CN216142737U - 一种用于侧钻水平井的分段充填工具 - Google Patents

Abstract

本实用新型供了一种用于侧钻水平井的分段充填工具，包括：外管体，所述外管体上具有贯穿管壁的第一通孔；设置在所述外管体内壁上的活动件，所述活动件能够沿着外管体的轴向运动，从而具有封闭所述第一通孔的第一位置和打开所述第一通孔的第二位置，以及能够插入外管体的内管体，所述内管体能够沿着外管体的轴向相对于外管体运动，从而带动所述活动件在第一位置和第二位置之间运动。其中，所述内管体上具有第二通孔，所述内管体设置为当第一通孔打开时能够运动至使所述第一通孔和第二通孔连通相连通的第三位置。

Description

一种用于侧钻水平井的分段充填工具

技术领域

本实用新型涉及一种用于侧钻水平井的分段充填工具。

背景技术

在水平井的开采过程中，随着油田开发，油层会逐渐进入特高含水期开采阶段。在这一阶段，由于经过长期的注水、大泵提液以及强注强采，油层状况发生了很大的变化，储层的非均质性进一步加重。这些问题的出现会导致砂埋油层、砂卡油管、砂磨油泵等严重的“砂害”问题。此时，常规的、单一的水平井技术已难以满足开发生产需要。

侧钻水平井是在侧钻井、水平井的基础上发展起来的石油开采技术。这种技术不但可以充分利用老井筒降低油气开采成本，还具有控制泄油面积大、生产压差小、投入产出比高等方面的具有巨大优势。因此，侧钻水平井能够适用于针对出砂量多、砂粒径小、非均质性强的储层。但是这些储层所产生的细小的地层砂粒对要求充填工具具有更好的密封压力。同时，这些细小的地层砂粒也容易引起砂粒回流，阻碍正常的填充作业。并且，这些砂粒也容易堵塞充填工具的填充孔。因此，现有的充填工具难以适应于侧钻水平井。

实用新型内容

针对如上所述的技术问题，本实用新型旨在提出一种用于侧钻水平井的分段充填工具，本实用新型的充填工具能够提供更高的密封压力，同时能够避免沙砾回流和填充孔的堵塞。

根据本实用新型，提供了一种用于侧钻水平井的分段充填工具，包括：外管体，所述外管体上具有贯穿管壁的第一通孔；设置在所述外管体内壁上的活动件，所述活动件能够沿着外管体的轴向运动，从而具有封闭所述第一通孔的第一位置和打开所述第一通孔的第二位置，以及能够插入外管体的内管体，所述内管体能够沿着外管体的轴向相对于外管体运动，从而带动所述活动件在第一位置和第二位置之间运动。

其中，所述内管体上具有第二通孔，所述内管体设置为当第一通孔打开时能够运动至使所述第一通孔和第二通孔连通相连通的第三位置。

在一个优选的实施例中，在所述内管体的外壁上设置有至少一个第一凸台，所述第一凸台能够与所述活动件形成卡合，带动所述活动件运动。

在一个优选的实施例中，所述第一凸台能够在压力作用下产生变形，从而越过所述活动件。

在一个优选的实施例中，所述第一凸台构造为锥形。

在一个优选的实施例中，在所述外管体的内壁还具有第一台阶部和第二台阶部，所述第一台阶部和第二台阶部能够在所述活动件处于第一位置和第二位置分别时与所述活动件形成卡合，单向固定所述活动件。

