CN113931598B - 一种防砂充填装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及油田防砂充填技术领域，尤其涉及一种防砂充填装置及其使用方法，防砂充填装置通过卡瓦式悬挂器坐封于套管内，套管与防砂充填装置自上而下依次形成相互隔离的第一环形空腔、第二环形空腔和第三环形空腔；第一油管组件和第二油管组件共同形成环流腔和底端封闭的中通腔；环流腔一端连通第一环形空腔，另一端连通第三环形空腔；筛管上端连通环流腔，下端连接引鞋，引鞋的底部封闭，套管在第三环形空腔处开设射孔。本发明提供的防砂充填装置，可以在进行防砂充填的同时对非充填区域进行保护，在清洗管串时，清洗液不会排放于井孔中，降低了对地质的破坏，提高了防砂充填效果。

Description

一种防砂充填装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及油田防砂充填技术领域，尤其涉及一种防砂充填装置及其使用方法。

背景技术

油井出砂是疏松砂岩油藏开采过程中常见的问题，它是指由于油井开采和作业等何种综合因素造成井底附近地带的岩层结构破坏，导致部分脱落的地层砂随油层流体一起流入井筒，从而对油井正常生产造成一系列不利影响的过程或现象，出砂造成砂埋油层、井筒砂堵、设备磨蚀砂卡、井壁坍塌、套管损坏等一系列危害，既提高了原油生产成本，又增加了油田管理难度，油井持续出砂会最终导致油井停产甚至报废，因此出砂的油井必须采取防砂措施。

由于油藏地质条件以及开采程度的不同，会引起同一口井中同时存在高压层和低压层的情况，特别是在疏松砂岩油藏的油井中，容易出现低压层在上部，高压层(需要充填层)在下部的情况，如何在保护上部低压层的前提下，完成对高压层的防砂充填施工，是目前急需解决的问题。此外，在充填结束后，通过从套管泵入清洗液，由洗井孔进入外筒与中心管环空，经环填空将油管内残留的多余砂浆吸入井内，导致过多的清洗液被井内填充的砂浆以及地质层吸收，使得井孔内的地质因水分过多变得松软，并且洗井孔外筒与中心管环空的间隙比较窄，容易被砂浆卡住导致洗井孔堵塞。

发明内容

为解决上述技术问题至少之一，本发明提供一种防砂充填装置，通过卡瓦式悬挂器坐封于套管内，包括自上而下依次连接的第一油管组件、第二油管组件、筛管和引鞋；所述套管与所述防砂充填装置自上而下依次形成相互隔离的第一环形空腔、第二环形空腔和第三环形空腔；所述第一油管组件和所述第二油管组件共同形成环流腔和底端封闭的中通腔；所述环流腔一端连通所述第一环形空腔，另一端连通所述第三环形空腔；所述筛管上端连通所述环流腔，下端连接所述引鞋，所述引鞋的底部封闭，所述套管在所述第三环形空腔处开设射孔。

优选的，所述第二油管组件内设有旋转组件，所述旋转组件旋转连通或封闭所述第三环形空腔和所述中通腔之间的通路；底部封闭的中心管固定设于所述第二油管组件的底部中心处，所述中心管上径向设有气管，所述气管连通所述旋转组件。

优选的，所述第一油管组件包括同轴设置的第一接头、第一油管、第一连接环、封隔器和第二连接环；所述第一油管的外径小于所述第一连接环和所述封隔器的内径，三者共同形成所述环流腔的上段；所述第一接头的下端分别螺纹连接所述第一连接环和所述封隔器，并封堵所述环流腔的上端；所述第一连接环上设有连通所述第一环形空腔的第一通孔；所述第二连接环的上端分别螺纹连接所述第一油管和所述封隔器，下端连接所述第二油管组件，所述第二连接环轴向设有连通所述环流腔的第二通孔。

优选的，所述第二油管组件包括同轴设置的第二内油管和第二外油管，所述第二内油管下端密封可旋转连接所述旋转组件，所述第二内油管和所述旋转组件的外径小于所述第二外油管的内径，三者共同形成所述环流腔的下段；所述第二外油管的侧壁上设有与所述环流腔连通的第三通孔，所述旋转组件的侧壁上设有连通管，所述连通管一端连通所述中通腔，另一端密封抵接所述第二外油管的内壁，并可旋转连通或错开所述第三通孔；所述第二外油管下端面固定连接滤网，所述旋转组件与所述滤网可旋转连接，所述中心管与所述滤网固定连接，所述滤网的下端连接所述筛管，所述滤网上设有连通所述环流腔和所述筛管的滤孔。

