CN109779580B - 一种用于分层采油的双层双向充填装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于分层采油的双层双向充填装置。其技术方案是：在中心管的上部依次连接顶部封隔器、顶部充填工具、顶部分层工具、顶部松砂式安全接头，下部依次连接有底部松砂式安全接头、底部分层工具、底部充填工具，在中间连接有分层封隔器，中心管的底部通过砂层隔离套连接隔离盲堵，顶部充填工具和底部充填工具上分别设有出液口；在所述的中心管的内腔设有充填尾管，所述充填尾管内腔设有顶部充填球座和底部充填球座，且分别通过充填压力剪钉与中心管连接，所述顶部充填工具和底部充填工具的下端分别连接密封滑套。有益效果是：施工简单：安全可靠，将井替、双向充填、分层采油等融合在一起，使用更方便；提升充填质量，提高了经济效益。

Description

一种用于分层采油的双层双向充填装置

技术领域

本发明涉及一种石油工业采油充填装置及方法，特别涉及一种用于分层采油的双层双向充填装置。

背景技术

在石油的开采过程中，精细化管理是大势所趋，而分层采油则是精细化管理的基础，在对油井实施分采的过程中，会发现存在着大量的出砂的油井，这些油井由于出砂量大，地层亏损大，油液流体会受到很大的流动阻力，因此需要实施砾石充填，将砂子阻住，形成含有一定通透量的防砂层，在实施分层采油的油井中，上下两个油层间的层间距离较大，如果只采用顶部充填，这样会在开始时，由于双层亏空太大，充填时，特别是底层的油层，由于砂子没有被充实，因此会大大的影响充填效果，即使是顶部，由于初期的砂层的存在，有时将充填压力达到了预设数，也有一些没有充实而形成砂桥的现象，因此，双层双向充填是一种较好的工艺，而且本发明还可以解决油井的井替问题，减少一次下入井下的作业。其中“井替问题”是指：油井中因为射孔等作业过程而带来的污染物，需要通过下入一趟管柱再通过循环方式将污染物排出，也就是将作业用的含有污染物的液体替代出来。

中国专利文献公开号为CN1294337C，专利名称为《分层挤压充填防砂管柱》，该发明具有内充填管柱和外充填管柱，内充填管柱包括冲管和内充填工具，外充填管柱包括顶部悬挂封隔器、外充填工具和滤砂管，外充填工具上设有充填口。内充填管柱设有坐封丢手，外充填管柱设有层间封隔器。当坐封丢手被打压使顶部悬挂封隔器坐封后，坐封丢手与顶部悬挂封隔器分离，内充填管柱能够在外充填管柱内上下移动坐封层间封隔器，与外充填工具配合挤压充填地层。提高防砂效果和有效期。下一趟管柱即可完成多个油层分层挤压充填防砂的施工，大大降低了生产成本和工人的劳动强度。但是，其存在的问题是：该发明采用了内充填管柱和外充填管柱，二者为动态配合，两趟管柱相互移动，不容易定位；另外，环填都是在地填完成后再进行，也就是说，地填完成后，如果砂子填实，在内充填管柱和外充填管柱之间一定会存在少量的砂子，主要是弹簧蠕动造成的存有少量砂子的问题，这就造成环填时，内充填管柱和外充填管柱的移动困难，甚至无法打开通道，也就无法建立环填的循环通道；而如果砂子未填实，地填就达不到预期的填充效果。因此，内充填管柱和外充填管柱的分体式设计存在的缺陷难以调和。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种用于分层采油的双层双向充填装置，通过分层对两个油层进行填充，可以使每一个油层更好的填充，其充填效果更好；而且本发明结合实现了井替功能，不用单独下井替管柱。

