專利名稱：水平井循環礫石充填防砂裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種水平井礫石充填防砂工具，尤其是涉及一種水平井循環礫石 充填防砂裝置。
技術背景 礫石充填防砂工藝在直井防砂作業中已經得到廣泛的應用，是一項比較成熟的防 砂工藝技術。近年來，隨著水平井鉆探技術的大規模推廣應用，為延長水平井防砂有效壽命 多采用水平井礫石充填防砂新工藝。水平井中的礫石沉降規律不同于直井，由于井段長，攜 砂液在重力作用下濾失嚴重，容易因過早脫砂形成砂橋，導致防砂作業失敗，因此礫石充填 防砂工藝在水平井中的應用受到限制。2009年5月20日公開的中國發明專利申請《水平井管外分段礫石防砂工藝及管 柱》(公開號CN101435321A)，其中的裝置包括裸眼封隔器和以下的裸眼井段中、油層套管外 的防砂篩管、裸眼井段中油層套管內的油管柱上順次連接的分段充填封隔器、充填總成和 充填服務器。該技術雖然具有充填充分、結實等特點，但其結構復雜，作業繁復，施工作業時 間長，并且不具有酸洗、返洗井功能。2010年4月21日公開的中國實用新型專利《水平井篩管礫石充填防砂裝置》 (CN201439707U)，該裝置的密封體、套管、充填閥的閥體、接頭、篩管由上至下依次固定連 接；充填閥的內套上端與酸洗閥的閥體固定連接，下端與內管固定連接；密封體內孔中安 裝有密封管。該裝置利用一趟完井管柱完成酸洗、礫石充填、返洗等作業要求，但在酸洗、礫 石充填作業中，需要分別下入酸洗管柱和充填管柱，起下管柱作業次數多，作業時間長；并 且容易出現充填孔關閉不嚴，影響防砂效果的不足。
實用新型內容為了克服現有水平井篩管礫石充填防砂裝置存在的酸洗、礫石充填作業中，需要 分別下入酸洗管柱和充填管柱，起下管柱作業次數多，作業時間長；并且容易出現充填孔關 閉不嚴，影響防砂效果的不足，本實用新型提供一種水平井循環礫石充填防砂裝置。該裝置 使用一套管柱就可以完成酸洗、充填、返洗井作業，操作簡單，提高水平井礫石防砂的可靠 性。本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是水平井循環礫石充填防砂裝 置，包括固定管柱、充填管柱，固定管柱上的充填孔處安裝有導向套，固定管柱的分流體、彈 簧座、封堵套由上至下依次固定連接；閥套固定安裝在分流體內孔中，分流體、閥套上有徑 向貫通的充填孔；關閉套滑動安裝在閥套內，關閉套下端與彈簧座軸向之間安裝有關閉彈 簧；關閉套處于上位時，將徑向貫通的充填孔封閉；充填管柱的彈簧座、滑套外筒、充填閥、 轉換筒、單流閥由上至下依次固定連接；滑套外筒下端部的內凸臺上方有徑向返洗孔，滑套 外筒下端部內凸臺與彈簧座軸向之間安裝有返洗滑套和彈簧；充填閥內凸臺下方有徑向充 填孔；充填閥的充填孔處內孔中安裝有密封閥芯；轉換筒上有徑向酸洗孔。[0007]當充填管柱位于所述固定管柱內，固定管柱內的關閉套處于下位，充填管柱上的 充填孔與固定管柱上的充填孔貫通；固定管柱的封堵套與充填管柱的單流閥的閥體之間安 裝有徑向密封圈；徑向密封圈上方的固定管柱與充填管柱之間有軸向液流通道。本實用新型的有益效果是，不需要坐封，便于操作，簡化施工程序，提高工效；直 接在油層部位進行礫石充填，緩解了充填時礫石重力沉降引起形成砂橋的問題，提高充填 質量。
圖1是本實用新型水平井循環礫石充填防砂裝置結構示意圖。圖2是本實用新型中的固定管柱結構示意圖。圖3是本實用新型中的充填管柱結構示意圖。圖中1.接箍，2.短節，3.接頭，4.分流體，5.閥套，6.導向套，7.關閉套，8.關閉 彈簧，9.彈簧座，10.封堵套，11.接箍，12.短節，13.彈簧座，14.滑套外筒，15.彈簧，16.返 洗滑套，17.充填閥，18.密封閥芯，19.轉換筒，20.閥罩，21.閥球，22.單流閥，23.充填孔， 24.充填孔，25.酸洗孔，26.軸向液流通道，27.密封圈，28.閥體，29.返洗孔，30.固定管 柱，31.充填管柱。
具體實施方式