优选的，所述第二内油管的上端面螺纹连接所述第一油管组件，下端面设有环形滑槽，所述第二内油管的内侧壁设有连通所述旋转组件的L型流道；所述中心管包括所述中心管本体，所述中心管本体内部设有液相流道和气相流道，所述液相流道的外侧壁设有第五通孔，所述气相流道的外侧壁上设有第六通孔，所述中心管本体外圆周上固定设有环形套，所述环形套内设有第四环形空腔，所述第四环形空腔通过所述第六通孔连通所述气相流道，所述环形套的外环壁上设有所述气管，所述气管一端连通所述第四环形空腔，另一端连通所述L型流道。

优选的，所述旋转组件包括套筒和旋转驱动机构，所述套筒包括同轴心的间隔设置的外筒和内筒以及连接所述外筒和内筒的环形底座，所述外筒的上端面设有环形滑块和安装槽，所述环形滑块***所述第二内油管的环形滑槽内，所述安装槽内设有所述旋转驱动机构，所述旋转驱动机构的上端面与所述第二内油管的下端面固定连接，下端面与所述安装槽可旋转连接，所述外筒的侧壁设有所述连通管；所述内筒密封可旋转套设于所述中心管的外侧，其侧壁上径向设有第四通孔；初始状态下，所述第二内油管上的连通管与所述第二外油管上的第三通孔连通。

优选的，所述旋转驱动机构包括扇形的密封缸，所述密封缸的上端面固定连接于所述第二内油管的下端面，所述密封缸上设有气孔，所述气孔连通所述第二内油管上的L型流道，所述密封缸内可滑动设有密封塞，所述密封塞上设有限位块，并将所述密封缸的内腔分隔为第一密封腔和第二密封腔，所述第一密封腔连通所述气孔，所述密封塞的两个侧壁分别设有第一环形杆和第二环形杆，所述第一环形杆和第二环形杆密封可滑动穿过所述密封缸的两个侧壁，并分别固定连接于所述外筒的安装槽的两个侧壁上，所述第一环形杆外部套设弹簧，所述弹簧一端连接所述密封缸的侧壁，另一端连接所述安装槽的侧壁。

优选的，所述连通管的外侧壁圆周设有花键，所述花键上包覆第一弹性密封层，第二弹性密封层套设于所述第一弹性密封层上，其内环面设有与所述花键相应的花键槽；所述第二弹性密封层一端固定于所述外筒上，另一端密封抵接所述第二外油管的内壁。

优选的，相邻两个花键交接处的第一弹性密封层的外表面上设有内凹的弧面，第一弹性密封层侧壁紧贴花键槽侧壁，所述第一弹性密封层的顶部与花键槽之间形成第一空隙，所述第一弹性密封层的弧面与花键槽形成第二空隙。

本发明提供了一种防砂充填装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤S100、在井孔中放置套管7和卡瓦式悬挂器6，同时在待充填砾石砂浆的区域开设射孔71；

步骤S200、下放防砂充填装置，使其坐封于卡瓦式悬挂器6上，并使第二环形空腔20位于待保护油层，第三环形空腔30位于待充填油层；

步骤S300、打压使封隔器14进行径向扩张，与卡瓦式悬挂器6共同密封第二环形空腔20；

步骤S400、旋转组件23位于初始状态，连通中通腔50和第三环形空腔30之间的通路，同时封闭中通腔50与中心管5中液相流道52之间的通路；

步骤S500、向中通腔50内泵入砾石砂浆，进行充填；

步骤S600、砾石砂浆充填完毕后，在中心管5中气相流道53内通入高压气体，旋转组件23旋转进入最终状态，封闭中通腔50和第三环形空腔30之间的通路，同时连通中通腔50与中心管5中液相流道52之间的通路；

