CN202064909U - 防沙卡不动管柱一次挤压循环砾石充填工具 - Google Patents

Abstract

一种防沙卡不动管柱一次挤压循环砾石充填工具，由内、外管柱组成。内管柱由充填双筒体、接头、带反洗单向阀的反洗双筒体、密封杆、回流单向阀和冲管组成。充填双筒体中心孔和外部空间通过至少一个充填口相通，其内外筒之间的夹壁通道与内筒中心孔及外筒外的空间隔绝。回流单向阀下接冲管。外管柱由上密封筒、充填筒、下接头、下密封筒及一些接头接箍组成。充填筒充填口可由阀门及关闭机构将其关闭。充填双筒体的充填口高于充填筒的充填口。自上密封段以下内管柱直径缩小。该工具的好处是在充填作业中无需移动管柱，作业简化节省时间，结构紧凑，不存在充填通道和回流通道短路的问题，作业完成提出管柱时不会被砾石卡住。

Description

防沙卡不动管柱一次挤压循环砾石充填工具

技术领域：

本工具是用于油田井下防沙作业的砾石充填工具。

背景技术：

现有充填工具，一类是在充填后反洗(即反循环)时，需要使内、外管柱上具有间隙配合的内外圆柱面在充满砾石细沙的液体中相对移动，这造成三个问题：其一是移动位置地面难以确定，而位置不对会导致作业失败。其二是砾石沙粒进入配合间隙，使得机构卡住，继续作业无法进行，其三是砾石沙粒把密封塑胶拉坏，破坏密封，甚至使密封件掉落，造成作业失败。

图1表达了现有另一种不动管柱的循环充填工具：内管柱上为内筒101和外筒103组焊而成充填双筒体，内外筒之间的夹壁通道104与内筒中心孔129和外筒103外空间132隔绝，其侧面开有充填口108。下连一个由钢球107、紧定螺钉111、球座112、垫圈114、螺栓122、螺母123、弹簧125和弹簧座127组成的反洗单向阀，其作用是充填时关闭，使砾石不会进入钢球107下面的回流通道133，反洗时打开。其下通过连通管116和一个由密封杆118、弹簧座31、弹簧33、限位管34、钢球35、下球座36和螺栓39、螺母40组成的回流单向阀，其作用是反洗时关闭，循环充填时打开。其下再接冲管37。外管柱上部为上密封筒102，其内表面和充填双筒体外筒101外表面之间安装有V形圈密封组件92，该组件由圆螺母105压紧；下接充填筒106，充填筒106侧面开有充填口109，内安有弹簧115，以其推动阀门110；其下连接下密封筒117、下接头121再与筛管(图中未画出)相连；在下接头121和筛管之间可接若干长度盲管(未开孔的钢管)。在下密封筒117内表面和密封杆118外表面之间安装有V形圈密封组件119，该组件由圆螺母120压紧；序号38、43、124、126、128均为O形密封圈。

这种充填工具工作时内管柱上接连接油、套管或钻杆的坐封工具，外管柱上接封隔悬挂器。下入井中后，先坐封封隔悬挂器，然后倒扣丢手，使封隔悬挂器之上的外管柱与井壁之间的环空和充填双筒体的夹壁通道相通，就是图1所示的位置，这时就可开始充填了。

反洗时反洗液130推开反洗单向阀钢球107，在这儿会造成涡流131，然后从内筒101中心孔129返回地面。由于反洗液130不经充填双筒体外筒103外，这种工具反洗时就不可能把内管柱充填口108外的砾石冲洗干净。由于涡流131作用使得停止反洗时可能会有沙粒卡在单向(球)阀的密封面上，甚至复杂的涡流131产生低压，直接使反洗单向阀打开。这两种情况都可能使得在继续循环充填时不能密封，造成充填通道和回流通道短路，充填液不进入环空经筛管过滤而直接在管柱内返回，将密封面破坏甚至冲刷出深槽，从而导至充填作业失败。另外，在充填结束后上提内管柱时，内外管柱之间132残剩的砺石可能卡住内管柱，造成上提困难。

