CN101832121B - 水平井循环砾石充填防砂装置 - Google Patents

Abstract

一种水平井循环砾石充填防砂装置。为了克服现有水平井筛管砾石充填防砂装置存在的需要分别下入酸洗管柱和充填管柱，易出现充填孔关闭不严的不足，本发明固定管柱的分流体、弹簧座、封堵套由上至下依次固定连接；阀套固定安装在分流体内孔中，分流体、阀套上有径向贯通的充填孔；关闭套滑动安装在阀套内；充填管柱的弹簧座、滑套外筒、充填阀、转换筒、单流阀由上至下依次固定连接；滑套外筒下端部的内凸台上方有径向返洗孔，滑套外筒下端部内凸台与弹簧座轴向之间安装有返洗滑套和弹簧；充填阀内凸台下方有径向充填孔；充填阀的充填孔处内孔中安装有密封阀芯；转换筒上有径向酸洗孔。其有益效果是，便于操作，简化施工程序，提高充填防砂质量。

Description

水平井循环砾石充填防砂装置

所属技术领域

本发明涉及一种水平井砾石充填防砂工具，尤其是涉及一种水平井循环砾石充填防砂装置。

背景技术

砾石充填防砂工艺在直井防砂作业中已经得到广泛的应用，是一项比较成熟的防砂工艺技术。近年来，随着水平井钻探技术的大规模推广应用，为延长水平井防砂有效寿命多采用水平井砾石充填防砂新工艺。水平井中的砾石沉降规律不同于直井，由于井段长，携砂液在重力作用下滤失严重，容易因过早脱砂形成砂桥，导致防砂作业失败，因此砾石充填防砂工艺在水平井中的应用受到限制。

2009年5月20日公开的中国发明专利申请《水平井管外分段砾石防砂工艺及管柱》(公开号CN101435321A)，其中的装置包括裸眼封隔器和以下的裸眼井段中、油层套管外的防砂筛管、裸眼井段中油层套管内的油管柱上顺次连接的分段充填封隔器、充填总成和充填服务器。该技术虽然具有充填充分、结实等特点，但其结构复杂，作业繁复，施工作业时间长，并且不具有酸洗、返洗井功能。

2010年4月21日公开的中国实用新型专利《水平井筛管砾石充填防砂装置》(CN201439707U)，该装置的密封体、套管、充填阀的阀体、接头、筛管由上至下依次固定连接；充填阀的内套上端与酸洗阀的阀体固定连接，下端与内管固定连接；密封体内孔中安装有密封管。该装置利用一趟完井管柱完成酸洗、砾石充填、返洗等作业要求，但在酸洗、砾石充填作业中，需要分别下入酸洗管柱和充填管柱，起下管柱作业次数多，作业时间长；并且容易出现充填孔关闭不严，影响防砂效果的不足。

发明内容

为了克服现有水平井筛管砾石充填防砂装置存在的酸洗、砾石充填作业中，需要分别下入酸洗管柱和充填管柱，起下管柱作业次数多，作业时间长；并且容易出现充填孔关闭不严，影响防砂效果的不足，本发明提供一种水平井循环砾石充填防砂装置。该装置使用一套管柱就可以完成酸洗、充填、返洗井作业，操作简单，提高水平井砾石防砂的可靠性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：水平井循环砾石充填防砂装置，包括固定管柱、充填管柱，固定管柱上的充填孔处安装有导向套，固定管柱的分流体、弹簧座、封堵套由上至下依次固定连接；阀套固定安装在分流体内孔中，分流体、阀套上有径向贯通的充填孔；关闭套滑动安装在阀套内，关闭套下端与弹簧座轴向之间安装有关闭弹簧；关闭套处于上位时，将径向贯通的充填孔封闭；充填管柱的弹簧座、滑套外筒、充填阀、转换筒、单流阀由上至下依次固定连接；滑套外筒下端部的内凸台上方有径向返洗孔，滑套外筒下端部内凸台与弹簧座轴向之间安装有返洗滑套和弹簧；充填阀内凸台下方有径向充填孔；充填阀的充填孔处内孔中安装有密封阀芯；转换筒上有径向酸洗孔。

当充填管柱位于所述固定管柱内，固定管柱内的关闭套处于下位，充填管柱上的充填孔与固定管柱上的充填孔贯通；固定管柱的封堵套与充填管柱的单流阀的阀体之间安装有径向密封圈；径向密封圈上方的固定管柱与充填管柱之间有轴向液流通道。