在一个优选的实施例中，在所述外管体内壁和内管体外壁上还分别设置有第三台阶部和第二凸台，所述第二凸台能够在内管体处于第三位置时与第三台阶部形成卡合。

在一个优选的实施例中，还包括设置在外管体内壁上的存砂槽，所述存砂槽设置在所述外管体径向下侧的内壁上。

在一个优选的实施例中所述存砂槽倾斜地布置在所述外管体的内壁上，并且当所述活动件处于第一位置时能够封闭存砂槽。

在一个优选的实施例中，在所述外管体的外壁上还设置有能够覆盖第一通孔的盖板，所述盖板和第一通孔间形成有间隙，所述间隙具有连通外部的开口。

在一个优选的实施例中，在所述内管体远离所述第一端的外壁上还设置有弹性密封层。

附图说明

下面将参照附图对本实用新型进行说明。

图1显示了根据本实用新型的用于侧钻水平井的分段充填工具的示意图。

图2显示了根据本实用新型的用于侧钻水平井的分段充填工具的外管体的示意图。

图3显示了根据本实用新型的用于侧钻水平井的分段充填工具的内管体的示意图。

在本申请中，所有附图均为示意性的附图，仅用于说明本实用新型的原理，并且未按实际比例绘制。

具体实施方式

下面通过附图来对本实用新型进行介绍。

图1显示了根据本实用新型的一个实施例的用于侧钻水平井的分段充填工具100。如图1所示，所述用于侧钻水平井的分段充填工具100包括外管体10。所述外管体10构造为管状，其沿水平方向布置在水平井内。在所述外管体10内限定有第一通道20。同时，在所述外管体10的外壁上还设置有第一通孔12，所述第一通孔12贯穿外管体10管壁从而与所述第一通道20相连通。

同时，在所述外管体10的内壁上设置有环状的凹槽14，所述凹槽14设置有活动件15。所述活动件15能够在外力作用下沿着外管体10的轴向在凹槽14内运动。同时，所述凹槽14与第一通孔12相连通。由此，当活动件15在凹槽14内运动时，所述活动件15具有切断第一通孔12和第一通道20之间的连通，从而封闭第一通孔12的第一位置，以及保持第一通孔12和第一通道20之间的连通，从而打开所述第一通孔12的第二位置。

如图1所示，所述的用于侧钻水平井的分段充填工具100还包括能够内管体30。所述内管体30同样构造为管状，在所述内管体30内同样限定有第二通道40，以及贯穿所述内管体30壁体从而与所述第二通道40相连通的第二通孔32。所述内管体30能够自第一通道20插入外管体10中并能够沿着所述外管体10的轴向运动。

在本实用新型中，所述活动件15设置为沿着所述外管体10的径向伸出所述凹槽14，使得所述活动件15的两端形成有凸出所述外管体10内壁的第一台阶部16和第二台阶部18。同时，在所述内管体30的外壁上还设置有至少一个沿径向伸出所述内管体30外壁的第一凸台34。

由此，当所述内管体30的第一端301自上方插入外管体10的上端101时，在内管体30运动的过程中，所述第一凸台34会首先到达第一台阶部16处并抵接在第一台阶部16上。此时，当内管体30继续向靠近外管体10的下端102的方向运动时，会带动所述活动件15沿着所述凹槽14从初始的第一位置运动至第二位置，从而打开所述第一通孔12。

而当活动件15到达第二位置时，所述活动件15与所述凹槽14远离外管体上端101一侧的侧壁141相抵接。此时，在所述侧壁141的限位作用下，所述活动件15无法再继续沿着靠近外管体10的下端102的方向运动。

在本实用新型中，所述第一凸台34由弹性材料制成。所述弹性材料优选地设置为35CrMo。这种材料不仅具有良好的弹性，同时具备良好的强度的耐腐蚀性，能够较好的满足油井需要。由此，当活动件15无法继续移动后，所述述第一凸台34会在压力作用下挤压活动件15，由此导致第一凸台34发生弹性形变，从而不再抵接在活动件15上。

随后，所述内管体30便能够沿着外管体10的轴向继续向靠近外管体10的下端102的方向运动，直至所述第一凸台34完全越过活动件15。此时，所述内管体30到达第三位置。

如图1所示，所述第二通孔32设置为当内管体30到达第三位置时，所述第二通孔32能够与第一通孔12相连通，使得第二通道40内的物体能够依次通过第二通孔32和第一通孔12到达外管体10外侧的空间中。

除此以外，在所述内管体30靠近第二端302的外壁上设置有第二凸台39。同时，在所述外管体10靠近上端101的内壁上设置有第三台阶部19。所述第二凸台39设置为当内管体30到达第三位置时能够与第三台阶部19形成卡合，阻碍内管体30继续向靠近外管体10的下端102的方向运动。通过这种设置，能够防止内管体30继续移动，进而防止内管体30与外管体10脱离。

综上所述，所述内管体30能够插入外管体10并向靠近外管体10的下端102的方向运动，直至内管体30运动至第三位置。当内管体30运动到第三位置后，所述第一通孔12被打开并与第二通孔32相连通。此时便可向第二通道40内通入充填材料，充填材料会依次经过第二通道40、第二通孔32和第一通孔12到达外管体10外侧的井下空间中，完成对水平井的充填作业。