发明内容：

为解决充填过程中需移动并定位内管柱、充填通道和回流通道短路以及施工完残剩砺石卡住内管柱造成提出困难这三问题，本实用新型提供一种防沙卡不动管柱一次挤压循环砾石充填工具，该工具不仅解决了充填通道和回流通道短路问题和砺石卡住内管柱造成上提困难的问题，还解决了移动管柱造成的定位困难、拉坏密封面破坏密封等问题。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：该砾石充填工具由留井的外管柱和施工完后可以提出来的内管柱组成。内管柱由充填双筒体、接头、带反洗单向阀的反洗双筒体、密封杆、回流单向阀和若干冲管组成。充填双筒体上接连接油、套管或钻杆的坐封工具，其中心通道底部由密封螺塞和密封圈密封；其中心孔和外部空间通过至少一个充填口相通，其内外筒之间的夹壁通道与内筒中心孔及外筒外的空间隔绝。反洗双筒体中心通道底部接反洗单向阀，回流单向阀下接冲管。外管柱由上密封筒、充填筒、下接头、下密封筒及一些接头接箍组成。上密封筒上连封隔悬挂器，接头接箍下面再接钢管、筛管等部件。充填筒至少有一个充填口，充填口可由一阀门及关闭机构将其关闭。充填双筒体的充填口高于外管柱充填筒的充填口，且充填双筒体的充填口和反洗双筒体的反洗出口数量相同、方向一致。上密封段由充填双筒体、上密封筒、密封件和紧固件组成，在充填双筒体外筒上部和上密封筒之间，由密封件密封。下密封段由密封杆、下密封筒和密封件组成，在密封杆和下密封筒之间，由密封件密封。在反洗双筒体反洗出口下侧和外管柱之间设一圈密封，以免砺石沉积到反洗口以下，导致反洗时不能冲走。自上密封段以下包括密封杆密封直径在内的内管柱直径比上密封筒密封面直径缩小。

本方案的优点显而易见：反洗时反洗液从充填双筒体夹壁通道进入反洗双筒体内，推开反洗单向阀，通过上下两密封段内内外管柱之间的空间再进入充填双筒体内，这样可把上下两密封段中间内外管柱之间的砾石冲洗干净。并且反洗双筒体内的反洗单向阀远离充填通道，不存在充填通道和回流通道短路的问题，反洗单向阀周围都是干净的充填液体，关闭时沙粒卡在反洗单向阀的密封面上的可能性大大降低了。另一方面，在挤压充填、循环充填和反洗作业时都无需移动管柱，作业简化节省时间。除反洗单向阀外工具内没有什么零件需要运动，因此也就不可能被沙卡住管柱和拉坏密封，也不存在内管柱定位的问题，从而保证充填顺利完成。因内外管柱之间的砾石已基本冲洗干净，且上密封段以上无沙，上密封段不可能卡住；而自上密封段以下包括密封杆密封直径在内的内管柱直径减小，即使充填口堆满沙，提出内管柱时那也尤如将一根插入沙堆的棍子拔出，被沙卡住不能动是不可能的。另外，结构非常紧凑。

本实用新型的有益效果是：充填过程中不需移动并定位内管柱，结构紧凑、作业简化，能防止密封拉坏和充填通道与回流通道短路造成的作业失败，以及防止作业完成后上提管柱时被砾石卡住的麻烦。

附图说明：

图1是现有技术某种充填工具的结构图。

图2A是图2中由内筒和外筒焊接而成的充填双筒体。

图2是井下连接在已坐封倒扣丢手的封隔悬挂器(未画出)下的本实用新型的一种其上下密封段所用密封件是硫化密封环和标准密封件如O形圈的组合、充填口阀门关闭机构是用弹簧推动自动关闭充填口阀门的实施方案

图3是图2方案在反洗时的工作状态图。

图4是本实用新型的另一种用专用开关工具关闭充填口弹性爪阀门的实施方案，开关工具置于两双筒体之间。

图5是图4方案的另一种布置方式，开关工具放在下密封筒之下。

图6是本实用新型的另一种上下密封段由标准密封件密封、用弹簧推动自动关密充填口阀门的实施方案，

具体实施方式：

现对图2所示其上下密封段所用密封件是硫化密封环和标准密封件如O形圈的组合、充填口阀门关闭机构是用弹簧推动自动关闭充填口阀门的典型实施方案进行说明。这是下入井内挂于封隔悬挂器下、封隔悬挂器坐封倒扣丢手后的状态。这时封隔悬挂器之上的环空已与上密封筒2上部内外管柱之间的空间152连通。

该防沙卡不动管柱一次挤压循环砾石充填工具由留井的外管柱和施工完后可以提出来的内管柱组成。

内管柱由内筒1、两圆螺母3、4、硫化密封环5、外筒6、密封螺塞13、接头14、反洗双筒体17、弹簧座18、弹簧19、内球座20、十字块21、接头22、钢球23、密封环25、密封杆27、阀座30、弹簧座31、弹簧33、限位套34、钢球35、下球座36、冲管37、O形圈38、螺栓39和螺母40、O形圈41、42、43、螺钉45、O形圈46、47、48组成。内筒1上部螺纹153连接上接油、套管或钻杆的坐封工具(图中未画出)；冲管37下面可再由一些接箍和若干钢管加长，以与外管柱筛管长度匹配。

