CN112343562A - 一种进行砾石填充的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种进行砾石填充的装置，包括防砂管，防砂内管柱上开设有注砂逆止孔，防砂内管柱外侧套接有双层筛管，弹性橡胶套筒与出砂孔之间设有出砂空隙；注射管的下端安装有喷头，注射管的下端还安装有阻尼器；洗井管的下端连接有潜水泵，洗井管的下端连接有高压喷水头；本发明将防砂管设置成防砂内管柱与双层筛管的结合，在完成外部防砂填充后，再次向防砂内管柱与双层筛管之间填充一层厚度较薄的细砂填充液，在不会大幅度影响正常产出的情况下，提高了水质或油质的质量；通过注射管与洗井管的操作即可以实现注砂填充及洗井的操作，结构较为简单，成本较低，极适合于400米以下的浅井、水平井、斜井填充使用。

Description

一种进行砾石填充的装置及方法

技术领域

本发明涉及井道砾石填充技术领域，具体来说，涉及一种进行砾石填充的装置，尤其还涉及一种进行砾石填充的方法。

背景技术

砾石是风化岩石经水流长期搬运而成的粒径为2～60mm的无棱角的天然粒料。是沉积物分类中的一种名称，平均粒径大于1毫米的岩石或矿物碎屑物。按平均粒径大小，又可把砾石细分为巨砾、粗砾和细砾三种，平均粒径1-10毫米的称细砾，为10-100毫米的称粗砾，大于100毫米的称巨砾。砾石经胶结成岩后，称砾岩或角砾岩。砾石常用在基层与路基之间的结构层，主要用以隔断毛细水上升侵入路面基层。

砾石填充液，在砾石填充作业中用来携带砾石或砂粒片将其运送到井下预定位置的液体，这种液体不含有可能伤害地层及砾石层渗透率的物质，能较快降解，使砾石柱在井下能保持最佳的填充密度和过滤能力。这种液体常用在水井、油井井道中，用于制造过滤层，得到更好的水质或油质。

现有的井道砾石填充时，一般会在防砂管与套管之间形成砂液填充层，为保持出水量或出油量，单一的这种砂液填充层不会使用较细颗粒的砾石液；而水质或油质相对较差。因此，我们提出一种进行砾石填充的装置及方法。

发明内容

本发明的技术任务是针对以上不足，提供一种进行砾石填充的装置及方法，在现有井道填充的基础上，将防砂管设置成防砂内管柱与双层筛管的结合，在完成外部防砂填充后，再次向防砂内管柱与双层筛管之间填充一层厚度较薄的细砂填充液，在不会大幅度影响正常产出的情况下，提高了水质或油质的质量；通过注射管与洗井管的操作即可以实现注砂填充及洗井的操作，结构较为简单，成本较低，极适合于400米以下的浅井、水平井、斜井填充使用；可以对现有过滤精度达不到要求的井道进行改进，改造现有井道，增加细砂砾石液填充层，且操作方便来解决上述问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种进行砾石填充的装置，包括：

防砂管，所述防砂管包括防砂内管柱，所述防砂内管柱的内壁上开设有注砂逆止孔以及出油孔，所述防砂内管柱的外侧套接有双层筛管，所述双层筛管与所述防砂内管柱之间固定连接有封闭环，封闭环将双层筛管与防砂内管柱之间从上至下分割成若干个环空空间；所述注砂逆止孔的一侧固定连通有连接头，所述连接头的一端呈封闭的半球面结构，且连接头上开设有出砂孔，所述连接头靠近防砂内管柱的一端固定套接有弹性橡胶套筒，且弹性橡胶套筒与出砂孔之间设置有出砂空隙；

注射管，所述注射管的上端固定连接有第一吊环，所述注射管的下端安装有喷头，所述注射管的上端位于第一吊环的下侧密封套接有中空套块，所述中空套块的一侧连通有高压软管，所述注射管上位于所述中空套块内部的侧壁上开设有通孔，所述注射管的下端位于所述喷头上方的侧壁上还安装有阻尼器；

