CN116291335B - 一种防砂完井用的充填工具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及井下充填工具技术领域，尤其涉及一种防砂完井用的充填工具。包括有上接头，上接头固接有连接管，连接管的下部设置有对称的第一通孔，连接管的下端固接有下接头，连接管滑动连接有球座，球座的下部与下接头滑动连接，下接头内设置有第一弹性件，连接管的下部滑动连接有密封套，连接管的下部套设有第二弹性件，第二弹性件的两端分别与密封套和下接头固接。通过密封套和球座对第一通孔进行密封，避免在本充填下井的过程中第一通孔发生堵塞，提高本充填工具的稳定性，同时本充填工具一次下井便能完成反洗、坐封和充填工作，同时在充填完毕后，还能及时的进入到生产状态，节省了井下作业的时间降低了作业成本。

Description

一种防砂完井用的充填工具

技术领域

本发明涉及井下充填工具技术领域，尤其涉及一种防砂完井用的充填工具。

背景技术

地层是否出砂取决于地层强度，当地层应力超过地层强度时就可能出砂，油井出砂会导致油井减产和停产，严重时会造成油井报废，砾石充填是目前应用最广泛的防砂技术。随着油田开发的进一步加深，开采难度的不断加大，油井出砂已逐渐成为油田开发生产过程中的一项主要难题。

现有的砾石充填的成功率高，但是砾石充填的施工过程复杂，不仅需要顺利下到设计位置，还要在泥砂环境下有效的完成坐封、丢手、充填、反洗等工序，尤其在固井的过程中需要多次提放管柱，导致整个固井施工过程步骤繁琐，施工时间也会随之延长，并且在施工完毕后还需将充填工具从套管内取出，并重新下放油管，极大了降低整个油井的生产进程。

发明内容

为了克服现有砾石充填所存在的缺点，本发明提供了一种防砂完井用的充填工具。

本发明的技术实施方案为：一种防砂完井用的充填工具，包括有上接头，上接头固接有连接管，连接管的外侧螺纹连接有连接壳，连接管与连接壳的上部设置有环形空腔，连接管的下部设置有对称的第一通孔，连接管的下端固接有下接头，下接头连接有筛管，连接管滑动连接有用于密封第一通孔的球座，球座的下部与下接头滑动连接，下接头内设置有分别与球座和下接头固接的第一弹性件，下接头固接有对称且与球座限位配合的限位销，球座设置有密封球，连接管和连接壳之间设置有对称的L形通孔，L形通孔内滑动连接有密封柱，连接管的下部滑动连接有用于密封第一通孔的密封套，连接管的下部套设有第二弹性件，第二弹性件的两端分别与密封套和下接头固接，通过改变携砂液的压力，进而使密封套和球座同步解除对第一通孔密封，上接头设置有用于增加洗井液压力的反冲组件，连接管设置有坐封组件，坐封组件用于坐封套管。

进一步的是，第二弹性件位于密封套的下侧，密封套受摩擦力向上移动，保证密封套对第一通孔的密封，防止连接管下井过程中密封套发生滑动。

进一步的是，包括有对称的过滤网，过滤网安装于相邻的L形通孔，过滤网用于过滤携砂液。

进一步的是，反冲组件包括有密封滑套，密封滑套滑动连接于上接头，上接头内设置有第三弹性件，第三弹性件的两端分别固接于密封滑套和上接头，上接头设置有周向等间距的第二通孔，密封滑套设置有周向等间距的第三通孔，上接头的下部设置有周向等间距的第四通孔，第四通孔内设置有支撑部件，支撑部件用于支撑密封滑套。

进一步的是，支撑部件包括有限位环，限位环固接于第四通孔，第四通孔内滑动连接有第一活塞，第一活塞固接有限位杆，限位杆贯穿上接头且与其滑动连接，限位杆用于对密封滑套进行限位，第四通孔内设置有第四弹性件，第四弹性件的两端分别固接于相邻的第一活塞和上接头。

