CN111980620B - 一种油田井下充填工具 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及石油开采设备技术领域，具体涉及一种油田井下充填工具；包括充填中心管、上接头管、下接头管和胶皮套筒，上接头管的外圆面上设置有阶梯凸环，阶梯凸环的下端外圆面设置有外螺纹，上接头管中套设有锥形皮碗，锥形皮碗的上端内壁上设置有内螺纹，锥形皮碗的下端内壁与上接头管外壁之间形成了环形冲砂空间；本发明中的胶皮套筒固定夹箍组件能够有效避免现有背帽对胶皮套筒固定后，因为胶皮套筒受压膨胀变形后其两者之间发生滑脱，其固定的方式更佳方便、快捷，有效避免了因胶皮套筒膨胀发生发生滑脱的情况发生；另外，其可调节流装置的设置能够实现调节流量大小，使得其适用于不同情况的井口，使得整个油田井下充填工具适用范围更广。
Description
技术领域
本发明涉及石油开采设备技术领域，具体涉及一种油田井下充填工具。
背景技术
在油田生产中，针对出砂严重的疏松砂岩油藏防砂问题，充填防砂工艺应用越来越多。砾石充填防砂技术是国内外普遍采用的最有效的防砂方法，也是目前油田使用最多的技术，能满足直井、斜井、水平井的先期和中后期防砂。这种技术是先下入筛管到目的层位，再向井下泵入砾石，通过筛管外部充填的砾石层挡住地层砂的运移，筛管挡住砾石的运移，从而达到防砂目的。在油田井口填充防砂过程中，需要借助特殊的充填工具进行填砂防砂处理。
专利号为CN201620961734.0的实用新型公开了一种井下分层式充填工具，包括上接头，上接头的内腔内设有中空的活塞，活塞的外表面通过密封圈与上接头内壁密封滑动连接，上接头的外表面设有与其内腔连通的充填孔，活塞位于充填孔处，上接头上位于充填孔的外侧设有冲砂杯，冲砂杯与上接头的外表面形成与充填孔连通的环形冲砂空间；上接头的下部连接有胶皮筒中心管，胶皮筒中心管的外表面设有与内腔连通的缝隙，胶皮筒中心管的外表面位于缝隙处设有胶皮筒，胶皮筒的外表面设有用于固定胶皮筒和胶皮筒中心管的固定装置，胶皮筒的下部连接有下接头，下接头内安装有节流阀。该实用新型的公开的井下分层式充填工具虽然能够实现井下分层填砂，但是其在使用过程中存在一些不足。其一，该胶皮筒固定在胶皮中心筒外表面时通过背帽进行固定，而该固定装置固定效果不佳，在座封时液体通过缝隙进入胶皮筒内部，使得扩张胶皮筒时胶皮筒容易滑脱，从而导致填砂失败；其二，是其下接头上安装的节流阀不能对截流的大小进行调节，而对于不同井口以及不同深度处进行打压的液体时，其液体的流量也是不同的，而该节流阀无法进行调节，导致其适用范围更小。因此，针对现有井下分层式充填工具的上述不足，设计一种能够有效解决上述技术问题的井下分层式充填工具是一项有待解决的技术问题。
发明内容
本发明针对现有井下分层式充填工具的上述不足，设计一种能够有效解决上述技术问题的井下分层式充填工具。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种油田井下充填工具，包括充填中心管、上接头管、下接头管和胶皮套筒，所述上接头管的外圆面上设置有阶梯凸环，所述阶梯凸环的下端外圆面设置有外螺纹，所述上接头管中套设有锥形皮碗，所述锥形皮碗的上端内壁上设置有与外螺纹相配合的内螺纹，所述锥形皮碗通过外螺纹与内螺纹实现与上接头管的连接，所述锥形皮碗的下端内壁与上接头管外壁之间形成了环形冲砂空间，位于所述环形冲砂空间中的上接头管上开设有若干充填孔，所述上接头管的内部设置有与上接头管内部直径相等的圆形封堵，所述圆形封堵设置在充填孔处，且所述圆形封堵与上接头管内壁之间轴向密封滑动设置，所述圆形封堵的圆心处开设有锥形通孔，所述锥形通孔中设置有钢球；
所述上接头管的下端连接有第一法兰，位于所述第一法兰下方的上接头管端部连接有第一锥形密封插管，所述充填中心管的顶端连接有第二法兰，所述充填中心管的内壁上端开设有与第一锥形密封插管相配合的上锥形插槽，所述第二法兰与第一法兰之间通过螺栓紧固连接，所述充填中心管的下端连接第三法兰，所述充填中心管的内壁下端开设有下锥形插槽，所述下接头管的上端设置有第四法兰，位于所述第四法兰上方的下接头管的端部连接有与下锥形插槽相配合的第二锥形密封插管，所述第四法兰与第三法兰之间也通过螺栓紧固连接，所述下接头管的下端连接有锥形端部接管，所述锥形端部接管的下端连接有可调节流装置；