步骤S700、向中心管5的液相流道52中泵入清洗液，清洗中通腔50；

步骤S800、清洗完毕后取出防砂充填装置。

与现有技术相比，本发明具有如下有益技术效果：

1、本发明可以与套管形成相互隔离的第一环形空腔、第二环形空腔和第三环形空腔，第三环形空腔位于需要进行防砂充填的区域，第二环形空腔位于需要进行保护的区域，通过第一环形空腔和第三环形空腔之间的流体循环实现防砂充填，通过第二空腔实现对非充填区的保护；

2、筛管底部连接引鞋，引鞋一方面可以在防砂充填装置下入套管的过程中起到保护和引导作用，另一方面引鞋与筛管一起构成对砾石砂浆的过滤结构；

3、通过旋转组件的旋转来实现第三环形空腔和中通腔之间的通路的连通和关闭；在防砂充填过程中，第三环形空腔和中通腔之间的通路打开，进行砾石的充填；当充填结束进行清洗时，第三环形空腔和中通腔之间的通路关闭，对管串进行清洗，清洗液直接由中通腔返流至井口，不会流入井孔内，保护了井孔内的地质；同时，砾石砂浆在清洗时直接从中通腔进行返流，提高了返流效率；

4、通过设置具有双流道的中心管，可以实现驱动旋转组件和完成清洗的双重作用；

5、连通管上设置由第一弹性密封层和第二弹性密封层构成的双重密封结构，进一步提高连通管与第二外油管之间的密封性；第一弹性密封层和第二弹性密封层之间设置第一空隙和第二空隙，一方面可以降低连通管旋转时的摩擦阻力，另一方面可以形成缓冲结构，降低砾石砂浆对连通管的冲击力；

综上所述，本发明提供的防砂充填装置，可以在进行防砂充填的同时对非充填区域进行保护，在清洗管串时，清洗液不会排放于井孔中，降低了对地质的破坏，提高了防砂充填效果。

附图说明

图1为本发明下入套管后的结构示意图；

图2为本发明的***视图；

图3为图2中第一油管组件的***视图；

图4为图2中第二油管组件的***视图；

图5为图4中A的局部放大图；

图6为图4中旋转组件的结构示意图；

图7为图6中套筒的结构示意图；

图8为图6中旋转机构的结构示意图；

图9为图4中滤网的结构示意图；

图10为图2中中心管的结构示意图；

图11为连通管的侧视图；

图12为连通管的主视图。

附图标记说明：

1、第一油管组件，2、第二油管组件，3、筛管，4、引鞋，5、中心管，6、卡瓦式悬挂器，7、套管，

10、第一环形空腔，20、第二环形空腔，30、第三环形空腔，40、环流腔，50、中通腔，

11、第一接头，12、第一油管，13、第一连接环，131、第一通孔，14、封隔器，15、第二连接环，151、第二通孔，

21、第二内油管，211、环形滑槽，212、L型流道，22、第二外油管，221、第三通孔，23、旋转组件，231、套筒，2311、外筒，2312、内筒，2313、环形底座，2314、环形滑块，2315、安装槽，2316、连通管，2317、第四通孔，232、旋转驱动机构，2321、密封缸，2322、气孔，2323、密封塞，2324、第一环形杆，2325、第二环形杆，2326、限位块，2327、弹簧，2328、第一密封腔，2329、第二密封腔，233、花键，234、第一弹性密封层，2341、弧面，2342、第一弹性密封层侧壁，235、第二弹性密封层，2351、花键槽，2352、花键槽侧壁，236、第一空隙，237、第二空隙，24、滤网，241、滤孔，

51、中心管本体，52、液相流道，53、气相流道，54、第五通孔，55、第六通孔，56、环形套，57、第四环形空腔，58、气管，

71、射孔。

具体实施方式

下面结合附图及实施例描述本发明具体实施方式：

需要说明的是，本说明书所附图中示意的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

结合附图1，一种防砂充填装置，通过卡瓦式悬挂器6坐封于套管7内，包括自上而下依次连接的第一油管组件1、第二油管组件2、筛管3和引鞋4；所述套管7与所述防砂充填装置自上而下依次形成相互隔离的第一环形空腔10、第二环形空腔20和第三环形空腔30；所述第一油管组件1和所述第二油管组件2共同形成环流腔40和底端封闭的中通腔50；所述环流腔40一端连通所述第一环形空腔10，另一端连通所述第三环形空腔30；所述筛管3上端连通所述环流腔40，下端连接所述引鞋4，所述引鞋4的底部封闭，所述套管7在所述第三环形空腔30处开设射孔71。

