1.本发明涉及油井冲砂技术领域，油井压冲具体地涉及一种油井负压冲砂管柱及油井负压冲砂方法。负压法流
背景技术：
2.辽河油田是冲砂程国内最大的稠油热采油田，目前辽河油田处于开发的管柱中后期，地层压力普遍性比较低。及油井负对于稠油油田，砂方在开采中会大规模应用蒸汽吞吐、油井压冲蒸汽驱、负压法流sagd等稠油注蒸汽热采工艺技术，冲砂程以提高原油产量。管柱由于稠油热采是及油井负在降压的情况下开采，油层埋深较浅，砂方地层结构胶结疏松，油井压冲在生产中会出现卡泵、负压法流砂埋泵、冲砂程卡井等相关联的风险，因此需要在采油举升等措施前采用冲砂技术，将井筒内的沉积砂排出井筒，以尽量避免上述风险的发生。
3.目前，油田普遍应用的常规冲砂方式是正冲砂方式，即将油管下入到沉积砂面的顶部位置，地面泵车将冲砂液由油管内注入井筒，携砂液由油管与套管的环形空间返回地面。在特定情况下有时采用反冲砂方式，即携砂液由油管与套管的环形空间输入，由油管内输出井筒，以提高携砂液流速、提高携砂能力。但是，不论正冲砂还是反冲砂，对于地层压力高的油井可以实现将井筒沉砂排出井筒的目的，但对于地层压力低的油井来说，常规冲砂因其井筒液柱压力大于地层压力，从而使得携砂液及井筒沉砂会大量进入地层，甚至携砂液不能返出井口，无法达到有效冲砂的效果。同时井筒沉砂随冲砂液一起回流进地层，还会形成一定的无效排水采油生产期，影响油井正常生产。
技术实现要素：
4.本发明的目的是为了克服现有技术在对地层压力低的油井冲砂时存在的上述问题，提供油井负压冲砂管柱及油井负压冲砂方法，该油井负压冲砂管柱能够实现冲砂、排砂一体化作业，将地层压力低的油井低部的沉积砂有效排出，同时还能有效降低冲砂液流入地层的流入量。
5.为了实现上述目的，本发明一方面提供一种油井负压冲砂管柱，所述油井负压冲砂管柱设置于套管内，包括用于将井上高压动力液向井下输送的油管和连接于所述油管下端的反循环水力喷射泵，所述油管的外壁与所述套管之间形成第一环空，所述反循环水力喷射泵从上而下依次包括泵喉管、用于向所述泵喉管内喷射所述高压动力液的泵喷嘴和用于向所述套管的底部喷射所述高压动力液的冲砂喷嘴，所述泵喷嘴和所述冲砂喷嘴分别与所述油管连通，所述泵喉管的上端与所述第一环空连通，所述泵喉管的下端与所述套管连通。
6.可选地，所述油管与所述反循环水力喷射泵之间连接有与所述套管的内壁滑动密封的交叉流道密封器，所述交叉流道密封器包括与所述油管连通的第三环空和与所述第一环空连通的第三中心流道，所述泵喷嘴和所述冲砂喷嘴分别与所述第三环空连通，所述泵喉管的上端与所述第三中心流道连通。
7.可选地，所述反循环水力喷射泵包括下外层管件和下内层管件，所述下外层管件
与所述下内层管件之间形成与所述第三环空连通的第二环空，所述第二环空的下端设与所述下外层管件的内壁和所述下内层管件的外壁密封配合的密封件，所述密封件设有上下贯穿的冲砂流道，所述冲砂流道的上端与所述第二环空连通，所述冲砂流道的下端与和所述冲砂喷嘴连接的冲砂管连通。
8.可选地，所述冲砂流道的上端连接有位于所述第二环空中的过滤管。
9.可选地，所述下内层管件内设置有所述泵喉管、所述泵喷嘴以及第一流道和第二流道，所述第一流道连通所述第二环空与所述泵喷嘴的内腔，所述第二流道连通所述泵喉管的下端与所述套管。
10.可选地，所述下内层管件包括设置有所述第一流道和所述第二流道的双流道体，所述双流道体的上端与所述泵喷嘴连接，所述双流道体的下端与所述密封件连接，所述密封件设有与所述第二流道和所述套管连通的吸液流道。