洗井管，所述洗井管的上端固定连接有第二吊环，所述洗井管的下端固定连接有潜水泵，所述潜水泵的下端固定连接有与潜水泵进口连通的抽液口，所述洗井管的下端还连接有高压喷水头，所述高压喷水头呈长条弧形喷管结构，且高压喷水头的一端从潜水泵的外侧延伸至抽液口的下方；所述洗井管的上端位于所述第二吊环下侧的侧壁上贯穿连接有注水管和抽液管，所述注水管的下端延伸至洗井管的内底部并与所述高压喷水头连通，所述抽液管的下端延伸至洗井管的内底部并与所述潜水泵的出口连通；

砾石液存储箱，所述砾石液存储箱的一侧固定连接有净水箱，所述净水箱的一侧固定连接有砾石液过滤箱，所述砾石液过滤箱的内部固定连接有倾斜设置的过滤板，所述过滤板的表面开设有过滤孔，所述过滤板的上表面开覆盖有无纺布过滤层，所述砾石液过滤箱与所述净水箱的侧壁上还开设有连通孔，所述净水箱的一侧侧壁上固定连接有高压水泵，所述高压水泵的进口通过管道与所述净水箱的内部连通，且所述高压水泵的出口与所述注水管的一端连通，所述砾石液存储箱的一侧固定连接有防砂泵，所述防砂泵的进口与所述砾石液存储箱的内部连通，且所述防砂泵的出口与所述注射管的一端连通，所述抽液管的一端与所述砾石液过滤箱的一侧上部连通；

还包括有套管，所述套管的内部安装有扶正器以及封隔器，所述防砂管贯穿于所述扶正器以及封隔器，所述套管的下端安装有丝堵。

作为优选，所述洗井管的内部还安装有电线，所述电线的下端与所述潜水泵连接，且所述电线的上端贯穿于所述洗井管的上端并连接有供电设备。

作为优选，所述喷头设置为锥形结构的旋转喷头，且喷头的侧面上呈环形均匀设置有三只喷嘴。

作为优选，所述通孔设置有为椭圆形结构的腰孔，且通孔在中空套块内的注射管侧壁上的两个不同高度上设置有六个。

作为优选，所述注砂逆止孔设置为锥形孔，且注砂逆止孔口部较大的一端设置在所述防砂内管柱的内侧。

作为优选，所述砾石液存储箱、净水箱以及砾石液过滤箱设置为一体结构，且砾石液存储箱内设置有分别用于存放细砂砾石液和用于存放粗砂砾石液的两个储存仓。

本发明还提供了一种进行砾石填充的方法，包括以下步骤：

S1、准备：通过现有的常规操作方式，将套管投入到井内，然后将防砂管利用扶正器投入到套管内部，再通过钻杆器、封隔器以及填充工具向套管及防砂管之间的环空空间中注入粗砾石填充液，填充完成后，形成粗砂液层；然后采用常规操作方式进行一步洗井操作；

S2、细砂砾石液填充：将注射管投入到防砂内管柱的内底部；通过启动防砂泵将砾石液存储箱中的细砂砾石液加压后，沿着注射管泵入到喷头内，并进行加压注射；在压力情况下，细砂砾石液通过注砂逆止孔进入到双层筛管与防砂内管柱之间环空中，通过注砂逆止孔一端连接头上的弹性橡胶套筒具有逆止的作用，防止细砂砾石液回流，且注射完成后自动封闭，形成细砂液填充层；如此从防砂内管柱的底部依次循环渐进将喷头拔高到防砂管的上部，完成细砂砾石液的填充；

S3、洗井操作：将注射管取出，并向防砂管内投放入洗井管，然后启动高压水泵以及潜水泵，利用高压水泵产生的高压水流从高压喷水头喷出，搅动填充时防砂内管柱内部的细砂砾石液，然后通过潜水泵将混合液抽出到砾石液过滤箱中，通过过滤使得水可以循环利用，并滤出了砾石可以再次得到利用；然后渐进下沉洗井管的深度直到防砂管的内底部，完成洗井操作。

