CN112814620A - 一种储层防漏失完井工具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种储层防漏失完井工具，包括外筒结构和内筒结构；所述外筒结构包括上接头、锁定筒、中间连接筒、板阀外筒和下接头，所述内筒结构包括支撑套、板阀结构、第一连接套、第二连接套和锁定套结构；本发明具有防漏功能，可与完井管柱一起下入，在实现地层保护，同时在生产过程中利用阀板上下液柱负压差自动打开阀板，作业结束后阀板在扭簧作用下自动关闭，无需再单独下入一趟专用开关工具，节省了作业时间和作业成本。
Description
技术领域
本发明属于石油工程技术领域，具体来说涉及一种储层防漏失完井工具。
背景技术
随着石油工业的发展，油气田开发生产的作业时效、作业成本以及作业的安全性越来越成为关键问题，油气田经过长期开采会造成地层能量亏空，压力下降，在完井和修井作业过程中会出现地层漏失，不仅影响油井的正常生产和管理，还会造成底层污染。在目前油气田开发中，在下入生产管柱或修井期间，为了防止发生漏失或溢流，要不断向井内灌入完井液，漏失到储层的完井液不但会污染储层，同时也增加了完井成本。
防漏失阀在完井、修井过程中使用既可以防止完井、修井液向地层漏失，又可以在上部井段作业期间及起下管柱期间隔离地层，作为临时弃井的屏障。目前用于封隔油气井的防漏失阀主要采用球阀和滑套结构，球阀结构在生产作业时，需要单独下入一趟专用工具打开球阀阀芯，油田才能生产，而且，当采用专用工具无法打开球阀时，需采取钻头钻掉球阀，但由于球阀为实体结构，因此会增加作业难度；滑套式储层保护阀操作复杂，且需要增加钢丝作业，操作程序复杂。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种储层防漏失完井工具。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种储层防漏失完井工具，包括外筒结构和内筒结构；
所述外筒结构包括上接头、锁定筒、中间连接筒、板阀外筒和下接头；
所述上接头与锁定筒通过螺纹连接，所述锁定筒与中间连接筒通过螺纹连接，所述中间连接筒与板阀外筒通过螺纹连接，所述板阀外筒与下接头通过螺纹连接；所述锁定筒的内表面形成有用于与锁定爪相结合的上沟槽和下沟槽；所述下接头位于筒内的内管表面形成有下接头通孔；
所述内筒结构包括支撑套、板阀结构、第一连接套、第二连接套和锁定套结构；
所述支撑套与下接头固定连接，所述支撑套外表面形成有支撑套通孔，所述支撑套的外表面形成有与限位爪相配合的限位凸起；
所述板阀结构包括阀座、阀板和限位爪，所述阀座下端与限位爪固定连接，所述阀座与限位爪套设于所述支撑套的外部，所述阀座朝向上接头的一侧端面上设置有阀板，所述阀座上端面形成有阀座凸起部，在限位爪上端形成有限位爪凸起部；
所述第一连接套包括锁定爪、内连接套、中间套和开关套，所述锁定爪与内连接套通过螺纹连接，所述内连接套与中间套通过螺纹连接，所述中间套与开关套通过螺纹连接；所述内连接套内部形成有用于对下打开套起限位作用的凸台；所述中间套形成有对向上运动起到限位作用的中间套凸起部；所述开关套的下部套设于所述阀座的外壁，可在阀座凸起部与限位爪凸起部之间上下滑动；
所述第二连接套包括上关闭套、中心套、下打开套，所述上关闭套与中心套通过螺纹连接，所述中心套与下打开套通过螺纹连；所述上关闭套和下打开套内设有沟槽，用于与开关工具弹性爪配合；
所述锁定套结构包括通过弹簧相连接的2组锁定套，所述锁定套结构套设于所述中心套与所述锁定爪之间。
在上述技术方案中，所述阀板与阀座之间通过转销安装连接，且通过扭簧实现无外力作用下处于关闭状态。
