CN111927404A - 边冲边下砾石充填工具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种边冲边下砾石充填工具，涉及油井防砂技术领域，包括由上至下依次连接的悬挂器、滤砂管和底部洗井器，悬挂器与滤砂管通过快速连接器连接在一起，悬挂器、滤砂管与底部洗井器内腔形成用于充填的循环通道，循环通道内设有服务管柱；服务管柱包括位于悬挂器腔体内的中心管，所述中心管的上端螺纹连接有上接头，中心管的外壁上设有与悬挂器相连接的丝扣，中心管的下端通过冲管接头连接有冲管，冲管下端连接有密封插头，密封插头经滤砂管腔体伸入底部洗井器内。本发明结构简单，边冲边下，冲洗速度快，能在下入管柱时有效解决地层砂堵塞，同时充填施工时可避免将井筒口袋掏空，施工效果好。

Description

边冲边下砾石充填工具

技术领域

本发明涉及油井防砂技术领域，具体涉及一种边冲边下砾石充填工具。

背景技术

对于胶结非常疏松的地层即俗称的流沙层，当液流发生波动时，地层就会大量吐砂，在防砂作业时，往往起出射孔枪，地层砂紧接着就将炮眼埋掉，导致后续的防砂管柱无法下入到位，只能多次采用卤水冲砂、压井，有时候一口井需要反复冲砂多次才能够将管串下入到位。

采用普通的冲砂、充填工艺，将防砂管串下入到位，起出冲洗管串，下入充填管串时，地层砂已经部分埋掉筛管串，这些地层砂一方面影响充填施工，另一方面当它与充填砂混合后形成混砂带，会直接导致充填层渗透率下降，影响防砂效果。所以现在急需解决这一问题的充填工具。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种结构简单，边冲边下，冲洗速度快，能在下入管柱时有效防止地层砂堵塞，同时可避免将井筒口袋掏空，施工效果好的边冲边下砾石充填工具。

本发明的技术方案是：边冲边下砾石充填工具，包括由上至下依次连接的悬挂器、滤砂管和底部洗井器，所述悬挂器与滤砂管通过快速连接器连接在一起，所述悬挂器、滤砂管与底部洗井器内腔形成用于充填的循环通道，所述循环通道内设有服务管柱；

所述服务管柱包括位于悬挂器腔体内的中心管，所述中心管的上端螺纹连接有上接头，所述中心管的外壁上设有与悬挂器连接的丝扣，所述中心管的下端通过冲管接头连接有冲管，所述冲管的下端连接有密封插头，所述密封插头经滤砂管腔体伸入底部洗井器内；

所述底部洗井器包括与滤砂管的基管下端连接的洗井器接头，所述洗井器接头通过阀套和密封连接套组件与短接连接，所述短接下端依次连接有充填套和引鞋，所述充填套上设有与内腔连通的充填孔，所述充填孔相对于充填套表面向上倾斜设置，所述引鞋下端设有与内腔连通的反洗孔；所述充填套内位于充填孔处设有用于封闭充填孔的球座，所述球座与充填套通过销钉连接在一起，所述球座上端开口处设有挡球杆，所述球座内位于挡球杆与球座下端出口之间活动设有用于封闭球座下端出口的钢球，所述反洗孔、球座下端出口和冲管在同一轴线上。

优选的，所述悬挂器包括由上至下依次套设在中心管外侧的压环、护套、胶筒、垫圈、封隔器和下接头，所述压环与护套螺纹连接，所述上接头与压环之间设有活塞，所述中心管上设有与活塞上端面连通的打压孔，所述压环的内侧通过剪切销钉连接有解封套，所述解封套上设有与中心管可拆卸连接的锁环，所述锁环上设有与中心管的中和点相连接的丝扣，所述下接头上设有护帽。

