CN104879099A - 砾石充填管柱和砾石充填方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种砾石充填管柱和砾石充填方法。砾石充填管柱包括：内管柱和外管柱，外管柱包括顶部封隔器、延伸筒、充填滑套、密封筒、负荷显示接箍、上扣接头、防漏失阀、安全接头、筛管、O型圈密封筒和浮鞋，内管柱包括坐封工具、导流阀、密封总成、充填转向工具、反循环单流阀、负荷显示器、冲管、防漏失阀开关工具和插入抛光管。本发明可以应用到石油开采领域，砾石充填过程中，携砂液经内管柱进入，经充填转向工具和充填滑套进入裸眼段油层，因携砂液中的砂子被筛管阻挡在油层，液体通过筛管进入内管柱的环空内继续向上流动，直至流返出地面，完成由上往下的砾石充填过程，满足目前海上大部分单层裸眼井或者套管井的砾石充填防砂需求。

Description

砾石充填管柱和砾石充填方法

技术领域

本发明涉及石油开采技术，尤其涉及一种砾石充填管柱和一种砾石充填方法。

背景技术

目前，我国的渤海区块大部分油藏都属于疏松砂岩结构，都需要进行防砂完井，经过多年来的尝试，作业效率和产收效果最优的防砂完井方式集中为优质筛管防砂和砾石充填防砂。砾石充填技术大都将带有筛管的完井管柱固定在井眼中，然后利用服务工具管柱输送携砂液至筛管与井筒的环状空间，过滤出砂砾留在筛管外形成充填层，其余被滤出砂的液体通过服务工具管柱内的通道返出井口。

国外的砾石充填防砂技术已发展多年，现如今已应用已非常成熟，国内陆地油田在80年代便开始逐渐引用外国的防砂技术，但针对海上的砾石充填防砂工艺技术鲜有涉及，导致国内相关的自主化技术还处于起步阶段。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种砾石充填管柱和砾石充填方法，通过内管柱的操作，可实现下入循环、坐封、试压、充填、酸洗等各种现场施工工艺，满足目前海上大部分单层裸眼或者套管井的砾石充填防砂需求。

为了达到本发明的目的，本发明提供了一种砾石充填管柱，包括外管柱和内管柱，所述内管柱位于所述外管柱内，所述外管柱包括依次连接的顶部封隔器、延伸筒、充填滑套、密封筒、负荷显示接箍、上扣接头、防漏失阀、筛管、O型圈密封筒和浮鞋；所述内管柱包括依次连接的坐封工具、导流阀、密封总成、充填转向工具、反循环单流阀、负荷显示器、冲管、防漏失阀开关工具和插入抛光管；其中，所述坐封工具可将所述顶部封隔器坐封，所述负荷显示器固定在所述负荷显示接箍上，所述防漏失阀开关工具可打开或关闭所述防漏失阀。

可选地，所述导流阀的内部装有可上下移动的滑动套，所述滑动套上具有第一轴向流通通道和与所述第一轴向流通通道连通的第一径向液孔；

所述导流阀的侧壁上设有通孔，所述滑动套移动时，所述导流阀的内侧壁可将所述第一径向液孔关闭或打开，所述滑动套的外侧壁可将所述通孔打开，使所述导流阀与所述滑动套之间的环空与所述通孔连通，或者将所述通孔关闭。

可选地，所述密封总成内套设有内芯管，所述导流阀的下部与所述密封总成密闭连接，所述滑动套的下部与所述内芯管密闭连接，且所述导流阀与所述滑动套之间的环空和所述密封总成与所述内芯管之间的环空连通，所述第一轴向流通通道和所述内芯管连通。

可选地，所述充填转向工具的外部套设有密封环，所述充填转向工具上具有第二径向流通通道和第二轴向流通通道，且所述第二径向流通通道和所述第二轴向流通通道的上部分别与所述密封总成和所述内芯管相连通；

所述充填转向工具的下部设置有可上下移动的坐封球座，所述坐封球座上具有轴向坐封通道和与所述轴向坐封通道连通的第二径向液孔，所述坐封球座的外周面上设有外环空，所述坐封球座移动时，可将所述第二径向液孔和所述外环空打开或关闭。