11.可选地，所述吸液流道的下端连接有吸入组件，所述吸入组件具有与所述吸液流道连通的吸入口，所述吸入组件包括仅允许所述吸入口自下而上吸液的单向阀。
12.可选地，位于所述吸入组件的外侧设有用于过滤较大砂粒的滤砂管。
13.可选地，所述泵喷嘴的排量大于所述冲砂喷嘴排量。
14.可选地，所述交叉流道密封器包括用于与所述套管的内壁密封配合的自封皮碗，所述自封皮碗开口朝上。
15.可选地，所述交叉流道密封器包括位于所述自封皮碗上方的交叉流道体，所述交叉流道体包括外换向通道和内换向通道，所述第三中心流道通过所述内换向通道与所述第一环空连通，所述第三环空通过所述外换向通道与所述油管连通。
16.可选地，所述交叉流道密封器包括上外层管件和上内层管件，所述自封皮碗套在所述上外层管件的外壁上，所述上外层管件的内壁与所述上内层管件外壁之间形成所述第三环空，所述上内层管件内设置有所述第三中心流道。
17.可选地，所述上外层管件的上端与所述交叉流道体的外侧螺纹连接，所述上内层管件的上端与所述交叉流道体的所述内换向通道的下端内壁螺纹连接。
18.可选地，所述上外层管件的下端与所述下外层管件的上端连接，所述上内层管件的下端与所述下内层管件的上端连接。
19.可选地，所述上外层管件与所述上内层管件同轴设置；所述下外层管件与所述下内层管件同轴设置。
20.可选地，所述油井负压冲砂管柱还包括用于连接所述交叉流道密封器和反循环水力喷射泵的同心双管组件，所述同心双管组件包括第四环空和第四中心流道，所述第四环空分别与所述第三环空和所述第二环空连通，所述第四中心流道分别与所述第三中心流道和所述泵喉管的上端连通。本发明还提供一种油井负压冲砂方法，通过油管向井下输送高压动力液，使所述高压动力液分为两个支路，其中一个支路通过反循环水力喷射泵的冲砂喷嘴向套管底部喷射高压动力液以冲散套管底的沉砂并在所述套管内形成携砂液，另一个支路向位于油管下方的反循环水力喷射泵的泵喷嘴提供动力液，使所述动力液通过所述泵喷嘴进入位于所述泵喷嘴正上方的泵喉管，所述携砂液在所述反循环水力喷射泵的负压作用下被吸入所述泵喉管并通过油管外壁与套管之间的环空输送至井上。
21.可选地，所述反循环水力喷射泵与所述油管之间连接有交叉流道密封器，油管中
的高压动力液通过所述交叉流道密封器的一个流道流入反循环水力喷射泵中；所述反循环水力喷射泵所吸入的携砂液通过所述交叉流道密封器的另一个流道流入所述油管外壁与所述套管之间的环空而输送至井上。
22.可选地，将输送至井上的所述携砂液经过沉砂后，再次作为高压动力液通过所述油管输入井下。
23.可选地，所述油井负压冲砂方法采用上述的油井负压冲砂管柱执行。
24.本发明的油井负压冲砂管柱将油管向下输送的高压动力液分成两路，一路通过反循环水力喷射泵的冲砂喷嘴对套管底部的沉砂打碎并形成悬浮的携砂液，另一路向反循环水力喷射泵的泵喷嘴提供高压动力液，使套筒底部悬浮的携砂液在负压的作用下被吸入泵喉管中并通过第一环空输送至井外，能够实现冲砂、排砂一体化作业，将地层压力低的油井低部的沉积砂有效排出，同时还能有效降低冲砂液流入地层的流入量。
附图说明
25.图1是本发明一种实施方式的油井负压冲砂管柱的油管与交叉流道密封器的装配示意图；
26.图2是图1中的a处放大示意图；
27.图3是本发明一种实施方式的油井负压冲砂管柱的反循环水力喷射泵的示意图；
28.图4是图3中的b处放大示意图；
29.图5是图3中的c处放大示意图。
30.附图标记说明