优选的，所述滤砂管包括基管，所述基管的上端设有与快速连接器连接的基管接箍，所述基管下端与洗井器接头连接。

优选的，所述快速连接器包括调节管、活接管和连接管，所述调节管的一端与悬挂器的下接头连接，所述活接管的下端内壁上设有限位台阶，所述调节管的另一端外侧与活接管上端螺纹连接并与限位台阶形成补偿空间，所述连接管的外壁上设有补偿台阶，所述补偿台阶与限位台阶相配合并活动设置在补偿空间内，所述连接管外表面与调节管内壁滑动密封接触，所述连接管下端与基管接箍连接在一起。

优选的，所述底部洗井器的阀套内设有两个挡砂阀，每个挡砂阀的一端通过弹性件与阀套转动连接。

优选的，所述密封连接套组件包括与阀套固定连接的密封套和与密封套下端连接的连接套，所述连接套下端与短接上端连接。

优选的，所述引鞋与充填套下端螺纹连接，且所述引鞋的连接端内壁设有内径由开口向内逐渐变小的锥形充填腔，所述锥形充填腔与充填孔连通。

优选的，所述底部洗井器的上接头内壁上设有用于对密封插头进行限位的限位凸台。

优选的，所述中心管上端的连接螺纹与中和点部位的丝扣旋向相反。

优选的，所述封隔器包括套设在锁环外部由上至下依次设置的上椎体、卡瓦和下椎体，所述卡瓦外侧设有卡瓦罩，所述下椎体与悬挂器的下接头固定连接。

本发明与现有技术相比较，具有以下优点：

1、通过服务管柱可使冲洗孔开在管串最底部，直接对准砂面，边冲边下，冲洗速度快，可直接用本区块污水冲砂；增加冲洗、充填管柱连接机构；自带钢球下井，无需投球或洗球；内通径90mm，可与4in精密复合筛管配合使用；

2、充填通道靠上，且充填孔方向向上，能避免将井筒口袋掏空，施工效果好；

3、通过双级挡砂阀可关闭阀套，确保关闭可靠；

4、充填通道大，适应大排量充填施工。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为悬挂器的结构示意图；

图3为滤砂管的结构示意图；

图4为底部洗井器的结构示意图；

图5为快速连接器的结构示意图；

图中：1、悬挂器，2、滤砂管，3、底部洗井器，4、快速连接器，5、密封插头，6、中心管，7、上接头，8、冲管接箍，9、冲管，10、护帽，11、压环，12、护套，13、胶筒，14、垫圈，15、下接头，16、活塞，17、打压孔，18、剪切销钉，19、解封套，20、锁环，21、基管，22、基管接箍，23、冲管接头，31、洗井器接头，32、阀套，33、短接，34、充填套，35、引鞋，36、充填孔，37、反洗孔，38、球座，39、挡球杆，40、钢球，41、调节管，42、活接管，43、连接管，44、限位台阶，45、补偿空间，46、补偿台阶，47、挡砂阀，48、密封套，49、连接套，50、上椎体，51、卡瓦，52、下椎体，53、卡瓦罩。

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-图5所示，边冲边下砾石充填工具，包括由上至下依次连接的悬挂器1、滤砂管2和底部洗井器3，悬挂器1与滤砂管2通过快速连接器4连接在一起，悬挂器1、滤砂管2与底部洗井器3内腔形成用于充填的循环通道，在循环通道内设有服务管柱。

其中，服务管柱包括位于悬挂器1腔体内的中心管6，中心管6的上端螺纹连接有上接头7，中心管6的外壁上设有与悬挂器1相连接的丝扣，中心管6的下端通过背帽、活接和冲管接头23连接有冲管9，冲管9可为多根，冲管9与密封插头5由冲管接箍8连接在一起，经滤砂管2腔体伸入底部洗井器3内。