可选地，所述充填转向工具的下部固定有扶正器，所述扶正器的上端伸入所述轴向坐封通道内；所述扶正器上具有轴向通孔，所述轴向通孔内设有一可上下移动的活塞，所述活塞上具有密封部，所述密封部可将所述轴向通孔密封或打开。

可选地，所述反循环单流阀上设置有第一弹性卡爪，所述第一弹性卡爪上设有沟槽，所述反循环单流阀可在所述密封筒内上下移动，使所述第一弹性卡爪的所述沟槽将所述充填滑套打开或关闭；所述反循环单流阀的侧壁上开设有旁通通道，所述反循环单流阀外套设有外套筒，所述第一弹性卡爪和所述外套筒之间设有密封环，且所述第一弹性卡爪的外径小于所述密封筒的外径，所述第一弹性卡爪、所述外套筒和所述密封环可相对于所述反循环单流阀上下移动，使所述密封环的内侧壁可与所述反循环单流阀的外侧壁密闭接触或分离，将所述旁通通道打开或关闭。

可选地，所述反循环单流阀的内部为从下向上导通的单向阀，且所述单向阀的内部安装有爆破盘，打破所述爆破盘后，所述单向阀的上下导通。

可选地，所述反循环单流阀的下部与所述负荷显示器相连接，所述负荷显示器的最大外径处设有第二弹性卡爪，所述负荷显示器内的芯轴上设有长度不同的两条轨道槽，所述第二弹性卡爪可沿所述轨道槽移动，并在两所述轨道槽之间转换。

可选地，所述防漏失阀的下部连接有安全接头，所述安全接头与所述筛管相连接。

本发明提供了一种砾石充填方法，包括依次进行的以下步骤：

步骤a：将内管柱和外管柱连接好并下入到预定位置；

步骤b：坐封顶部封隔器，使坐封工具与顶部封隔器丢手，找到各个工艺流程位置后验封顶部封隔器；

步骤c：进行砾石充填作业；

步骤d：反循环洗井；

步骤e：酸洗作业；

步骤f：起出内管柱。

可选地，在所述步骤a中，将所述内管柱和所述外管柱下入到所述预定位置的过程中，从管柱最底部正循环作业。

可选地，在所述步骤b中，所述各个工艺流程位置包括：坐封位置、反循环位置和充填位置；所述步骤b包括：

所述内管柱和所述外管柱下入到位后，在井口标记所述坐封位置，投球并使坐封球落在充填转向工具的坐封球座上，向油管打压达到预设压力时，坐封顶部封隔器；

从油管打压，同时上提所述内管柱，使所述坐封工具与所述顶部封隔器丢手；然后上提所述内管柱第一预设距离，使密封环关闭反循环单流阀的旁通通道，在井口标记出所述反循环位置；

下放所述内管柱至负荷显示器压在负荷显示接箍上，在井口标注充填位置；

从套管打压，通过观察地面压力表是否稳压，以检验所述顶部封隔器坐封是否合格，若压力下降且从所述内管柱有液体返出，则表明所述顶部封隔器没有完全坐封，然后再次进行坐封并验封顶部封隔器；若压力不降，则表明所述顶部封隔器密封良好，继续打压，直至所述反循环单流阀内部的爆破盘破裂，沟通管柱与地层，防止所述内管柱上提下放时发生抽吸效应。

可选地，所述步骤c包括：上提所述内管柱至所述反循环位置，关闭万能防喷器，进行反循环洗井；

反循环完成后，先上提再下放所述内管柱，至所述反循环单流阀被打开；

继续下放所述内管柱至所述充填位置，此时所述充填转向工具的第二径向流通通道对准充填滑套的充填孔，进行充填作业。

可选地，所述步骤d包括：当出现脱砂压力后，环空加压预设压力，上提所述内管柱至所述反循环位置，环空压力下降，液体由所述内管柱内部返出，反循环清洗钻杆中多余的砂浆，直至清洁液体返出。

可选地，所述步骤e包括：反循环清洗完成后，继续上提所述内管柱第二预设距离，使所述反循环单流阀高于所述顶部封隔器的内芯轴，再下放第三预设距离，打开所述反循环单流阀，之后继续上提第四预设距离，至负荷显示器高于顶部封隔器，此位置为酸洗位置，投入酸洗钢球，关闭导流阀的第一轴向流通通道与所述内管柱的内部环空，进行酸洗作业。