作为优选，在S2的细砂砾石液填充过程中，通过阻尼器可以起到滑动封闭的作用，在填充过程中阻止细砂填充液向上通过。

作为优选，在S2的细砂砾石液填充过程中，还设置有压力反馈系统，通过对注射管内部的压力检测以及阻尼器下部的压力检测，判断填充拔高的时间和速度。

作为优选，在S3的洗井操作完成后，再次沉入洗井管循环往复两次操作，将残存遗留的细砂砾石液全部抽出，提高洗井效果。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

1、本发明，在现有井道填充的基础上，将防砂管设置成防砂内管柱与双层筛管的结合，在完成外部防砂填充后，再次向防砂内管柱与双层筛管之间填充一层厚度较薄的细砂填充液，在不会大幅度影响正常产出的情况下，提高了水质或油质的质量；

2、本发明，通过注射管与洗井管的操作即可以实现注砂填充及洗井的操作，结构较为简单，成本较低，极适合于400米以下的浅井、水平井、斜井填充使用；

3、本发明，可以对现有过滤精度达不到要求的井道进行改进，改造现有井道，增加细砂砾石液填充层，且操作方便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中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是根据本发明实施例防砂管填充后的局部剖面结构示意图；

图2是根据本发明实施例注砂逆止孔的结构示意图；

图3是根据本发明实施例注砂时的结构示意图；

图4是根据本发明实施例中空套块的内部结构示意图；

图5是根据本发明实施例砾石液存储箱、净水箱及砾石液过滤箱的结构示意图；

图6是根据本发明实施例净水箱及砾石液过滤箱的内部结构示意图；

图7是根据本发明实施例洗井时的结构示意图；

图8是根据本发明实施例洗井管的剖面结构示意图。

图中：

1、防砂内管柱；2、细砂液填充层；3、双层筛管；4、注砂逆止孔；5、出油孔；6、套管；7、扶正器；8、封隔器；9、防砂管；10、高压软管；11、第一吊环；12、中空套块；13、注射管；14、粗砂液层；15、阻尼器；16、喷头；17、丝堵；18、通孔；19、第二吊环；20、注水管；21、抽液管；22、洗井管；23、潜水泵；24、抽液口；25、高压喷水头；26、电线；27、封闭环；28、连接头；29、出砂孔；30、弹性橡胶套筒；31、砾石液存储箱；32、净水箱；33、砾石液过滤箱；34、过滤板；35、高压水泵；36、防砂泵；37、无纺布过滤层；38、过滤孔；39、连通孔。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

如图1-图8所示，根据本发明实施例的一种进行砾石填充的装置，包括：

防砂管9，防砂管9包括防砂内管柱1，防砂内管柱1的内壁上开设有注砂逆止孔4以及出油孔5，防砂内管柱1的外侧套接有双层筛管3，双层筛管3与防砂内管柱1之间固定连接有封闭环27，封闭环27将双层筛管3与防砂内管柱1之间从上至下分割成若干个环空空间；注砂逆止孔4的一侧固定连通有连接头28，连接头28的一端呈封闭的半球面结构，且连接头28上开设有出砂孔29，连接头28靠近防砂内管柱1的一端固定套接有弹性橡胶套筒30，且弹性橡胶套筒30与出砂孔29之间设置有出砂空隙；

注射管13，注射管13的上端固定连接有第一吊环11，注射管13的下端安装有喷头16，注射管13的上端位于第一吊环11的下侧密封套接有中空套块12，中空套块12的一侧连通有高压软管10，注射管13上位于中空套块12内部的侧壁上开设有通孔18，注射管13的下端位于喷头16上方的侧壁上还安装有阻尼器15；

洗井管22，洗井管22的上端固定连接有第二吊环19，洗井管22的下端固定连接有潜水泵23，潜水泵23的下端固定连接有与潜水泵23进口连通的抽液口24，洗井管22的下端还连接有高压喷水头25，高压喷水头25呈长条弧形喷管结构，且高压喷水头25的一端从潜水泵23的外侧延伸至抽液口24的下方；洗井管22的上端位于第二吊环19下侧的侧壁上贯穿连接有注水管20和抽液管21，注水管20的下端延伸至洗井管22的内底部并与高压喷水头25连通，抽液管21的下端延伸至洗井管22的内底部并与潜水泵23的出口连通；