进一步的是，坐封组件包括有滑动环，上接头设置有环形槽，上接头的内壁设置有周向等间距的方形槽，周向等间距的方形槽均与环形槽连通，环形槽内滑动连接有滑动环，滑动环穿过连接管，连接管套设有环形板和胶筒，胶筒位于环形板的下侧，滑动环的下侧与环形板固接，滑动环的上侧面固接有周向等间距的L形连接板，等间距的L形连接板分别设置于相邻的方形槽内，连接管的内壁固接有固定环，固定环与连接管之间设置有环形空腔，L形连接板固接有第一滑动杆，第一滑动杆穿过固定环且与其滑动连接，第一滑动杆的下端固接有限位块，连接壳与连接管之间的空腔内设置有用于对第一滑动杆限位的稳定部件。

进一步的是，胶筒设置为弹性抗摩擦材质，胶筒与套管配合进行坐封。

进一步的是，密封球的直径小于固定环的内径，密封球设置为可溶球。

进一步的是，稳定部件包括有周向等间距的导向杆，连接管设置有周向等间距的滑槽，限位块滑动连接于相邻的连接管的滑槽，周向等间距的导向杆固接于连接壳的内壁，导向杆滑动连接有齿牙板，齿牙板与相邻的限位块限位配合，固定环和连接管之间设置有周向等间距的通孔，固定环和连接管之间的通孔固接有密封板，密封板滑动连接有第二滑动杆，连接壳的内壁设置有周向等间距的转动架，第二滑动杆与相邻转动架滑动连接，转动架与相邻齿牙板滑动连接，固定环和连接管之间的通孔滑动连接有第二活塞，固定环和连接管之间的通孔内设置有第五弹性件，第五弹性件的两端分别固接于相邻的密封板和第二活塞。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、通过密封套和球座对第一通孔进行密封，避免在本充填工具下井的过程中第一通孔发生堵塞，提高本充填工具的稳定性，同时本充填工具一次下井便能完成反洗、坐封和充填工作，同时在充填完毕后，还能及时的进入到生产状态，节省了井下作业的时间降低了作业成本。

2、通过限位杆对密封滑套进行支撑，避免洗井液泵入到套管的过程中压力发生波动，造成洗井的过程中密封滑套上下滑动，导致本充填装置洗井的效率降低。

3、通过限位块与相邻的齿牙板配合，对滑动环的位置进行固定，避免在携砂液泵送的过程中压力发生波动，导致胶筒发生收缩并与套管之间产生间隙造成充填作业失败。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图。

图2为本发明连接管和下接头等零件的剖视立体结构示意图。

图3为本发明第一通孔和球座等零件的剖视立体结构示意图。

图4为本发明密封滑套的剖视立体结构示意图。

图5为本发明A处的放大立体结构示意图。

图6为本发明滑动环和环形板等零件的剖视立体结构示意图。

图7为本发明B处的放大立体结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：101、上接头，102、连接管，1021、连接壳，1022、第一通孔，103、下接头，104、筛管，105、球座，106、第一弹性件，107、限位销，108、密封球，109、L形通孔，110、密封柱，111、密封套，112、第二弹性件，113、过滤网，201、密封滑套，202、第三弹性件，203、第二通孔，204、第三通孔，2041、第四通孔，205、限位环，206、第一活塞，207、限位杆，208、第四弹性件，301、环形槽，302、方形槽，303、滑动环，304、环形板，305、胶筒，306、L形连接板，307、固定环，308、第一滑动杆，309、限位块，310、导向杆，311、齿牙板，312、密封板，313、第二滑动杆，314、转动架，315、第二活塞，316、第五弹性件。

具体实施方式

首先要指出，在不同描述的实施方式中，相同部件设有相同的附图标记或者说相同的构件名称，其中，在整个说明书中包含的公开内容能够按意义转用到具有相同的附图标记或者说相同的构件名称的相同部件上。在说明书中所选择的位置说明，例如上、下、左、右等等也参考直接描述的以及示出的附图并且在位置改变时按意义转用到新的位置上。