可选地，所述步骤f包括：酸洗作业完成后起钻，根据冲管的配长，冲管底部的防漏失阀开关工具关闭防漏失阀，井口环空灌满液体，观察预设时长，确认液面不下降后，起出所述内管柱。

本发明和现有技术相比，具有如下有益效果：

本发明提供的砾石充填管柱，可实现现有技术所具备的所有功能，并更加集成化，通过对内管柱的操作，可实现下入循环、坐封、试压、充填、酸洗、验滑套等各种现场施工需要；

整套砾石充填管柱在施工过程中始终保持正压，不对地层产生抽吸和压迫作用；下入管柱过程中可进行循环洗井，并在管柱遇阻时可旋转整个管柱，管柱可传递较大扭矩；

本发明提供的砾石充填方法，可满足目前海上大部分单层裸眼或者套管井的砾石充填防砂需求。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明技术方案的可选地理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。

图1为本发明提供的砾石充填管柱的结构示意图；

图2a为图1中充填转向工具投球坐封前的结构示意图；

图2b是图2a中充填转向工具的截面结构示意图；

图3为图1中充填转向工具投球坐封后的结构示意图；

图4为图1中导流阀投酸洗球前的结构示意图；

图5为图1中导流阀投酸洗球后的结构示意图；

图6为图1中反循环单流阀处于打开状态的结构示意图；

图7为图1中反循环单流阀处于关闭状态的结构示意图；

图8为图1所示的砾石充填管柱下入循环时的状态示意图；

图9为图1所示的砾石充填管柱的顶部封隔器坐封时的状态示意图；

图10为图1所示的砾石充填管柱的顶部封隔器验封时的状态示意图；

图11为图1所示的砾石充填管柱处于充填状态的示意图；

图12为图1所示的砾石充填管柱反循环洗井的状态示意图；

图13为图1所示的砾石充填管柱酸洗时的状态示意图。

其中，图8至图13中箭头所示的方向为各阶段中相应的流体的流动方向。

图1至图13中附图标记与部件名称之间的关系为：

1顶部封隔器，2延伸筒，3充填滑套，4密封筒，5负荷显示接箍，6上扣接头，7防漏失阀，8安全接头，9筛管，10O型圈密封筒，11浮鞋，12坐封工具，13导流阀，130通孔，131滑动套，132第一轴向流通通道，133第一径向液孔，134弹性环，135环空，136酸洗钢球，14密封总成，15充填转向工具，150坐封球，151密封环，152第二径向流通通道，153第二轴向流通通道，154坐封球座，155第二径向液孔，156扶正器，157活塞管，158外环空，159轴向坐封通道，16反循环单流阀，161第一弹性卡爪，162外套筒，163弹性爪，164密封环，165旁通通道，166单向阀，167爆破盘，17负荷显示器，18冲管，19防漏失阀开关工具，20插入抛光管。

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明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

如图1至图3所示，本发明提供了一种砾石充填管柱，包括外管柱和内管柱，所述内管柱位于所述外管柱内，其特征在于：所述外管柱包括依次连接的顶部封隔器1、延伸筒2、充填滑套3、密封筒4、负荷显示接箍5、上扣接头6、防漏失阀7、安全接头8、筛管9、O型圈密封筒10、浮鞋11；所述内管柱包括依次连接的坐封工具12、导流阀13、密封总成14、充填转向工具15、反循环单流阀16、负荷显示器17、冲管18、防漏失阀开关工具19、插入抛光管20。

其中，内管柱为服务工具管柱，充填完成后起出井口可重复使用。充填过程中，携砂液经内管柱进入，经充填转向工具和充填滑套进入裸眼段油层，因携砂液中的砂子被筛管阻挡在油层，液体通过筛管进入内管柱小环空内继续向上流动，直至流返出地面，至此完成整个由上往下的砾石充填过程。