在上述技术方案中，所述阀板上端面呈凸起的球面状，上端圆周边缘处均设有若干短矩形槽，下端面呈凹陷的球面状，形成有呈由圆心向四周放射状排布的若干长直形槽，且所述长直形槽与所述短矩形槽位置为一一对应。
在上述技术方案中，所述阀板上设有两个对称的带孔耳，每个带孔耳上设有断裂槽。
在上述技术方案中，所述支撑套上端面呈倾斜切面。
在上述技术方案中，所述上接头与锁定筒的连接处设有第一固定销钉，所述上接头与锁定筒的接触面设有第一密封圈。
在上述技术方案中，所述锁定筒与上关闭套的接触面设有第二密封密封圈。
在上述技术方案中，所述上关闭套与中心套的连接处设有第二固定销钉，上关闭套与中心套的接触面设有第三密封密封圈。
在上述技术方案中，所述中心套与下打开套的连接处设有第三固定销钉，中心套与下打开套的接触面设有第四密封圈。
在上述技术方案中，所述下打开套与内连接套的接触面设有第五密封圈。
在上述技术方案中，所述锁定筒与中间连接筒的连接处设有第四固定销钉，所述锁定筒与中间连接筒的接触面设有第六密封圈。
在上述技术方案中，所述内连接套与中间套的连接处设有第五固定销钉，所述内连接套与中间套的接触面设有第七密封圈。
在上述技术方案中，所述中间连接筒和板阀外筒的连接处设有第六固定销钉，所述内连接套与中间套的接触面设有第八密封圈。
在上述技术方案中，所述中间套和开关套的连接处设有第七固定销钉，所述中间套和开关套的接触面设有第九密封圈。
在上述技术方案中，所述开关套与所述阀座的接触面设有格莱圈。
在上述技术方案中，所述板阀外筒和下接头的连接处设有第八固定销钉，所述中间套和开关套的接触面设有第十密封圈。
在上述技术方案中，所述阀座与限位爪的连接处设有第九固定销钉。
本发明的优点和有益效果为：
1、本发明具有防漏功能，可与完井管柱一起下入，在实现地层保护，同时在生产过程中利用阀板上下液柱负压差自动打开阀板，作业结束后阀板在扭簧作用下自动关闭，无需再单独下入一趟专用开关工具，节省了作业时间和作业成本；
2、工具可以通过专用开关工具重复进行开关操作，并锁定在打开或关闭状态，当处于开或关位置时，锁定爪与开关工具弹性爪自动脱开，避免出现开关工具脱手力过大的状况，作业安全可靠；
3、本发明阀座处设有压力平衡结构，板阀由关到开的过程中，阀板在开启前，上下端液体压差先通过阀座的平衡孔泄掉，有利于阀板开启；
4、阀板与阀座之间为金属密封，阀板采用全金属特殊材料，当采用开关工具无法打开阀时，可通过管内打压将阀板打碎，碎片按照设计形状破碎，破碎后保持全通径状态，不影响测试工具通过，当管内压力无法打碎阀板时，可通过下入击碎工具将其击碎，保证不影响后期生产作业，降低了作业风险。
附图说明
图1为本发明阀板关闭状态下的结构示意图(一)。
图2为本发明阀板关闭状态下的结构示意图(二)。
图3为本发明阀板开启状态下的结构示意图(一)。
图4为本发明阀板开启状态下的结构示意图(二)。
图5为阀板结构示意图(一)。
图6为阀板结构示意图(二)。
其中：1为上接头，2为锁定筒，2-1为上沟槽，2-2为下沟槽，3为上关闭套，3-1为上关闭套沟槽，4为中心套，5为锁定爪，6为锁定套，7为弹簧，8为下打开套，8-1为下打开套沟槽，9为内连接套，9-1为凸台，10为中间连接筒，11为中间套，11-1为中间套凸起部，12为板阀外筒，13为开关套，14为扭簧，15为转销，16为阀板，16-1为板面，16-2为带孔耳，16-3为短矩形槽，16-4为断裂槽，16-5为长直形槽，17为阀座，17-1为阀座凸起部，17-2为阀座通孔，18为支撑套，18-1为支撑套通孔，18-2为限位凸起，19为限位爪，19-1为限位爪凸起部，19-2为爪头，19-2为台肩，20为下接头，20-1为下接头通孔。