实施例1：一种防砂完井用的充填工具，如图1-图3所示，包括有上接头101，上接头101固接有连接管102，连接管102的外侧螺纹连接有连接壳1021，连接管102与连接壳1021的上部设置有环形空腔，连接管102与连接壳1021密封配合，用于保持连接管102与连接壳1021之间的环形空腔之间处于中空状态，连接管102的下部设置有对称的两个第一通孔1022，携砂液通过两个第一通孔1022进入到套管内，对油井内产生的空穴进行充填，连接管102的下端固接有下接头103，下接头103连接有筛管104，连接管102滑动连接有球座105，球座105用于密封第一通孔1022，防止在正常生产作业的过程中，杂质从第一通孔1022进入到油管内，球座105的下部滑动连接于下接头103，下接头103内设置有第一弹性件106，球座105和下接头103之间固接有第一弹性件106，第一弹性件106设置为弹簧，在携砂液压力降低后，在第一弹性件106的弹力作用下，球座105向上移动重新密封第一通孔1022，下接头103固接有对称的限位销107，限位销107与球座105限位配合，限位销107用于对球座105位置进行固定，当携砂液压力超过预定值后，限位销107被球座105剪断，球座105设置有密封球108，密封球108用于对球座105上部进行密封，连接管102和连接壳1021之间设置有对称的两个L形通孔109，L形通孔109内滑动连接有密封柱110，密封柱110与L形通孔109之间密封配合，连接管102的下部滑动连接有密封套111，密封套111用于密封第一通孔1022，防止套管内杂质将第一通孔1022堵塞，导致携砂液充填效率降低，密封套111和下接头103之间固接有第二弹性件112，第二弹性件112套设于连接管102的下部，第二弹性件112位于密封套111的下侧，密封套111受摩擦力向上移动，保证密封套111对第一通孔1022的密封，在密封套111沿套管向下移动过程中，密封套111与套管发生摩擦，密封套111与第一通孔1022始终处于密封状态，防止连接管102下井过程中密封套111发生滑动，通过改变携砂液的压力，进而使密封套111和球座105同步解除对第一通孔1022密封，上接头101设置有反冲组件，增加洗井液的压力，洗井液经过反冲组件对井道进行冲洗，连接管102设置有坐封组件，坐封组件用于坐封套管，L形通孔109处安装有过滤网113，过滤网113用于过滤携砂液。

如图1、图4和图5所示，反冲组件包括有密封滑套201，密封滑套201滑动连接于上接头101，密封滑套201和上接头101之间固接有第三弹性件202，第三弹性件202设置于上接头101内，上接头101设置有周向等间距的六个第二通孔203，密封滑套201设置有周向等间距的第三通孔204，第二通孔203和第三通孔204连通后，洗井液经过第二通孔203和第三通孔204进入到油管内完成洗井，上接头101的下部设置有周向等间距的六个第四通孔2041，第四通孔2041内设置有支撑部件，支撑部件用于支撑密封滑套201。

如图5所示，支撑部件包括有限位环205，限位环205固接于第四通孔2041，第四通孔2041内滑动连接有第一活塞206，限位环205用于对相邻的第一活塞206进行限位，第一活塞206受洗井液的挤压后，第一活塞206沿相邻的第四通孔2041滑动，第一活塞206固接有限位杆207，限位杆207贯穿上接头101且与其滑动连接，限位杆207用于对密封滑套201进行限位，限位杆207对密封滑套201的下侧进行支撑，防止洗井液压力波动造成密封滑套201上下滑动，从而提高密封滑套201的稳定性，第一活塞206和上接头101之间固接有第四弹性件208，第四弹性件208设置于第四通孔2041内。

如图6和图7所示，坐封组件包括有滑动环303，上接头101设置有环形槽301，上接头101的内壁设置有周向等间距的六个方形槽302，周向等间距的六个方形槽302均与环形槽301连通，环形槽301内滑动连接有滑动环303，随着携砂液压力不断增加，携砂液经方形槽302向下挤压滑动环303，滑动环303沿环形槽301向下滑动，滑动环303穿过连接管102，连接管102套设有环形板304和胶筒305，滑动环303向下移动通过环形板304向下挤压胶筒305，胶筒305发生形变与套管配合进行坐封，胶筒305设置为弹性抗摩擦材质，降低携砂液中砾石对胶筒305的磨损，胶筒与套管配合进行坐封，环形板304位于胶筒305的上侧，滑动环303的下侧与环形板304固接，滑动环303的上侧面固接有周向等间距的六个L形连接板306，等间距的六个L形连接板306分别设置于相邻的方形槽302内，连接管102的内壁固接有固定环307，固定环307与连接管102之间设置有环形空腔，L形连接板306固接有第一滑动杆308，第一滑动杆308穿过固定环307且与其滑动连接，第一滑动杆308与固定环307密封配合，保证固定环307与连接管102之间的环形空腔处于中空状态，第一滑动杆308的下端固接有限位块309，连接壳1021与连接管102之间的空腔内设置有用于对第一滑动杆308限位的稳定部件，密封球108的直径小于固定环307的内径，密封球108设置为可溶球，在充填完毕后，密封球108逐渐溶解，解除对球座105的密封，保证本充填工具正常生产时的工作效率。