其中，如图2a和图2b所示，所述充填转向工具15外部设置有密封环151，充填转向工具15具有第二径向流通通道152和第二轴向流通通道153两个液体流通通道，并分别连接密封总成14和内芯管。充填转向工具15下部设置有坐封球座154，投球坐封顶部封隔器1前，如图2a所示，坐封球座154的外环空158被封堵，液体可从第二径向液孔155经扶正器156的环空流动；投球坐封后，如图3所示，坐封球150推动坐封球座154下行，第二径向液孔155被封堵，坐封球座154的外环空158被打开，液体可从第二轴向流通通道153通过外环空158和扶正器156流动；坐封球座154的下部设置有活塞管157，坐封时，活塞杆157伸出，释放密闭容积内的液体，保证坐封球150顺利封堵到在坐封球座154上。

其中，所述导流阀13及其下部连接的密封总成14和内芯管，与充填转向工具15配合，把液流分隔成两个流通通道；导流阀13的侧壁上开设有通孔130，导流阀13内部装有滑动套131，滑动套131上具有第一轴向流通通道132和第一径向液孔133，投球前，如图4所示，第一径向液孔133被封堵，液体可沿轴向，从导流阀13内部向下直接流通，也可由通孔130进入到导流阀13与滑动套131之间的环空135中，沿环空流动；投球后，如图5所示，坐封球136带动滑动套131下行，到位后，弹性环134卡在滑动套131顶端的槽内，使其不能回复原位，此时第一轴向流通通道132被坐封球136封堵，通孔130关闭，第一径向液孔133与环空135连通构成唯一一条流道。

其中，如图6和图7所示，所述反循环单流阀16上设置有弹性卡爪161，弹性卡爪161的沟槽设计可用于实现顶部封隔器1下部充填滑套3的开关操作，同时弹性卡爪161和外套筒162中间装有密封环164，三者可共同上下滑动，依靠弹性卡爪161下面的弹性爪163定位，实现内部旁通通道165的打开和关闭定位。当反循环单流阀16向下移动时，弹性卡爪161遇到比自己外径小的密封筒4，弹性卡爪161、外套筒162和密封环164就会一起被推到最上端，如图6所示，此时反循环单流阀内部的旁通通道165前后沟通，允许流体顺利通过；当反循环单流阀16向上移动时，弹性卡爪161遇到比自己外径小的密封筒4，弹性卡爪161、外套筒162和密封环164就会一起被推到最下端，如图7所示，此时反循环单流阀16内部的旁通通道165被密封环164封堵，流体便无法通过阀体。

进一步，所述反循环单流阀16内部设计为单向阀166结构，当旁通通道165关闭时，液体只能从下向上流动；单向阀166内部安装有一爆破盘167，顶部封隔器1坐封完成后，通过增加压力打破爆破盘167，实现单向阀166上下的沟通，可防止内管柱上下移动时对地层产生抽吸效应。

其中，反循环单流阀16下部连接负荷显示器17，负荷显示器17的最大外径处设有第二弹性卡爪，第二弹性卡爪可沿其内设置的芯轴上的长、短两条轨道槽移动，当移动到长轨道槽的尽头时，负荷显示器17的第二弹性卡爪下部有凸台支撑，第二弹性卡爪坐在负荷显示接箍5的台阶上，可承受较大压载荷；当移动到短轨道槽的尽头时，负荷显示器17的第二弹性卡爪下部没有支撑，可通过负荷显示接箍5的台阶，并有一定的阻力显示在指重表上，通过上提下放内管柱，可实现第二弹性卡爪在长短轨道槽之间的转换。

其中，所述外管柱中，筛管9的上端安装有防漏失阀7，充填作业完成后，内管柱起出井口时，防漏失阀开关工具19关闭防漏失阀7，可防止井筒内液体漏失到地层中对其造成污染。