31.1油管，10第一环空，2交叉流道密封器，20自封皮碗，21第三环空，22第三中心流道，23交叉流道体，231外换向通道，232内换向通道，24上外层管件，25上内层管件，3反循环水力喷射泵，30第二环空，301下内层管件，302下外层管件，31泵喉管，32泵喷嘴，33冲砂喷嘴，34密封件，340冲砂流道，341过滤管，342吸液流道，35冲砂管，36双流道体，361第一流道，362第二流道，37扩散腔体，5套管，6吸入组件，60吸入口，61单向阀，7滤砂管。
具体实施方式
32.以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
33.本发明一方面提供一种油井负压冲砂管柱，如图1-5所示，油井负压冲砂管柱设置于套管5内，包括用于将井上高压动力液向井下输送的油管1和连接于油管1下端的反循环水力喷射泵3，油管1的外壁与套管5之间形成第一环空10，反循环水力喷射泵3从上而下依次包括泵喉管31、用于向泵喉管31内喷射高压动力液的泵喷嘴32和用于向套管5的底部喷射高压动力液的冲砂喷嘴33，泵喷嘴32和冲砂喷嘴33分别与油管1连通，泵喉管31的上端与第一环空10连通，泵喉管31的下端与套管5连通。通过油管1向井底泵入高压动力液，便于井口对高压作业的安全控制，降低作业风险。在对套管5即井筒进行排砂时，通过油管1将反循环水力喷射泵3下放至套管5内需要排砂的高度，油管1向反循环水力喷射泵3输入高压动力液，高压动力液在进入反循环水力喷射泵3后分成两路，一路通过冲砂喷嘴33向井底的砂面高速喷射，将井底砂面打碎并使之形成悬浮的携砂液，另一路通过泵喷嘴32喷射进泵喉管
31中，然后进入位于泵喉管31上端的扩散腔体37内，为反循环水力喷射泵3提供动力以驱动反循环水力喷射泵3工作，从而使井底悬浮的携砂液在反循环水力喷射泵3的负压作用下被吸入泵喉管31中，被吸入泵喉管31中携砂液在扩散腔体37内与高压动力液充分混合后通过油管1的外壁与套管5之间形成的第一环空10输出井外。在本发明中，反循环水力喷射泵3的作用是冲散井底沉砂并将悬浮砂粒的携砂液排出井筒，其抽吸作用在井筒内形成负压效应，能够有效降低冲砂过程中井筒内动液面高度，降低井筒压力，避免冲砂液及井筒沉砂回灌地层，同时将井底沉砂排出井筒，实现了冲砂、排砂一体化作业，最大限度消除了冲砂液和井筒沉砂残留和沉积，从而高效率完成冲砂作业，达到理想的冲砂效果，彻底解决现有技术中对低地层压力油井冲砂时存在的排砂困难、冲砂液回流顶层严重等问题。本发明油井负压冲砂管柱与现有技术相比降低地层回压1/2以上，减少冲砂液回流地层60％以上，对油藏起到有效的保护作用。本发明油井负压冲砂管柱也适用于常规井、水平井、大斜度井等不同井况的冲砂。
34.本发明的油井负压冲砂管柱将油管向下输送的高压动力液分成两路，一路通过反循环水力喷射泵3的冲砂喷嘴对套管5底部的沉砂打碎并形成悬浮的携砂液，另一路向反循环水力喷射泵3的泵喷嘴32提供高压动力液，使套筒5底部悬浮的携砂液在负压的作用下被吸入泵喉管31中并通过第一环空输送至井外，能够实现冲砂、排砂一体化作业，将地层压力低的油井低部的沉积砂有效排出，同时还能有效降低冲砂液流入地层的流入量。