以下結合附圖1 附圖3和實施例對本實用新型作進一步說明。水平井循環礫石充填防砂裝置，包括固定管柱30、充填管柱31，固定管柱30上的 充填孔處安裝有導向套6。參見附圖2。固定管柱30的分流體4、彈簧座9、封堵套10由上至下依次固定連 接。閥套5固定安裝在分流體4內孔中，分流體4、閥套5上有徑向貫通的充填孔23。關閉 套7安裝在閥套5內，關閉套7可以沿閥套5內孔上下滑動；關閉套5下端與彈簧座9軸向 之間安裝有關閉彈簧8。當關閉套7處于上位時，將分流體4、閥套5上徑向貫通的充填孔 23封閉；當關閉套7處于下位時，關閉套7上端面低于充填孔23，充填孔23將連通固定管 柱30內外。關閉套7與閥套5之間安裝有徑向密封圈。參見附圖3。充填管柱31的彈簧座13、滑套外筒14、充填閥17、轉換筒19、單流 閥22由上至下依次固定連接；滑套外筒14下端部的內凸臺上方有徑向返洗孔29，滑套外 筒14下端部的內凸臺與彈簧座13的內凸臺軸向之間安裝有返洗滑套16和彈簧15，彈簧15 位于返洗滑套16的上方；返洗滑套16處于下位時，將返洗孔29關閉；返洗滑套16處于上 位時，將返洗孔29打開。充填閥17的內孔為上小下大的階梯孔，內凸臺下方的有徑向充填 孔24 ；充填閥17的充填孔24處內孔中安裝有密封閥芯18，密封閥芯18可以沿充填閥17 內孔滑動，密封閥芯18處于上位時，將充填孔24關閉；密封閥芯18處于下位時，將充填孔 24打開。轉換筒19上有徑向酸洗孔25。充填管柱31下端安裝的單流閥22為球閥，閥罩 20上有軸向液流通孔；單流閥22下方的液體向上流動時，將閥球21頂開，液體向上流動。當本實用新型水平井循環礫石充填防砂裝置進行礫石充填作業時，充填管柱31 位于固定管柱30內(參見附圖1)，固定管柱30內的關閉套7處于下位，充填管柱31上的 充填孔24與固定管柱30上的充填孔23貫通。固定管柱30的封堵套10與充填管柱31上單流閥22的閥體28之間安裝有徑向密封圈27 ；徑向密封圈27上方的固定管柱30與充填 管柱31之間有軸向液流通道26。為了保證本實用新型水平井循環礫石充填防砂裝置在充填作業中，提高礫石充填 的施工作業效率，在閥套5與充填閥17之間安裝有徑向密封圈；關閉套7與轉換筒19之間 安裝有徑向密封圈；空心滑套16與滑套外筒14之間安裝有徑向密封圈，使裝置具有良好的 密封性能。本實用新型水平井循環礫石充填防砂裝置充填實施過程如下首先，分別組裝固定管柱30、充填管柱31，并在固定管柱30的外圓上安裝導向套 6，導向套6內孔為上小下大的階梯孔，上端位于充填孔23上方且與分流體4固定連接，通 常采用焊接方式連接。然后，將固定管柱30連接在防砂管柱的下端，固定管柱30上端的分流體4通過依 次固定連接的變扣接頭3、短節2、接箍1與防砂篩管連接。固定管柱30隨防砂管柱下入井 筒中礫石充填作業位置，并固定。再將組裝完畢的充填管柱31上端通過短節12和接箍11與油管連接，充填管柱31 下端與回水芯管連接組成油管柱。油管將充填管柱31送入完井管柱中，直至充填管柱31 進入固定管柱30內，充填管柱31的充填閥17將固定管柱30上的關閉套8推至下位，充填 閥17上的充填孔24與固定管柱30的充填孔23貫通；此時，固定管柱30的封堵套10與充 填管柱31上單流閥22的閥體28之間通過徑向密封圈27密封；徑向密封圈27上方的固定 管柱30與充填管柱31之間形成軸向液流通道26。至此，可以開始進行礫石充填防砂作業 施工。酸洗作業將酸洗液從井筒與防砂管柱之間的環空注入，在壓力的作用下，酸洗液 經過管柱下方的回水芯管進入充填管柱31內并向上流動；向上流動的酸洗液將單流閥22 的閥球21頂開，酸洗液經過閥罩20上的液流通道，再經過轉換筒19上的徑向酸洗孔25進 入固定管柱30與充填管柱31之間的軸向液流通道26，并經過液流通道26向上返回井口， 完成酸洗作業。酸洗作業結束后，單向閥22關閉。充填作業向油管柱內注入攜砂液，在攜砂液的作用下將充填管柱31的密封閥芯 18向下推開，直至將充填孔23、充填孔24與充填管柱31內孔貫通；攜砂液經過充填孔24 和充填孔23，并在導向套6的引導下進入防砂管柱與井壁的環空內，將攜砂液中的礫石留 在了防砂管柱與井壁之間，起到阻擋地層砂的作用，液體返回井口。返洗作業向防砂管柱和油管柱之間的環空注入返洗液，返洗液進入液流通道 26，并經過充填管柱31上的酸洗孔25進入到充填管柱31內，返洗液向上流動將密封閥芯 18向上頂起，密封閥芯18關閉充填孔23。