本发明提到的一种用于分层采油的双层双向充填装置，其技术方案是：包括中心管（1）、顶部充填工具（2）、顶部分层工具（3）、顶部松砂式安全接头（4）、分层封隔器（5）、底部松砂式安全接头（6）、底部分层工具（7）、底部充填工具（8）、充填尾管（9）、封隔器座封环（10）、底部充填球座（11）、充填压力剪钉（12）、密封滑套（16）、砂层隔离套（17）、密封盲堵（18）、隔离盲堵（19），在所述的中心管（1）的上部依次连接顶部封隔器、顶部充填工具（2）、顶部分层工具（3）、顶部松砂式安全接头（4），下部依次连接有底部松砂式安全接头（6）、底部分层工具（7）、底部充填工具（8），在中间连接有分层封隔器（5），所述的中心管（1）的底部通过砂层隔离套（17）连接隔离盲堵（19），所述顶部充填工具（2）和底部充填工具（8）上分别设有出液口；在所述的中心管（1）的内腔设有充填尾管（9），所述充填尾管（9）内腔设有顶部充填球座和底部充填球座（11），且分别通过充填压力剪钉（12）与中心管（1）连接，所述顶部充填工具（2）和底部充填工具（8）的下端分别连接密封滑套（16），所述底部充填工具（8）的密封滑套的底部连接密封盲堵（18）。

优选的，上述的密封滑套（16）的上部内壁通过对接连接环（14）与充填尾管（9）的外壁配合连接，且所述充填尾管（9）的底部设有尾部丢手剪钉（20），使密封滑套（16）与充填尾管（9）连接牢固。

优选的，上述密封滑套（16）的下侧外壁设有密封圈，在底部充填工具（8）的出液接头内壁设有滑套支撑环（15），在密封滑套（16）丢手上提时，通过滑套支撑环（15）将密封滑套（16）支撑在底部充填工具（8）的出液接头内壁，使出液口被封住。

优选的，上述的中心管（1）与充填尾管（9）之间有缝隙，且在顶部充填工具（2）或底部充填工具（8）的位置处的缝隙，通过塞有通道挡砂环（13）实现密封。

优选的，上述底部充填工具（8）的内径大于中心管（1）的内径，二者形成一个上凸台；所述密封滑套（16）的外径小于底部充填工具（8）的内径，在丢手上提时，密封滑套（16）随充填尾管（9）上移，在经过上凸台时，挡住密封滑套（16）的上移，并剪断尾部丢手剪钉（20），使密封滑套（16）将底部充填工具（8）的出液口封住。

优选的，上述底部充填工具（8）的下端活动连接砂层隔离套（17），且砂层隔离套（17）的内径大于底部充填工具（8）的上侧部分的内径，使底部充填工具（8）的下端形成下凸台。

优选的，上述密封滑套（16）的下端为锥形结构，且连接固定密封盲堵（18），所述密封盲堵（18）的外径大于密封滑套（16）的外径，在密封滑套（16）上移时，底部充填工具（8）下端的下凸台挡住密封盲堵（18）的上移，且密封盲堵（18）上侧的密封滑套（16）外壁设有密封圈，通过密封圈使密封滑套（16）与底部充填工具（8）的内壁紧密结合，从而将底部充填工具（8）的出液口封闭。

优选的，上述顶部充填球座的孔径大于底部充填球座（11）的孔径。

优选的，上述顶部充填工具（2）和底部充填工具（8）上设有的出液口为向下倾斜的圆孔。

本发明的有益效果是：

1、该装置及工艺施工简单：安全可靠，首先，在施工过程中，由于整管柱是一个开放式的管柱，即底部充填的出液口与油层是连通的，因此，可以直接利用该工艺管进行井替作业，没有必要单独下井替管柱，这样就为施工带来了很大的方便，节约了很大一部分的施工费用；其次，该装置及工艺使用简单，即通过在井口处投球，打压坐封，打开充填通道后就可实施砾石或携砂液充填，并且两个充填孔的关闭是随丢手完成的实现丢手与封闭的一体化设计，为实施带来了很大的方便；再次就是通道关闭问题上，剪钉的设计使丢手时，封闭动作有力值可调性，使得该工艺更安全，同时，松砂式安全接头使得整个***更安全；

