CN103437742A

CN103437742A - 快速开关充填通道的补砂工具

Info

Publication number: CN103437742A
Application number: CN2013103018500A
Authority: CN
Inventors: 付继彤; 孙宝京; 田庆国; 韩学良; 廖宇峰; 张永贵; 任勇; 徐宁
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Shengli Oilfield Co Gudao Oil Extraction Plant
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Shengli Oilfield Co Gudao Oil Extraction Plant
Priority date: 2013-07-18
Filing date: 2013-07-18
Publication date: 2013-12-11
Anticipated expiration: 2033-07-18
Also published as: CN103437742B

Abstract

一种快速开关充填通道的补砂工具，包括工作筒和控制器，工作筒包括与上接头和下接头螺纹连接的外筒，设在外筒内中上部的且与下接头上螺纹连接的内筒；在上接头中部设有四个定位销钉，在外筒上设有三个充填孔，在下接头中部设有三个反液孔；控制器包括上接头，上筒体、中间筒体、下筒体和下部冲管接头，之间从上向下逐序螺纹连接，在上接头外周中部设有四道V型槽，在V型槽之间设有四U型槽，在上筒体的上部内周设有一个球座，在与球座体闭合的筒体上设有三个充填孔，在下筒体上部设有四个返液孔；控制器插入工作筒内，V型槽套在定位销钉上，使控制器和工作筒上的充填孔相对，U型槽与返液孔相通，构成本发明的未充填砂的状态结构。

Description

快速开关充填通道的补砂工具

技术领域

本发明主要用于疏松砂岩油田防砂采油领域，是一种快速开关充填通道的补砂工具。该工具通过连接在防砂管柱上，可快速开关补砂，实现不动防砂管柱多轮次快速补砂施工，使亏空的地层和失效的环空充填层密实、完整，从而达到使油井快速恢复生产，缩短修井工期和降低作业成本。

背景技术

筛管砾石充填防砂工艺是在套管内油层部位下入绕丝筛管，在筛管与套管之间的环形空间充填砾石，形成地层、环空充填层和筛管三层挡砂结构。该工艺具有适应性广、成功率高、有效期长等优点，是疏松砂岩油田确保出砂油井正常生产的重要手段。

防砂油井注汽和生产时，高温高压蒸汽的注入和高强度的采液，对近井底带和环形空间挡砂屏障将产生极大的冲击破坏作用，使得充填砂逐步流失，挡砂屏障不再完整、密实，如不及时治理，液流直接冲击筛管，极易造成防砂管损坏进而造成砂卡、砂堵事故而停产。适时补砂，保证近井地带和环空挡砂屏障的完整稳定，是延长防砂有效期的关键。

目前，油井筛管充填防砂主要采用高压封隔一次充填工具，该工具在我国各大砂岩油田出砂油井防砂中广泛使用，但由于不能重新开启充填通道，一次充填防砂完成后，工具的充填孔道即永久封闭而不能重新打开，当挡砂屏障失效后，只能拔出防砂管柱后重新防砂，其缺点一是作业费用高；二是工序多，作业占产时间长；三是防砂管柱拔不动，需转大修施工。

因此，需要研究一种可快速开关充填通道的补砂工具，满足不动防砂管柱多轮次充填防砂（补砂）需求，达到油井防砂作业提速提效的目的。

发明内容

本发明的目的是提供一种快速开关充填通道的补砂工具，在不动井内防砂管柱的情况下，可实现多次快速补砂施工，缩短补砂施工周期，节约修井成本。

本发明的技术方案是通过以下方式实现的：

本发明包括工作筒和控制器，其特征在于工作筒包括与上接头和下接头螺纹连接的外筒，设在外筒内中上部的且与下接头上螺纹连接的内筒；在上接头中部均匀设有四个定位销钉，在外筒的中上部外周设有一个挡流罩，在挡流罩的下边外筒上设有三个充填孔，在下接头中部设有三个反液孔；在内筒的中上部内周至下部设有一个缩径段、在缩径台阶上设有一个内变径的筒式活门，在筒式活门变径台阶与下接头之间设有螺旋弹簧，在内筒与外筒的充填孔对应处设有同心的充填孔，两充填孔之间焊接；控制器包括上接头，上筒体、中间筒体、下筒体和下部冲管接头，之间从上向下逐序螺纹连接，在上接头外周中部均匀设有四道V形槽，在V形槽之间设有四道U形槽，在上筒体的上部内周设有一个球座，与上筒体用销钉连接，在与球座体闭合的筒体上均匀设有三个充填孔，在下筒体上部均匀设有四个返液孔；控制器插入工作筒内，U形槽套在定位销钉上，使控制器和工作筒上的充填孔及返液孔相对，控制的冲管接头露出工作筒外，构成本发明的未充填砂的状态结构。