本发明的有益效果是，不需要坐封，便于操作，简化施工程序，提高工效；直接在油层部位进行砾石充填，缓解了充填时砾石重力沉降引起形成砂桥的问题，提高充填质量。

附图说明

图1是本发明水平井循环砾石充填防砂装置结构示意图。

图2是本发明中的固定管柱结构示意图。

图3是本发明中的充填管柱结构示意图。

图中：1.接箍，2.短节，3.接头，4.分流体，5.阀套，6.导向套，7.关闭套，8.关闭弹簧，9.弹簧座，10.封堵套，11.接箍，12.短节，13.弹簧座，14.滑套外筒，15.弹簧，16.返洗滑套，17.充填阀，18.密封阀芯，19.转换筒，20.阀罩，21.阀球，22.单流阀，23.充填孔，24.充填孔，25.酸洗孔，26.轴向液流通道，27.密封圈，28.阀体，29.返洗孔，30.固定管柱，31.充填管柱。

具体实施方式

下面结合附图1～附图3和实施例对本发明作进一步说明。

水平井循环砾石充填防砂装置，包括固定管柱30、充填管柱31，固定管柱30上的充填孔处安装有导向套6。

参见附图2。固定管柱30的分流体4、弹簧座9、封堵套10由上至下依次固定连接。阀套5固定安装在分流体4内孔中，分流体4、阀套5上有径向贯通的充填孔23。关闭套7安装在阀套5内，关闭套7可以沿阀套5内孔上下滑动；关闭套5下端与弹簧座9轴向之间安装有关闭弹簧8。当关闭套7处于上位时，将分流体4、阀套5上径向贯通的充填孔23封闭；当关闭套7处于下位时，关闭套7上端面低于充填孔23，充填孔23将连通固定管柱30内外。关闭套7与阀套5之间安装有径向密封圈。

参见附图3。充填管柱31的弹簧座13、滑套外筒14、充填阀17、转换筒19、单流阀22由上至下依次固定连接；滑套外筒14下端部的内凸台上方有径向返洗孔29，滑套外筒14下端部的内凸台与弹簧座13的内凸台轴向之间安装有返洗滑套16和弹簧15，弹簧15位于返洗滑套16的上方；返洗滑套16处于下位时，将返洗孔29关闭；返洗滑套16处于上位时，将返洗孔29打开。充填阀17的内孔为上小下大的阶梯孔，内凸台下方的有径向充填孔24；充填阀17的充填孔24处内孔中安装有密封阀芯18，密封阀芯18可以沿充填阀17内孔滑动，密封阀芯18处于上位时，将充填孔24关闭；密封阀芯18处于下位时，将充填孔24打开。转换筒19上有径向酸洗孔25。充填管柱31下端安装的单流阀22为球阀，阀罩20上有轴向液流通孔；单流阀22下方的液体向上流动时，将阀球21顶开，液体向上流动。

当本发明水平井循环砾石充填防砂装置进行砾石充填作业时，充填管柱31位于固定管柱30内(参见附图1)，固定管柱30内的关闭套7处于下位，充填管柱31上的充填孔24与固定管柱30上的充填孔23贯通。固定管柱30的封堵套10与充填管柱31上单流阀22的阀体28之间安装有径向密封圈27；径向密封圈27上方的固定管柱30与充填管柱31之间有轴向液流通道26。

为了保证本发明水平井循环砾石充填防砂装置在充填作业中，提高砾石充填的施工作业效率，在阀套5与充填阀17之间安装有径向密封圈；关闭套7与转换筒19之间安装有径向密封圈；关闭套7与转换套19之间安装有径向密封圈；空心滑套16与滑套外筒14之间安装有径向密封圈，使装置具有良好的密封性能。

本发明水平井循环砾石充填防砂装置充填实施过程如下：

首先，分别组装固定管柱30、充填管柱31，并在固定管柱30的外圆上安装导向套6，导向套6内孔为上小下大的阶梯孔，上端位于充填孔23上方且与分流体4固定连接，通常采用焊接方式连接。

然后，将固定管柱30连接在防砂管柱的下端，固定管柱30上端的分流体4通过依次固定连接的变扣接头3、短节2、接箍1与防砂筛管连接。固定管柱30随防砂管柱下入井筒中砾石充填作业位置，并固定。

再将组装完毕的充填管柱31上端通过短节12和接箍11与油管连接，充填管柱31下端与回水芯管连接组成油管柱。油管将充填管柱31送入完井管柱中，直至充填管柱31进入固定管柱30内，充填管柱31的充填阀17将固定管柱30上的关闭套8推至下位，充填阀17上的充填孔24与固定管柱30的充填孔23贯通；此时，固定管柱30的封堵套10与充填管柱31上单流阀22的阀体28之间通过径向密封圈27密封；径向密封圈27上方的固定管柱30与充填管柱31之间形成轴向液流通道26。至此，可以开始进行砾石充填防砂作业施工。