2、该装置及工艺功能使用方便：该工艺将井替、双向充填、分层采油和安全等融合在一起，使用更方便；

3、为油田的开发节约了大量的资金，本次施工节约的费用暂且不算，单从工具的使用周期上看，一般油井的充填作业周期在八个月左右，而该工艺由于通过对两个油层分别充填，可以大幅度的提升充填质量，这样就可以是后期的分层采油工作持续时间在三年以上，降低了充填次数，提高了经济效益。

附图说明

附图1是本发明的结构示意图；

附图2是本发明丢手后密封滑套上移后的结构示意图；

上图中：中心管1、顶部充填工具2、顶部分层工具3、顶部松砂式安全接头4、分层封隔器5、底部松砂式安全接头6、底部分层工具7、底部充填工具8、充填尾管9、封隔器座封环10、底部充填球座11、充填压力剪钉12、通道挡砂环13、对接连接环14、滑套支撑环15、密封滑套16、砂层隔离套17、密封盲堵18、隔离盲堵19、尾部丢手剪钉20、顶部封隔器21，顶部液压开关3.1、上部开关式滤砂管3.2、下部液压开关7.1、下部开关式滤砂管7.2、出液口8.1、防滑密封圈17.1。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1，参照附图1，本发明提到的一种用于分层采油的双层双向充填装置，其技术方案是：包括中心管1、顶部充填工具2、顶部分层工具3、顶部松砂式安全接头4、分层封隔器5、底部松砂式安全接头6、底部分层工具7、底部充填工具8、充填尾管9、封隔器座封环10、底部充填球座11、充填压力剪钉12、密封滑套16、砂层隔离套17、密封盲堵18、隔离盲堵19，在所述的中心管1的上部依次连接顶部封隔器21、顶部充填工具2、顶部分层工具3、顶部松砂式安全接头4，下部依次连接有底部松砂式安全接头6、底部分层工具7、底部充填工具8，在中间连接有分层封隔器5，所述的中心管1的底部通过砂层隔离套17连接隔离盲堵19，所述顶部充填工具2和底部充填工具8上分别设有出液口；在所述的中心管1的内腔设有充填尾管9，所述充填尾管9内腔设有顶部充填球座和底部充填球座11，且分别通过充填压力剪钉12与中心管1连接，所述顶部充填工具2和底部充填工具8的下端分别连接密封滑套16，所述底部充填工具8的密封滑套的底部连接密封盲堵18。

需要说明的是：顶部分层工具3、顶部松砂式安全接头4、分层封隔器5、底部松砂式安全接头6、底部分层工具7都是采用的现有的公开的技术和结构，因此不再详述；另外，顶部充填工具2与底部充填工具8的结构相同，本发明描述了底部充填工具8的内部结构，就不再详细描述顶部充填工具2的内部结构，附图1中也不再画出详述。还有，顶部分层工具3中设有顶部液压开关3.1、上部开关式滤砂管3.2，用于充填完成后的分层采油用；底部分层工具7设有下部液压开关7.1、下部开关式滤砂管7.2，用于充填完成后的分层采油用。

其中，密封滑套16的上部内壁通过对接连接环14与充填尾管9的外壁配合连接，且所述充填尾管9的底部设有尾部丢手剪钉20，使密封滑套16与充填尾管9连接牢固。

密封滑套16的下侧外壁设有密封圈，在底部充填工具8的出液接头内壁设有滑套支撑环15，在密封滑套16丢手上提时，通过滑套支撑环15将密封滑套16支撑在底部充填工具8的出液接头内壁，使出液口被封住。