101为第一密封圈，102为第二密封密封圈，103为第一固定销钉，104为第三密封密封圈，105为第二固定销钉，106为第三固定销钉，107为第四密封圈，108为第五密封圈，109为第六密封圈，110为第四固定销钉，111为第七密封圈，112为第五固定销钉，113为第六固定销钉，114为第八密封圈，115为第七固定销钉，116为第九密封圈，117为格莱圈，118为第十密封圈，119为第八固定销钉。120为第九固定销钉。
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，可以根据以上附图获得其他的相关附图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
实施例
如图1至图4所示，一种储层防漏失完井工具，包括外筒结构和内筒结构；
所述外筒结构包括上接头1、锁定筒2、中间连接筒10、板阀外筒12和下接头20；
所述上接头1与锁定筒2通过螺纹连接，所述锁定筒2与中间连接10筒通过螺纹连接，所述中间连接筒10与板阀外筒12通过螺纹连接，所述板阀外筒12与下接头20通过螺纹连接；所述锁定筒2的内表面形成有用于与锁定爪5相结合的上沟槽2-1和下沟槽2-2；所述下接头20位于筒内的内管表面形成有下接头通孔20-1，通过该下接头通孔20-1使完井液、泥砂进入板阀外筒18与阀座17之间的环空中，防止堆积效应，影响生产。
所述内筒结构包括支撑套18、板阀结构、第一连接套、第二连接套和锁定套结构；
所述支撑套18与下接头20固定连接，所述支撑套18外表面形成有支撑套通孔18-1，所述支撑套18的外表面形成有与限位爪19相配合的限位凸起18-2；所述支撑套18上端面呈倾斜切面。
所述板阀结构包括阀座17、阀板16和限位爪19，所述阀座17下端与限位爪19固定连接，所述阀座17与限位爪19套设于所述支撑套18的外部，所述阀座17朝向上接头的一侧端面上设置有阀板16，所述阀座17上端面形成有阀座凸起部17-1，在限位爪19上端形成有限位爪凸起部19-1；所述阀板16与阀座17之间通过转销15安装连接，且通过扭簧14实现无外力作用下处于关闭状态。所述阀板16上端面呈凸起的球面状，上端圆周边缘处均设有若干短矩形槽16-3，如图5所示，下端面呈凹陷的球面状，形成有呈由圆心向四周放射状排布的若干长直形槽16-5，如图6所示，且所述长直形槽与所述短矩形槽位置为一一对应。所述阀板上设有两个对称的带孔耳16-2，每个带孔耳上设有断裂槽16-4。通过断裂槽可将带孔耳切断，使板面16-1整体脱离，同时，通过板面16-1正反面上的长直形槽和短矩形槽可在必要时通过工具将其击碎成圆锥形碎片，而避免影响后期生产作业。
所述第一连接套包括锁定爪5、内连接套9、中间套11和开关套13，所述锁定爪5与内连接套9通过螺纹连接，所述内连接套9与中间套11通过螺纹连接，所述中间套11与开关套13通过螺纹连接；所述内连接套9内部形成有用于对下打开套起限位作用的凸台9-1；所述中间套11形成有对向上运动起到限位作用的中间套凸起部11-1；所述开关套13的下部套设于所述阀座17的外壁，可在阀座凸起部17-1与限位爪凸起部19-1之间上下滑动；在使用时，开关套下移，带动阀板、阀座、扭簧、转销、限位爪和防转螺钉下移，支撑套在整个开关动作过程中保持不动，阀板在下行过程中被支撑套顶开；开关套上移，带动阀板、阀座、扭簧、转销、限位爪和防转螺钉上移，当阀板上行过程中脱离支撑套后，在扭簧作用下关闭。