内管柱内筒1和外筒6由焊缝201、202、203组焊成充填双筒体(见图2A)，采用组焊是为了便于制造，当然也可象反洗双筒体17一样做成整体的。内筒中心孔150底部用一密封螺塞13和O形圈46密封，用螺钉45防松。充填双筒体中心孔150和外部空间49通过至少一个充填口10相通，内筒1和外筒6之间的夹壁通道7由焊缝202与内筒1中心孔150及外筒6外的空间49隔绝。弹簧座18、弹簧19、内球座20、十字块21和钢球23组成反洗单向阀，只允许液体从内管柱下方中心孔154流入反洗双筒体17内。阀座30、弹簧座31、弹簧33、限位套34、钢球35、下球座36、O形圈38、螺栓39和螺母40组成回流单向阀，只允许液体从下面往上流。反洗单向阀和回流单向阀也可用其它结构形式的单向阀。

外管柱由上密封筒2、挡圈8、充填筒9、阀门12、弹簧15、下接头16、接箍24、下密封筒26、接箍29和钢管32组成；其下再由一些接箍连接若干盲管和筛管。

外管柱上密封筒2通过螺纹151上连封隔悬挂器。充填筒9至少有一个充填口11，充填口11由一阀门12开关；充填双筒体外筒6中部有若干花键155，阀门12由充填双筒体外筒6上的花键155推开，弹簧15推动自动关闭；阀门12和充填双筒体间的花键槽156构成反洗通道。上密封筒2内用螺纹固定一个挡圈8以定位阀门12的关闭位置。使用弹簧关闭阀门的好处是：即使作业完阀门没关好，但由于关门的弹性力永远存在，在液流的冲刷、震动等外力作用下，阀门还可继续关上。

充填双筒体的充填口高于外管柱充填筒的充填口，且充填双筒体的充填口和反洗双筒体的反洗出口数量相同、方向一致，以利用液流向下的冲击惯性产生一正压力作用于反洗单向阀钢球23，以免因高流速产生的负压打开反洗单向阀钢球23导致充填通道和回流通道短路。

上密封段由充填双筒体、上密封筒2、密封件和紧固件组成，在充填双筒体(外筒6)上部和上密封筒2之间，由密封件密封；其密封件是硫化密封环5和标准密封件如O形圈48的组合。硫化密封环5用两紧固件圆螺母3、4定位。下密封段由密封杆27、下密封筒26和密封件组成，在密封杆和下密封筒26之间，由密封件密封；其密封件是硫化密封环25和标准密封件如O形圈41的组合。硫化密封环是一种将橡胶硫化或塑料固化在金属环上的密封件。

自上密封段以下包括密封杆27密封直径在内的内管柱直径比上密封筒2密封面直径缩小。

在反洗双筒体17反洗出口159下侧和外管柱之间设一圈密封211，以免砺石沉积到反洗口以下，导致反洗时不能冲走。该密封用塑胶直接固化在反洗双筒体17的槽内。

挤压充填时，先将井口套管出口阀关闭，充填液和砾石从内筒中心孔150经充填双筒体的充填口10和充填筒的充填口11进入环空，不能返回地面只能挤入地层。

循环充填时打开井口套管出口阀，充填液和砾石进入环空后，砾石被筛管挡住，充填液经筛管过滤，推开回流单向阀的钢球35，经过回流单向阀内进入密封杆27接头22中心孔154，由于反洗双筒体17钢球23之上的充填压力大于回流压力，故只能穿过反洗双筒体17夹壁通道157进入接头14中心孔158，再往上进入充填双筒体内筒1和外筒6之间的夹壁通道7和上密封筒2上部内外管柱之间的空间152从封隔悬挂器以上环空返回地面。

反洗时则相反，从图3可以看出：反洗液159从上密封筒2上部内外管柱之间的空间152，穿过充填双简体内筒1和外筒6之间的夹壁通道7、接头14中心孔158、反洗双筒体17夹壁通道157进入接头22中心孔154，反洗液159受回流单向阀钢球35阻止不能向下进入筛管内，只能向上顶开反洗单向阀的钢球23，经反洗双筒体17内进入上密封筒2密封面之下内外管柱之间的空间49，再从充填双筒体充填口10进入内筒1中心孔150中，往上返回地面。

本实用新型的优点现在显而易见：在坐封倒扣丢手内管柱上移到图2所示位置后，在充填作业的整个过程中，内管柱无须移动，也就没有作业中转换操作(如从充填到反洗)时卡住内管柱和拉坏密封面的问题以及内管柱定位的问题，作业简化节省时间。由于充填口没有反洗单向阀，不存在充填通道和回流通道短路的问题，流沙冲刷破坏密封面的问题也不复存在。由于反洗时反洗液159经过上密封筒2之下内外管柱之间的空间49，这儿存积的砾石也基本冲洗干净了，且自上密封段以下包括密封杆密封直径在内的内管柱直径比上密封筒2密封面直径减小，被沙卡住不能动是不可能的。另外由于将上密封段直接设在充填双筒体外筒6和上密封筒2之间，避免了处理双筒体内外筒螺纹都必须连接坐封工具而要调节内外筒长度的麻烦，整个结构非常紧凑。

