內(nèi)。

進一步地，泵筒下接頭的進液孔對稱布置，數(shù)量為1-3組；第二固定閥與進液孔對應(yīng)布置，數(shù)量為1-3組。

進一步地，泵筒上接頭的旁通孔對稱布置，數(shù)量為1-2組；第二游動閥的數(shù)量為2-4個；常開式單流閥對稱布置，數(shù)量為1-2組。

進一步地，出水孔對稱布置，數(shù)量為1-2組；出水孔帶金屬濾網(wǎng)，濾網(wǎng)孔眼尺寸小于地層砂粒直徑。

進一步地，活塞與泵筒通過動密封裝置緊密配合；所述加重活塞桿與活塞桿保護套之間通過動密封裝置緊密配合。

進一步地，活塞桿保護套上設(shè)置有密封槽，密封槽內(nèi)設(shè)置有密封環(huán)，活塞桿保護套與殼體通過密封槽和密封環(huán)密封。

進一步地，殼體下端設(shè)置松砂錘或砂鏟。

進一步地，提升機構(gòu)為鋼絲繩或連續(xù)油管。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明可以獲得包括以下技術(shù)效果：

1)工具活塞的抽吸作用能夠在井底產(chǎn)生局部負(fù)壓，在實現(xiàn)低壓油氣井井下清砂的同時保護油氣層，解決了低壓地層無法建立正常循環(huán)攜砂的問題；

2)兩個游動腔的存在，保證了在活塞的一個沖程中撈砂泵連續(xù)吸液與排液，與常規(guī)撈砂裝置相比，能夠連續(xù)撈砂，提高了撈砂效率；

3)采用一個或多根鉆連接而成的儲砂腔，保證了一次性撈砂作業(yè)量不受限制，減少了撈砂作業(yè)時間。

4)本發(fā)明撈砂泵活塞上行時，第一固定閥打開，第一游動閥關(guān)閉，第二固定閥關(guān)閉，第二游動閥打開；撈砂泵活塞下行時，第一固定閥關(guān)閉，第一游動閥打開，第二固定閥打開，第二游動閥關(guān)閉。在活塞的一個沖程內(nèi)能連續(xù)進行攜砂液的吸液與排液過程，且能在井底形成局部負(fù)壓，利于清砂。本發(fā)明作業(yè)效率高，一次撈砂量大，在清砂的同時實現(xiàn)對油氣井的保護，尤其適用于低壓油氣井的撈砂作業(yè)。

當(dāng)然，實施本發(fā)明的任一產(chǎn)品并不一定需要同時達到以上所述的所有技術(shù)效果。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構(gòu)成本發(fā)明的一部分，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1是本發(fā)明負(fù)壓連續(xù)撈砂裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實施例活塞桿保護套的三維示意圖；

圖3是本發(fā)明實施例泵筒上接頭的三維示意圖；

圖4是本發(fā)明實施例泵筒下接頭的三維示意圖；

圖5是本發(fā)明實施例動密封裝置的配合圖。

其中，1、提升機構(gòu)；2、出水孔；3、出液孔；4、活塞桿保護套；5、儲砂腔；6、密封環(huán)；7、常開式單流閥；8、第二游動閥；9、泵筒上接頭；10、旁通孔；11、加重活塞桿；12、泵筒；13、殼體；14、活塞；15、第一游動閥；16、泵筒下接頭；17、動密封裝置；18、第二游動腔；19、第一游動腔；20、固定閥座；21、第二固定閥；22、第一固定閥；41、單流閥座；42、密封槽；91、游動閥座；161、進液孔；162、第一泵筒插接槽；163、第二泵筒插接槽；164、鉆桿。

具體實施方式

以下將配合實施例來詳細(xì)說明本發(fā)明的實施方式，藉此對本發(fā)明如何應(yīng)用技術(shù)手段來解決技術(shù)問題并達成技術(shù)功效的實現(xiàn)過程能充分理解并據(jù)以實施。