所述第二连接套包括上关闭套3、中心套4、下打开套8，所述上关闭套3与中心套4通过螺纹连接，所述中心套4与下打开套8通过螺纹连；所述上关闭套3和下打开套8内设有沟槽(3-1和8-1)，用于与开关工具弹性爪配合；
所述锁定套结构包括通过弹簧7相连接的2组锁定套6，所述锁定套结构套设于所述中心套4与所述锁定爪5之间。
为实现各部件的密封连接，在各部件的连接处设有密封结构，密封圈配合挡圈使用：
所述上接头1与锁定筒2的连接处设有第一固定销钉103，所述上接头与锁定筒的接触面设有第一密封圈101；所述锁定筒2与上关闭套3的接触面设有第二密封密封圈102；所述上关闭套3与中心套4的连接处设有第二固定销钉105，上关闭套与中心套的接触面设有第三密封密封圈；所述中心套4与下打开套8的连接处设有第三固定销钉106，中心套与下打开套的接触面设有第四密封圈107；所述下打开套8与内连接套9的接触面设有第五密封圈108；所述锁定筒2与中间连接筒10的连接处设有第四固定销钉110，所述锁定筒与中间连接筒的接触面设有第六密封圈109；所述内连接套9与中间套11的连接处设有第五固定销钉112，所述内连接套与中间套的接触面设有第七密封圈111；所述中间连接筒10和板阀外筒12的连接处设有第六固定销钉113，所述内连接套与中间套的接触面设有第八密封圈114；所述中间套11和开关套13的连接处设有第七固定销钉115，所述中间套11和开关套13的接触面设有第九密封圈116；所述开关套13与所述阀座17的接触面设有格莱圈117；所述板阀外筒12和下接头20的连接处设有第八固定销钉119，所述中间套11和开关套13的接触面设有第十密封圈118；所述阀座17与限位爪19的连接处设有第九固定销钉120。
本发明的工作原理如下所述：
本发明及其专用开关工具随完井管柱一起下入，工具下入过程中，阀板16处于打开状态，锁定爪5下台肩锁定于锁定筒2的下沟槽2-2内，当需要关闭阀板16时，上提开关工具，开关工具弹性爪与上关闭套3的沟槽3-1啮合，带动上关闭套3、中心套4和下打开套8上移，带动开关套13上行，格莱圈将阀座的泄压孔17-2密封，随后阀板17、阀座16随开关套8上行，当阀板17上移至脱离支撑套18时，在扭簧14作用下关闭，到达关闭锁定位置时，锁定爪5上台肩锁定于锁定筒4的上沟槽2-1内，继续上提开关工具，开关工具弹性爪在板阀上接头内台阶作用下被压缩，使得弹性爪与板阀上关闭套脱开，开关工具可继续上提出板阀。同理，当需要打开阀板17时，下压开关工具，开关工具弹性爪与下打开套8内沟槽8-1啮合，带动上关闭套3、中心套4和下打开套8下移，带动开关套13下行至限位爪19上端面时，阀座泄压孔17-2露出，阀板上下液体压力平衡，开关套13继续下行，推动限位爪19、阀板16、阀座17等继续下移，阀板16被支撑套18顶开，到达开启锁定位置时，锁定爪5下台肩锁定于锁定筒2的下沟槽2-2内，继续下压开关工具，开关工具弹性爪在板阀内连接套9内台阶作用下被压缩，使得弹性爪与板阀下打开套脱开，实现开关工具与板阀脱手。
工具可通过开关工具重复进行机械打开、关闭动作，操作简单方便。当采用开关工具无法打开阀时，可通过管内打压将阀板按设计形状打碎，阀板破碎后可实现全通径，不影响测试工具通过，当管内压力无法打碎阀板时，可通过下入击碎工具将其击碎，保证不影响后期生产作业，有效降低了作业风险。
本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种储层防漏失完井工具，其特征在于：包括外筒结构和内筒结构；
所述外筒结构包括上接头、锁定筒、中间连接筒、板阀外筒和下接头；