所述充填中心管的中间段外圆面上呈环形阵列开设有若干间隙孔，所述胶皮套筒套设在间隙孔处的充填中心管外围，位于所述充填中心管的上下两端外圆面上均设置有两个镜像对称的胶皮套筒夹环，所述胶皮套筒夹环远离胶皮套筒的一端与充填中心管的外壁相焊接，所述胶皮套筒夹环靠近胶皮套筒的一端设置有插入间隙，所述胶皮套筒的上下两端均连接有能够伸入插入间隙中的端环部，位于所述插入间隙处的胶皮套筒夹环外圆面设置有环形箍槽，所述环形箍槽上呈环形阵列开设有多个通孔，所述环形箍槽中设置有胶皮套筒固定夹箍组件；
其中，所述胶皮套筒固定夹箍组件包括两个对称设置有半圆夹环，两个所述半圆夹环的一端转动连接，两个所述半圆夹环的另一端均设置有连接块，所述连接块上开设有连接穿孔，两个所述连接块并拢时在穿孔中设置有连接螺栓，所述半圆夹环的内壁上均设置有与环形箍槽上每个通孔相对应的固定插钉。
作为上述方案的进一步设置，所述可调节流装置包括矩形壳体，所述矩形壳体的上端连接有与锥形端部接管相连接的出水管，所述矩形壳体的下端连接有进水管，所述矩形壳体的内部下端固定有第一隔板，所述第一隔板上均匀开设有大量第一透水孔，位于所述第一隔板的上表面活动设置有第二隔水板，所述第二隔水板上开设有与每个第一透水孔相对应的第二透水孔，所述第二隔水板的一端面连接有弹簧，所述弹簧与矩形壳体的侧壁相连接，位于所述弹簧对称的矩形壳体上设置有螺纹筒，所述螺纹筒中螺接有螺纹顶杆，所述螺纹顶杆的内端与第二隔水板侧面相抵接，所述螺纹顶杆的外端设置有螺帽。
作为上述方案的进一步设置，所述外螺纹和内螺纹均为NPT锥形密封螺纹。
作为上述方案的进一步设置，所述上接头管上开设的充填孔设置有2～4个，且呈环形阵列设置在接头管的同一环形上。
作为上述方案的进一步设置，所述圆形封堵的外圆面上设置有橡胶密封环。
作为上述方案的进一步设置，所述第一法兰与第二法兰、第三法兰与第四法兰的连接处之间均设置有环形密封垫圈。
作为上述方案的进一步设置，所述充填中心管的中间段外圆面上开设的间隙孔为3～5个。
作为上述方案的进一步设置，所述间隙孔呈长条形，且与充填中心管的轴线相平行，所述间隙孔长为20mm，宽度为0.5mm。
作为上述方案的进一步设置，所述胶皮套筒由具有弹性性能的橡胶材料制成。
作为上述方案的进一步设置，所述通孔在环形箍槽上沿轴向设置有三组，且每组通孔均呈环形阵列设置有8～12个。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)本发明中公开的油田井下充填工具进行填充砂子时，其液体打压，圆形封堵向下移动，露出充填孔；由于充填中心管上开设的间隙孔，座封时液体通过间隙孔进入胶皮套筒内部，使得胶皮套筒扩张，从而实现胶皮套筒的外壁与套管内壁紧密配合实现密封，而狭小的间隙孔可有效的阻挡砂石进入胶皮套筒的腔体内，泄压时胶皮套筒立即回收，从而实现解封；当打压的液体流量大于可调节流装置所通过的液体流量，会形成截流，从而实现液体打压，使得胶皮套筒形成座封，通过可调节流装置形成截流密封上下两个油套空间，从可调节流装置内部通过的液体砂石进入到工具下部进行充填即可，其整个过程填充过程可实现分层填充，其操作简单、填充方便、实用性强。
2)本发明还将传统的背帽对胶皮套筒进行固定的方式改成由特殊设计的胶皮套筒固定夹箍组件，其在对胶皮套筒进行固定时其固定插钉能够通过通孔并插入胶皮套筒的上下两端，其固定效果更佳优异，能够有效避免现有背帽对胶皮套筒固定后，因为胶皮套筒受压膨胀变形后其两者之间发生滑脱，其固定的方式更佳方便、快捷，有效避免了因胶皮套筒膨胀发生发生滑脱的情况发生。
3)本发明中将传统的节流阀改成可调节流装置，当对不同井口以及不同深度处进行打压的液体时，作业人员可预先旋转螺帽使得螺纹顶杆旋入或者旋出螺纹筒一定距离，然后其矩形壳体中的第二隔板在第一隔板上发生滑动，两个隔板上的透水孔发生错位，从而实现调节流量大小的效果，使得其适用于不同情况的井口，使得整个油田井下充填工具适用范围更广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的主视立体结构图；