上述技术方案中，通过泥浆泵向防砂充填装置内泵入砾石砂浆，第三环形空腔30位于需要进行防砂充填的区域，例如需要进行充填的下部高压层，第二环形空腔20位于需要进行保护的区域，例如不需要进行填充的上部低压层，第三环形空腔30接收中通腔50注入的砾石砂浆，砾石砂浆中的砾石被筛管3阻隔在第三环形空腔30内并经由射孔71填充至井孔内，砾石砂浆中的泥浆进入筛管3中，经环流腔40返流至第一环形空腔10内，最终通过第一环形空腔10返流至井口处。引鞋4一方面在防砂充填装置下入套管7的过程中起到保护引导作用，另一方面与筛管3一起构成对砾石砂浆的过滤结构。在填充结束后，取出防砂充填工具后进入采油工艺，此时只需在第二环形空腔20区域处的套管7的侧壁上开孔即可进行多层开采。

在一个具体实施例中，第二油管组件2的技术方案如下，如附图2和4所示，所述第二油管组件2内设有旋转组件23，所述旋转组件23旋转连通或封闭所述第三环形空腔30和所述中通腔50之间的通路；底部封闭的中心管5固定设于所述第二油管组件2的底部中心处，所述中心管5上径向设有气管58，所述气管58连通所述旋转组件23。

上述技术方案中，高压气体通过中心管5上的气管58通入旋转组件23中，驱动旋转组件23旋转，通过旋转组件23的旋转来实现第三环形空腔30和中通腔50之间的通路的连通和关闭。在防砂充填过程中，旋转组件23位于初始位置，此时第三环形空腔30和中通腔50之间的通路打开，砾石砂浆由中通腔50进入第三环形空腔30中，进行砾石的充填；当充填结束后，旋转组件23旋转至终点位置，此时第三环形空腔30和中通腔50之间的通路关闭，中通腔50成为一个下端封闭的独立腔室，此时在中通腔50内泵入清洗液，将中通腔50内残留的砾石随清洗液返流至井口处，完成对管串的清洗，在此过程中清洗液不会进入第三环形空腔30内，避免了因清洗液向井孔内的排放导致井孔内的地质因水分过多变得松软的问题；此外，砾石砂浆在清洗时直接从中通腔50进行返流，提高了返流效率。

在一个具体实施例中，第一油管组件1的技术方案如下，如附图2和3所示，所述第一油管组件1包括同轴设置的第一接头11、第一油管12、第一连接环13、封隔器14和第二连接环15；所述第一油管12的外径小于所述第一连接环13和所述封隔器14的内径，三者共同形成所述环流腔40的上段；所述第一接头11的下端分别螺纹连接所述第一连接环13和所述封隔器14，并封堵所述环流腔40的上端；所述第一连接环13上设有连通所述第一环形空腔10的第一通孔131；所述第二连接环15的上端分别螺纹连接所述第一油管12和所述封隔器14，下端连接所述第二油管组件2，所述第二连接环15轴向设有连通所述环流腔40的第二通孔151。

上述技术方案中，第一接头11起承接作用，其上端可以连接油管，使中通腔50延伸至井口处，同时对环流腔40的上端进行封堵，使环流腔40中返流的泥浆通过与其下端相连的第一连接环13进入第一环形空腔10；第一连接环13上的第一通孔131可以圆周等距设置多个，以提高返流效率；封隔器14径向扩张后可以充分密封隔离封隔器14上下两端的环空，使第一环形空腔10中的泥浆不进入第二环形空腔20中；第二连接环15起承接和互通作用，使第一油管组件1和第二油管组件2相互连接并且使位于第一油管组件1中的环流腔40的上段与位于第二油管组件2中的环流腔40的下段相连通。