进一步，防漏失阀7下部连接有安全接头8，在后期面临大修井、需要起出外管柱时，可直接拉断安全接头8的销钉，起出安全接头8以上的外管柱，冲洗打捞余下的筛管9部分。

本发明提供的一种砾石充填方法，包括依次进行的以下步骤：

(1)内、外管柱连接好并下入到预定位置；

(2)坐封顶部封隔器1，使坐封工具12与顶部封隔器1丢手，找到各个工艺流程位置后验封顶部封隔器1；

(3)进行砾石充填作业；

(4)充填完成反循环洗井；

(5)酸洗作业；

(6)起出内管柱。

其中，所述步骤(1)为：将内管柱、外管柱下入到预定位置，下入过程中从管柱最底部正循环作业；

所述步骤(2)为：所述单层砾石充填工具下入到位后，在井口标记坐封位置，投球并使坐封球150落在充填转向工具15的坐封球座154上，此时充填转向工具15的径向通道152被密封总成14和密封筒4封堵，油管内打压达到一定压力时，坐封顶部封隔器1；从油管打压同时上提内管柱，使坐封工具12与所述顶部封隔器1脱手；然后上提所述内管柱3.5米，反循环单流阀16的弹性卡爪161碰到密封筒4后向下移动，内密封164关闭旁通通道165，井口标记出反循环位置；下放内管柱至负荷显示器17压在负荷显示接箍5上，井口标注充填位置。从套管打压，通过观察地面压力表示数检验所述顶部封隔器坐封是否合格，若顶部封隔器1没有坐封，则液体会通过顶部封隔器1的胶筒，经过充填滑套3和充填转向工具15的径向通道152向上流出井口，此时需再次进行坐封并验封顶部封隔器1；若顶部封隔器1坐封合格，液体沿导流阀13的液孔132通过充填转向工具15的轴向通道153至反循环单流阀16，因反循环单流阀16的旁通通道165已被关闭，液体通路全部被封堵，压力表示数压力不降则表明顶部封隔器密封良好。之后继续打压至反循环单流阀16内部的爆破盘167破碎，沟通单向阀166上下的通道，防止内管柱上提下放产生抽吸效应。

所述步骤(3)为：上提所述内管柱至反循环位置，关闭万能防喷器反循环洗井；反循环完成后上提内管柱再下放至反循环单流阀16被打开，之后继续下放内管柱至充填位置，此时充填转向工具15的第二径向流通通道152对准充填滑套3上的充填孔，循环测试完成后进行充填作业。

所述步骤(4)为：当出现脱砂压力后，环空施加一定加压，上提内管柱至反循环位置，环空压力下降，液体由内管柱内部返出，反循环清洗钻杆中多余的砂浆直至清洁液体返出。

所述步骤(5)为：反循环清洗完成后上提内管柱至反循环单流阀16超出顶部封隔器1的内芯轴，之后下放内管柱，依靠顶部封隔器1的内芯轴(与密封筒4内径相同)打开反循环单流阀16，继续上提内管柱至负荷指示器高出顶部封隔器1的位置，此时为酸洗位置；投入酸洗钢球，关闭导流阀13外部循环孔132和内部通道，打开液孔133进行酸洗作业。

所述步骤(6)为：酸洗作业完成后起钻，根据冲管18的配长，底部防漏失阀开关工具19关闭防漏失阀7后，井口环空灌满液体，观察5分钟，确认液面不下降后继续起钻。

采用本发明的实施例提供的砾石充填工具和砾石充填方法进行充填作业时，具体作业程序为：

1、依次下入砾石充填工具：

浮鞋11与O型圈密封筒10；

筛管9；

安全接头8与防漏失阀7；

抛光插入管20；

防漏失阀开关工具19；

冲管18；

上部总体管柱。

2、连接总体管柱前通水，确认水从冲管短节处流出。

3、连接总体管柱时，尽量使用上扣接头6，以免损坏套管扣，确认所有螺纹按上扣扭矩上好。

4、连接好第一柱钻杆后，接顶驱(或固井泵)通水，泵压控制不要超过3.5MPa。

5、下入钻具，下入速度为3min每柱，平稳下入，每5柱灌浆1次(或打通1次，本砾石充填管柱设计不能自动灌浆)，严禁猛提猛放、顿钻；进入裸眼段前，测上提下放悬重，测量循环排量并记录。

6、进入裸眼段后平稳、缓慢下入，如有遇阻先采取上提、下放的方式，如果仍然遇阻开泵正循环缓慢下入(泵压不要超过7MPa)，如果仍然无法通过可正转管柱缓慢通过(正转扭矩不要超过筛管上扣扭矩)。