图2为本发明的上半部主视内部平面结构图；
图3为本发明中上接头管、阶梯凸环等立体结构图；
图4为本发明中锥形皮碗的立体结构图；
图5为本发明中圆形封堵、钢球立体结构图；
图6为本发明中充填中心管、胶皮套筒夹环等立体结构图；
图7为本发明中胶皮套筒的立体结构图；
图8为本发明中胶皮套筒套在充填中心管上时的立体半剖图；
图9为本发明中胶皮套筒固定夹箍组件的立体结构图；
图10为本发明中下接头管的立体结构图；
图11为本发明中可调节流装置的立体结构图；
图12为本发明中可调节流装置的主视内部平面结构图。
其中，1-充填中心管，101-第二法兰，102-上锥形插槽，103-第三法兰，104-下锥形插槽，105-间隙孔，106-胶皮套筒夹环，107-插入间隙，108-环形箍槽，109-通孔，2-上接头管，201-阶梯凸环，202-外螺纹，203-充填孔，204-第一法兰，205-第一锥形密封插管，3-下接头管，301-第四法兰，302-第二锥形密封插管，303-锥形端部接管，4-胶皮套筒，401-端环部，5-锥形皮碗，501-内螺纹，502-环形冲砂空间，6-圆形封，601-锥形通孔，602-钢球，603-橡胶密封环，7-胶皮套筒固定夹箍组件，701-半圆夹环，702-连接块，703-穿孔，704-固定插钉，8-可调节流装置，801-矩形壳体，802-出水管，803-进水管，804-第一隔板，8041-第一透水孔，805-第二隔板，8051-第二透水孔，806-弹簧，807-螺纹筒，808-螺纹顶杆，809-螺帽。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
下面结合附图1-12对本发明公开的一种井下分层式充填工具。
实施例一
本实施例1介绍了一种油田井下充填工具，参考附图1，其主体包括充填中心管1、上接头管2、下接头管3和胶皮套筒4。参考附图2、附图3和附图4，上接头管2的外圆面上设置有阶梯凸环201，阶梯凸环201的下端外圆面设置有外螺纹202，上接头管2中套设有锥形皮碗5，锥形皮碗5的上端内壁上设置有与外螺纹202相配合的内螺纹501，并且设置时将外螺纹202和内螺纹501均为NPT锥形密封螺纹，该锥形皮碗5通过外螺纹202与内螺纹501实现与上接头管2的密封连接。锥形皮碗5的下端内壁与上接头管2外壁之间形成了环形冲砂空间502，位于环形冲砂空间502中的上接头管2上开设有若干个充填孔203，在具体设置时，其上接头管2上开设的充填孔203设置有2～4个，且呈环形阵列设置在接头管2的同一环形上。
参考附图2和附图5，在上接头管2的内部设置有与上接头管2内部直径相等的圆形封堵6，圆形封堵6设置在充填孔203处，且圆形封堵6与上接头管2内壁之间轴向密封滑动设置，圆形封堵6的圆心处开设有锥形通孔601，锥形通孔601中设置有钢球602。另外，还在圆形封堵6的外圆面上设置有橡胶密封环603，从而加强圆形封堵6上下移动时的密封性。
附图2、附图3和附图6，在上接头管2的下端连接有第一法兰204，位于第一法兰204下方的上接头管2端部连接有第一锥形密封插管205，充填中心管1的顶端连接有第二法兰101，充填中心管1的内壁上端开设有与第一锥形密封插管205相配合的上锥形插槽102，第二法兰101与第一法兰204之间通过螺栓紧固连接。
参考6和附图10，在在充填中心管1的下端连接第三法兰103，充填中心管1的内壁下端开设有下锥形插槽104，下接头管3的上端设置有第四法兰301，位于第四法兰301上方的下接头管3的端部连接有与下锥形插槽104相配合的第二锥形密封插管302，第四法兰301与第三法兰103之间也通过螺栓紧固连接。另外，还在下接头管3的下端连接有锥形端部接管303，锥形端部接管303的下端连接有节流阀(图中未画出)。另外，为了充填中心管1与上接头管2和下接头管3连接时的密封性，还在第一法兰204与第二法兰101、第三法兰103与第四法兰301的连接处之间均设置有环形密封垫圈(图中未画出)。
