CN112240178A - 一种油水井防断脱充填工具及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种油水井防断脱充填工具及其施工方法，充填工具包括下阀体，下阀体设有下阀体球座和连接套，下阀体球座与连接套通过销钉连接，连接套的两端分别与中心管和冲管接头连接，连接套的本体下部设有液流槽或孔。将防断脱充填工具连接在防砂管柱的上方、下入到井内设计位置，打压到充填口打开压力后，充填工具的充填口露出，从油管进行正挤压充填施工。本发明改变了传统防砂充填工具的设计方式，将下阀体分为下阀体球座和连接套两个部分，保证了销钉工作的可靠性。有效地解决了现有充填工具中下阀体上的销钉，在作业过程中提前剪断导致的座封失败，大大提高了充填施工的成功率，有效降低了作业成本。

Description

一种油水井防断脱充填工具及其施工方法

技术领域

本发明涉及石油工业油水井的井下充填防砂作业工具，特别是一种油水井防断脱充填工具及其施工方法。

背景技术

常规充填防砂工具，比如445-115充填工具，设有密封胶筒总成、锚定总成和换向套总成，设有两个球座，一个设在下阀体上，另一个设在冲管接头中，下阀体中的球座与打压用密封球配合。从油管打压时，胶筒推动卡瓦卡在套管上，继续打压护套推动胶筒，使胶筒膨胀，密封油套环空，同时卡瓦紧紧地卡在套管上面，支撑锚定防砂作业管柱，在丢手后，悬挂充填工具留井部分以及下方连接的滤砂管部分。

上述充填防砂工具下到设计位置后，投球打压座封、打开充填通道。关闭套管，可以对地层挤压充填；打开套管，可以进行环空循环充填，充填完成，进行反洗井、正转丢手，上提管柱，关闭充填口，起出充填工具丢手以上的连接部分，直接下泵生产，该工具已广泛应用于油水井防砂。

但是，上述防砂充填工具的作业成功率低，当工具下到设计位置后，常有打压座封不起压的情况发生，导致充填工具和防砂管柱座封失败。主要原因是充填工具中的下阀体直接与冲管接头螺纹连接，下阀体上的销钉承受冲管接头下方连接的冲管的重量，在起下油管时还要承受惯性力。在海上油田以及陆上油田的多油层、长井段防砂井中，下方连接的冲管长度增加，重量变大。在防砂管柱上提过快、管柱下放过猛等情况下，受力超过下阀体连接销钉的剪断力，就会造成销钉提前剪断，导致座封失败，也就导致了防砂管柱下井作业的失败，造成作业成功率低、作业成本高的现状。

上述问题急需解决。

发明内容

本发明的目的是针对现有充填工具存在的不足，提供一种油水井防断脱充填工具及其施工方法，避免销钉提前剪断情况的发生，解决座封失败造成的作业失败，提高防砂充填施工的成功率，降低作业成本。

为解决上述问题，本发明是这样实现的：

一种油水井防断脱充填工具包括下阀体，下阀体设有下阀体球座和连接套，下阀体球座与连接套通过销钉连接，连接套的两端分别与中心管和冲管接头连接，连接套的本体下部设有液流槽或孔。

所述连接套上部内腔中设有接纳台阶，该接纳台阶中能够座入下阀体球座，连接套的上部外圆与中心管螺纹连接、下部外圆与冲管接头螺纹连接。

所述连接套的接纳台阶的上端面到中心管出砂口下沿之间的距离大于下阀体球座的总长度。

所述连接套的上部外圆大于下部外圆、上部外圆还小于下接头的内圆，在连接套与下接头和变扣接头之间形成液流夹壁腔，该液流夹壁腔与充填工具的液流通道连通。

所述下阀体球座的上部内腔是锥形腔、与投入的密封球相配合，下阀体球座的上部外圆大于下部外圆、与中心管的下部内圆形成液流环空。

所述下阀体球座上部外圆设有密封圈、位于前述上部外圆下方的密封圈到上方密封圈之间的距离大于中心管出砂口的口高。

用于一种油水井防断脱充填工具的施工方法是：

A、将防断脱充填工具连接在防砂管柱的上方、下入到井内设计位置，首先投入密封球，密封球座落在下阀体球座上部的锥形腔中；

B、从油管打压，将座封销钉一剪断，继续打压使胶筒膨胀、卡瓦的卡瓦牙牢牢卡在套管上，完成座封；

C、继续打压到充填口打开压力后，下阀体球座与连接套之间的销钉被剪断，下阀体球座下滑，坐在连接套的接纳台阶上，充填工具的充填口露出；

D、关闭套管闸门，从油管进行正挤压充填施工；

E、打开套管闸门，从油管进行正循环充填，液体从充填口流入油套环空；

F、正循环充填完成后，进行反循环洗井；

G、反循环洗井后，上提防砂管柱至原悬重，正转丢手，实现充填工具与留井管柱的分离。

与现有充填工具相比，本发明的显著效果是，本发明改变了传统防砂充填工具的设计方式，将下阀体分为下阀体球座和连接套两个部分。下阀体球座和连接套之间为销钉连接，连接套上部与中心管螺纹连接、下部与冲管接头螺纹连接。这样，冲管的重量就传递不到下阀体球座的销钉上，保证了销钉工作的可靠性，有效地解决了现有充填工具中下阀体上的销钉，在作业过程中提前剪断导致的座封失败。

