CN101929329A - 水平井筛管砾石充填防砂装置 - Google Patents

Abstract

一种水平井筛管砾石充填防砂装置。为了克服现有水平井砾石充填防砂装置存在的结构复杂，作业繁复，施工作业时间长，酸洗、返冲洗作业需要多次下入管柱的不足，本发明密封体(21)、套管(3)、充填阀(5)的阀体(56)、接头(6)、筛管(8)由上至下依次固定连接；充填阀(5)的内套(52)上端与酸洗阀(4)的阀体(41)固定连接，下端与内管(7)固定连接；密封体(21)内孔中安装有密封管(1)；密封体(21)的内孔凸台与密封管(1)之间安装有密封圈(22)；密封圈(22)上方的密封管(1)与密封体(21)内孔之间有间隙。其有益效果是能够实现一趟完井管柱完成酸洗、砾石充填、返洗等作业要求，提高了工作效率。

Description

水平井筛管砾石充填防砂装置

所属技术领域

本发明涉及一种石油开采完井施工作业的筛管砾石充填装置，尤其是涉及一种水平井筛管砾石充填防砂装置。

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。由于在水平井中的砾石沉降规律不同于直井，并且由于井段长，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。目前，大部分水平井采用金属滤网、金属毡、金属棉滤砂管直接防砂，在生产期间容易堵塞，防砂有效期短、堵塞后解堵困难、措施费用高、占用生产时间长，严重地影响了水平井在勘探开发中的应用效果。

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。该发明虽然具有充填充分、结实等特点，但其装置结构复杂，作业繁复，施工作业时间长，并且不具有酸洗、返洗井功能。

发明内容

为了克服现有水平井砾石充填防砂装置存在的结构复杂，作业繁复，施工作业时间长，酸洗、返洗井作业需要多次下入管柱的不足，本发明提供一种水平井筛管砾石充填防砂装置。该水平井筛管砾石充填防砂装置集酸洗、砾石充填、返洗功能于一体，能够有效地提高防砂施工作业效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：水平井筛管砾石充填防砂装置的密封体、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；密封体的凸台内孔与密封管之间安装有密封圈；密封圈上方的密封管与密封体内孔之间有间隙。密封体下端的轴向盲孔中安装有清洗阀，清洗阀的阀芯、弹簧、阀座由内至外依次安装在密封体的轴向盲孔中，阀座与密封体固定连接；密封体内孔的密封圈上方有径向清洗液通道与安装清洗阀的轴向盲孔贯通，清洗液通道为径向盲孔；密封圈下方的密封体上有径向清洗孔位于阀芯处；阀芯与密封体径向之间安装有密封圈。充填阀的阀座与内套、阀体固定连接；阀座上方的内套与阀体之间由下至上安装有弹簧、阀芯，阀芯上端面处的内套上安装有挡环；阀体上的径向充填孔位于阀芯处；阀芯与阀体、内套径向之间安装有密封圈；阀体外圆充填孔的下方固定安装有导向套。酸洗阀的阀体内为上小下大阶梯孔，弹簧、阀芯由上至下安装，阀体上的径向酸洗孔位于阀芯处；阀芯与阀体之间径向安装有密封圈。密封管下端有充填孔。

本发明的有益效果是，设计合理，能够实现一趟完井管柱完成酸洗、砾石充填、返洗等作业要求，节省作业时间，施工作业后筛管管柱的内通径不变小，为后期施工作业带来方便，提高了工作效率。

附图说明

图1是本发明水平井筛管砾石充填防砂装置结构示意图。

图中：1.密封管，2.清洗阀，3.套管，4.酸洗阀，5.充填阀，6.接头，7.内管，8.筛管，11.充填孔，21.密封体，22.密封圈，23.清洗液通道，24.清洗孔，25.阀芯，26.弹簧，27.阀座，41.阀体，42.弹簧，43.阀芯，44.酸洗孔，45.气\液孔，51.挡环，52.内套，53.充填孔，54.导向套，55.阀芯，56.阀体，57.弹簧，58.螺栓，59.阀座。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