基本原理不变，只是将充填口阀门改成用专用开关工具关闭的弹性爪阀门和硫化密封环组合改用标准密封件密封就有图4、图5和图6所示的方案。

图4是本实用新型原理的另一种其充填筒的充填口阀门系弹性爪阀门，由内管柱上专用开关工具开关，阀门的弹性爪间隔和充填双筒体间构成反洗通道的实施方案。将图2中的阀门12、O形圈44换成弹性爪阀门50、密封圈60，上密封筒2去掉中部的螺纹后，和充填筒9各自加上可配合弹性爪阀门定位操作的结构就成为上密封筒61和充填筒62，连接件14、16、22改成51、52、58、59，加上由开关座53、圆螺母54、57和拨块55、弹簧56组成的弹性爪阀门专用开关工具，并且将开关工具置于两双筒体之间即可。该方案上下密封筒尺寸可以相差很大，但拨块55有被砾石卡住导致冲填口阀门不能关闭的可能。

图5是将图4方案中的专用开关工具置于下密封筒73之下，各连接件尺寸和形状稍作改变(如开关座53改成开关座75)就行。该方案上下密封筒尺寸必须一致或接近。优点是拨块55没有被砾石卡住导致冲填口阀门不能关闭的可能。

图6是将图2方案中换成上、下密封段的密封件是标准密封件如V性圈组件的实施方案。将图2中上密封筒2改成里面装上V形圈密封组件92的上密封筒90，挡圈8改成兼作压紧V形圈密封组件的圆螺母150，充填双筒体外筒6改成具有光滑外圆的外筒91，其花键182改到阀门181上，连接件14、16、22分别改为93、94、99、101，下密封筒98里面装上V形圈密封组件97，用圆螺母96压紧，密封杆27改成95，阀座30改成100，O形圈41改成102，这又成为另一种方案。

本实用新型的上述公开内容和描述仅是其举例和解释说明，原理不变，对所示构造的形状、尺寸、材料和细节还可以作各种改变，这里不一一枚举。

Claims (10)

1.一种防沙卡不动管柱一次挤压循环砾石充填工具，其特征是：该砾石充填工具由留井的外管柱和施工完后可以提出来的内管柱组成；内管柱由充填双筒体、接头、带反洗单向阀的反洗双筒体、密封杆、回流单向阀和若干冲管组成；充填双筒体上接连接油、套管或钻杆的坐封工具，其中心通道底部由密封螺塞和密封圈密封，其中心孔和外部空间通过至少一个充填口相通，其内外筒之间的夹壁通道与内筒中心孔及外筒外的空间隔绝；反洗双筒体中心通道底部接反洗单向阀，回流单向阀下接冲管；外管柱由上密封筒、充填筒、下接头、下密封筒及一些接头接箍组成；上密封筒上连封隔悬挂器，接头接箍下面再接钢管、筛管等部件。充填筒至少有一个充填口，充填口可由一阀门及关闭机构将其关闭。

2.根据权利要求1所述的砾石充填工具，其特征是：上密封段由充填双筒体、上密封筒、密封件和紧固件组成，在充填双筒体外筒上部和上密封筒之间，由密封件密封；下密封段由密封杆、下密封筒和密封件组成，在密封杆和下密封筒之间，由密封件密封。

3.根据权利要求1所述的砾石充填工具，其特征是：在反洗双筒体反洗出口下侧和外管柱之间设一密封圈。

4.根据权利要求1所述的砾石充填工具，其特征是：自上密封段以下包括密封杆密封直径在内的内管柱直径比上密封筒密封面直径缩小。

5.根据权利要求1所述的砾石充填工具，其特征是：充填双筒体的充填口高于外管柱充填筒的充填口，且充填双筒体的充填口和反洗双筒体的反洗出口数量相同、方向一致。

6.根据权利要求2所述的砾石充填工具，其特征是：其密封件是硫化密封环和标准密封件的组合。

7.根据权利要求2所述的砾石充填工具，其特征是：其密封件是标准密封件。

8.根据权利要求1所述的砾石充填工具，其特征是：充填筒充填口由一阀门开关，阀门由充填双筒体上的花键推开，弹簧推动自动关闭；阀门和充填双筒体间的花键槽构成反洗通道。

9.根据权利要求1所述的砾石充填工具，其特征是：其充填筒的充填口阀门系弹性爪阀门，由内管柱上专用开关工具开关，阀门的弹性爪间隔和充填双筒体间构成反洗通道。

10.根据权利要求9所述的砾石充填工具，其特征是：其专用开关工具置于下密封筒之下。 

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