CN115126450B - 一种带自复位与原位置反洗井功能的底部充填工具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带自复位与原位置反洗井功能的底部充填工具，涉及油气井井下作业工具技术领域，包括自上而下依次连接的上接头、密封组件、充填组件、洗井器及其套设在密封组件内部的密封充填管；充填组件包括充填管、皮碗密封、皮碗保护套、球座和内外复位弹簧，充填管的中部设有若干充填口，皮碗保护套通过第一剪切销钉固定在充填管的外部，皮碗密封位于充填管与皮碗保护套的夹层内，球座通过第二剪切销钉固定在充填管的内部，外复位弹簧位于皮碗保护套下部，支撑皮碗保护套；内复位弹簧位于球座下部，支撑球座；洗井器固定安装在充填管的下端，并且设有若干收砂口；充填作业完成后，可进行原位置反洗井，节约作业时间及成本。

Description

一种带自复位与原位置反洗井功能的底部充填工具

技术领域

本发明涉及油气井井下作业工具技术领域，具体涉及一种带自复位与原位置反洗井功能的底部充填工具。

背景技术

随着油田开发的进一步加深，开采难度的不断加大，油井出砂已逐渐成为油田开发生产过程中的一项主要难题。这类地层的防砂管柱下入需要反复冲砂才可能到达预定位置。而且每提放一次管柱，滤砂管必须洗净检查，如有损伤，必须更换，造成难以预估的成本超支。特别是砾石充填防砂管柱，不仅需要顺利下到设计位置，还要在泥砂环境下有效的完成坐封、丢手、充填、反洗等工序。在这类地层进行砾石充填，占井周期长，施工成功率低，作业成本高。

因此，急需开发一种相配套的新式的底部充填工具。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术存在的缺陷，提供了一种带自复位与原位置反洗井功能的底部充填工具。

本发明的技术方案是：一种带自复位与原位置反洗井功能的底部充填工具，包括自上而下依次连接的上接头、密封组件、充填组件、洗井器及其套设在密封组件内部的密封充填管；

所述密封组件包括过流管、单向密封和指笼型单向阀；

所述充填组件包括充填管、皮碗密封、皮碗保护套、球座、内复位弹簧和外复位弹簧，所述充填管的中部设有若干充填口，所述皮碗保护套通过第一剪切销钉固定在充填管的外部，所述皮碗密封位于充填管与皮碗保护套的夹层内，其开口向上，其底部固定在充填口上方的充填管外壁上；所述球座通过第二剪切销钉固定在充填管的内部，所述外复位弹簧套装在皮碗保护套下方的充填管外部，用于支撑在皮碗保护套；所述内复位弹簧位于球座下方的充填管内腔中，用于支撑球座；在未投球打压前，所述球座和皮碗保护套分别关闭充填口的内外通道；

所述洗井器固定安装在充填管的下端，且设有若干收砂口；所述密封充填管的下端与充填管的上端间隙配合。

优选的，所述密封组件包括上下两级，分别为一级密封组件和二级密封组件；

所述一级密封组件包括过流管Ⅰ、一级单向密封、上阀座和指笼型单向阀Ⅰ，所述过流管Ⅰ固定安装在上接头的下端，其外部自上而下依次固定连接上阀座和指笼型单向阀Ⅰ，其内部下端与一级单向密封固定连接；

所述二级密封组件包括下阀座、指笼型单向阀Ⅱ、连接筒Ⅱ、过流管Ⅱ、连接环和二级单向密封，所述下阀座的外部自上而下依次连接连接筒Ⅱ、过流管Ⅱ和连接环，其内部下端与指笼型单向阀Ⅱ固定连接；所述过流管Ⅱ内部下端与二级单向密封固定连接；

所述一级单向密封和二级单向密封均只允许液体自上而下通过，所述上阀座和下阀座通过连接筒Ⅰ固定连接，所述连接环和充填管通过短节和接箍固定连接。

优选的，所述一级单向密封和二级单向密封均为唇形密封套。

优选的，所述一级单向密封的密封精度大于二级单向密封的密封精度。

优选的，所述过流管Ⅰ和过流管Ⅱ的内壁上均设有若干轴向的过流孔。

优选的，所述指笼型单向阀包括阀座、阀盖、扭簧和销轴，多个所述阀盖的顶部呈圆周阵列通过销轴转动安装在阀座的底部，所述扭簧套装在销轴上，扭簧保证指笼型单向阀为常闭状态，且只允许向下打开；当指笼型单向阀处于关闭状态时，多个所述阀盖组成一个圆板。

优选的，所述指笼型单向阀包括四个阀盖。

本发明与现有技术相比较，具有以下优点：

本装置在下入过程中，中途遇砂，可进行冲砂作业，直至管柱到达设计位置；充填作业完成后，液体通过上接头、一级密封组件、连接筒Ⅰ、二级密封组件、短节、接箍与密封充填管形成的环空，进行原位置反洗井，减少作业时间及作业成本；作业完成后，充填口在复位弹簧的作用下自动关闭，底部通道在指笼型单向阀的作用下彻底关闭，防止以后生产过程中地层吐砂；本装置底部充填防砂，充填通道大，施工排量高，不易形成砂桥。