砾石液存储箱31，砾石液存储箱31的一侧固定连接有净水箱32，净水箱32的一侧固定连接有砾石液过滤箱33，砾石液过滤箱33的内部固定连接有倾斜设置的过滤板34，过滤板34的表面开设有过滤孔38，过滤板34的上表面开覆盖有无纺布过滤层37，砾石液过滤箱33与净水箱32的侧壁上还开设有连通孔39，净水箱32的一侧侧壁上固定连接有高压水泵35，高压水泵35的进口通过管道与净水箱32的内部连通，且高压水泵35的出口与注水管20的一端连通，砾石液存储箱31的一侧固定连接有防砂泵36，防砂泵36的进口与砾石液存储箱31的内部连通，且防砂泵36的出口与注射管13的一端连通，抽液管21的一端与砾石液过滤箱33的一侧上部连通；

还包括有套管6，套管6的内部安装有扶正器7以及封隔器8，防砂管9贯穿于扶正器7以及封隔器8，套管6的下端安装有丝堵17。

洗井管22的内部还安装有电线26，电线26的下端与潜水泵23连接，且电线26的上端贯穿于洗井管22的上端并连接有供电设备。

通过采用上述技术方案，利用电线26给潜水泵23进行供电，并可以操作潜水泵23的开关。

喷头16设置为锥形结构的旋转喷头，且喷头16的侧面上呈环形均匀设置有三只喷嘴。

通过采用上述技术方案，旋转喷头便于均匀注射。

通孔18设置有为椭圆形结构的腰孔，且通孔18在中空套块12内的注射管13侧壁上的两个不同高度上设置有六个。

通过采用上述技术方案，通过通孔18便于砂液的进入。

注砂逆止孔4设置为锥形孔，且注砂逆止孔4口部较大的一端设置在防砂内管柱1的内侧。

通过采用上述技术方案，锥形孔的作用便于砂液正向进入，反向阻隔。

砾石液存储箱31、净水箱32以及砾石液过滤箱33设置为一体结构，且砾石液存储箱31内设置有分别用于存放细砂砾石液和用于存放粗砂砾石液的两个储存仓。

通过采用上述技术方案，通过一体结构的设计，便于车载运输。

为了方便理解本发明的上述技术方案，以下就本发明在实际过程中的工作原理或者操作方式进行详细说明。

在实际应用时，本发明进行砾石填充的方法，包括以下步骤：

S1、准备：通过现有的常规操作方式，将套管6投入到井内，然后将防砂管9利用扶正器7投入到套管6内部，再通过钻杆器、封隔器8以及填充工具向套管6及防砂管9之间的环空空间中注入粗砾石填充液，填充完成后，形成粗砂液层14；然后采用常规操作方式进行一步洗井操作；

S2、细砂砾石液填充：将注射管13投入到防砂内管柱1的内底部；通过启动防砂泵36将砾石液存储箱31中的细砂砾石液加压后，沿着注射管13泵入到喷头16内，并进行加压注射；在压力情况下，细砂砾石液通过注砂逆止孔4进入到双层筛管3与防砂内管柱1之间环空中，通过注砂逆止孔4一端连接头28上的弹性橡胶套筒30具有逆止的作用，防止细砂砾石液回流，且注射完成后自动封闭，形成细砂液填充层2；如此从防砂内管柱1的底部依次循环渐进将喷头16拔高到防砂管9的上部，完成细砂砾石液的填充；

S3、洗井操作：将注射管13取出，并向防砂管9内投放入洗井管22，然后启动高压水泵35以及潜水泵23，利用高压水泵35产生的高压水流从高压喷水头25喷出，搅动填充时防砂内管柱1内部的细砂砾石液，然后通过潜水泵23将混合液抽出到砾石液过滤箱33中，通过过滤使得水可以循环利用，并滤出了砾石可以再次得到利用；然后渐进下沉洗井管22的深度直到防砂管9的内底部，完成洗井操作。