7、管柱到达设计坐封位置后，测上提下放悬重，按要求替出井内泥浆(泵压不要超过7MPa，泵速控制在600L/min以内)。

8、井口连接压裂头、方井口等砾石充填地面设备。

下入过程中可随时进行正向洗井作业，洗井液从钻杆泵入，导流阀13处于图4的状态；充填转向工具15的第二径向流通通道152被封住，第二径向液孔155处于打开状态，因为外环空158处于密封状态，洗井液不会由此直接上返至第二轴向流通通道153；反循环单流阀16中的旁通通道165处于打开状态(如图6所示)，洗井液通过第二径向液孔155、旁通通道165、浮鞋11的单流阀进入井筒环空，完成洗井作业(如图8所示)。

9、井筒泥浆替出后，钻具在井口位置用记号笔标注坐封位置(如图9所示)；在井口投入一个直径为45mm的坐封球150，连接固井泵(防砂泵)以160L/min的泵速泵送至充填转向工具15的坐封球座154上，泵压不要超过3.5MPa。

10、坐封球150到达坐封球座154后，打压至7MPa，停泵稳压3min。

11、平稳加压至13.8MPa，稳压5min，放压至0。

12、上提内管柱过提100kN，下压100kN，确认顶部封隔器1卡瓦已咬合套管壁。

13、将内管柱下放至坐封位置(如图9所示)，继续加压至20MPa，稳压10min，使顶部封隔器1的胶筒完全密封、泄压。注：顶部封隔器1坐封后，充填转向工具15的坐封球座154下移，正循环通道从第二径向液孔155以下封堵，上循环孔通道的外环空158打开(如图3所示)，反循环单流阀16处于打开状态(如图6所示)，与油藏沟通，以保持正压状态。

14、内管柱加压至7MPa，上提内管柱大约30kN过提，丢手销钉被剪断，服务工具从顶部封隔器1中脱手，继续上提大约3.5m，用记号笔标注反循环位置(如图12所示)；同时关闭反循环单流阀16的旁通通道165，使其处于关闭状态(如图7所示)。

15、下放内管柱至负荷显示器17完全压在负荷显示接箍5上(顶部封隔器1坐封位置以上0.88米)，下压内管柱100kN，标注充填位置(如图11所示)。

16、环空加压7MPa，稳压10min，进行验封(如图10所示)：如果胶筒密封良好，则压力经过充填转向工具15的第二轴向流通通道153、外环空158，最后作用在反循环单流阀16上；如果胶筒漏失，则流体经过充填滑套3的第一轴向流通通道132、充填转向工具15的第二径向流通通道152进入中心管，返出到井口。

17、顶部封隔器试压合格后，内管柱继续加压至11MPa，打破爆破盘167。

18、上提内管柱2.62m至反循环位置(如图12所示)，关闭万能防喷器，反循环清洗钻杆(此时反循环单流阀16处于关闭状态，洗井液不会漏失到地层)。

19、反循环完成后，继续上提内管柱约0.88m，使反循环单流阀16的第一弹性卡爪161完全通过密封筒4，然后下放内管柱至充填位置(如图11所示)，负荷显示器17的弹性卡爪坐在负荷显示接箍5上；反循环单流阀16的第一弹性卡爪161向下通过密封筒4顶部台阶时，再次打开反循环单流阀16。

20、在充填位置，循环测试800L/min、1600L/min、2400L/min。

21、进行充填作业。

22、当出现脱砂压力后，环空加压3.5MPa，钻台倒闸门至反循环，上提内管柱至反循环位置(如图12所示)，此时环空压力下降，钻杆管线开始返液，反循环清洗钻杆中多余的砂浆，直至清洁液体返出(此时反循环单流阀16处于图7所示的关闭状态，洗井液不会漏失到地层)。

23、上提内管柱，在到达反循环位置后，继续上提约4m，密封总成14全部提出密封筒4，反循环单流阀16的弹性爪163处于密封筒4的顶部，下放内管柱0.4m米，打开反循环单流阀16后，继续上提3米，此位置为酸洗位置(如图5所示，此时充填滑套3已关闭)。

24、投直径为54mm的酸洗钢球136，连接固井泵(防砂泵)，以160L/min的泵速泵送至导流阀13的滑动套131上，打压37MPa剪断销钉，关闭顶部的第一轴向流通通道132与内管柱内的环空135的沟通，打开酸洗通道，进行酸洗作业(如图13所示)。