附图说明

图1为本发明上半部分的剖视结构示意图；

图2为本发明下半部分的剖视结构示意图；

图3为一级密封组件的结构示意图；

图4为二级密封组件的结构示意图；

图5为充填组件下入时的结构示意图；

图6为充填组件作业时的结构示意图；

图7为过流管的结构示意图；

图8为指笼型单向阀的结构示意图。

图中：1、上接头，2、过流管Ⅰ，3、一级单向密封，4、上阀座，5、指笼型单向阀Ⅰ，6、连接筒Ⅰ，7、下阀座，8、指笼型单向阀Ⅱ，9、连接筒Ⅱ， 10、过流管Ⅱ，11、二级单向密封，12、连接环，13、短节，14、密封充填管，15、接箍，16、充填管，17、皮碗密封，18、球，19、皮碗保护套，20、球座，21、外复位弹簧，22、内复位弹簧,23、洗井器，24、充填口，25、收砂口，26、阀座，27、阀盖，28、扭簧，29、销轴。

具体实施方式

下面是结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例一

参照图1-6所示，一种带自复位与原位置反洗井功能的底部充填工具，包括自上而下依次连接的上接头1、密封组件、充填组件、洗井器23及其套设在密封组件内部的密封充填管14；

密封组件包括过流管、单向密封和指笼型单向阀；

充填组件包括充填管16、皮碗密封17、皮碗保护套19、球座20、内复位弹簧22和外复位弹簧21，充填管16的中部设有若干充填口24，皮碗保护套19通过第一剪切销钉固定在充填管16的外部，皮碗密封17位于充填管16与皮碗保护套19的夹层内，其开口向上，其底部固定在充填口24上方的充填管16外壁上；球座20通过第二剪切销钉固定在充填管16的内部，外复位弹簧21套装在皮碗保护套19下方的充填管16外部，用于支撑在皮碗保护套19；内复位弹簧22位于球座20下方的充填管16内腔中，用于支撑球座20；在未投球18打压前，球座20和皮碗保护套19分别关闭充填口24的内外通道；

洗井器23固定安装在充填管16的下端，并且设有若干收砂口25；密封充填管14的下端与充填管16的上端间隙配合。

更为详细的，密封组件包括上下两级，分别为一级密封组件和二级密封组件；

一级密封组件包括过流管Ⅰ2、一级单向密封3、上阀座4和指笼型单向阀Ⅰ5，过流管Ⅰ2固定安装在上接头1的下端，其外部自上而下依次固定连接上阀座4和指笼型单向阀Ⅰ5，其内部下端与一级单向密封3固定连接；

二级密封组件包括下阀座7、指笼型单向阀Ⅱ8、连接筒Ⅱ9、过流管Ⅱ10、连接环12和二级单向密封11，下阀座7的外部自上而下依次连接连接筒Ⅱ9、过流管Ⅱ10和连接环12，其内部下端与指笼型单向阀Ⅱ8固定连接；过流管Ⅱ10内部下端与二级单向密封11固定连接；如图7所示，过流管Ⅰ2和过流管Ⅱ10的内壁上均设有若干轴向的过流孔。

一级单向密封3和二级单向密封11均只允许液体自上而下通过，上阀座4和下阀座7通过连接筒Ⅰ6固定连接，连接环12和充填管16通过短节13和接箍15固定连接。

使用步骤如下：

将上接头1与筛管相连接，按照井下作业操作规程将本装置下入套管内，中途遇砂阻时，可大排量反洗井，液体从套管环空携带砂砾经洗井器23上的收砂口25返出井口，直到解除砂阻，到达设计深度。

到达设计深度后，将球18投入油管中，使球18坐落在球座20上，打压坐封相配套的顶部封隔器；继续打压，随着压力升高，第二剪切销钉剪断，球座20带动内复位弹簧22下移；此时液体通过充填口24进入充填管16与皮碗保护套19的夹层内，因压力作用，第一剪切销钉剪断，皮碗保护套19带动外复位弹簧21下移，此时，皮碗密封17完全张开，密封工具与套管环空；同时充填口24完全暴露，因皮碗密封17为单向密封，携砂液可自下而上通过皮碗密封17，完成充填作业。

充填作业完成后，泄压，球座20在内复位弹簧22的作用下上移，关闭充填口24内通道；皮碗保护套19在外复位弹簧21的作用下上移，关闭充填口24外通道。

充填作业完成后可进行反洗井，液体从上接头1与密封充填管14的夹层内流入，经过流管Ⅰ2中的过流孔到达一级单向密封3，随着压力升高，液体撑开一级单向密封3，经过两个指笼型单向阀与密封充填管14的夹层后，进入过流管Ⅱ10中的过流孔，后撑开二级单向密封11到达短节13与密封充填管14的夹层内，再从密封充填管14内部返出至井口，整个流动过程中，砂砾也随液体返至井口，从而完成原位置反洗作业。