当充填作业完毕后，即可反向取出内筒体30，使得内筒体30向靠近外管体10的上端101的方向运动。此时，所述第一凸台34会首先与活动件15的第二台阶部18相抵接，带动所述活动件15向靠近外管体10的上端101的方向运动，直至所述活动件15与所述凹槽14靠近外管体上端101一侧的侧壁142相抵接，即所述活动件15重新到达封闭第一通孔12的第一位置。

随后，所述活动件15无法继续移动，所述第一凸台34变形通过活动件15，直至所述内管体30被提出外管体10并随着打捞工具(未示出)一起被提出井外。而这一运动过程与内管体30插入外管体10的过程相类似，在这里不再进行详细的叙述。

在一个优选的实施例中，所述第一凸台34的两个侧面同时构造为锥形。容易理解，通过这种锥形的设置，更有利于第一凸台34变形通过所述第一台阶部16和第二台阶部18。

在一个优选的实施例中，在所述外管体10靠近上端101的外壁上还设置有至少一道弹性密封层50。所述弹密封层50能够发生弹性形变，由此可以根据外界环境的变化在一定范围内调整性外管体10的直径，达到密封的效果。所述弹性密封层50优选地设置为两道，其沿着所述外管体10的轴向布置。同时，所述密封层50优选地由35CrMo制成。实验表明，通过两道弹性密封层50可以在30MPa的高压下保持良好的密封效果。

图2为图1所示的用于侧钻水平井的分段充填工具100的外管体10的示意图。如图2所示，在所述外管体10的外壁上还设置有能够覆盖第一通孔12的盖板70。一方面，所述盖板70能够从所述外管体10的外侧覆盖第一通孔12，由此防止充填砂石回流至外管体内，保证充填砂石顺利的进入充填区域。另一方面，所述盖板15的外径与外管体10的最大外径保持一致，由此能够保护第一通孔12，防止管柱下井过程中井壁上的不规则凸起撞击到第一通孔12上，最终导致第一通孔12变形失效。

同时，在所述盖板70和第一通孔12间形成有间隙72，所述间隙72具有连通外部的开口75。这样当充填材料到达第一通孔12后，能够依次通过间隙72和开口75到达外管体10外侧的空间中。

而在活动件15从所述第二位置运动至第一位置的过程中，会从井下带出少量的沙砾杂质，这些沙砾杂质会逐渐积聚在活动件15上，容易导致第一通孔12无法被完全关闭。因此，在一个优选的实施例中，在所述外管体的内壁上还设置有存砂槽80。所述存砂槽80设置在所述凹槽14靠近外管体10的上端101的一端。由此，当所述活动件15运动到第一位置处时，其端部会与所述存砂槽80相连通。此时活动件15上的沙砾杂质会被储存在所述存砂槽80内。通过这种设置，可以有效地避免沙砾杂质阻碍第一通孔12的正常关闭。

同时，由于所述外管体10是水平地设置在井下，因此，所述存砂槽80设置在所述外管体10径向下侧的内壁上。这样位于活动件15上的沙砾杂质会在重力的作用下自动的落入所述存砂槽80内，从而更便于沙砾杂质的收集。

除此以外，所述存砂槽80倾斜地布置在所述外管体10的内壁上。容易理解，相较于竖直布置的凹槽，采用倾斜布置可以尽可能地提高所述存砂槽80的容积，从而获得更长效的集砂效果。同时，所述存砂槽设置为当活动件15处于第一位置时能够被所述活动件15封闭，从而更有利于防止存砂槽80内的沙砾杂质泄漏。

图3为图1所示的用于侧钻水平井的分段充填工具100的内管体30的示意图。如图3所示，在所述内管体30插入外管体10的第一端301的外壁上还设置有导向插头38。所述导向插头设置为锥形，使得所述内管体30能够更便捷高效的插入外管体10中，减小井上作业人员的校准难度。

以下简述根据本实用新型的用于侧钻水平井的分段充填工具100的工作过程。

当需要对侧钻水平井进行充填时，首先将所述外管体10连接在管柱上并随着管柱一同下入井底，随后将内管体30下入井中完成与外管体10的对接。此时通过向油井内打压使得所述内管体30插入外管体10内并沿着外管体10的轴向移动。