25、酸洗作业完成后起钻，根据冲管18的配长，底部防漏失阀开关工具19关闭防漏失阀7后，井口环空灌满液体，观察5分钟，确认液面不下降后继续起钻。

综上所述，用本发明提供的砾石充填管柱及砾石充填方法进行作业，具有以下优点：

(1)下钻过程中正循环下入，可循环至管柱最底部，整体管柱能够传递扭矩；

(2)通过投球完成坐封充填和酸洗作业，无需反排出球；

(3)充填时可施加部分载荷到外管柱上，确保工具在充填作业过程中不发生移位；

(4)反循环单流阀内部爆破盘的设计在内管柱移动时具有防抽吸功能；

(5)充填作业完成后，投酸洗球打开酸洗通道，可将酸液顶替至最底部筛管段清洗泥饼。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定为准。

Claims (16)

1.一种砾石充填管柱，包括外管柱和内管柱，所述内管柱位于所述外管柱内，其特征在于，

所述外管柱包括依次连接的顶部封隔器、延伸筒、充填滑套、密封筒、负荷显示接箍、上扣接头、防漏失阀、筛管、O型圈密封筒和浮鞋；

所述内管柱包括依次连接的坐封工具、导流阀、密封总成、充填转向工具、反循环单流阀、负荷显示器、冲管、防漏失阀开关工具和插入抛光管；

其中，所述坐封工具可将所述顶部封隔器坐封，所述负荷显示器可固定在所述负荷显示接箍上，所述防漏失阀开关工具可打开或关闭所述防漏失阀。

2.根据权利要求1所述的砾石充填管柱，其特征在于，

所述导流阀的内部装有可上下移动的滑动套，所述滑动套上具有第一轴向流通通道和与所述第一轴向流通通道连通的第一径向液孔；

所述导流阀的侧壁上设有通孔，所述滑动套移动时，所述导流阀的内侧壁可将所述第一径向液孔关闭或打开，所述滑动套的外侧壁可将所述通孔打开，使所述导流阀与所述滑动套之间的环空与所述通孔连通，或者将所述通孔关闭。

3.根据权利要求2所述的砾石充填管柱，其特征在于，

所述密封总成内套设有内芯管，所述导流阀的下部与所述密封总成密闭连接，所述滑动套的下部与所述内芯管密闭连接，且所述导流阀与所述滑动套之间的环空和所述密封总成与所述内芯管之间的环空连通，所述第一轴向流通通道和所述内芯管连通。

4.根据权利要求3所述的砾石充填管柱，其特征在于，

所述充填转向工具的外部套设有密封环，所述充填转向工具上具有第二径向流通通道和第二轴向流通通道，且所述第二径向流通通道和所述第二轴向流通通道的上部分别与所述密封总成和所述内芯管相连通；

所述充填转向工具的下部设置有可上下移动的坐封球座，所述坐封球座上具有轴向坐封通道和与所述轴向坐封通道连通的第二径向液孔，所述坐封球座的外周面上设有外环空，所述坐封球座移动时，可将所述第二径向液孔和所述外环空打开或关闭。

5.根据权利要求4所述的砾石充填管柱，其特征在于，

所述充填转向工具的下部固定有扶正器，所述扶正器的上端伸入所述轴向坐封通道内；

所述扶正器上具有轴向通孔，所述轴向通孔内设有一可上下移动的活塞，所述活塞上具有密封部，所述密封部可将所述轴向通孔密封或打开。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的砾石充填管柱，其特征在于，

所述反循环单流阀上设置有第一弹性卡爪，所述第一弹性卡爪上设有沟槽，所述反循环单流阀可在所述密封筒内上下移动，使所述第一弹性卡爪的所述沟槽将所述充填滑套打开或关闭；

所述反循环单流阀的侧壁上开设有旁通通道，所述反循环单流阀外套设有外套筒，所述第一弹性卡爪和所述外套筒之间设有密封环，且所述第一弹性卡爪的外径小于所述密封筒的外径，所述第一弹性卡爪、所述外套筒和所述密封环可相对于所述反循环单流阀上下移动，使所述密封环的内侧壁可与所述反循环单流阀的外侧壁密闭接触或分离，将所述旁通通道打开或关闭。

