气举反循环负压清砂方法及清砂装置技术领域
本发明属于油气井开采领域，特别设计一种气举反循环负压清砂方法及清砂装
置。
背景技术
油田开发过程中油气井出砂是很普遍的现象，恢复油气井正常生产、清除油气井
的砂子是必不可少的技术措施。然而油气井在进行油气生产时油气层中的岩屑泥砂会被带
出地层，进入到井筒内。随着油气生产的不断进行，井下垮塌、堆积的泥砂会愈来愈多从而
挡住割缝管的油气流通道，油气产量就会变得愈来愈少，掩埋产层。且因长时间生产井筒内
压力降低，液面下降不再位于井口，而在井内漏失，用正常循环无法将井筒内沉砂带出井
筒。
发明内容
为了解决上述中存在的问题，本发明提供了一种气举反循环负压清砂方法和气举
反循环负压清砂装置，特别适合井深大于5000米的油气井。
为了实现上述目的，本发明提供了一种气举反循环负压清砂方法，其包括以下步
骤：清砂装置内注入压缩气体，所述压缩气体在所述清砂装置内膨胀，所述清砂装置内部的
压力相对于井筒内的压力形成负压，所述井筒内的沉砂以及井液在负压的作用下，进入到
所述清砂装置内，在所述清砂装置内通过气举排出，实现清砂。采用上述技术方案，清砂全
过程井筒底部保持负压，能够有效的防止沉砂倒灌地层，有效保护储层；在清砂过程无漏
失，不污染不激动地层，无需返排复产，实现高效的投产，且本发明的方法比常规清砂用时
短，提高时效，减少作业成本，作业经济高效。
进一步，作为一种优选方式，所述清砂装置和所述井筒内的负压的大小通过在所
述清砂装置与所述井筒之间的环空空间内注入的压井液调节。通过压井液调节所述清砂装
置和所述井筒内的负压的大小，能够使在清砂的过程中，根据具体的情况，及时进行干预，
能够适应各种不同的情况，灵活性较好。
进一步，作为一种优选方式，进入所述清砂装置内的所述井液，经过所述清砂装置
内设置的气水混合器与所述压缩气体混合。所述沉砂和所述井液的混合物在清砂装置内运
动，所述清砂装置与所述井筒之间的环空空间内无混合有所述沉砂和所述井液的砂液，砂
卡的风险小。
进一步，作为一种优选方式，所述清砂装置内部的压力与所述井筒内的压力差为
5-20MPa。本发明人发现该压力差的效果最好，能够有效的实现清砂。
进一步，作为一种优选方式，所述压缩气体为氮气。因为氮气为惰性气体，性质较
稳定，在实际应用过程中，不容易与其他物质发生反应，能够有效的避免所述井筒或者所述
清砂装置内发生爆炸等现象，因此本发明中的压缩气体优选为氮气。
为了能够实现气举反循环负压清砂方法，本发明还提供了一种气举反循环负压清
砂装置，所述喷射外管的内部依次设有所述喷射内管和气水混合器，所述喷射内管的外壁
与所述喷射外管的内壁形成环空空间，所述喷射外管的侧壁上设有通孔，所述喷射内管的
长度小于所述喷射外管的长度，所述气水混合器设于所述喷射内管的底部，所述喷射外管
的底部设有钻磨结构。所述压缩气体由所述喷射外管的侧壁上设置的通孔，经由所述喷射
内管的外壁和所述喷射外管的内壁形成的环空空间，进入到所述喷射内管的底部，由于所
述喷射内管的长度小于所述喷射外管的长度，所述压缩气体在所述喷射内管底部膨胀，使
所述清砂装置内部的压力相对于井筒内的压力形成负压，所述井筒底部的所述沉砂以及所
述井液在负压的作用下，经由所述钻磨结构进入到所述清砂装置内。
进入到所述清砂装置内的所述沉砂、所述井液和/或压井液在所述气水混合器的
作用下，所述压缩气体与所述井液混合，形成一种密度小于所述井液密度的液气混合物，由
于压缩气体不断进入所述井液中，产生气举作用，使得所述清砂装置内的液气混合物同所
述井筒内的所述井液之间产生压差，从而将所述压缩气体、所述井液和所述沉砂即气、液、
固三相流以较高的速度带出所述清砂装置，由所述清砂装置排出，即实现清砂的过程。
进一步，作为一种优选方式，所述钻磨结构与所述气水混合器之间设有单向阀。通
过所述单向阀的设置，所述井筒内的所述沉砂和所述井液只能单向的流入所述清砂装置
内，而不能从所述清砂装置内流出，从而保证清砂的效果，同时进一步减小砂卡的风险。