另外，底部洗井器3包括与滤砂管2的基管21下端连接的洗井器接头31，洗井器接头31通过阀套32和密封连接套组件与短接33连接，短接33下端依次连接有充填套34和引鞋35，充填套34上设有与内腔连通的充填孔36，充填孔36相对于充填套34表面向上倾斜设置，充填孔36在充填套34上，即位于充填通道的上方位置，而且充填孔36方向向上，这样在充填时一方面防止对井底造成冲击，另一方面能避免将井筒口袋掏空，施工效果好。引鞋35下端设有与内腔连通的反洗孔37，通过反洗孔37能使冲洗阻塞处的污物进入密封插头5，最终循环至地面；充填套34内位于充填孔36处设有用于封闭充填孔36的球座38，球座38与充填套34通过销钉连接在一起，球座38上端开口处设有挡球杆39，球座38内位于挡球杆39与球座38下端出口之间活动设有用于封闭球座38下端出口的钢球40，反洗孔37、球座38下端出口和冲管9在同一轴线上，通过球座38和钢球40能实现前期反洗、座封和后期充填的功能。当管柱遇阻时，利用边冲边下功能，反向冲洗，液流从套管闸门泵入，经过油套环空，冲洗至遇阻位置，逐渐将形成阻塞的地层砂等污物一并携带着通过管柱最下端的反洗孔37，依次进入密封插头5、冲管9、冲管接箍8、中心管6和油管，最终循环冲洗到达地面。地层砂等阻塞物被冲洗干净后，施工管柱得以顺利下行，到达设计位置。

悬挂器1包括由上至下依次套设在中心管6外侧的压环11、护套12、胶筒13、垫圈14、封隔器和下接头15，压环11与护套12螺纹连接，上接头7与压环11之间设有活塞16，中心管6上设有与活塞16上端面连通的打压孔17，压环11的内侧通过剪切销钉18连接有解封套19，解封套19上设有与中心管6可拆卸连接的锁环20，锁环20上设有与中心管6的中和点处相连接的丝扣，下接头15上设有护帽10。管柱到位后，用小排量正打压，钢球40在水力推动下座于球座38上实现密封，4—6—8—12—14MPa各稳压2min，此时活塞16下行，推动压环11将剪切销钉18剪断，依次推动锁环20、护套12、垫圈14和封隔器的上椎体50下行，压缩胶筒13完成橡胶膨胀密封油套环空，封隔器的卡瓦51撑出，完成座挂；上提管柱，负荷增加3—5吨，确认封隔器坐挂可靠。

滤砂管2包括基管21，基管21的上端设有与快速连接器4连接的基管接箍22，基管21下端与洗井器接头31连接。滤砂管2为由YFS精密复合筛管或YSS冲绕双级筛管组成的防砂管串。

实施例二

作为一种优选的实施例，与实施例一基本相同，不同之处在于，快速连接器4包括调节管41、活接管42和连接管43，调节管41的一端与悬挂器1的下接头15连接，活接管42的下端内壁上设有限位台阶44，调节管41的另一端外侧与活接管42上端螺纹连接并与限位台阶44形成补偿空间45，连接管43的外壁上设有补偿台阶46，补偿台阶46与限位台阶44相配合并活动设置在补偿空间45内，连接管43外表面与调节管41内壁滑动密封接触，连接管43下端与基管接箍22连接在一起。悬挂器1与滤砂管2连接时，通过调节管41的上端与悬挂器1的下接头15螺纹连接，而连接管43与滤砂管2的基管接箍22连接在一起，这样通过补偿空间45可根据服务管柱的长短调节快速连接器4的长短，便于快速连接。

实施例三

作为一种优选的实施例，与实施例一基本相同，不同之处在于，在底部洗井器3的阀套32内设有两个挡砂阀47，每个挡砂阀47的一端通过弹性件与阀套32转动连接。通过双级挡砂阀47关闭阀套32，确保关闭安全可靠。

另外，密封连接套组件包括与阀套32固定连接的密封套48和与密封套48下端连接的连接套49，连接套49下端与短接33上端连接。

引鞋35与充填套34下端螺纹连接，且引鞋35的连接端内壁设有内径由开口向内逐渐变小的锥形充填腔，锥形充填腔与充填孔36连通。通过锥形充填腔结构能增大整个充填孔36的开口，且充填孔36方向向上，能有效避免将井筒口袋掏空，保证施工效果。