35.为了防止从第一环空10向上排出的携砂液因为反循环水力喷射泵产生的负压作用而向下回流，从而影响对套管5的排砂效果，油管1与反循环水力喷射泵3之间连接有与套管5的内壁滑动密封的交叉流道密封器2，如图1-2所示，交叉流道密封器2包括与油管1连通的第三环空21和与第一环空10连通的第三中心流道22，泵喷嘴32和冲砂喷嘴33分别与第三环空21连通，泵喉管31的上端与第三中心流道22连通。本发明油井负压冲砂管柱通过交叉流道密封器与套管5的内壁密封配合，可以有效防止第一环空10内的携砂液向下回流，从而有效保障了排砂效果；同时交叉流道密封器22内设置用于向反循环水力喷射泵3输送高压动力液的第三环空21和用于向第一环空10输送携砂液的第三中心流道22，通过反循环水力喷射泵3向上排出的携砂液经过横截面积较小的第三中心流道22向上输送至第一环空10，可以有效提高携砂液的流动速度，从而提高携砂能力。在冲砂排砂过程中，可以通过采用加长油管的方式，使反循环水力喷射泵3进一步向套管底部下放，逐渐将套管底部的沉砂全部排出井口外。由于交叉流道密封器2与套管5内壁之间是滑动密封，因此，在下方反循环水力喷射泵3时，还可以继续保持与套管5之间的有效密封，防止携砂液发生汇流现象。
36.进一步地，为了将高压动力液与冲砂喷嘴连通，如图3-5所示，反循环水力喷射泵3包括下外层管件302和下内层管件301，下外层管件302与下内层管件301之间形成与第三环空21连通的第二环空30，第二环空30的下端设与下外层管件302的内壁和下内层管件301的外壁密封配合的密封件34，密封件34设有上下贯穿的冲砂流道340，冲砂流道340的上端与第二环空30连通，冲砂流道340的下端与和冲砂喷嘴33连接的冲砂管35连通。油管1中的高压动力液通过交叉流道密封器2的第三环空21进入第二环空30，并沿着第二环空30的延伸方向向下进入冲砂流道340中，然后进入与冲砂流道340连通的冲砂管35中通过冲砂喷嘴33喷向套筒底部的沉砂。
37.为了防止高压动力液中的杂质堵塞冲砂喷嘴33而影响正常的喷砂，冲砂流道340
的上端连接有位于第二环空30中的过滤管341。第二环空30中的高压动力液经过过滤管341过滤后再从冲砂喷嘴34向外喷出，可以有效防止冲砂喷嘴34中因为进入杂质而产生堵塞，以保障正常的冲砂喷砂作业。
38.为了将高压动力液输给泵喷嘴32为反循环水力喷射泵3提供工作动力，同时通过反循环水力喷射泵将携砂液向上输送至井外，下内层管件302内设置有扩散腔体37、泵喉管31、泵喷嘴32以及第一流道361和第二流道362，第一流道361连通第二环空30与泵喷嘴32的内腔，第二流道362连通泵喉管31的下端与套管5。第二环空30中的高压动力液通过第一流道361进入泵喷嘴32的内腔，然后喷入泵喉管31中，为反循环水力喷射泵3提供工作动力，套筒5内的携砂液在反循环水力喷射泵3的抽吸力作用下通过第二流道362进入泵喉管31，并向上输送至扩散腔体37中，最后由第一环空10输出井外。具体地，下内层管件302内还设置有第二中心流道，第二中心流道与扩散腔体37连通且位于扩散腔体37的上方，是作为携砂液向上输送的通道。
39.具体地，下内层管件301包括设置有第一流道361和第二流道362的双流道体36，双流道体36的上端与泵喷嘴32连接，双流道体36的下端与密封件34连接，密封件34设有与第二流道362和套管5连通的吸液流道342。套筒5底部的携砂液通过吸液流道342被向上吸入第二流道362，然后进入泵喉管31。双流道体36可以为一体加工成型，也可以是多个零部件装配而成，只要满足可以将套管5底部的携砂液向上输送，并将第二环空30中的高压动力液向泵喷嘴32输送即可。具体的，双流道体36下端的外壁与吸液流道342的内壁密封配合，双流道体36内的第二流道362与吸液流道342连通，吸液流道342与套管5连通。