如图7所示，稳定部件包括有周向等间距的六个导向杆310，连接管102设置有周向等间距的六个滑槽，限位块309滑动连接于相邻的连接管102的滑槽，限位块309设置为楔形，周向等间距的六个导向杆310固接于连接壳1021的内壁，导向杆310滑动连接有齿牙板311，齿牙板311与相邻的限位块309限位配合，通过齿牙板311对相邻的限位块309进行限位，防止携砂液压力波动造成胶筒305与套管之间产生间隙，导致坐封失效，固定环307和连接管102之间设置有周向等间距的六个通孔，固定环307和连接管102之间的通孔固接有密封板312，密封板312用于对固定环307和连接管102之间的通孔进行密封，密封板312滑动连接有第二滑动杆313，连接壳1021的内壁设置有周向等间距的六个转动架314，第二滑动杆313与相邻转动架314滑动连接，转动架314与相邻齿牙板311滑动连接，转动架314摆动使齿牙板311与相邻的限位块309相互接触，固定环307和连接管102之间的通孔滑动连接有第二活塞315，第二活塞315受到携砂液的压力后，第二活塞315沿固定环307和连接管102之间的通孔滑动，密封板312和相邻的第二活塞315之间固接有第五弹性件316，第五弹性件316设置于固定环307和连接管102之间的通孔内。

当需要向油井内充填砾石时，工作人员将油管连接在上接头101的上端，然后将本充填工具下入到套管内，当本充填工具到达指定位置后，工作人员向套管内泵入洗井液，随着套管内洗井液压力不断增加，洗井液通过第二通孔203，第一活塞206同时受到洗井液的压力，洗井液压力不断增加并向上推动密封滑套201，密封滑套201沿上接头101的内壁向上滑动，第三弹性件202被压缩，密封滑套201向上移动，第二通孔203和第三通孔204相互连通，当密封滑套201向上移动到指定位置后，此时限位杆207与密封滑套201失去接触，在洗井液的压力作用下，第一活塞206带动限位杆207移动，第四弹性件208被压缩，限位杆207随后移动至密封滑套201的下侧，洗井液通过第二通孔203和第三通孔204，洗井液进入到本充填工具和油管内完成洗井，同时通过限位杆207对密封滑套201进行支撑，避免洗井液泵入到套管的过程中压力发生波动，造成洗井的过程中密封滑套201上下滑动，导致本充填装置洗井的效率降低，当洗井完毕后，随即降低洗井液的压力，随后在第四弹性件208的弹力作用下，使第一活塞206和限位杆207复位，限位杆207解除对密封滑套201的限位，同时在第三弹性件202的弹力作用下，密封滑套201向下移动复位，密封滑套201重新密封第二通孔203。

工作人员随后向油管内投入密封球108，密封球108沿油管向下滚动，密封球108通过上接头101、连接管102和固定环307向下移动，密封球108坐在球座105的上侧，随后工作人员向油管内泵入携砂液，随着携砂液压力不断增加，携砂液通过方形槽302向下挤压滑动环303，滑动环303受携砂液的挤压，滑动环303沿环形槽301向下滑动，滑动环303带动环形板304向下滑动，环形板304沿连接管102向下滑动，胶筒305受环形板304的挤压后发生形变并贴合在套管内壁，如此完成对套管坐封，同时滑动环303通过L形连接板306带动第一滑动杆308向下滑动，第一滑动杆308沿固定环307向下滑动，固定环307带动限位块309向下移动，在向套管泵入携砂液后，第二活塞315受携砂液的挤压，第二活塞315带动相邻的第二滑动杆313向外移动，第五弹性件316被压缩，第二滑动杆313沿相邻的密封板312滑动，第二滑动杆313向外侧推动相邻转动架314的下部，转动架314的上端推动相邻的齿牙板311，齿牙板311沿相邻的导向杆310向相邻限位块309滑动，齿牙板311接触到相邻的限位块309。