7.根据权利要求6所述的砾石充填管柱，其特征在于，

所述反循环单流阀的内部为从下向上导通的单向阀，且所述单向阀的内部安装有爆破盘，打破所述爆破盘后，所述单向阀的上下导通。

8.根据权利要求7所述的砾石充填管柱，其特征在于，

所述反循环单流阀的下部与所述负荷显示器相连接，所述负荷显示器的最大外径处设有第二弹性卡爪，所述负荷显示器内的芯轴上设有长度不同的两条轨道槽，所述第二弹性卡爪可沿所述轨道槽移动，并在两所述轨道槽之间转换。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的砾石充填管柱，其特征在于，

所述防漏失阀的下部连接有安全接头，所述安全接头与所述筛管相连接。

10.一种砾石充填方法，其特征在于，包括依次进行的以下步骤：

步骤a：将内管柱和外管柱连接好并下入到预定位置；

步骤b：坐封顶部封隔器，使坐封工具与顶部封隔器丢手，找到各个工艺流程位置后，验封顶部封隔器；

步骤c：进行砾石充填作业；

步骤d：反循环洗井；

步骤e：酸洗作业；

步骤f：起出内管柱。

11.根据权利要求10所述的砾石充填方法，其特征在于，

在所述步骤a中，将所述内管柱和所述外管柱下入到所述预定位置的过程中，从管柱最底部正循环作业。

12.根据权利要求11所述的砾石充填方法，其特征在于，

在所述步骤b中，所述各个工艺流程位置包括：坐封位置、反循环位置和充填位置；

所述步骤b包括：

所述内管柱和所述外管柱下入到位后，在井口标记所述坐封位置，投球并使坐封球落在充填转向工具的坐封球座上，向油管打压达到预设压力时，坐封所述顶部封隔器；

从油管打压，同时上提所述内管柱，使所述坐封工具与所述顶部封隔器丢手；然后上提所述内管柱第一预设距离，使密封环关闭反循环单流阀的旁通通道，在井口标记所述反循环位置；

下放所述内管柱至负荷显示器压在负荷显示接箍上，在井口标记所述充填位置；

从套管打压，通过观察地面压力表是否稳压，以检验所述顶部封隔器坐封是否合格，若压力下降且从所述内管柱有液体返出，则表明所述顶部封隔器没有完全坐封，然后再次进行坐封并验封所述顶部封隔器；若压力不降，则表明所述顶部封隔器密封良好，继续打压，直至所述反循环单流阀内部的爆破盘破裂，沟通管柱与地层。

13.根据权利要求12所述的砾石充填方法，其特征在于，所述步骤c包括：

上提所述内管柱至所述反循环位置，关闭万能防喷器，进行反循环洗井；

反循环完成后，先上提再下放所述内管柱，至所述反循环单流阀被打开；

继续下放所述内管柱至所述充填位置，此时所述充填转向工具的第二径向流通通道对准充填滑套的充填孔，进行充填作业。

14.根据权利要求13所述的砾石充填方法，其特征在于，所述步骤d包括：

当出现脱砂压力后，环空加压预设压力，上提所述内管柱至所述反循环位置，环空压力下降，液体由所述内管柱内部返出，反循环清洗钻杆中多余的砂浆，直至清洁液体返出。

15.根据权利要求14所述的砾石充填方法，其特征在于，所述步骤e包括：

反循环清洗完成后，继续上提所述内管柱第二预设距离，使所述反循环单流阀高于所述顶部封隔器的内芯轴，再下放第三预设距离，打开所述反循环单流阀，之后继续上提第四预设距离，至负荷显示器高于所述顶部封隔器，此位置为酸洗位置，投入酸洗钢球，关闭导流阀的第一轴向流通通道与所述内管柱的内部环空，进行酸洗作业。

16.根据权利要求15所述的砾石充填方法，其特征在于，所述步骤f包括：

酸洗作业完成后起钻，根据冲管的配长，所述冲管底部的防漏失阀开关工具关闭防漏失阀，井口环空灌满液体，观察预设时长，确认液面不下降后，起出所述内管柱。