酸洗作业：将酸洗液从井筒与防砂管柱之间的环空注入，在压力的作用下，酸洗液经过管柱下方的回水芯管进入充填管柱31内并向上流动；向上流动的酸洗液将单流阀22的阀球21顶开，酸洗液经过阀罩20上的液流通道，再经过转换筒19上的径向酸洗孔25进入固定管柱30与充填管柱31之间的轴向液流通道26，并经过液流通道26向上返回井口，完成酸洗作业。酸洗作业结束后，单向阀22关闭。

充填作业：向油管柱内注入携砂液，在携砂液的作用下将充填管柱31的密封阀芯18向下推开，直至将充填孔23、充填孔24与充填管柱31内孔贯通；携砂液经过充填孔24和充填孔23，并在导向套6的引导下进入防砂管柱与井壁的环空内，将携砂液中的砾石留在了防砂管柱与井壁之间，起到阻挡地层砂的作用，液体返回井口。

返洗作业：向防砂管柱和油管柱之间的环空注入返洗液，返洗液进入液流通道26，并经过充填管柱31上的酸洗孔25进入到充填管柱31内，返洗液向上流动将密封阀芯18向上顶起，密封阀芯18关闭充填孔23。之后在返洗液压力的作用下，返洗液通过充填管柱31上的返洗孔29将返洗滑套16向上打开，将液流通道26与充填管柱31内孔贯通，返洗液通过充填管柱31内孔向上流动返回井口，完成返洗作业。返洗作业结束后，返洗滑套16在弹簧15的作用下，向下移动将返洗孔29关闭。

上述酸洗、充填、返洗作业依次完成后，即完成了砾石充填防砂作业施工。然后，将油管及其充填管柱提出井筒，固定管柱30中的关闭套7在关闭弹簧8的作用下向上移动，直至顶在阀套5的内台阶处，并将充填孔23关闭。

本发明水平井循环砾石充填防砂装置，在施工作业中不用坐封，可根据需要安装在完井管柱的上、中部位，也可在一口井中安装一个以上水平井循环砾石充填防砂装置进行分段充填。完井管柱固定后，下入充填管柱，在井口调整充填管柱位置。充填管柱调整固定后，一趟管柱就可完成酸洗、砾石充填、返洗的施工作业，简化了工艺，降低了工人的劳动强度，安全易行。

本发明水平井循环砾石充填防砂装置可用于裸眼水平井、大位移井、侧钻井的砾石充填完井防砂施工作业。

应该注意的是上述实施例是示例而非限制本发明，本领域技术人员将能够设计很多替代实施例而不脱离附后的权利要求书的范围。

Claims (3)

1.一种水平井循环砾石充填防砂装置，包括固定管柱、充填管柱，固定管柱上的充填孔处安装有导向套，其特征是：

固定管柱(30)的分流体(4)、弹簧座(9)、封堵套(10)由上至下依次固定连接；阀套(5)固定安装在分流体(4)内孔中，分流体(4)、阀套(5)上有径向贯通的充填孔(23)；关闭套(7)滑动安装在阀套(5)内，关闭套(7)下端与弹簧座(9)轴向之间安装有关闭弹簧(8)；关闭套(7)处于上位时，将径向贯通的充填孔(23)封闭；

充填管柱(31)的弹簧座(13)、滑套外筒(14)、充填阀(17)、转换筒(19)、单流阀(22)由上至下依次固定连接；滑套外筒(14)下端部的内凸台上方有径向返洗孔(29)，滑套外筒(14)下端部内凸台与弹簧座(13)轴向之间安装有返洗滑套(16)和弹簧(15)；充填阀(17)内凸台下方有径向充填孔(24)；充填阀(17)的充填孔(24)处内孔中安装有密封阀芯(18)；转换筒(19)上有径向酸洗孔(25)。

2.根据权利要求1所述的水平井循环砾石充填防砂装置，其特征是：当所述充填管柱(31)位于所述固定管柱(30)内，固定管柱(30)内的关闭套(7)处于下位，充填管柱(31)上的充填孔(24)与固定管柱(30)上的充填孔(23)贯通；

固定管柱(30)的封堵套(10)与充填管柱(31)的单流阀(22)的阀体(28)之间安装有径向密封圈(27)；径向密封圈(27)上方的固定管柱(30)与充填管柱(31)之间有轴向液流通道(26)。

3.根据权利要求2所述的水平井循环砾石充填防砂装置，其特征是：所述阀套(5)与充填阀(17)之间安装有径向密封圈；关闭套(7)与转换筒(19)之间安装有径向密封圈；所述关闭套(7)与阀套(5)之间安装有径向密封圈；所述返洗滑套(16)与滑套外筒(14)之间安装有径向密封圈。

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