参见附图1。本发明水平井筛管砾石充填防砂装置，包括密封管1、套管3、筛管8以及清洗阀2、酸洗阀4、充填阀5，密封体21、套管3、充填阀5的阀体56、接头6、筛管8由上至下依次固定连接；充填阀5的内套52上端与酸洗阀4的阀体41固定连接，内套52下端与内管7固定连接，内管位于筛管8内。

密封体21内孔中安装有密封管1；密封体21的内孔凸台与密封管1之间安装有密封圈22；密封圈22上方的密封管1与密封体21及其上部管柱内孔之间为环空。

密封管1的上端与充填管柱连接，靠近密封管1下端外圆与密封体21配合密封。为了便于充填作业，通常将密封管1的下端制作成圆锥体，圆锥体上有数个与轴线有夹角的充填孔11。

密封体21为清洗阀2的阀体，密封体21下端的轴向盲孔中安装有清洗阀2，清洗阀2的阀芯25、弹簧26、阀座27由内至外依次安装在密封体21的轴向盲孔中，阀座27与密封体21固定连接；通常阀座27选用丝堵，且丝堵圆周安装有密封圈。在密封体21内孔的密封圈22上方有径向清洗液通道23与密封体21的轴向盲孔贯通，清洗液通道23为径向盲孔。密封圈22下方的密封体21上有径向清洗孔24位于阀芯25处；阀芯25与密封体21径向之间安装有密封圈。清洗阀2的数量为2个或2个以上，且沿密封体21端面均布。

充填阀5的阀座59安装在充填阀的下端，与内套52、阀体56固定连接，通常阀座59内孔与内套52采用螺纹固定连接，外圆部分通过螺栓58与阀体56固定连接，连接处安装有密封装置。阀座59上方的内套52与阀体56之间由下至上安装有弹簧57、阀芯55，阀芯55上端面处的内套52上安装有挡环51，用于限制阀芯55的行程；挡环也可以安装在阀体56内孔中。阀体56上有径向充填孔53位于阀芯55处；充填孔53的数量为2个或2个以上，且沿圆周均布。阀芯55与阀体56、内套52径向之间安装有密封圈。阀体56的充填孔53下方固定安装有导向套54，导向套54的内孔为上大下小的阶梯孔，下端与阀体56外圆固定连接，焊接或螺纹连接均可；导向套54上端内孔与阀体56外圆周之间为环空，且导向套54上端面高于充填孔53，安装导向套54可以防止在砾石充填施工作业时砾石直接冲击井壁。

酸洗阀4的阀体41下端内螺纹与充填阀5的内套52上端外螺纹固定连接。弹簧42、阀芯43由上至下安装，阀体41上的径向酸洗孔44位于阀芯43处，酸洗孔44的数量为2个或2个以上，且沿阀体41圆周均布；阀芯43与阀体41之间径向安装有密封圈。阀体41中心的气\液孔用于排出积聚在酸洗阀4中的气体或液体，便于酸洗阀4彻底关闭。

本发明水平井筛管砾石充填防砂装置现场实施作业如下：

首先将水平井筛管砾石充填防砂装置(不包括密封管1)串接在筛管防砂管柱的下端，其中套管3的长度根据防砂井段的长度确定，将管柱下入井筒中；待筛管防砂管柱固定后，再将下端安装有密封管1的酸洗管柱下入筛管防砂管柱中，直至密封管1前端插入密封体21通过密封圈22形成密封。

酸洗作业：

向筛管防砂管柱与井筒之间的环空中注入酸洗液，酸洗液通过筛管进入内管7，在酸洗液压力的作用下，酸洗阀4被打开，酸洗液通过酸洗孔44经酸洗管柱返回井口，直至酸洗作业完毕，酸洗阀4关闭，提出酸洗管柱。