40.为了能够更充分高效地将套管5底部的携砂液吸入吸液流道342中，吸液流道342的下端连接有吸入组件6，吸入组件6具有与吸液流道342连通的多个吸入口60，吸入组件6包括仅允许吸入口自下而上吸液的单向阀61。吸入组件6位于密封件34的下方，其具有的多个吸入口60均浸入在套筒5底部的携砂液中，可以提高反循环水力喷射泵3对携砂液的吸入速度。在停止向井内输送高压动力液时，反循环水力喷射泵3因为失去高压动力液提供的动力而无法继续向上输送携砂液，在吸入组件6内设置单向放阀61，可以防止被吸入的携砂液从吸入口60反向流回套筒5底部。
41.进一步地，为了防止套筒5底部的没有被高压动力液打碎的大颗粒砂粒堵塞吸入口60而影响正常排砂作业，位于吸入组件6的外侧设有用于过滤较大砂粒的滤砂管7。套筒5底部的砂粒先经过滤砂管7过滤后再进入吸入口60，能够有效保障排砂作业的顺利进行。
42.具体地，滤砂管7的管壁上开有多个过滤孔，过滤孔的大小根据吸入口60、第二流道362的口径大小来设定。具体地，滤砂管7套在吸入组件6的外侧，其上端固定于密封件34的下端的外壁上。
43.进入反循环水力喷射泵3的高压动力液分为两路，一路进入冲砂喷嘴33，另一路进入泵喷嘴32，泵喷嘴32的排量需要大于冲砂喷嘴33排量，这样才能达到良好的冲砂效果，并将携砂液及产出液排出井筒，有效降低冲砂过程中井筒内液面高度及井底压力。高压动力液流量的分配由冲砂喷嘴33和泵喷嘴32的截面积比控制。
44.为了实现交叉流道密封器2与套管5内壁之间的密封，防止携砂液在排砂过程中漏失，交叉流道密封器2包括用于与套管5的内壁密封配合的自封皮碗20，自封皮碗20开口朝上。自封皮碗20可以防止第一环空10内的携砂液向下回流。同时采用自封皮碗20还可以实
现交叉流道密封器2与套管5内壁之间的滑动密封，随着套筒5底部沉砂的排出，本发明的油井负压冲砂管柱可以继续向井底下方移动，进一步向下清理井筒5内深度更深的沉砂。具体地，在本实施例中，自封皮碗为两个。
45.交叉流道密封器2除了能实现滑动密封的作用外，还要实现对向下输入的高压动力液以及向上输出的携砂液的换向，如图1和2所示，交叉流道密封器2包括位于自封皮碗20上方的交叉流道体23，交叉流道体23包括外换向通道231和内换向通道232，第三中心流道22通过内换向通道232与第一环空10连通，第三环空21通过外换向通道231与油管1连通。油管1中的高压动力液通过外换向通道231输入第三环空21中，并通过第三环空21进入反循环水力喷射泵的第二环空30中，从而实现对输入的高压动力液的换向；被吸入泵喉管31内的携砂液通过第三中心流道22进入交叉流道体23的内换向通道232中，然后进入第一环空10中，从而实现对输出的携砂液的换向。通过设置交叉流道密封器，使得交叉流道密封器上方采用正循环的冲砂方式，即向油管1内泵入高压动力液，低压携砂液从第一环空10流出井口，在交叉流道密封器以上采用正循环的冲砂方式，能够便于高压作业的安全控制，降低安全风险；同时位于交叉流道密封器2以下采用反循环的方式，携砂液通过与泵喉管上端连通的横截面积较小的第三中心流道22向上输送，高压动力液由第三环空21向下输送，这样可以大幅度提高携砂液在向上的流动速度，提高携砂能力。