在第一滑动杆308向下滑动的过程中，限位块309沿相邻的齿牙板311向下移动，胶筒305形变并贴合在套管后，滑动环303便停止向下移动，通过限位块309与相邻的齿牙板311配合，对滑动环303的位置进行固定，避免在携砂液泵送的过程中压力发生波动，导致胶筒305发生收缩并与套管之间产生间隙造成充填作业失败。

当胶筒305坐封完毕后，工作人员增加泵入油管携砂液的压力，随着携砂液压力增加，球座105向下的挤压力增加，两侧的限位销107被剪断，球座105沿连接管102和下接头103向下滑动，第一弹性件106被压缩，随着球座105向下移动，球座105解除对L形通孔109的密封，携砂液经过过滤网113进入到L形通孔109内，经过滤网113过滤后的携砂液向下推动密封柱110，密封柱110沿L形通孔109向下移动，密封柱110向下推动密封套111，密封套111沿连接管102向下滑动，密封套111解除对第一通孔1022的密封，第二弹性件112被压缩，同时球座105向下移动并解除对第一通孔1022的密封，携砂液通过第一通孔1022流入到套管内，流入到套管内携砂液对井道空穴进行充填。

当对井道空穴充填完毕后，工作人员降低泵入到携砂液的压力，在第一弹性件106的弹力作用下，球座105向上移动复位，同时在第二弹性件112的弹力作用下，密封套111沿连接管102向上移动，密封套111和球座105重新对第一通孔1022进行密封，在第五弹性件316的弹力作用下，第二活塞315和第二滑动杆313复位，齿牙板311向相邻限位块309远离的一侧移动，齿牙板311解除对相邻限位块309的限位，并在胶筒305自身弹力的作用下，滑动环303、环形板304和L形连接板306向上移动复位，胶筒305解除对套管的坐封。

油气从筛管104进入到本充填装置内，随着密封球108融化完毕，如此开始正常的生产环节，在本充填工具下井的过程中，通过密封套111和球座105对第一通孔1022进行密封，避免在本充填下井的过程中第一通孔1022发生堵塞，提高本充填工具的稳定性，同时本充填工具一次下井便能完成反洗、坐封和充填工作，同时在充填完毕后，还能及时的进入到生产状态，节省了井下作业的时间降低了作业成本。

显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域及相关领域的普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。本发明中未具体描述和解释说明的结构、装置以及操作方法，如无特别说明和限定，均按照本领域的常规手段进行实施。

Claims (9)

1.一种防砂完井用的充填工具，包括有上接头（101），上接头（101）固接有连接管（102），连接管（102）的外侧螺纹连接有连接壳（1021），其特征在于：连接管（102）与连接壳（1021）的上部设置有环形空腔，连接管（102）的下部设置有对称的第一通孔（1022），连接管（102）的下端固接有下接头（103），下接头（103）连接有筛管（104），连接管（102）滑动连接有用于密封第一通孔（1022）的球座（105），球座（105）的下部与下接头（103）滑动连接，下接头（103）内设置有分别与球座（105）和下接头（103）固接的第一弹性件（106），下接头（103）固接有对称且与球座（105）限位配合的限位销（107），球座（105）设置有密封球（108），连接管（102）和连接壳（1021）之间设置有对称的L形通孔（109），L形通孔（109）内滑动连接有密封柱（110），连接管（102）的下部滑动连接有用于密封第一通孔（1022）的密封套（111），连接管（102）的下部套设有第二弹性件（112），第二弹性件（112）的两端分别与密封套（111）和下接头（103）固接，通过改变携砂液的压力，进而使密封套（111）和球座（105）同步解除对第一通孔（1022）密封，上接头（101）设置有用于增加洗井液压力的反冲组件，连接管（102）设置有坐封组件，坐封组件用于坐封套管。