砾石充填：

将下端安装有密封管1的充填管柱下入筛管防砂管柱中，直至密封管1前端插入封体21通过密封圈22形成密封。向充填管柱内注入携砂液，携砂液通过密封管1下端的充填孔11向下，打开充填阀5；携砂液通过充填阀5的充填孔53，进入筛管防砂管柱与井筒之间的环空，直至完成砾石充填作业，充填阀5关闭。

返洗井作业：

将洗井液注入充填管柱与筛管防砂管柱之间的环空内，洗井液经过密封体21上的清洗液通道23打开清洗阀2，再通过径向清洗孔24进入筛管防砂管柱内腔，洗井液将残留在筛管防砂管柱和充填管柱内的携砂液、砂子经过充填管柱带出井筒；返洗井作业完成后，清洗阀2关闭；

完成上述作业后，将充填管柱从井下取出，即完成了筛管砾石充填防砂施工作业。

本发明水平井筛管砾石充填防砂装置，在施工作业中，简单易行，集酸洗、砾石充填、返洗井功能于一体，深入水平井段进行砾石充填作业，防砂效果好，同时保持了采油采气筛管管柱内通径不变，有利于提高油气采收量，并为采油后期施工作业提供有利条件。

Claims (7)

1.一种水平井筛管砾石充填防砂装置，包括筛管、套管，其特征是：密封体(21)、套管(3)、充填阀(5)的阀体(56)、接头(6)、筛管(8)由上至下依次固定连接；充填阀(5)的内套(52)上端与酸洗阀(4)的阀体(41)固定连接，下端与内管(7)固定连接。

2.根据权利要求1所述的水平井筛管砾石充填防砂装置，其特征是：所述密封体(21)内孔中安装有密封管(1)；密封体(21)的内孔凸台与密封管(1)之间安装有密封圈(22)；密封圈(22)上方的密封管(1)与密封体(21)内孔之间有间隙。

3.根据权利要求2所述的水平井筛管砾石充填防砂装置，其特征是：所述密封体(21)下端的轴向盲孔中安装有清洗阀(2)，清洗阀(2)的阀芯(25)、弹簧(26)、阀座(27)由内至外依次安装在密封体(21)的轴向盲孔中，阀座(27)与密封体(21)固定连接；所述密封体(21)内孔的密封圈(22)上方有径向清洗液通道(23)与安装清洗阀(2)的轴向盲孔贯通，清洗液通道(23)为径向盲孔；密封圈(22)下方的密封体(21)上有径向清洗孔(24)位于阀芯(25)处；阀芯(25)与密封体(21)径向之间安装有密封圈。

4.根据权利要求3所述的水平井筛管砾石充填防砂装置，其特征是：所述充填阀(5)的阀座(59)与内套(52)、阀体(56)固定连接；阀座(59)上方的内套(52)与阀体(56)之间由下至上安装有弹簧(57)、阀芯(55)，阀芯(55)上端面处的内套(52)上安装有挡环(51)；阀体(56)上的径向充填孔(53)位于阀芯(55)处；阀芯(55)与阀体(56)、内套(52)径向之间安装有密封圈；阀体(56)外圆充填孔(53)的下方固定安装有导向套(54)。

5.根据权利要求4所述的水平井筛管砾石充填防砂装置，其特征是：所述导向套(54)下端与阀体(56)固定连接，上端内孔与阀体(56)外圆周之间有环空；导向套(54)上端面高于充填孔(53)。

6.根据权利要求5所述的水平井筛管砾石充填防砂装置，其特征是：所述酸洗阀(4)的阀体(41)内的弹簧(42)、阀芯(43)由上至下安装，阀体(41)上的径向酸洗孔(44)位于阀芯(43)处；阀芯(43)与阀体(41)之间径向安装有密封圈。

7.根据权利要求6所述的水平井筛管砾石充填防砂装置，其特征是：所述密封管(1)下端有充填孔(11)。

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