所述上接头与锁定筒通过螺纹连接，所述锁定筒与中间连接筒通过螺纹连接，所述中间连接筒与板阀外筒通过螺纹连接，所述板阀外筒与下接头通过螺纹连接；所述锁定筒的内表面形成有用于与锁定爪相结合的上沟槽和下沟槽；所述下接头位于筒内的内管表面形成有下接头通孔；
所述内筒结构包括支撑套、板阀结构、第一连接套、第二连接套和锁定套结构；
所述支撑套与下接头固定连接，所述支撑套外表面形成有支撑套通孔，所述支撑套的外表面形成有与限位爪相配合的限位凸起；
所述板阀结构包括阀座、阀板和限位爪，所述阀座下端与限位爪固定连接，所述阀座与限位爪套设于所述支撑套的外部，所述阀座朝向上接头的一侧端面上设置有阀板，所述阀座上端面形成有阀座凸起部，在限位爪上端形成有限位爪凸起部；
所述第一连接套包括锁定爪、内连接套、中间套和开关套，所述锁定爪与内连接套通过螺纹连接，所述内连接套与中间套通过螺纹连接，所述中间套与开关套通过螺纹连接；所述内连接套内部形成有用于对下打开套起限位作用的凸台；所述中间套形成有对向上运动起到限位作用的中间套凸起部；所述开关套的下部套设于所述阀座的外壁，可在阀座凸起部与限位爪凸起部之间上下滑动；
所述第二连接套包括上关闭套、中心套、下打开套，所述上关闭套与中心套通过螺纹连接，所述中心套与下打开套通过螺纹连；所述上关闭套和下打开套内设有沟槽，用于与开关工具弹性爪配合；
所述锁定套结构包括通过弹簧相连接的2组锁定套，所述锁定套结构套设于所述中心套与所述锁定爪之间。
2.根据权利要求1所述的一种储层防漏失完井工具，其特征在于：所述阀板与阀座之间通过转销安装连接，且通过扭簧实现无外力作用下处于关闭状态。
3.根据权利要求1所述的一种储层防漏失完井工具，其特征在于：所述阀板上端面呈凸起的球面状，上端圆周边缘处均设有若干短矩形槽，下端面呈凹陷的球面状，形成有呈由圆心向四周放射状排布的若干长直形槽，且所述长直形槽与所述短矩形槽位置为一一对应。
4.根据权利要求1所述的一种储层防漏失完井工具，其特征在于：所述阀板上设有两个对称的带孔耳，每个带孔耳上设有断裂槽。
5.根据权利要求1所述的一种储层防漏失完井工具，其特征在于：所述支撑套上端面呈倾斜切面。
6.根据权利要求1所述的一种储层防漏失完井工具，其特征在于：所述开关套与所述阀座的接触面设有格莱圈。
7.根据权利要求1所述的一种储层防漏失完井工具，其特征在于：所述上接头与锁定筒的连接处设有第一固定销钉，所述上关闭套与中心套的连接处设有第二固定销钉，所述中心套与下打开套的连接处设有第三固定销钉，所述锁定筒与中间连接筒的连接处设有第四固定销钉，所述内连接套与中间套的连接处设有第五固定销钉，所述中间连接筒和板阀外筒的连接处设有第六固定销钉，所述中间套和开关套的连接处设有第七固定销钉，所述板阀外筒和下接头的连接处设有第八固定销钉，所述阀座与限位爪的连接处设有第九固定销钉。
8.根据权利要求1所述的一种储层防漏失完井工具，其特征在于：所述上接头与锁定筒的接触面设有第一密封圈，所述锁定筒与上关闭套的接触面设有第二密封密封圈，上关闭套与中心套的接触面设有第三密封密封圈，中心套与下打开套的接触面设有第四密封圈，所述下打开套与内连接套的接触面设有第五密封圈，所述锁定筒与中间连接筒的接触面设有第六密封圈，所述内连接套与中间套的接触面设有第七密封圈，所述内连接套与中间套的接触面设有第八密封圈，所述中间套和开关套的接触面设有第九密封圈，所述中间套和开关套的接触面设有第十密封圈。
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2020
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