本发明的技术改造方案简单、效果显著，大大提高了充填施工的成功率，有效降低了作业成本。能够满足海上大斜度、多油层、长井段防砂井以及陆地复杂作业防砂井的作业要求，具有显著的使用效果并能取得很好的经济效益。

附图说明

图1是本发明工具的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图详述本发明，并非限制本发明的保护范围，凡使用本发明的设计思路得出的改进均属于本发明的保护范畴。

下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，参见图1，一种油水井防断脱充填工具包括下阀体，下阀体设有下阀体球座15和连接套21，下阀体球座15与连接套21通过销钉18连接，连接套21的两端分别与中心管3和冲管接头22连接，连接套21的本体下部设有液流槽或孔，冲管接头22上部设有球座、下部与冲管连接。本工具的中心管3上端与上接头1螺纹连接、下端通过螺纹顺次连接连接套21和冲管接头22，中心管3中部的连接台阶设有左旋外螺纹与外管9连接并通过外管9将胶筒总成和锚定总成连接在中心管3的外部，中心管3连接台阶的左旋外螺纹中设有纵向液流槽。锚定总成的下锥体14内还装有换向套总成，换向套总成包括换向套、密封套16和弹簧17。密封套16和弹簧17安装在换向套内，密封套16能够在弹簧17的推力下向上移动，关闭换向套上面的出砂口。本工具的充填口由中心管3的出砂口和下锥体14的出砂口组成。下锥体14的出砂口被关闭了，也就关闭了本充填工具的充填口。打捞筒5分别通过座封销钉一6和座封销钉二10与座封滑套4和外管9连接。

所述连接套21上部内腔中设有接纳台阶，该接纳台阶中能够座入下阀体球座15，连接套21的上部外圆与中心管3螺纹连接、下部外圆与冲管接头22螺纹连接。

所述连接套21的接纳台阶的上端面到中心管3出砂口下沿之间的距离大于下阀体球座15的总长度，当下阀体球座15落座在连接套21的接纳台阶后，不会遮挡中心管3的出砂口。

所述连接套21的上部外圆大于下部外圆、上部外圆还小于下接头20的内圆，在连接套21与下接头20和变扣接头19之间形成液流夹壁腔，该液流夹壁腔与充填工具的液流通道连通，能够实现反循环洗井。本充填工具反洗井时，液流从座封滑套4上的循环孔进入、沿中心管3中部连接台阶中的纵向液流槽、中心管3与外管9之间的液流环隙以及下锥体14的夹壁腔，经连接套21下部的液流槽或孔进入中心管3内腔，向上进入油管，实现反循环洗井。下锥体14下部均布三个出砂口，出砂口之间为两层管体焊接而成、形成夹壁腔，可以使液体通过，下锥体14与下接头20之间通过变扣接头19连接，在下接头20和变扣接头19与连接套21之间形成液流夹壁腔。

所述下阀体球座15的上部内腔是锥形腔、与投入的密封球相配合，下阀体球座15的上部外圆大于下部外圆、与中心管3的下部内圆形成液流环空。

所述下阀体球座15上部外圆设有密封圈、位于前述上部外圆下方的密封圈到上方密封圈之间的距离大于中心管3出砂口的口高，在没有打压打开本工具的充填口之前，对中心管3上的出砂口实现密封。

用于一种油水井防断脱充填工具的施工方法是：

A、将防断脱充填工具连接在防砂管柱的上方、下入到井内设计位置，首先投入密封球，密封球座落在下阀体球座15上部的锥形腔中；

B、从油管打压，将座封销钉一6剪断，继续打压使胶筒11膨胀、卡瓦13的卡瓦牙牢牢卡在套管上，完成座封；

在B步骤中，液体压力通过中心管3上的传压孔，顺序推动座封活塞2和座封滑套4以及锁环7下移，将座封销钉一6剪断；与此同时座封滑套4还顺序推动护套8、胶筒11、上锥体12和卡瓦13下移；随着压力的增加和座封滑套4的下行，座封滑套4上的循环口露出，胶筒11被压缩变形后紧贴在套管上，卡瓦13牢固地锚定在套管内壁上；胶筒11密封了油套环空，起到换向作用，卡瓦13起到锚定连接着本防断脱充填工具的防砂管柱的作用以及在防砂管柱实现丢手后能够悬挂本充填工具下部由下接头20连接的滤砂管的作用。