参考附图1、附图6、附图7和附图8，在充填中心管1的中间段外圆面上呈环形阵列开设有若干间隙孔105，具体设置时将充填中心管1的中间段外圆面上开设的间隙孔105为3～5个，同时间隙孔105呈长条形，且与充填中心管1的轴线相平行，间隙孔105长为20mm，宽度为0.5mm。胶皮套筒4套设在间隙孔105处的充填中心管1外围，该胶皮套筒4由具有弹性性能的橡胶材料制成，其受到水压或者气压时会膨胀变形。位于充填中心管1的上下两端外圆面上均设置有两个镜像对称的胶皮套筒夹环106，胶皮套筒夹环106远离胶皮套筒4的一端与充填中心管1的外壁相焊接，胶皮套筒夹环106靠近胶皮套筒4的一端设置有插入间隙107，胶皮套筒4的上下两端均连接有能够伸入插入间隙107中的端环部401，位于插入间隙107处的胶皮套筒夹环106外圆面设置有环形箍槽108，环形箍槽108上呈环形阵列开设有多个通孔109，并且在具体设置时通孔109在环形箍槽108上沿轴向设置有三组，且每组通孔109均呈环形阵列设置有8～12个。最后，在环形箍槽108中设置有胶皮套筒固定夹箍组件7。
其中，胶皮套筒固定夹箍组件7的具体结构参考附图9，其包括两个对称设置有半圆夹环701，两个半圆夹环701的一端转动连接，两个半圆夹环701的另一端均设置有连接块702，连接块702上开设有连接穿孔703，两个连接块702并拢时在穿孔703中设置有连接螺栓，半圆夹环701的内壁上均设置有与环形箍槽108上每个通孔109相对应的固定插钉704。
实施例二
本实施例2介绍了在实施例1基础上进一步改进的油田井下充填工具，其主要将锥形端部接管303的下端连接有节流阀改成一个可调节流装置8，下面结合附图11和附图12对其进一步说明。
首先，本实施例2与实施例1相同之处不做再次说明，其不同之处在于：整个可调节流装置8包括矩形壳体801，矩形壳体801的上端连接有与锥形端部接管303相连接的出水管802，并且出水管802与锥形端部接管303之间通过螺纹实现螺接。在矩形壳体801的下端连接有进水管803，矩形壳体801的内部下端固定有第一隔板804，第一隔板804上均匀开设有大量第一透水孔8041，位于第一隔板804的上表面活动设置有第二隔水板805，第二隔水板805上开设有与每个第一透水孔8041相对应的第二透水孔8051，第二隔水板805的一端面连接有弹簧806，弹簧806与矩形壳体801的侧壁相连接，位于弹簧806对称的矩形壳体801上设置有螺纹筒807，螺纹筒807中螺接有螺纹顶杆808，螺纹顶杆808的内端与第二隔水板805侧面相抵接，螺纹顶杆808的外端设置有螺帽809。
当打压的液体流量变化时，作业人员可通过转动螺帽809使得螺纹顶杆808顶动第二隔水板805在第一隔板804上表面滑动，从而使得第一透水孔8041与第二透水孔8051之间发生部分错位，从而改变打压的液体大于可调节流装置中所通过的液体流量，会形成截流，从而实现液体打压，形成截流，其可适用于不同打压水的流量情况，适用范围更广。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种油田井下充填工具，其特征在于，包括充填中心管(1)、上接头管(2)、下接头管(3)和胶皮套筒(4)；所述上接头管(2)的外圆面上设置有阶梯凸环(201)，所述阶梯凸环(201)的下端外圆面设置有外螺纹(202)，所述上接头管(2)中套设有锥形皮碗(5)，所述锥形皮碗(5)的上端内壁上设置有与外螺纹(202)相配合的内螺纹(501)，所述锥形皮碗(5)通过外螺纹(202)与内螺纹(501)实现与上接头管(2)的连接，所述锥形皮碗(5)的下端内壁与上接头管(2)外壁之间形成了环形冲砂空间(502)，位于所述环形冲砂空间(502)中的上接头管(2)上开设有若干充填孔(203)，所述上接头管(2)的内部设置有与上接头管(2)内部直径相等的圆形封堵(6)，所述圆形封堵(6)设置在充填孔(203)处，且所述圆形封堵(6)与上接头管(2)内壁之间轴向密封滑动设置，所述圆形封堵(6)的圆心处开设有锥形通孔(601)，所述锥形通孔(601)中设置有钢球(602)；所述上接头管(2)的下端连接有第一法兰(204)，位于所述第一法兰(204)下方的上接头管(2)端部连接有第一锥形密封插