参照附图1，中心管1与充填尾管9之间有缝隙，且在顶部充填工具2或底部充填工具8的位置处的缝隙，通过塞有通道挡砂环13实现密封。

底部充填工具8的内径大于中心管1的内径，二者形成一个上凸台；所述密封滑套16的外径小于底部充填工具8的内径，在丢手上提时，密封滑套16随充填尾管9上移，在经过上凸台时，挡住密封滑套16的上移，并剪断尾部丢手剪钉20，使密封滑套16将底部充填工具8的出液口封住。

底部充填工具8的下端活动连接砂层隔离套17，且砂层隔离套17的内径大于底部充填工具8的上侧部分的内径，使底部充填工具8的下端形成下凸台。

密封滑套16的下端为锥形结构，且连接固定密封盲堵18，所述密封盲堵18的外径大于密封滑套16的外径，在密封滑套16上移时，底部充填工具8下端的下凸台挡住密封盲堵18的上移，且密封盲堵18上侧的密封滑套16外壁设有密封圈，通过密封圈使密封滑套16与底部充填工具8的内壁紧密结合，从而将底部充填工具8的出液口封闭。

顶部充填球座的孔径大于底部充填球座11的孔径，这样便于先进行底部油层的充填，再进行顶部油层的充填；顶部充填工具2和底部充填工具8上设有的出液口为向下倾斜的圆孔，携砂液或砾石可以顺利的挺高出液口进入油层中，然后持续的填充形成填充层。

本发明提到的一种用于分层采油的双层双向充填装置的使用方法，包括以下过程：

（1）组装并下入双层双向充填装置：首先在中心管1的上部依次连接顶部充填工具2、顶部分层工具3、顶部松砂式安全接头4，下部依次连接有底部松砂式安全接头6、底部分层工具7、底部充填工具8，在中间连接有分层封隔器5，连接在一起并下入待作业的油井内；然后在中心管1的内腔下入充填尾管9的设计位置，充填尾管9内腔设有顶部充填球座和底部充填球座11，且分别通过充填压力剪钉12与中心管1连接，所述顶部充填工具2和底部充填工具8的下端分别连接密封滑套16，所述底部充填工具8的密封滑套的底部连接密封盲堵18；

（2）投球进行底部充填：在双层双向充填装置下到油井的设计位置后，在填充底部油层时，首先向充填尾管9内投入一个小密封钢球，小密封钢球穿过顶部充填球座继续下落到底部充填球座11的密封面上；然后开始从井口处打压坐封，打压5MPa、10MPa、15MPa各稳5分钟，然后打压至压力突降，此时，充填压力剪钉12被剪断，底部充填球座11下移，将底部充填工具8的出液口打开，然后从井口向充填尾管进行携砂液的灌注，携砂液通过底部充填工具8的出液口向底部油层灌注，底部油层的充填压力达到设计的数值，即完成底部油层的充填；

（3）投球进行顶部充填：在需要填充顶部油层时，向充填尾管9内投入一个大密封钢球，大密封钢球落到顶部充填球座上，将顶部充填球座的密封面堵住，然后开始从井口处打压坐封，打压至压力突降，此时，顶部填充工具2的充填压力剪钉被剪断，顶部充填球座下移，将顶部填充工具2的出液口打开，然后从井口向充填尾管进行携砂液的灌注，携砂液通过顶部填充工具2的出液口向顶部油层灌注，顶部油层的充填压力达到设计的数值，即完成顶部油层的充填，从而分两次对双层油层进行充填，由于两个油层之间通过分层封隔器5的阻隔，实现了两个油层的单独充填；

（4）充填尾管部分的丢手：通过在井口操作旋转管柱，该管柱的下端连接到双层双向充填装置的充填尾管9，然后上提管柱，带动充填尾管9上移，此时，顶部充填工具2和底部充填工具8下端分别通过尾部丢手剪钉20连接的密封滑套16随着充填尾管9向上移动，通过密封滑套16滑动配合将两个充填工具的出液口分别密封，尾部丢手剪钉20被剪断，继续上提充填尾管9，直至将其提出井口，完成充填施工。