在底部洗井器3的洗井器接头31内壁上设有用于对密封接头5进行限位的限位凸台。通过限位凸台可对密封接头5的下入位置进行限位，使其下端开口处于短接33与引鞋35的连接处。

中心管6上端的连接螺纹与中和点部位的丝扣旋向相反。这样当旋转上接头7时，上接头7与中心管6上端通过螺纹越旋越紧，而中和点部位丝扣可通过旋转分离，从而使服务管柱与悬挂器1分离。

上述的封隔器包括套设在锁环20外部由上至下依次设置的上椎体50、卡瓦51和下椎体52，卡瓦51外侧设有卡瓦罩53，下椎体52与悬挂器1的下接头15固定连接。通过上椎体50下压使卡瓦51伸出卡瓦罩53，实现与套管固定座封。

下入管柱前，将悬挂器1与滤砂管2通过快速连接器4连接，即通过调节管41的上端与悬挂器1的下接头15螺纹连接，连接管43与滤砂管2的基管接箍22连接在一起；然后冲管9通过冲管接头23和冲管接箍8与中心管6连接，冲管9下端通过冲管接箍8与密封接头5连接，并通过限位凸台对密封接头5进行限位，使其位于合适的位置，这样即可完成服务管柱连接；最后将上接头7与油管连接直至井口，最后将连接好的管柱送入井内。

当管柱遇阻时，利用边冲边下功能，反向冲洗，液流从套管闸门泵入，经过油套环空，冲洗至遇阻位置，逐渐将形成阻塞的地层砂等污物一并携带着通过管柱最下端的反洗孔37，依次进入密封接头5、冲管9、冲管接箍8、中心管6和油管，最终循环冲洗到达地面。地层砂等阻塞物被冲洗干净后，施工管柱得以顺利下行，到达设计位置。

管柱到位后，用小排量正打压，钢球40在水力推动下座于球座38上，从而对底部的反洗孔37以及充填孔36实现密封，然后4—6—8—12—14MPa各稳压2min，此时活塞16下行，推动压环11将剪切销钉18剪断，依次推动图2中的锁环20、护套12、垫圈14和上椎体50下行，胶筒13完成橡胶膨胀密封油套环空，卡瓦51撑出，完成座挂；上提管柱，负荷增加3—5吨，确认封隔器坐挂可靠。

油管继续正打压至16—20MPa，密封球座38将销钉剪断，球座38下行，压力突降为0，露出充填孔36；上提服务管柱至中和点（如图2中所标示，此为服务管柱与留井管柱的丝扣连接点），正转油管十五圈以上，将服务管柱脱开；

按照施工要求进行充填作业，砂砾通过充填通道经充填孔36进行充填，当加完设计砂量或压力突升达到限压（30MPa）时，顶替完油管砂浆，慢慢打开套管闸门放压，上提管柱1-2m，反循环洗井一周以上，洗至出口干净无砂；起出服务管柱，施工结束。

本发明具有以下优点：1、适于大斜度井、水平井的充填施工，对于多层系防砂，特别是上部渗透率较高，不太适用顶部充填的油井，尤其适用本工艺；2、配套工具简便、实施工艺简单，安全可靠，可适应大排量充填施工；3、工具通径大，便于后期作业；4、一趟管柱实现边冲边下、砾石充填，既节省了作业成本，又保证了防砂施工效果；5、对于裸眼防砂完井的井型尤其适用，在下井过程中可随时循环泥浆，施工安全性大大提高，到位后替浆、充填一体作业，保证防砂效果；6、冲洗孔在最底部，可直接触及砂面，对冲洗液要求低，冲洗速度快，效果好；7、充填通道出口靠上，且充填孔36方向向上，避免将口袋掏空，影响施工效果，对套管有一定保护作用；8、通过双级挡砂阀47可关闭阀套32，多重关闭系统确保关闭安全可靠；适用于各种类型的油井防砂。

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 (10)