之后在返洗液壓力的作用下，返洗液通過充填管 柱31上的返洗孔29將返洗滑套16向上打開，將液流通道26與充填管柱31內孔貫通，返 洗液通過充填管柱31內孔向上流動返回井口，完成返洗作業。返洗作業結束后，返洗滑套 16在彈簧15的作用下，向下移動將返洗孔29關閉。上述酸洗、充填、返洗作業依次完成后，即完成了礫石充填防砂作業施工。然后，將 油管及其充填管柱提出井筒，固定管柱30中的關閉套7在關閉彈簧8的作用下向上移動， 直至頂在閥套5的內臺階處，并將充填孔23關閉。本實用新型水平井循環礫石充填防砂裝置，在施工作業中不用坐封，可根據需要安裝在完井管柱的上、中部位，也可在一口井中安裝一個以上水平井循環礫石充填防砂裝 置進行分段充填。完井管柱固定后，下入充填管柱，在井口調整充填管柱位置。充填管柱調 整固定后，一趟管柱就可完成酸洗、礫石充填、返洗的施工作業，簡化了工藝，降低了工人的 勞動強度，安全易行。本實用新型水平井循環礫石充填防砂裝置可用于裸眼水平井、大位移井、側鉆井 的礫石充填完井防砂施工作業。應該注意的是上述實施例是示例而非限制本發明，本領域技術人員將能夠設計很 多替代實施例而不脫離附后的權利要求書的范圍。
權利要求一種水平井循環礫石充填防砂裝置，包括固定管柱、充填管柱，固定管柱上的充填孔處安裝有導向套，其特征是固定管柱(30)的分流體(4)、彈簧座(9)、封堵套(10)由上至下依次固定連接；閥套(5)固定安裝在分流體(4)內孔中，分流體(4)、閥套(5)上有徑向貫通的充填孔(23)；關閉套(7)滑動安裝在閥套(5)內，關閉套(7)下端與彈簧座(9)軸向之間安裝有關閉彈簧(8)；關閉套(7)處于上位時，將徑向貫通的充填孔(23)封閉；充填管柱(31)的彈簧座(13)、滑套外筒(14)、充填閥(17)、轉換筒(19)、單流閥(22)由上至下依次固定連接；滑套外筒(14)下端部的內凸臺上方有徑向返洗孔(29)，滑套外筒(14)下端部內凸臺與彈簧座(13)軸向之間安裝有返洗滑套(16)和彈簧(15)；充填閥(17)內凸臺下方有徑向充填孔(24)；充填閥(17)的充填孔(24)處內孔中安裝有密封閥芯(18)；轉換筒(19)上有徑向酸洗孔(25)。
2.根據權利要求1所述的水平井循環礫石充填防砂裝置，其特征是當所述充填管柱 (31)位于所述固定管柱(30)內，固定管柱(30)內的關閉套(7)處于下位，充填管柱(31) 上的充填孔(24)與固定管柱(30)上的充填孔(23)貫通；固定管柱(30)的封堵套(10)與充填管柱(31)的單流閥(22)的閥體(28)之間安裝 有徑向密封圈(27)；徑向密封圈(27)上方的固定管柱(30)與充填管柱(31)之間有軸向 液流通道(26)。
3.根據權利要求2所述的水平井循環礫石充填防砂裝置，其特征是所述閥套(5)與 充填閥(17)之間安裝有徑向密封圈；關閉套(7)與轉換筒(19)之間安裝有徑向密封圈； 所述關閉套(7)與閥套(5)之間安裝有徑向密封圈；所述空心滑套(16)與滑套外筒(14) 之間安裝有徑向密封圈。
專利摘要一種水平井循環礫石充填防砂裝置。為了克服現有水平井篩管礫石充填防砂裝置存在的需要分別下入酸洗管柱和充填管柱，易出現充填孔關閉不嚴的不足，本實用新型固定管柱的分流體、彈簧座、封堵套由上至下依次固定連接；閥套固定安裝在分流體內孔中，分流體、閥套上有徑向貫通的充填孔；關閉套滑動安裝在閥套內；充填管柱的彈簧座、滑套外筒、充填閥、轉換筒、單流閥由上至下依次固定連接；滑套外筒下端部的內凸臺上方有徑向返洗孔，滑套外筒下端部內凸臺與彈簧座軸向之間安裝有返洗滑套和彈簧；充填閥內凸臺下方有徑向充填孔；充填閥的充填孔處內孔中安裝有密封閥芯；轉換筒上有徑向酸洗孔。其有益效果是，便于操作，簡化施工程序，提高充填防砂質量。
文檔編號E21B43/04GK201738902SQ20102020038
公開日2011年2月9日 申請日期2010年5月24日 優先權日2010年5月24日
發明者李娟 , 楊延征, 王建力, 王曉梅, 聶上振, 趙亮, 鄒治新 申請人:大港油田集團有限責任公司