具体参考附图2，以底部充填工具为例，丢手后，密封滑套与底部充填工具的配合示意图，此时，密封滑套上移，并通过滑套支撑环15与密封滑套下侧的防滑密封圈17.1配合，将密封滑套支撑在底部充填工具的内壁，避免密封滑套移位；另外，密封滑套上侧则与底部充填工具的出液口上侧密封配合，从而实现了密封滑套将底部出液口封住的功能。

需要说明的是：在步骤（2）提到的打压坐封后，还可以增加一个验封步骤：

当底部充填工具8的出液口打开后，顶部封隔器和分层封隔器5在油井内也完成坐封，从井口上提管柱，使井口显示的总重量增大2~5t，管柱的伸长长度在合理范围内，即表示双层双向充填装置整体坐封完好。

实施例2，本发明与实施例1不同之处是：所述的密封滑套16的上部内壁通过尾部丢手剪钉20和密封圈使密封滑套16与充填尾管9连接牢固；去掉实施例1中的对接连接环14，也可以实现本发明的功能，在丢手时可以实现密封滑套与充填尾管的分离，并保证密封滑套能够将出液口封住；

另外，密封滑套下侧的防滑密封圈17.1可以替换为密封套，也可以实现与滑套支撑环15的紧密支撑作用。

以上所述，仅是本发明的部分较佳实施例，任何熟悉本领域的技术人员均可能利用上述阐述的技术方案加以修改或将其修改为等同的技术方案。因此，依据本发明的技术方案所进行的任何简单修改或等同置换，尽属于本发明要求保护的范围。

Claims (1)

1.一种用于分层采油的双层双向充填装置，其特征是：包括中心管（1）、顶部充填工具（2）、顶部分层工具（3）、顶部松砂式安全接头（4）、分层封隔器（5）、底部松砂式安全接头（6）、底部分层工具（7）、底部充填工具（8）、充填尾管（9）、封隔器座封环（10）、底部充填球座（11）、充填压力剪钉（12）、密封滑套（16）、砂层隔离套（17）、密封盲堵（18）、隔离盲堵（19），在所述的中心管（1）的上部依次连接顶部封隔器、顶部充填工具（2）、顶部分层工具（3）、顶部松砂式安全接头（4），下部依次连接有底部松砂式安全接头（6）、底部分层工具（7）、底部充填工具（8），在中间连接有分层封隔器（5），所述的中心管（1）的底部通过砂层隔离套（17）连接隔离盲堵（19），所述顶部充填工具（2）和底部充填工具（8）上分别设有出液口；在所述的中心管（1）的内腔设有充填尾管（9），所述充填尾管（9）内腔设有顶部充填球座和底部充填球座（11），且分别通过充填压力剪钉（12）与充填尾管（9）连接，所述顶部充填工具（2）和底部充填工具（8）的下端分别连接密封滑套（16），所述底部充填工具（8）的密封滑套的底部连接密封盲堵（18）；

所述的密封滑套（16）的上部内壁通过对接连接环（14）与充填尾管（9）的外壁配合连接，且所述充填尾管（9）的底部设有尾部丢手剪钉（20），使密封滑套（16）与充填尾管（9）连接牢固；

所述底部充填工具（8）的内径大于中心管（1）的内径，二者形成一个上凸台；所述密封滑套（16）的外径小于底部充填工具（8）的内径，在丢手上提时，密封滑套（16）随充填尾管（9）上移，在经过上凸台时，挡住密封滑套（16）的上移，并剪断尾部丢手剪钉（20），使密封滑套（16）将底部充填工具（8）的出液口封住；