在控制器的上接头和上筒体与工作筒的内筒之间设有O型密封圈，在控制器的上筒体与工作筒的内筒的活门之间设有O型密封圈，上筒体与球座之间设有O型密封圈，中间连接筒和下筒体与工作筒的下接头之间设有O型密封圈。

控制器的上接头的上端部设有母螺纹，下端部设有公螺纹。

控制器的上筒体的上部设有一个扩径段，扩径段的外径大于设在工作筒的内筒内的活门内径，在上筒体的上部和下部设有母螺纹。

工作筒的外筒与工作筒的上接头、内筒和下接头之间设有返液通道，返液通道与控制器的下筒体的返液孔、工作筒的下接头的返液孔和控制器的上接头的U形槽相连通。

本发明与已有技术相比具有以下优点：

（1）设计了可快速开关充填通道的补砂工具的结构和参数，通过补砂工作筒和控制器的配合，可实现充填通道的快速、反复开关和多轮次补砂。

（2）补砂工作筒和控制器的拆分设计，简化了工具结构，方便了施工。补砂工具既可与一次充填防砂工具配合使用，也可与封隔器配合使用；既可以循环充填防砂，也可以高压挤填防砂；既可将补砂工具置于防砂管之上实现正充填补砂，也可将补砂工具置于防砂管之下进行逆充填补砂，从而可以满足大斜度井、水平井对充填防砂（补砂）施工的需求。

（3）利用本工具，对于筛管充填防砂油井，在地层或环空充填层失效的情况下，可以不拔出防砂管柱实现充填层快速补砂，缩短工期，节约修井成本，延长防砂有效期，增加油井产量。

（4）缩短了修井工期和修井液浸泡时间，减少了油层污染和套管损伤。

附图说明

图1-本发明的结构示意图；

图2-本发明充填砂时的状态示意图；

图3-工作筒的结构示意图；

图4-控制器的结构示意图；

图中1、工作筒；2、控制器；3、上接头；4、定位销钉；5、外工作筒；6、内工作筒；9、挡流罩；10、充填孔；11、活门；13、弹簧；16、返液孔；17、下接头；7、8、12、14、15、“O”型密封圈；18、上接头；19、U形槽；20、V形槽；21、钢球；22、固定销钉；23、充填孔；24、球座；25、上筒体；26、中间连接筒；27、返液孔；28、下筒体；29、下接头（冲管接头）；30、“O”型密封圈。

具体实施方式

为进一步公开本发明的技术方案，下面结合说明书附图通过实施例作详细说明：

本发明包括工作筒和控制器，其特征在于工作筒包括与上接头和下接头螺纹连接的外筒，设在外筒内中上部的且与下接头上螺纹连接的内筒；在上接头中部均匀设有四个定位销钉，在外筒的中上部外周设有一个挡流罩，在挡流罩的下边外筒上设有三个充填孔，在下接头中部设有三个反液孔；在内筒的中上部内周至下部设有一个缩径段、在缩径台阶上设有一个内变径的筒式活门，在筒式活门变径台阶与下接头之间设有螺旋弹簧，在内筒与外筒的充填孔对应处设有同心的充填孔，充填孔之间焊接密封；控制器包括上接头，上筒体、中间筒体、下筒体和下部冲管接头，之间从上向下逐序螺纹连接，在上接头外周中部均匀设有四道V形槽，在V形槽之间设有四道U形槽，在上筒体的上部内周设有一个球座，与上筒体用销钉连接，在与球座体闭合的筒体上均匀设有三个充填孔，在下筒体上部均匀设有四个返液孔；控制器插入工作筒内，定位槽套在定位销钉上，使控制器和工作筒上的充填孔及返液孔相对，控制器的冲管接头露出工作筒外，构成本发明的未充填砂的状态结构。

如图3所示，工作筒1的外筒5、内筒6通过丝扣与上接头3、下接头17连接。外筒5、内筒6上各膛有三个方形孔，作为充填孔10。下接头上膛有三个方形孔眼，作为液流返液孔16。内筒上装配有活门11，常态下，活门11在弹簧13的弹簧力作用下将内筒6的充填孔10封闭。外筒5、内筒6在充填孔10处通过焊结连接，并实现充填孔10与外筒5、内筒6之间中空通道的封闭。通过外筒5、内筒6之间的中空通道与充填孔10、返液孔16以及装配在内筒6、下接头17上的“O”型密封圈7、8、12、14、15等组成充填通道和液流上返通道。上接头3上膛有四个圆柱形孔眼，通过螺纹装配四个圆柱形销钉，作为控制器插入工作筒的限位/定位销钉4。