在一个具体实施例中，第二油管组件2的技术方案如下，如附图2和4所示，所述第二油管组件2包括同轴设置的第二内油管21和第二外油管22，所述第二内油管21下端密封可旋转连接所述旋转组件23，所述第二内油管21和所述旋转组件23的外径小于所述第二外油管22的内径，三者共同形成所述环流腔40的下段；所述第二外油管22的侧壁上设有与所述环流腔40连通的第三通孔221，所述旋转组件23的侧壁上设有连通管2316，所述连通管2316一端连通所述中通腔50，另一端密封抵接所述第二外油管22的内壁，并可旋转连通或错开所述第三通孔221；所述第二外油管22下端面固定连接滤网24，所述旋转组件23与所述滤网24可旋转连接，所述中心管5与所述滤网24固定连接，所述滤网24的下端连接所述筛管3，所述滤网24上设有连通所述环流腔40和所述筛管3的滤孔241。

上述技术方案中，旋转组件23设于第二内油管21的下方，优选结构为，旋转组件23的外径与第二内油管23的外径尺寸相等，从而使第二环流腔40的过流间隙保持均匀一致，有利于降低返流阻力；滤网24起承接和固定作用，一方面可以承接第二油管组件2和筛管3，另一方面可以为中心管5和旋转组件23的安装提供支撑。

为了进一步提高第二环形空腔20的密封性，可以在第二外油管22的外侧壁上设置皮碗（图中未示出），通过皮碗搭配卡瓦式悬挂器6，将第二环形空腔20和第三环形空腔30充分隔离，避免第三环形空腔30中的砾石砂浆渗入第二环形空腔20内。

在一个具体实施例中，第二内油管21和中心管5共同形成气流通路，为旋转组件23提供驱动力，具体技术方案如下，如附图5和10所示，所述第二内油管21的上端面螺纹连接所述第一油管组件1，下端面设有环形滑槽211，所述第二内油管21的内侧壁设有连通所述旋转组件23的L型流道212；所述中心管5包括所述中心管本体51，所述中心管本体51内部设有液相流道52和气相流道53，所述液相流道52的外侧壁设有第五通孔54，所述气相流道53的外侧壁上设有第六通孔55，所述中心管本体51外圆周上固定设有环形套56，所述环形套56内设有第四环形空腔57，所述第四环形空腔57通过所述第六通孔55连通所述气相流道53，所述环形套56的外环壁上设有所述气管58，所述气管58一端连通所述第四环形空腔57，另一端连通所述L型流道212。

上述技术方案中，高压气体从中心管本体51的气相流道53中通入，经由环形套56的第四环形空腔57进入气管58中，最终经由与气管58相连通的L型流道212通入旋转组件23中，驱动旋转组件23旋转。在需要进行清洗时，先在气相流道53中通入高压气体，驱动旋转组件23封闭中通腔50和环流腔40之间的通路，然后在中心管本体51上的液相流道52内泵入清洗液，清洗液经液相流道52上的第五通孔54进入中通腔50内，对中通腔50进行清洗。通过设置具有双流道的中心管5，可以实现驱动旋转组件23和完成清洗的双重作用。

在一个具体实施例中，旋转组件23的技术方案如下，如附图6至8所示，所述旋转组件23包括套筒231和旋转驱动机构232，所述套筒231包括同轴心的间隔设置的外筒2311和内筒2312以及连接所述外筒2311和内筒2312的环形底座2313，所述外筒2311的上端面设有环形滑块2314和安装槽2315，所述环形滑块2314***所述第二内油管21的环形滑槽211内，所述安装槽2315内设有所述旋转驱动机构232，所述旋转驱动机构232的上端面与所述第二内油管21的下端面固定连接，下端面与所述安装槽2315可旋转连接，所述外筒2311的侧壁设有所述连通管2316；所述内筒2312密封可旋转套设于所述中心管5的外侧，其侧壁上径向设有第四通孔2317；初始状态下，所述第二内油管21上的连通管2316与所述第二外油管22上的第三通孔221连通。