所述底部充填工具（8）的下端活动连接砂层隔离套（17），且砂层隔离套（17）的内径大于底部充填工具（8）的上侧部分的内径，使底部充填工具（8）的下端形成下凸台；

所述密封滑套（16）的下端为锥形结构，且连接固定密封盲堵（18），所述密封盲堵（18）的外径大于密封滑套（16）的外径，在密封滑套（16）上移时，底部充填工具（8）下端的下凸台挡住密封盲堵（18）的上移，且密封盲堵（18）上侧的密封滑套（16）外壁设有密封圈，通过密封圈使密封滑套（16）与底部充填工具（8）的内壁紧密结合，从而将底部充填工具（8）的出液口封闭；

所述密封滑套（16）的下侧外壁设有密封圈，在底部充填工具（8）的出液接头内壁设有滑套支撑环（15），在密封滑套（16）丢手上提时，通过滑套支撑环（15）将密封滑套（16）支撑在底部充填工具（8）的出液接头内壁，使出液口被封住；

所述的中心管（1）与充填尾管（9）之间有缝隙，且在顶部充填工具（2）或底部充填工具（8）的位置处的缝隙，通过塞有通道挡砂环（13）实现密封；

所述顶部充填球座的孔径大于底部充填球座（11）的孔径；

所述顶部充填工具（2）和底部充填工具（8）上设有的出液口为向下倾斜的圆孔；

所述用于分层采油的双层双向充填装置的使用方法，包括以下过程：

（1）组装并下入双层双向充填装置：首先在中心管（1）的上部依次连接顶部充填工具（2）、顶部分层工具（3）、顶部松砂式安全接头（4），下部依次连接有底部松砂式安全接头（6）、底部分层工具（7）、底部充填工具（8），在中间连接有分层封隔器（5），连接在一起并下入待作业的油井内；然后在中心管（1）的内腔下入充填尾管（9）至设计位置，充填尾管（9）内腔设有顶部充填球座和底部充填球座（11），且分别通过充填压力剪钉（12）与充填尾管（9）连接，所述顶部充填工具（2）和底部充填工具（8）的下端分别连接密封滑套（16），所述底部充填工具（8）的密封滑套的底部连接密封盲堵（18）；

（2）投球进行底部充填：在双层双向充填装置下到油井的设计位置后，在填充底部油层时，首先向充填尾管（9）内投入一个小密封钢球，小密封钢球穿过顶部充填球座继续下落到底部充填球座（11）的密封面上；然后开始从井口处打压坐封，打压5MPa、10MPa、15MPa各稳5分钟，然后打压至压力突降，此时，充填压力剪钉（12）被剪断，底部充填球座（11）下移，将底部充填工具（8）的出液口打开，然后从井口向充填尾管进行携砂液的灌注，携砂液通过底部充填工具（8）的出液口向底部油层灌注，底部油层的充填压力达到设计的数值，即完成底部油层的充填；

（3）投球进行顶部充填：在需要填充顶部油层时，向充填尾管（9）内投入一个大密封钢球，大密封钢球落到顶部充填球座上，将顶部充填球座的密封面堵住，然后开始从井口处打压坐封，打压至压力突降，此时，顶部充填工具（2）的充填压力剪钉被剪断，顶部充填球座下移，将顶部充填工具（2）的出液口打开，然后从井口向充填尾管进行携砂液的灌注，携砂液通过顶部充填工具（2）的出液口向顶部油层灌注，顶部油层的充填压力达到设计的数值，即完成顶部油层的充填，从而分两次对双层油层进行充填，由于两个油层之间通过分层封隔器（5）的阻隔，实现了两个油层的单独充填；

（4）充填尾管部分的丢手：通过在井口操作旋转管柱，该管柱的下端连接到双层双向充填装置的充填尾管（9），然后上提管柱，带动充填尾管（9）上移，此时，顶部充填工具（2）和底部充填工具（8）下端分别通过尾部丢手剪钉（20）连接的密封滑套（16）随着充填尾管（9）向上移动，通过密封滑套（16）滑动配合将两个充填工具的出液口分别密封，尾部丢手剪钉（20）被剪断，继续上提充填尾管（9），直至将其提出井口，完成充填施工。

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