进一步，作为一种优选方式，设于所述喷射外观侧壁上的通孔为供气体和/或液体
单向流动的通孔。供气体和/或液体单向流动的通孔可以选择在孔上安装阀门等方式实现，
单向流动的通孔保障了所述沉砂和所述井液的混合物在所述清砂装置内运动，所述清砂装
置与所述井筒之间的环空空间无所述沉砂和所述井液的混合液。
进一步，作为一种优选方式，所述通孔高于所述喷射内管的底部。进一步保障了所
述清砂装置与所述井筒之间的环空空间无所述沉砂和所述井液的混合液。
进一步，作为一种优选方式，所述喷射内管的上部密封固定于所述喷射外管的内
部上，所述喷射内管的下部为自由端。能够最大的利用所述喷射内管和所述喷射外管形成
的环空空间。
本发明的有益效果为：
1、有效保护储层；清砂全过程井筒底部保持负压，防止沉砂倒灌地层。
2、砂卡风险小；沉砂和井液的混合物在清砂装置内运动，清砂装置与井筒之间的
环空空间无砂液。
3、投产高效；清砂过程无漏失，不污染不激动地层，无需返排复产。
4、作业经济高效；比常规清砂用时短，提高时效，减少作业成本。
5、各种井况均可以施工；适用于直井清砂，更适用于大位移水平井清砂。
6、井液性能无要求；井内任何液体均可施工。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现
有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本
发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以
根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明气举反循环负压清砂方法的各物质流向示意图；
图2是本发明气举反循环负压清砂装置结构示意图。
图中1-喷射外管；11-通孔；2-喷射内管；3-气水混合器；4-钻磨结构；5-单向阀；6-
井筒。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行
详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基
于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有
其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
实施例1
如图1所示本发明提供了一种气举反循环负压清砂方法，其包括以下步骤：清砂装
置内注入压缩气体，所述压缩气体在所述清砂装置内膨胀，所述清砂装置内部的压力相对
于井筒内的压力形成负压，所述井筒内的沉砂以及井液在负压的作用下，进入到所述清砂
装置内，在所述清砂装置内通过气举排出，实现清砂。采用上述技术方案，清砂全过程井筒
底部保持负压，能够有效的防止沉砂倒灌地层，有效保护储层；在清砂过程无漏失，不污染
不激动地层，无需返排复产，实现高效的投产，且本发明的方法比常规清砂用时短，提高时
效，减少作业成本，作业经济高效。
进一步，作为一种优选方式，所述清砂装置和所述井筒内的负压的大小通过在所
述清砂装置与所述井筒之间的环空空间内注入的压井液调节。通过压井液调节所述清砂装
置和所述井筒内的负压的大小，能够使在清砂的过程中，根据具体的情况，及时进行干预，
能够适应各种不同的情况，灵活性较好。具体的可通过在所述井筒内或者清砂装置的合适
位置设置液面监测仪，实时监测所述井筒内液面的高低(包括井液以及压井液)，判断是否
输入所述压井液以及输入压井液的多少，以达到调节所述清砂装置和所述井筒内的负压的
大小。所述压井液可市购获得。
进一步，作为一种优选方式，进入所述清砂装置内的所述井液，经过所述清砂装置
内设置的气水混合器与所述压缩气体混合。所述沉砂和所述井液的混合物在清砂装置内运
动，所述清砂装置与所述井筒之间的环空空间内无混合有所述沉砂和所述井液的砂液，砂