C、继续打压到充填口打开压力后，下阀体球座15与连接套21之间的销钉18被剪断，下阀体球座15下滑，坐在连接套21的接纳台阶上，充填工具的充填口露出；

D、关闭套管闸门，从油管进行正挤压充填施工，携砂液或水从充填口出来，经滤砂管进入地层，砾石留在滤砂管外，液体经与冲管接头22连接的冲管底部进入冲管接头22内；

E、打开套管闸门，从油管进行正循环充填，液体从充填口流入油套环空；

在E步骤中，液体顶开冲管接头22上面的密封球，经连接套21上的液流槽或孔进入液流夹壁腔，经锚定总成中下锥体14的夹壁腔向上进入由中心管3与外管9形成的液流环隙，再向上到中心管3和外管9的连接台阶处，中心管3上的左旋螺纹有纵向液流槽，允许流体流过；液流继续向上分别通过中心管3和打捞筒5、座封滑套4形成的环空，从座封滑套4上部外露的循环口流向套管，实现了本充填工具的正循环充填。

F、正循环充填完成后，进行反循环洗井；洗出多余砂粒，洗井液从套管进入，经座封滑套4上部的循环口进入，向下进入下锥体14的夹壁腔，自连接套21的液流槽或孔进入中心管3内腔，从而进入油管，实现反循环洗井。

G、反循环洗井后，上提防砂管柱至原悬重，正转丢手，实现充填工具与留井管柱的分离。

在G步骤中，反洗井干净后，上提防砂管柱至原悬重，正转丢手时，上接头1带动中心管3旋转，中心管3和外管9是左旋螺纹连接，旋转一定圈数后，中心管3与外管9分开。上提防砂管柱，上接头1带动中心管3、座封活塞2、下阀体球座15、连接套21、冲管接头22以及与冲管接头22连接的冲管从井中起出。同时随着中心管3的上移，原来卡在中心管3的弹簧支撑台阶上面的弹簧17推动密封套16上行，将本充填工具的充填口关闭，起出防砂管柱，完成整个防砂过程。

所述充填口打开压力设定在17MPa－19MPa之间。

上面叙述的实施例仅仅为典型实施例，但本发明不仅限于这些实施例，本领域的技术人员可以在不偏离本发明的精神和启示下做出修改。本文所公开的方案可能存在很多变更、组合和修改，且都在本发明的范围内，因此，保护范围不仅限于上文的说明。

Claims (8)

1.一种油水井防断脱充填工具，包括下阀体，其特征是，下阀体设有下阀体球座（15）和连接套（21），下阀体球座（15）与连接套（21）通过销钉（18）连接，连接套（21）的两端分别与中心管（3）和冲管接头（22）连接，连接套（21）的本体下部设有液流槽或孔。

2.如权利要求1所述的一种油水井防断脱充填工具，其特征是，所述连接套（21）上部内腔中设有接纳台阶，该接纳台阶中能够座入下阀体球座（15），连接套（21）的上部外圆与中心管（3）螺纹连接、下部外圆与冲管接头（22）螺纹连接。

3.如权利要求2所述的一种油水井防断脱充填工具，其特征是，所述连接套（21）的接纳台阶的上端面到中心管（3）出砂口下沿之间的距离大于下阀体球座（15）的总长度。

4.如权利要求1或2或3所述的一种油水井防断脱充填工具，其特征是，所述连接套（21）的上部外圆大于下部外圆、上部外圆还小于下接头（20）的内圆，在连接套（21）与下接头（20）和变扣接头（19）之间形成液流夹壁腔，该液流夹壁腔与充填工具的液流通道连通。

5.如权利要求4所述的一种油水井防断脱充填工具，其特征是，所述下阀体球座（15）的上部内腔是锥形腔、与投入的密封球相配合，下阀体球座（15）的上部外圆大于下部外圆、与中心管（3）的下部内圆形成液流环空。

6.如权利要求5所述的一种油水井防断脱充填工具，其特征是，所述下阀体球座（15）上部外圆设有密封圈、位于前述上部外圆下方的密封圈到上方密封圈之间的距离大于中心管（3）出砂口的口高。

7.用于权利要求6所述的一种油水井防断脱充填工具的施工方法是：

将防断脱充填工具连接在防砂管柱的上方、下入到井内设计位置，首先投入密封球，密封球座落在下阀体球座（15）上部的锥形腔中；

从油管打压，将座封销钉一（6）剪断，继续打压使胶筒11膨胀、卡瓦（13）的卡瓦牙牢牢卡在套管上，完成座封；

继续打压到充填口打开压力后，下阀体球座（15）与连接套（21）之间的销钉（18）被剪断，下阀体球座（15）下滑，坐在连接套（21）的接纳台阶上，充填工具的充填口露出；

关闭套管闸门，从油管进行正挤压充填施工；

打开套管闸门，从油管进行正循环充填，液体从充填口流入油套环空；

正循环充填完成后，进行反循环洗井；

反循环洗井后，上提防砂管柱至原悬重，正转丢手，实现充填工具与留井管柱的分离。

8.如权利要求7所述的一种油水井防断脱充填工具的施工方法，其特征是，所述充填口打开压力设定在17MPa－19MPa之间。

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