优选的，所述旋转驱动机构232包括扇形的密封缸2321，所述密封缸2321的上端面固定连接于所述第二内油管21的下端面，所述密封缸2321上设有气孔2322，所述气孔2322连通所述第二内油管21上的L型流道212，所述密封缸2321内可滑动设有密封塞2323，所述密封塞2323上设有限位块2326，并将所述密封缸2321的内腔分隔为第一密封腔2328和第二密封腔2329，所述第一密封腔2328连通所述气孔2322，所述密封塞2323的两个侧壁分别设有第一环形杆2324和第二环形杆2325，所述第一环形杆2324和第二环形杆2325密封可滑动穿过所述密封缸2321的两个侧壁，并分别固定连接于所述外筒2311的安装槽2315的两个侧壁上，所述第一环形杆2324外部套设弹簧2327，所述弹簧2327一端连接所述密封缸2321的侧壁，另一端连接所述安装槽2315的侧壁。

上述技术方案中，套筒231的外筒2311与第二内油管21密封可旋转连接，同时对旋转驱动机构232进行支撑，内筒2312与中心管本体51密封可旋转连接，环形底座2313封堵外筒2311与内筒2312形成的环空。

初始状态下，活塞2323上的限位块2326抵接被第一环形杆2324贯通的密封缸2321侧壁，弹簧2327处于自然伸长状态，当向密封缸2321的第一密封腔2328内通入高压气体后，活塞2323在气压作用下向第二密封腔2329方向滑动，第一环形杆2324向密封缸2321内部收缩，弹簧2327被压缩，第二环形杆2325向密封缸2321外部伸长，套筒231在第一环形杆2324和第二环形杆2325的推动下旋转。

在砾石砂浆充填过程中，外筒2311上的连通管2316与第二外油管22上的第三通孔221连通，砾石砂浆通过连通管2316进入第三环形空腔30，内筒2312上的第四通孔2317与中心管5液相流道52上的第五通孔54错位，内筒2312将第五通孔54封堵。

在清洗过程中，套筒231在旋转驱动机构232的驱动下旋转，外筒2311上的连通管2316与第二外油管22上的第三通孔221错开，第二外油管22将连通管2316封堵，内筒2312上的第四通孔2317与中心管5液相流道52上的第五通孔54连通。

在一个具体实施例中，连通管2316上设有双重密封结构，具体技术方案如下，如附图11和12所示，所述连通管2316的外侧壁圆周设有花键233，所述花键233上包覆第一弹性密封层234，第二弹性密封层235套设于所述第一弹性密封层234上，其内环面设有与所述花键233相应的花键槽2351；所述第二弹性密封层235一端固定于所述外筒2311上，另一端密封抵接所述第二外油管22的内壁。

优选的，相邻两个花键233交接处的第一弹性密封层234的外表面上设有内凹的弧面2341，第一弹性密封层侧壁2342紧贴花键槽侧壁2352，所述第一弹性密封层234的顶部与花键槽2351之间形成第一空隙236，所述第一弹性密封层234的弧面2341与花键槽2351形成第二空隙237。

上述技术方案中，双重密封结构可以进一步提高连通管2316与第二外油管22之间的密封性，连通管2316的外侧壁上设置花键233，可以提高连通管2316与第一弹性密封层234和第二弹性密封层235的连接稳定性，避免两者与连通管2316之间发生相对滑转，第一弹性密封层234和第二弹性密封层235之间设置第一空隙236和第二空隙237，一方面可以降低连通管2316旋转时的摩擦阻力，另一方面可以形成缓冲结构，降低砾石砂浆对连通管2316的冲击力。

本发明提供了一种防砂充填装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤S100、在井孔中放置套管7和卡瓦式悬挂器6，同时在待充填砾石砂浆的区域开设射孔71；

步骤S200、下放防砂充填装置，使其坐封于卡瓦式悬挂器6上，并使第二环形空腔20位于待保护油层，第三环形空腔30位于待充填油层；

步骤S300、打压使封隔器14进行径向扩张，与卡瓦式悬挂器6共同密封第二环形空腔20；

步骤S400、旋转组件23位于初始状态，连通中通腔50和第三环形空腔30之间的通路，同时封闭中通腔50与中心管5中液相流道52之间的通路；

步骤S500、向中通腔50内泵入砾石砂浆，进行充填；

步骤S600、砾石砂浆充填完毕后，在中心管5中气相流道53内通入高压气体，旋转组件23旋转进入最终状态，封闭中通腔50和第三环形空腔30之间的通路，同时连通中通腔50与中心管5中液相流道52之间的通路；