卡的风险小。
进一步，作为一种优选方式，所述清砂装置内部的压力与所述井筒内的压力差为
5-20MPa。本发明人发现该压力差的效果最好，能够有效的实现清砂。
进一步，作为一种优选方式，所述压缩气体为氮气。因为氮气为惰性气体，性质较
稳定，在实际应用过程中，不容易与其他物质发生反应，能够有效的避免所述井筒或者所述
捞砂装置内发生爆炸等现象，因此本发明中的压缩气体优选为氮气。氮气可通过氮气车注
入至所述清砂装置内，而氮气的流量和流速可通过设置于地面上的旋转控制头来控制。
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实施例2
为了能够实现气举反循环负压清砂方法，如图2所示，本发明还提供了一种气举反
循环负压清砂装置，所述喷射外管1的内部依次设有所述喷射内管2和气水混合器3，所述喷
射内管2的外壁与所述喷射外管1的内壁形成环空空间，所述喷射外管1的侧壁上设有通孔
11，设于所述喷射外管1侧壁上的通孔11优选为供气体和/或液体单向流动的通孔，可以选
择在通孔上安装阀门等方式实现，所述通孔11高于所述喷射内管2的底部，所述喷射内管2
的长度小于所述喷射外管1的长度，所述喷射内管2的上部密封固定于所述喷射外管1的内
部上，所述喷射内管2的下部为自由端，所述气水混合器3设于所述喷射内管2的底部，所述
喷射外管1的底部设有钻磨结构4，所述钻磨结构4为钻头或者磨铣工具，所述钻磨结构4与
所述气水混合器3之间设有单向阀5。
所述压缩气体由所述喷射外管1的侧壁上设置的通孔11，供气体和/或液体单向流
动的通孔单向流动的通孔保障了所述沉砂和所述井液的混合物在所述清砂装置内运动，所
述清砂装置与所述井筒6之间的环空空间无所述沉砂和所述井液的混合液，所述压缩气体
经由所述喷射内管2的外壁和所述喷射外管1的内壁形成的环空空间，进入到所述喷射内管
2的底部，由于所述喷射内管2的长度小于所述喷射外管1的长度，所述压缩气体在所述喷射
内管2底部膨胀，使所述清砂装置内部的压力相对于井筒6内的压力形成负压，所述井筒6底
部的所述沉砂以及所述井液在负压的作用下，经由所述钻磨结构4进入到所述清砂装置内，
通过所述单向阀5的设置，所述井筒6内的所述沉砂和所述井液只能单向的流入所述清砂装
置内，而不能从所述清砂装置内流出，从而保证清砂的效果，同时进一步减小砂卡的风险。
在所述气水混合器的作用下，所述压缩气体与所述井液混合，形成一种密度小于
所述井液密度的液气混合物，由于压缩气体不断进入所述井液中，产生气举作用，使得所述
清砂装置内的液气混合物同所述井筒6内的所述井液之间产生压差，从而将所述压缩气体、
所述井液和所述沉砂即气、液、固三相流以较高的速度带出所述清砂装置，由所述清砂装置
排出，即实现清砂的过程，其中所述沉砂部分，粒径小于1cm的所述沉砂，随所述压缩气体、
所述井液被带出，粒径大于1cm的大颗粒所述沉砂留置于所述清砂装置内，待集齐一定量的
大颗粒所述沉砂随所述清砂装置一起被带离所述井筒6，而所述清砂装置内，在所述气水分
离器3和所述单向阀5之间可设置沉沙管，用于放置留置的大颗粒所述沉砂。进一步，所述压
缩气体、所述井液和所述沉砂三相流排出所述清砂装置后，经由气水龙头传送至氮气分离
器，进行氮气的分离。
如果需要注入压井液对所述清砂装置和所述井筒之间的压力差进行调整，则可以
所述清砂装置与所述井筒之间形成的环空空间注入压井液，压井液会流至所述井筒的底
部，与所述沉砂和所述井液混合，再连同所述沉砂和所述井液流至所述清砂装置内，形成循
环。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何
熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵
盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。