2.按照权利要求1所述的一种防砂完井用的充填工具，其特征在于：第二弹性件（112）位于密封套（111）的下侧，密封套（111）受摩擦力向上移动，保证密封套（111）对第一通孔（1022）的密封，防止连接管（102）下井过程中密封套（111）发生滑动。

3.按照权利要求1所述的一种防砂完井用的充填工具，其特征在于：包括有对称的过滤网（113），过滤网（113）安装于相邻的L形通孔（109），过滤网（113）用于过滤携砂液。

4.按照权利要求1所述的一种防砂完井用的充填工具，其特征在于：反冲组件包括有密封滑套（201），密封滑套（201）滑动连接于上接头（101），上接头（101）内设置有第三弹性件（202），第三弹性件（202）的两端分别固接于密封滑套（201）和上接头（101），上接头（101）设置有周向等间距的第二通孔（203），密封滑套（201）设置有周向等间距的第三通孔（204），上接头（101）的下部设置有周向等间距的第四通孔（2041），第四通孔（2041）内设置有支撑部件，支撑部件用于支撑密封滑套（201）。

5.按照权利要求4所述的一种防砂完井用的充填工具，其特征在于：支撑部件包括有限位环（205），限位环（205）固接于第四通孔（2041），第四通孔（2041）内滑动连接有第一活塞（206），第一活塞（206）固接有限位杆（207），限位杆（207）贯穿上接头（101）且与其滑动连接，限位杆（207）用于对密封滑套（201）进行限位，第四通孔（2041）内设置有第四弹性件（208），第四弹性件（208）的两端分别固接于相邻的第一活塞（206）和上接头（101）。

6.按照权利要求1所述的一种防砂完井用的充填工具，其特征在于：坐封组件包括有滑动环（303），上接头（101）设置有环形槽（301），上接头（101）的内壁设置有周向等间距的方形槽（302），周向等间距的方形槽（302）均与环形槽（301）连通，环形槽（301）内滑动连接有滑动环（303），滑动环（303）穿过连接管（102），连接管（102）套设有环形板（304）和胶筒（305），胶筒（305）位于环形板（304）的下侧，滑动环（303）的下侧与环形板（304）固接，滑动环（303）的上侧面固接有周向等间距的L形连接板（306），等间距的L形连接板（306）分别设置于相邻的方形槽（302）内，连接管（102）的内壁固接有固定环（307），固定环（307）与连接管（102）之间设置有环形空腔，L形连接板（306）固接有第一滑动杆（308），第一滑动杆（308）穿过固定环（307）且与其滑动连接，第一滑动杆（308）的下端固接有限位块（309），连接壳（1021）与连接管（102）之间的空腔内设置有用于对第一滑动杆（308）限位的稳定部件。

7.按照权利要求6所述的一种防砂完井用的充填工具，其特征在于：胶筒（305）设置为弹性抗摩擦材质，胶筒（305）与套管配合进行坐封。

8.按照权利要求6所述的一种防砂完井用的充填工具，其特征在于：密封球（108）的直径小于固定环（307）的内径，密封球（108）设置为可溶球。

9.按照权利要求6所述的一种防砂完井用的充填工具，其特征在于：稳定部件包括有周向等间距的导向杆（310），连接管（102）设置有周向等间距的滑槽，限位块（309）滑动连接于相邻的连接管（102）的滑槽内，周向等间距的导向杆（310）固接于连接壳（1021）的内壁，导向杆（310）滑动连接有齿牙板（311），齿牙板（311）与相邻的限位块（309）限位配合，固定环（307）和连接管（102）之间设置有周向等间距的通孔，固定环（307）和连接管（102）之间的通孔固接有密封板（312），密封板（312）滑动连接有第二滑动杆（313），连接壳（1021）的内壁设置有周向等间距的转动架（314），第二滑动杆（313）与相邻转动架（314）滑动连接，转动架（314）与相邻齿牙板（311）滑动连接，固定环（307）和连接管（102）之间的通孔滑动连接有第二活塞（315），固定环（307）和连接管（102）之间的通孔内设置有第五弹性件（316），第五弹性件（316）的两端分别固接于相邻的密封板（312）和第二活塞（315）。