步骤S700、向中心管5的液相流道52中泵入清洗液，清洗中通腔50；

步骤S800、清洗完毕后取出防砂充填装置。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种防砂充填装置，通过卡瓦式悬挂器（6）坐封于套管（7）内，其特征在于，包括自上而下依次连接的第一油管组件（1）、第二油管组件（2）、筛管（3）和引鞋（4）；所述套管（7）与所述防砂充填装置自上而下依次形成相互隔离的第一环形空腔（10）、第二环形空腔（20）和第三环形空腔（30）；所述第一油管组件（1）和所述第二油管组件（2）共同形成环流腔（40）和底端封闭的中通腔（50）；所述环流腔（40）一端连通所述第一环形空腔（10），另一端连通所述第三环形空腔（30）；所述筛管（3）上端连通所述环流腔（40），下端连接所述引鞋（4），所述引鞋（4）的底部封闭，所述套管（7）在所述第三环形空腔（30）处开设射孔（71）；所述第二油管组件（2）内设有旋转组件（23），所述旋转组件（23）旋转连通或封闭所述第三环形空腔（30）和所述中通腔（50）之间的通路；底部封闭的中心管（5）固定设于所述第二油管组件（2）的底部中心处，所述中心管（5）上径向设有气管（58），所述气管（58）连通所述旋转组件（23）。

2.根据权利要求1所述的一种防砂充填装置，其特征在于，所述第一油管组件（1）包括同轴设置的第一接头（11）、第一油管（12）、第一连接环（13）、封隔器（14）和第二连接环（15）；所述第一油管（12）的外径小于所述第一连接环（13）和所述封隔器（14）的内径，三者共同形成所述环流腔（40）的上段；所述第一接头（11）的下端分别螺纹连接所述第一连接环（13）和所述封隔器（14），并封堵所述环流腔（40）的上端；所述第一连接环（13）上设有连通所述第一环形空腔（10）的第一通孔（131）；所述第二连接环（15）的上端分别螺纹连接所述第一油管（12）和所述封隔器（14），下端连接所述第二油管组件（2），所述第二连接环（15）轴向设有连通所述环流腔（40）的第二通孔（151）。

3.根据权利要求2所述的一种防砂充填装置，其特征在于，所述第二油管组件（2）包括同轴设置的第二内油管（21）和第二外油管（22），所述第二内油管（21）下端密封可旋转连接所述旋转组件（23），所述第二内油管（21）和所述旋转组件（23）的外径小于所述第二外油管（22）的内径，三者共同形成所述环流腔（40）的下段；所述第二外油管（22）的侧壁上设有与所述环流腔（40）连通的第三通孔（221），所述旋转组件（23）的侧壁上设有连通管（2316），所述连通管（2316）一端连通所述中通腔（50），另一端密封抵接所述第二外油管（22）的内壁，并可旋转连通或错开所述第三通孔（221）；所述第二外油管（22）下端面固定连接滤网（24），所述旋转组件（23）与所述滤网（24）可旋转连接，所述中心管（5）与所述滤网（24）固定连接，所述滤网（24）的下端连接所述筛管（3），所述滤网（24）上设有连通所述环流腔（40）和所述筛管（3）的滤孔（241）。

4.根据权利要求3所述的一种防砂充填装置，其特征在于，所述第二内油管（21）的上端面螺纹连接所述第一油管组件（1），下端面设有环形滑槽（211），所述第二内油管（21）的内侧壁设有连通所述旋转组件（23）的L型流道（212）；所述中心管（5）包括中心管本体（51），所述中心管本体（51）内部设有液相流道（52）和气相流道（53），所述液相流道（52）的外侧壁设有第五通孔（54），所述气相流道（53）的外侧壁上设有第六通孔（55），所述中心管本体（51）外圆周上固定设有环形套（56），所述环形套（56）内设有第四环形空腔（57），所述第四环形空腔（57）通过所述第六通孔（55）连通所述气相流道（53），所述环形套（56）的外环壁上设有所述气管（58），所述气管（58）一端连通所述第四环形空腔（57），另一端连通所述L型流道（212）。