如图4所示，控制器2的上接头18、上筒体25、下筒体28、中间筒体26和下部冲管接头29通过丝扣连接成一体。上接头18上膛有四道“V”形槽20，作为限制控制器插入深度的定位槽。上接头18上膛有四道“U”形槽19，作为液流上返的过水槽。上筒体上开有三个方形孔，作为充填孔23。上筒体上通过固定销钉22装配有球座24，常态下，利用球座24封闭充填孔23。中间筒体上有台肩，作为球座下行的承受/限位部件。下筒体上膛有四个方形孔眼，作为液流返液孔27。

工作筒1随防砂管柱下入，工作筒1通过上接头3、下接头17与上、下管柱连接。常态下，工作筒1的充填孔10在弹簧13的弹簧力作用下，始终被活门11关闭，见附图3。

需要防砂（补砂）时，下入控制器2。控制器2通过上接头18与送钻管柱连接，通过下接头29连接冲管。利用控制器2上筒体25上的台肩向下推压工作筒1上的活门11，克服弹簧13的弹簧力，打开工作筒1上的充填孔10。通过工作筒1上的定位销钉4与控制器2上的V槽20的配合，控制控制器2插入工作筒1的深度。通过投球21打压剪断控制器球座24的固定销钉22，使球座24下移座于中间筒体26上并打开控制器2上的充填孔23，并通过控制器2与工作筒1的配合形成液流换向和充填通道，实现循环充填（或高压挤填）防砂，见附图2。

充填防砂完毕，上提控制器2，工作筒1上的活门11在弹簧13的弹簧力作用下复位，再次将工作筒1的充填孔10关闭，即可进行反洗井作业。

通过工作筒和控制器的配合，充填孔可反复开关，实现不动井内防砂管柱快速补砂。

应用效果

现场应用11井次，成功率100%。与拔防砂管重新防砂相比较，单井减少作业工序10余道，节省占井时间6天以上，节约作业成本20万元以上。

应用实例：GDD16-2井。

该井为稠油蒸汽吞吐井，套管规范为φ177.8mm，生产层位Ng3⁵、井段1265.1-1273.4m。2012年9月，利用补砂工具完成补砂施工：最高泵压17.0MPa，排量1.2m³/min，砂比20%，加砂量8t，注汽后下泵开抽，恢复日产液24.1吨、日产油8.4吨、含水65.2%，已累生产94天，累产油275t。

Claims

1.一种快速开关充填通道的补砂工具，包括工作筒和控制器，其特征在于工作筒包括与上接头和下接头螺纹连接的外筒，设在外筒内中上部的且与下接头上螺纹连接的内筒；在上接头中部均匀设有四个定位销钉，在外筒的中上部外周设有一个挡流罩，在挡流罩的下边外筒上设有三个充填孔，在下接头中部设有三个反液孔；在内筒的中上部内周至下部设有一个缩径段、在缩径台阶上设有一个内变径的筒式活门，在筒式活门变径台阶与下接头之间设有螺旋弹簧，在内筒与外筒的充填孔对应处设有同心的充填孔，两充填孔之间焊接；控制器包括上接头，上筒体、中间筒体、下筒体和下部冲管接头，之间从上向下逐序螺纹连接，在上接头外周中部均匀设有四道V形槽，在V形槽之间设有四U形槽，在上筒体的上部内周设有一个球座，与上筒体用销钉连接，在与球座体闭合的筒体上均匀设有三个充填孔，在下筒体上部均匀设有四个返液孔；控制器插入工作筒内，V形槽套在定位销钉上，使控制器和工作筒上的充填孔及返液孔相对，控制器的冲管接头露出工作筒外，构成本发明的未充填砂的状态结构。

2.根据权利要求1所述的快速开关充填通道的补砂工具，其特征在于：在控制器的上接头和上筒体与工作筒的内筒之间设有O型密封圈，在控制器的上筒体与工作筒的内筒的活门之间设有O型密封圈，上筒体与球座之间设有O型密封圈，中间连接筒和下筒体与工作筒的下接头之间设有O型密封圈。

3.根据权利要求1所述的快速开关充填通道的补砂工具，其特征在于：控制器的上接头的上端部设有母螺纹，下端部设有公螺纹。

4.根据权利要求1所述的快速开关充填通道的补砂工具，其特征在于：控制器的上筒体的上部设有一个扩径段，扩径段的外径大于设在工作筒的内筒内的活门内径，在上筒体的上部和下部设有母螺纹。

5.根据权利要求1所述的快速开关充填通道的补砂工具，其特征在于：工作筒的外筒与工作筒的上接头、内筒和下接头之间设有返液通道，返液通道与控制器的下筒体的返液孔、工作筒的下接头的返液孔和控制器的上接头的U形槽相连通。