在S2的细砂砾石液填充过程中，通过阻尼器15可以起到滑动封闭的作用，在填充过程中阻止细砂填充液向上通过。在S2的细砂砾石液填充过程中，还设置有压力反馈系统，通过对注射管13内部的压力检测以及阻尼器15下部的压力检测，判断填充拔高的时间和速度。在S3的洗井操作完成后，再次沉入洗井管22循环往复两次操作，将残存遗留的细砂砾石液全部抽出，提高洗井效果。

综上，本发明在现有井道填充的基础上，将防砂管9设置成防砂内管柱1与双层筛管3的结合，在完成外部防砂填充后，再次向防砂内管柱1与双层筛管3之间填充一层厚度较薄的细砂填充液，在不会大幅度影响正常产出的情况下，提高了水质或油质的质量；通过注射管13与洗井管22的操作即可以实现注砂填充及洗井的操作，结构较为简单，成本较低，极适合于400米以下的浅井、水平井、斜井填充使用；可以对现有过滤精度达不到要求的井道进行改进，改造现有井道，增加细砂砾石液填充层，且操作方便。

通过上面具体实施方式，所述技术领域的技术人员可容易的实现本发明。但是应当理解，本发明并不限于上述的具体实施方式。在公开的实施方式的基础上，所述技术领域的技术人员可任意组合不同的技术特征，从而实现不同的技术方案。

Claims (10)

1.一种进行砾石填充的装置，其特征在于，包括：

防砂管(9)，所述防砂管(9)包括防砂内管柱(1)，所述防砂内管柱(1)的内壁上开设有注砂逆止孔(4)以及出油孔(5)，所述防砂内管柱(1)的外侧套接有双层筛管(3)，所述双层筛管(3)与所述防砂内管柱(1)之间固定连接有封闭环(27)，封闭环(27)将双层筛管(3)与防砂内管柱(1)之间从上至下分割成若干个环空空间；所述注砂逆止孔(4)的一侧固定连通有连接头(28)，所述连接头(28)的一端呈封闭的半球面结构，且连接头(28)上开设有出砂孔(29)，所述连接头(28)靠近防砂内管柱(1)的一端固定套接有弹性橡胶套筒(30)，且弹性橡胶套筒(30)与出砂孔(29)之间设置有出砂空隙；

注射管(13)，所述注射管(13)的上端固定连接有第一吊环(11)，所述注射管(13)的下端安装有喷头(16)，所述注射管(13)的上端位于第一吊环(11)的下侧密封套接有中空套块(12)，所述中空套块(12)的一侧连通有高压软管(10)，所述注射管(13)上位于所述中空套块(12)内部的侧壁上开设有通孔(18)，所述注射管(13)的下端位于所述喷头(16)上方的侧壁上还安装有阻尼器(15)；

洗井管(22)，所述洗井管(22)的上端固定连接有第二吊环(19)，所述洗井管(22)的下端固定连接有潜水泵(23)，所述潜水泵(23)的下端固定连接有与潜水泵(23)进口连通的抽液口(24)，所述洗井管(22)的下端还连接有高压喷水头(25)，所述高压喷水头(25)呈长条弧形喷管结构，且高压喷水头(25)的一端从潜水泵(23)的外侧延伸至抽液口(24)的下方；所述洗井管(22)的上端位于所述第二吊环(19)下侧的侧壁上贯穿连接有注水管(20)和抽液管(21)，所述注水管(20)的下端延伸至洗井管(22)的内底部并与所述高压喷水头(25)连通，所述抽液管(21)的下端延伸至洗井管(22)的内底部并与所述潜水泵(23)的出口连通；

砾石液存储箱(31)，所述砾石液存储箱(31)的一侧固定连接有净水箱(32)，所述净水箱(32)的一侧固定连接有砾石液过滤箱(33)，所述砾石液过滤箱(33)的内部固定连接有倾斜设置的过滤板(34)，所述过滤板(34)的表面开设有过滤孔(38)，所述过滤板(34)的上表面开覆盖有无纺布过滤层(37)，所述砾石液过滤箱(33)与所述净水箱(32)的侧壁上还开设有连通孔(39)，所述净水箱(32)的一侧侧壁上固定连接有高压水泵(35)，所述高压水泵(35)的进口通过管道与所述净水箱(32)的内部连通，且所述高压水泵(35)的出口与所述注水管(20)的一端连通，所述砾石液存储箱(31)的一侧固定连接有防砂泵(36)，所述防砂泵(36)的进口与所述砾石液存储箱(31)的内部连通，且所述防砂泵(36)的出口与所述注射管(13)的一端连通，所述抽液管(21)的一端与所述砾石液过滤箱(33)的一侧上部连通；