5.根据权利要求4所述的一种防砂充填装置，其特征在于，所述旋转组件（23）包括套筒（231）和旋转驱动机构（232），所述套筒（231）包括同轴心的间隔设置的外筒（2311）和内筒（2312）以及连接所述外筒（2311）和内筒（2312）的环形底座（2313），所述外筒（2311）的上端面设有环形滑块（2314）和安装槽（2315），所述环形滑块（2314）***所述第二内油管（21）的环形滑槽（211）内，所述安装槽（2315）内设有所述旋转驱动机构（232），所述旋转驱动机构（232）的上端面与所述第二内油管（21）的下端面固定连接，下端面与所述安装槽（2315）可旋转连接，所述外筒（2311）的侧壁设有所述连通管（2316）；所述内筒（2312）密封可旋转套设于所述中心管（5）的外侧，其侧壁上径向设有第四通孔（2317）；初始状态下，所述第二内油管（21）上的连通管（2316）与所述第二外油管（22）上的第三通孔（221）连通。

6.根据权利要求5所述的一种防砂充填装置，其特征在于，所述旋转驱动机构（232）包括扇形的密封缸（2321），所述密封缸（2321）的上端面固定连接于所述第二内油管（21）的下端面，所述密封缸（2321）上设有气孔（2322），所述气孔（2322）连通所述第二内油管（21）上的L型流道（212），所述密封缸（2321）内可滑动设有密封塞（2323），所述密封塞（2323）上设有限位块（2326），并将所述密封缸（2321）的内腔分隔为第一密封腔（2328）和第二密封腔（2329），所述第一密封腔（2328）连通所述气孔（2322），所述密封塞（2323）的两个侧壁分别设有第一环形杆（2324）和第二环形杆（2325），所述第一环形杆（2324）和第二环形杆（2325）密封可滑动穿过所述密封缸（2321）的两个侧壁，并分别固定连接于所述外筒（2311）的安装槽（2315）的两个侧壁上，所述第一环形杆（2324）外部套设弹簧（2327），所述弹簧（2327）一端连接所述密封缸（2321）的侧壁，另一端连接所述安装槽（2315）的侧壁。

7.根据权利要求6所述的一种防砂充填装置，其特征在于，所述连通管（2316）的外侧壁圆周设有花键（233），所述花键（233）上包覆第一弹性密封层（234），第二弹性密封层（235）套设于所述第一弹性密封层（234）上，其内环面设有与所述花键（233）相应的花键槽（2351）；所述第二弹性密封层（235）一端固定于所述外筒（2311）上，另一端密封抵接所述第二外油管（22）的内壁。

8.根据权利要求7所述的一种防砂充填装置，其特征在于，相邻两个花键（233）交接处的第一弹性密封层（234）的外表面上设有内凹的弧面（2341），第一弹性密封层侧壁（2342）紧贴花键槽侧壁（2352），所述第一弹性密封层（234）的顶部与花键槽（2351）之间形成第一空隙（236），所述第一弹性密封层（234）的弧面（2341）与花键槽（2351）形成第二空隙（237）。

9.根据权利要求6-8任意一项所述的一种防砂充填装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S100、在井孔中放置套管（7）和卡瓦式悬挂器（6），同时在待充填砾石砂浆的区域开设射孔（71）；

步骤S200、下放防砂充填装置，使其坐封于卡瓦式悬挂器（6）上，并使第二环形空腔（20）位于待保护油层，第三环形空腔（30）位于待充填油层；

步骤S300、打压使封隔器（14）进行径向扩张，与卡瓦式悬挂器（6）共同密封第二环形空腔（20）；

步骤S400、旋转组件（23）位于初始状态，连通中通腔（50）和第三环形空腔（30）之间的通路，同时封闭中通腔（50）与中心管（5）中液相流道（52）之间的通路；

步骤S500、向中通腔（50）内泵入砾石砂浆，进行充填；

步骤S600、砾石砂浆充填完毕后，在中心管（5）中气相流道（53）内通入高压气体，旋转组件（23）旋转进入最终状态，封闭中通腔（50）和第三环形空腔（30）之间的通路，同时连通中通腔（50）与中心管（5）中液相流道（52）之间的通路；

步骤S700、向中心管（5）的液相流道（52）中泵入清洗液，清洗中通腔（50）；

步骤S800、清洗完毕后取出防砂充填装置。

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