在所述内管体10移动的过程中，所述内管体30外壁上的第一凸台34会首先到达所述活动件15与凹槽14之间所形成的第一台阶部16处。此时所述第一凸台34会与第一台阶部16形成卡合，所述内管体30能够带动活动件15进行运动，直至活动件15到达打开所述第一通孔12的第二位置处。当活动件15到达第二位置后，所述凹槽14会卡住活动件15，阻碍活动件继续运动。此时在压力作用下，所述第一凸台34会发生变形而越过活动件15，直至所述内管体30到达第三位置处。

当内管体30到达第三位置处后，所述内管体30上的第二凸台39与外管体10内壁上的第三台阶部19形成卡合，阻碍内管体30继续运动。此时内管体30在压力作用下被固定，所述第一通孔12与第二通孔32相连通。在这一状态下，通过向第二通道40内通入充填材料，充填材料会依次第二通孔32、第一通孔12、间隙72和开口75到达外管体10外侧的空间中，实现对油井的充填作业。

当油井充填作业完毕后，即可上提内管体30。在内管体30上提的过程中，所述内管体30会带动所述活动件15从第二位置重新回到第一位置，封闭第一通孔12。

待将内管体30上提出井口后，整个水平油井的充填作业完成。

最后应说明的是，以上所述仅为本实用新型的优选实施方案而已，并不构成对本实用新型的任何限制。尽管参照前述实施方案对本实用新型进行了详细的说明，但是对于本领域的技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于侧钻水平井的分段充填工具，其特征在于，包括：

外管体(10)，所述外管体上具有贯穿管壁的第一通孔(12)；

设置在所述外管体内壁上的活动件(15)，所述活动件能够沿着外管体的轴向运动，从而具有封闭所述第一通孔的第一位置和打开所述第一通孔的第二位置，以及，

能够插入外管体的内管体(30)，所述内管体能够沿着外管体的轴向相对于外管体运动，带动所述活动件在第一位置和第二位置之间运动，

其中，所述内管体上具有第二通孔(32)，所述内管体设置为当第一通孔打开时能够运动至使所述第一通孔和第二通孔相连通的第三位置。

2.根据权利要求1所述的用于侧钻水平井的分段充填工具，其特征在于，在所述内管体的外壁上设置有至少一个第一凸台(34)，所述第一凸台能够与所述活动件形成卡合，带动所述活动件运动。

3.根据权利要求2所述的用于侧钻水平井的分段充填工具，其特征在于，所述第一凸台能够在压力作用下产生变形，从而越过所述活动件。

4.根据权利要求3所述的用于侧钻水平井的分段充填工具，其特征在于，所述第一凸台构造为锥形。

5.根据权利要求4所述的用于侧钻水平井的分段充填工具，其特征在于，在所述外管体的内壁还具有第一台阶部(16)和第二台阶部(18)，所述第一台阶部和第二台阶部能够在所述活动件处于第一位置和第二位置时分别与所述活动件形成卡合，从而单向固定所述活动件。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的用于侧钻水平井的分段充填工具，其特征在于，在所述外管体内壁和内管体外壁上还分别设置有第三台阶部(19)和第二凸台(39)，所述第二凸台能够在内管体处于第三位置时与第三台阶部形成卡合。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的用于侧钻水平井的分段充填工具，其特征在于，还包括设置在外管体内壁上的存砂槽(80)，所述存砂槽设置在所述外管体径向下侧的内壁上。

8.根据权利要求7所述的用于侧钻水平井的分段充填工具，其特征在于，所述存砂槽倾斜地布置在所述外管体的内壁上，并且，

当所述活动件处于第一位置时能够封闭存砂槽。

9.根据权利要求1-5中任一项所述的用于侧钻水平井的分段充填工具，其特征在于，在所述外管体的外壁上还设置有能够覆盖第一通孔的盖板(70)，所述盖板和第一通孔间形成有间隙(72)，所述间隙具有连通外部的开口(75)。

10.根据权利要求1-5中任一项所述的用于侧钻水平井的分段充填工具，其特征在于，在所述外管体靠近上端的外壁上还设置有弹性密封层(50)。

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