反洗完成后，提出密封充填管14，此时两个指笼型单向阀自动复位，从而彻底关闭了底部充填通道。

本装置在下入过程中，中途遇砂，可进行冲砂作业，直至管柱到达设计位置；充填作业完成后，液体通过上接头1、一级密封组件、连接筒Ⅰ6、二级密封组件、短节13、接箍15与密封充填管14形成的环空，进行原位置反洗井，减少作业时间及作业成本；作业完成后，充填口24在复位弹簧的作用下自动关闭，底部通道在指笼型单向阀的作用下彻底关闭，防止以后生产过程中地层吐砂；本装置底部充填防砂，充填通道大，施工排量高，不易形成砂桥。

实施例二

作为本发明的一项优选实施例，本实施例在实施例一的基础上对一级密封组件和二级密封组件进行了优化设置，具体为：

在本实施例中，一级单向密封3的密封精度大于二级单向密封11的密封精度；在作业过程中若有小部分的粉细砂砾通过了二级密封组件的密封，也会被有更高密封精度的一级密封组件截留，从而不影响充填作业的施工。

实施例三

作为本发明的一项优选实施例，本实施例在实施例一的基础上对一级单向密封3和二级单向密封11的类型进行了选定，具体为：

在本实施例中，一级单向密封3和二级单向密封11均为唇形密封套。

实施例四

作为本发明的一项优选实施例，本实施例在实施例一的基础上对指笼型单向阀的机构进行了优化设计，具体为：

参照图8所示，在本实施例中，指笼型单向阀包括阀座26、阀盖27、扭簧28和销轴29，四个阀盖27的顶部呈圆周阵列通过销轴29转动安装在阀座26的底部，扭簧28套装在销轴29上，扭簧28保证指笼型单向阀为常闭状态，并且只允许向下打开；当指笼型单向阀处于关闭状态时，四个阀盖27组成一个圆板。

提出密封充填管14后，两个指笼型单向阀上的阀盖27在扭簧28的作用下自动复位关闭，从而彻底关闭了底部充填通道。

本发明并不限于上述的实施方式，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化，变化后的内容仍属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种带自复位与原位置反洗井功能的底部充填工具，其特征在于：包括自上而下依次连接的上接头、密封组件、充填组件、洗井器及其套设在密封组件内部的密封充填管；

所述密封组件包括过流管、单向密封和指笼型单向阀；

所述充填组件包括充填管、皮碗密封、皮碗保护套、球座、内复位弹簧和外复位弹簧，所述充填管的中部设有若干充填口，所述皮碗保护套通过第一剪切销钉固定在充填管的外部，所述皮碗密封位于充填管与皮碗保护套的夹层内，其开口向上，其底部固定在充填口上方的充填管外壁上；所述球座通过第二剪切销钉固定在充填管的内部，所述外复位弹簧套装在皮碗保护套下方的充填管外部，用于支撑在皮碗保护套；所述内复位弹簧位于球座下方的充填管内腔中，用于支撑球座；在未投球打压前，所述球座和皮碗保护套分别关闭充填口的内外通道；

所述洗井器固定安装在充填管的下端，且设有若干收砂口；所述密封充填管的下端与充填管的上端间隙配合；

所述密封组件包括上下两级，分别为一级密封组件和二级密封组件；

所述一级密封组件包括过流管Ⅰ、一级单向密封、上阀座和指笼型单向阀Ⅰ，所述过流管Ⅰ固定安装在上接头的下端，其外部自上而下依次固定连接上阀座和指笼型单向阀Ⅰ，其内部下端与一级单向密封固定连接；

所述二级密封组件包括下阀座、指笼型单向阀Ⅱ、连接筒Ⅱ、过流管Ⅱ、连接环和二级单向密封，所述下阀座的外部自上而下依次连接连接筒Ⅱ、过流管Ⅱ和连接环，其内部下端与指笼型单向阀Ⅱ固定连接；所述过流管Ⅱ内部下端与二级单向密封固定连接；

所述一级单向密封和二级单向密封均只允许液体自上而下通过，所述上阀座和下阀座通过连接筒Ⅰ固定连接，所述连接环和充填管通过短节和接箍固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种带自复位与原位置反洗井功能的底部充填工具，其特征在于：所述一级单向密封和二级单向密封均为唇形密封套。

3.根据权利要求1所述的一种带自复位与原位置反洗井功能的底部充填工具，其特征在于：所述一级单向密封的密封精度大于二级单向密封的密封精度。

4.根据权利要求1所述的一种带自复位与原位置反洗井功能的底部充填工具，其特征在于：所述过流管Ⅰ和过流管Ⅱ的内壁上均设有若干轴向的过流孔。

5.根据权利要求1所述的一种带自复位与原位置反洗井功能的底部充填工具，其特征在于：所述指笼型单向阀包括阀座、阀盖、扭簧和销轴，多个所述阀盖的顶部呈圆周阵列通过销轴转动安装在阀座的底部，所述扭簧套装在销轴上，扭簧保证指笼型单向阀为常闭状态，且只允许向下打开；当指笼型单向阀处于关闭状态时，多个所述阀盖组成一个圆板。

6.根据权利要求5所述的一种带自复位与原位置反洗井功能的底部充填工具，其特征在于：所述指笼型单向阀包括四个阀盖。

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