管(205)，所述充填中心管(1)的顶端连接有第二法兰(101)，所述充填中心管(1)的内壁上端开设有与第一锥形密封插管(205)相配合的上锥形插槽(102)，所述第二法兰(101)与第一法兰(204)之间通过螺栓紧固连接，所述充填中心管(1)的下端连接第三法兰(103)，所述充填中心管(1)的内壁下端开设有下锥形插槽(104)，所述下接头管(3)的上端设置有第四法兰(301)，位于所述第四法兰(301)上方的下接头管(3)的端部连接有与下锥形插槽(104)相配合的第二锥形密封插管(302)，所述第四法兰(301)与第三法兰(103)之间也通过螺栓紧固连接，所述下接头管(3)的下端连接有锥形端部接管(303)，所述锥形端部接管(303)的下端连接有可调节流装置(8)；所述充填中心管(1)的中间段外圆面上呈环形阵列开设有若干间隙孔(105)，所述胶皮套筒(4)套设在间隙孔(105)处的充填中心管(1)外围，位于所述充填中心管(1)的上下两端外圆面上均设置有两个镜像对称的胶皮套筒夹环(106)，所述胶皮套筒夹环(106)远离胶皮套筒(4)的一端与充填中心管(1)的外壁相焊接，所述胶皮套筒夹环(106)靠近胶皮套筒(4)的一端设置有插入间隙(107)，所述胶皮套筒(4)的上下两端均连接有能够伸入插入间隙(107)中的端环部(401)，位于所述插入间隙(107)处的胶皮套筒夹环(106)外圆面设置有环形箍槽(108)，所述环形箍槽(108)上呈环形阵列开设有多个通孔(109)，所述环形箍槽(108)中设置有胶皮套筒固定夹箍组件(7)；其中，所述胶皮套筒固定夹箍组件(7)包括两个对称设置有半圆夹环(701)，两个所述半圆夹环(701)的一端转动连接，两个所述半圆夹环(701)的另一端均设置有连接块(702)，所述连接块(702)上开设有连接穿孔(703)，两个所述连接块(702)并拢时在穿孔(703)中设置有连接螺栓，所述半圆夹环(701)的内壁上均设置有与环形箍槽(108)上每个通孔(109)相对应的固定插钉(704)；所述可调节流装置(8)包括矩形壳体(801)，所述矩形壳体(801)的上端连接有与锥形端部接管(303)相连接的出水管(802)，所述矩形壳体(801)的下端连接有进水管(803)，所述矩形壳体(801)的内部下端固定有第一隔板(804)，所述第一隔板(804)上均匀开设有大量第一透水孔(8041)，位于所述第一隔板(804)的上表面活动设置有第二隔水板(805)，所述第二隔水板(805)上开设有与每个第一透水孔(8041)相对应的第二透水孔(8051)，所述第二隔水板(805)的一端面连接有弹簧(806)，所述弹簧(806)与矩形壳体(801)的侧壁相连接，位于所述弹簧(806)对称的矩形壳体(801)上设置有螺纹筒(807)，所述螺纹筒(807)中螺接有螺纹顶杆(808)，所述螺纹顶杆(808)的内端与第二隔水板(805)侧面相抵接，所述螺纹顶杆(808)的外端设置有螺帽(809)；所述外螺纹(202)和内螺纹(501)均为NPT锥形密封螺纹；所述上接头管(2)上开设的充填孔(203)设置有2～4个，且呈环形阵列设置在接头管(2)的同一环形上；所述圆形封堵(6)的外圆面上设置有橡胶密封环(603)；所述第一法兰(204)与第二法兰(101)、第三法兰(103)与第四法兰(301)的连接处之间均设置有环形密封垫圈；所述充填中心管(1)的中间段外圆面上开设的间隙孔(105)为3～5个；所述间隙孔(105)呈长条形，且与充填中心管(1)的轴线相平行，所述间隙孔(105)长为20mm，宽度为0.5mm。
2.根据权利要求1所述的一种油田井下充填工具，其特征在于：所述胶皮套筒(4)由具有弹性性能的橡胶材料制成。
3.根据权利要求1所述的一种油田井下充填工具，其特征在于：所述通孔(109)在环形箍槽(108)上沿轴向设置有三组，且每组通孔(109)均呈环形阵列设置有8～12个。
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2020
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