46.进一步地，交叉流道密封器2包括上外层管件24和上内层管件25，自封皮碗20套在上外层管件24的外壁上，上外层管件24的内壁与上内层管件25的外壁之间形成第三环空21，上内层管件25内设置有第三中心流道22。在具体实施中，上内层管件25和上外层管件24可以由油管以及插管等上下密封连接而成，只要保证其形成第三中心流道22和第三环空21即可。
47.具体的，上外层管件24的上端与交叉流道体23的外壁螺纹连接，上内层管件25的上端与交叉流道体23的内换向通道232的下端内壁螺纹连接。在具体实施时，在确保上外层管件24和上内层管件25的长度满足使用需求的基础上，可以选择将上外层管件24的下端与下外层管件302的上端连接，上内层管件25的下端与下内层管件301的上端连接，使得第三环空21与第二环空30连通，第三中心流道22与下内层管件301的第二中心流道连通。
48.优选地，上外层管件24与上内层管件25同轴设置；下外层管件302与下内层管件301同轴设置。
49.进一步地，考虑到整个油井负压冲砂管柱的整体长度较长，为了便于生产组装和下井，油井负压冲砂管柱包括用于连接交叉流道密封器2和反循环水力喷射泵3的同心双管组件，同心双管组件包括第四环空和第四中心流道，第四环空分别与第三环空21和第二环空30连通，第四中心流道分别与第三中心流道22和泵喉管31的上端连通。泵喉管31的上端连通有第二中心流道，因此，第四中心流道与反循环水力喷射泵的第二中心流道连通。同心双管组件的作用主要是作为中间过渡连接件来加长整个油井负压冲砂管柱的长度，便于前期生产后和后期的装配。来自第三环空21的高压动力液经过第四环空后流入第二环空30，而从泵喉管向上输送的携砂液依次经过第二中心流道和第四中心流道后流入第三中心流道22。具体地，同心双管组件也是由内、外两层管件构成，从而形成第四环空和第四中心流道。内、外层管件分别由管径不同的油管上下连接而成。
50.本发明另一方面提供一种油井负压冲砂方法，通过油管向井下输送高压动力液，
使所述高压动力液分为两个支路，其中一个支路通过反循环水力喷射泵的冲砂喷嘴向套管底部喷射高压动力液以冲散套管底的沉砂并在所述套管内形成携砂液，另一个支路向位于油管下方的反循环水力喷射泵的泵喷嘴提供动力液，使所述动力液通过所述泵喷嘴进入位于所述泵喷嘴正上方的泵喉管，所述携砂液在所述反循环水力喷射泵的负压作用下被吸入所述泵喉管并通过油管的外壁与套管的内壁之间的环空输送至井上。通过油管向井下输送高压动力液，便于井口对高压作业的安全控制，降低作业风险采用本发明油井负压冲砂方法能够实现冲砂、排砂一体化作业，将地层压力低的油井低部的沉砂有效排出，同时还能有效降低冲砂液流入地层的流入量。
51.进一步地，所述反循环水力喷射泵与所述油管之间连接有交叉流道密封器，油管中的高压动力液通过所述交叉流道密封器的一个流道流入反循环水力喷射泵中；所述反循环水力喷射泵所吸入的携砂液通过所述交叉流道密封器的另一个流道流入所述油管外壁与所述套管内壁之间的环空而输送至井上；交叉流道密封器与套管的内壁密封配合。交叉流道密封器实现了油管中向下输送的高压动力液的方向的转换，以及反循环水力喷射泵向上输送的携砂的方向的换向。具体的，交叉流道密封器与套管外壁密封配合，可以有效防止从油管外壁与套管内壁之间的环空向上输送的携砂液反向流回套管内。
52.进一步地，将输送至井上的携砂液经过沉砂后，再次作为高压动力液再次通过所述油管输入井下，以实现高压动力液的循环利用。
53.本发明油井负压冲砂方法可以采用上述的油井负压冲砂管柱执行。
54.以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。