1.边冲边下砾石充填工具，包括由上至下依次连接的悬挂器、滤砂管和底部洗井器，其特征在于：

所述悬挂器与滤砂管通过快速连接器连接在一起，所述悬挂器、滤砂管与底部洗井器内腔形成用于充填的循环通道，所述循环通道内设有服务管柱；

所述服务管柱包括位于悬挂器腔体内的中心管，所述中心管的上端螺纹连接有上接头，所述中心管的外壁上设有与悬挂器连接的丝扣，所述中心管的下端通过冲管接头连接有冲管，所述冲管下端连接有密封插头，所述密封插头经滤砂管腔体伸入底部洗井器内；

所述底部洗井器包括与滤砂管的基管下端连接的洗井器接头，所述洗井器接头通过阀套和密封连接套组件与短接连接，所述短接下端依次连接有充填套和引鞋，所述充填套上设有与内腔连通的充填孔，所述充填孔相对于充填套表面向上倾斜设置，所述引鞋下端设有与内腔连通的反洗孔；所述充填套内位于充填孔处设有用于封闭充填孔的球座，所述球座与充填套通过销钉连接在一起，所述球座上端开口处设有挡球杆，所述球座内位于挡球杆与球座下端出口之间活动设有用于封闭球座下端出口的钢球，所述反洗孔、球座下端出口和冲管在同一轴线上。

2.根据权利要求1所述的边冲边下砾石充填工具，其特征在于：所述悬挂器包括由上至下依次套设在中心管外侧的压环、护套、胶筒、垫圈、封隔器和下接头，所述压环与护套螺纹连接，所述上接头与压环之间设有活塞，所述中心管上设有与活塞上端面连通的打压孔，所述压环的内侧通过剪切销钉连接有解封套，所述解封套上设有与中心管可拆卸连接的锁环，所述锁环上设有与中心管的中和点相连接的丝扣，所述下接头上设有护帽。

3.根据权利要求2所述的边冲边下砾石充填工具，其特征在于：所述滤砂管包括基管，所述基管的上端设有与快速连接器连接的基管接箍，所述基管下端与洗井器接头连接。

4.根据权利要求3所述的边冲边下砾石充填工具，其特征在于：所述快速连接器包括调节管、活接管和连接管，所述调节管的一端与悬挂器的下接头连接，所述活接管的下端内壁上设有限位台阶，所述调节管的另一端外侧与活接管上端螺纹连接并与限位台阶形成补偿空间，所述连接管的外壁上设有补偿台阶，所述补偿台阶与限位台阶相配合并活动设置在补偿空间内，所述连接管外表面与调节管内壁滑动密封接触，所述连接管下端与基管接箍连接在一起。

5.根据权利要求1所述的边冲边下砾石充填工具，其特征在于：所述底部洗井器的阀套内设有两个挡砂阀，每个挡砂阀的一端通过弹性件与阀套转动连接。

6.根据权利要求1所述的边冲边下砾石充填工具，其特征在于：所述密封连接套组件包括与阀套固定连接的密封套和与密封套下端连接的连接套，所述连接套下端与短接上端连接。

7.根据权利要求1所述的边冲边下砾石充填工具，其特征在于：所述引鞋与充填套下端螺纹连接，且所述引鞋的连接端内壁设有内径由开口向内逐渐变小的锥形充填腔，所述锥形充填腔与充填孔连通。

8.根据权利要求1所述的边冲边下砾石充填工具，其特征在于：所述底部洗井器的上接头内壁上设有用于对密封插头进行限位的限位凸台。

9.根据权利要求1所述的边冲边下砾石充填工具，其特征在于：所述中心管上端的连接螺纹与中和点部位的丝扣旋向相反。

10.根据权利要求1所述的边冲边下砾石充填工具，其特征在于：所述封隔器包括套设在锁环外部由上至下依次设置的上椎体、卡瓦和下椎体，所述卡瓦外侧设有卡瓦罩，所述下椎体与悬挂器的下接头固定连接。

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