还包括有套管(6)，所述套管(6)的内部安装有扶正器(7)以及封隔器(8)，所述防砂管(9)贯穿于所述扶正器(7)以及封隔器(8)，所述套管(6)的下端安装有丝堵(17)。

2.根据权利要求1所述的一种进行砾石填充的装置，其特征在于，所述洗井管(22)的内部还安装有电线(26)，所述电线(26)的下端与所述潜水泵(23)连接，且所述电线(26)的上端贯穿于所述洗井管(22)的上端并连接有供电设备。

3.根据权利要求1所述的一种进行砾石填充的装置，其特征在于，所述喷头(16)设置为锥形结构的旋转喷头，且喷头(16)的侧面上呈环形均匀设置有三只喷嘴。

4.根据权利要求1所述的一种进行砾石填充的装置，其特征在于，所述通孔(18)设置有为椭圆形结构的腰孔，且通孔(18)在中空套块(12)内的注射管(13)侧壁上的两个不同高度上设置有六个。

5.根据权利要求1所述的一种进行砾石填充的装置，其特征在于，所述注砂逆止孔(4)设置为锥形孔，且注砂逆止孔(4)口部较大的一端设置在所述防砂内管柱(1)的内侧。

6.根据权利要求1所述的一种进行砾石填充的装置，其特征在于，所述砾石液存储箱(31)、净水箱(32)以及砾石液过滤箱(33)设置为一体结构，且砾石液存储箱(31)内设置有分别用于存放细砂砾石液和用于存放粗砂砾石液的两个储存仓。

7.一种使用权利要求1-6任一项所述的一种进行砾石填充的装置进行砾石填充的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、准备：通过现有的常规操作方式，将套管投入到井内，然后将防砂管利用扶正器投入到套管内部，再通过钻杆器、封隔器以及填充工具向套管及防砂管之间的环空空间中注入粗砾石填充液，填充完成后，形成粗砂液层；然后采用常规操作方式进行一步洗井操作；

S2、细砂砾石液填充：将注射管投入到防砂内管柱的内底部；通过启动防砂泵将砾石液存储箱中的细砂砾石液加压后，沿着注射管泵入到喷头内，并进行加压注射；在压力情况下，细砂砾石液通过注砂逆止孔进入到双层筛管与防砂内管柱之间环空中，通过注砂逆止孔一端连接头上的弹性橡胶套筒具有逆止的作用，防止细砂砾石液回流，且注射完成后自动封闭，形成细砂液填充层；如此从防砂内管柱的底部依次循环渐进将喷头拔高到防砂管的上部，完成细砂砾石液的填充；

S3、洗井操作：将注射管取出，并向防砂管内投放入洗井管，然后启动高压水泵以及潜水泵，利用高压水泵产生的高压水流从高压喷水头喷出，搅动填充时防砂内管柱内部的细砂砾石液，然后通过潜水泵将混合液抽出到砾石液过滤箱中，通过过滤使得水可以循环利用，并滤出了砾石可以再次得到利用；然后渐进下沉洗井管的深度直到防砂管的内底部，完成洗井操作。

8.根据权利要求7所述的一种进行砾石填充的方法，其特征在于，在S2的细砂砾石液填充过程中，通过阻尼器可以起到滑动封闭的作用，在填充过程中阻止细砂填充液向上通过。

9.根据权利要求7所述的一种进行砾石填充的方法，其特征在于，在S2的细砂砾石液填充过程中，还设置有压力反馈系统，通过对注射管内部的压力检测以及阻尼器下部的压力检测，判断填充拔高的时间和速度。

10.根据权利要求7所述的一种进行砾石填充的方法，其特征在于，在S3的洗井操作完成后，再次沉入洗井管循环往复两次操作，将残存遗留的细砂砾石液全部抽出，提高洗井效果。

Images