本發(fā)明提供一種負(fù)壓連續(xù)撈砂裝置，如圖1所示，包括提升機構(gòu)1、儲砂腔5和撈砂泵，撈砂泵主要由殼體13、泵筒12、泵筒上接頭9、泵筒下接頭16、活塞14、加重活塞桿11、活塞桿保護套4、第一固定閥22、第一游動閥15、第二固定閥21、第二游動閥8、常開式單向閥7等組成。泵筒下接頭16通過螺紋與與殼體13連接，泵筒下接頭16為中空凸臺形結(jié)構(gòu)，其頂部的外徑小于底部外徑，泵筒下接頭16的底部設(shè)有對稱分布的2組進液孔161，每個進液孔上部設(shè)有第二固定閥21；泵筒下接頭16的上端設(shè)有環(huán)形的第一泵筒插接槽162；泵筒下接頭16內(nèi)部中空，設(shè)置有固定閥座20，第一固定閥22位于固定閥座20上。泵筒上接頭9與殼體13通過螺紋連接，泵筒上接頭9為中空凸臺形結(jié)構(gòu)，其頂部的外徑大于底部外徑，泵筒上接頭9的底部設(shè)有環(huán)形第二泵筒插接槽163，上接頭9上端設(shè)有對稱分布的兩組游動閥座91，第二游動閥8置于游動閥座91上。泵筒12的下端插接于泵筒下接頭16的環(huán)形的第一泵筒插接槽162中，泵筒12的上端插接于泵筒上接頭9的環(huán)形的第二泵筒插接槽163中，泵筒12與第一泵筒插接槽162和第二泵筒插接槽163之設(shè)置有密封裝置?；钊?4置于泵筒12內(nèi)部，其底部設(shè)置有第一游動閥15。活塞14將泵筒12分為上下兩個腔室，第一游動閥15和第一固定閥22之間的下腔室為第一游動腔19，由活塞14底部、泵筒12和固定閥座20圍成，活塞14上部與泵管12之間形成的上腔室通過泵筒上接頭9側(cè)壁的旁通閥10與泵筒12和殼體13之間的腔室相連接為第一游動腔18，由活塞14上部、加重活塞桿11與泵筒12之間形成的腔室與泵筒上接頭9側(cè)壁的旁通閥10、泵筒12和殼體13之間的腔室相連通形成。活塞桿保護套4位于泵筒上接頭9的上部，與泵筒上接頭9通過螺紋連接，活塞桿保護套4的結(jié)構(gòu)為中空凸臺形結(jié)構(gòu)，其頂部的外徑大于底部外徑，如圖5所示，保護套4內(nèi)部中空與加重活塞桿11緊密配合，并設(shè)置有動密封裝置17，其作用是保證活塞桿保護套4與加重活塞桿11之間的密封，防止儲砂腔5與第二游動腔18相連通，活塞14與泵筒12通過動密封裝置17緊密配合，保證了活塞14與泵筒12的密封；活塞桿保護套4上端設(shè)有單流閥座41，常開式單流閥7置于單流閥座41上，活塞桿保護套4的上部外側(cè)設(shè)置有密封槽42，密封環(huán)6置于密封槽42中與殼體13形成密封。加重活塞桿11下端與活塞14相連，頂端側(cè)壁設(shè)有一對對稱分布的出液孔3。

儲砂腔5位于撈砂泵的上端，為活塞桿保護套4與殼體13之間形成的腔體，儲砂腔側(cè)壁設(shè)有帶金屬濾網(wǎng)的兩組出水孔2，濾網(wǎng)孔眼尺寸小于地層砂粒直徑。提升機構(gòu)1的一端與加重活塞桿11相連接，另一端與地面提升設(shè)備相連。

殼體13下端設(shè)置松砂錘或砂鏟。提升機構(gòu)1為鋼絲繩或連續(xù)油管。殼體13頂部可以與鉆桿164連接，殼體13與鉆桿164通過鉆桿接頭相連接。

本發(fā)明的工作過程和工作原理大致如下：

進行撈砂作業(yè)時，將整個裝置下放入井，殼體13底部最先接觸砂面，受到井底砂層的支撐而停止下行，而活塞14在自重的作用下繼續(xù)下行至活塞的下死點。當(dāng)活塞觸及下死點后，開始上提提升機構(gòu)1(鋼絲繩)，在提升機構(gòu)1(鋼絲繩)的拉力作用下活塞14上行，此時第一游動閥關(guān)閉，第一固定閥22在活塞14的抽吸作用下打開，在井底形成局部負(fù)壓，井底攜砂液被吸入第一游動腔19內(nèi)，由于旁通閥10的存在活塞14上行會造成第二游動腔18的體積減小，因此第二固定閥21在壓力的作用下關(guān)閉，第二游動閥8打開，第一游動腔19完成吸液與第二游動腔18完成排液過程。當(dāng)活塞14運行至上死點然后下行的過程中，第一游動閥15打開，第一固定閥22關(guān)閉，第二游動閥8關(guān)閉，第二固定閥21打開，完成第一游動腔19的排液與第二游動腔18的吸液過程。由于井底局部負(fù)壓的存在不會對低壓油氣井的地層造成損害。第一游動腔19排出的攜砂液沿著加重活塞桿11上行，通過排液孔13進入儲砂腔5中，第二游動腔18排除的攜砂液經(jīng)常開式單流閥7進入儲砂腔5中。攜砂液進入儲砂腔5之后，由于重力的作用沙粒逐漸沉淀，而地層流體則通過出水口2進入井筒環(huán)空繼續(xù)循環(huán)。隨著活塞14的往復(fù)運動，井底的地層砂被不斷的吸入儲砂腔5，從而完成井底清砂。

上述說明示出并描述了發(fā)明的若干優(yōu)選實施例，但如前所述，應(yīng)當(dāng)理解發(fā)明并非局限于本文所披露的形式，不應(yīng)看作是對其他實施例的排除，而可用于各種其他組合、修改和環(huán)境，并能夠在本文所述發(fā)明構(gòu)想范圍內(nèi)，通過上述教導(dǎo)或相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)或知識進行改動。而本領(lǐng)域人員所進行的改動和變化不脫離發(fā)明的精神和范圍，則都應(yīng)在發(fā)明所附權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。