CN116446827A - 一种可自调底部充填工具 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及油气井井下作业工具技术领域，具体涉及一种可自调底部充填工具，包括外部管柱和内部管柱，所述内部管柱包括由上至下依次连接的上接头、内支撑筒、服务短节和服务充填管，所述外部管柱包括由上至下依次连接的信号筒、防砂短节、上连接筒、上连接短节、开关筒、下连接短节、下连接筒、充填短节和导向丝堵，所述开关筒的底部连接有封板套，所述封板套的底部弹性铰接有将封板套内孔关闭的封板，所述充填短节上开设有充填孔，所述内部管柱活动连接在外部管柱的内腔中，本装置能够采用一趟管柱将外部管柱和内部管柱下入井内，并通过外管柱和内管柱共同作业完成充填作业和反洗作业，提高了深井施工工作效率，降低了深井施工工作难度。
Description
技术领域
本发明涉及油气井井下作业工具技术领域，具体涉及一种可自调底部充填工具。
背景技术
随着油田开发的进一步加深，开采难度的不断加大，水平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，而传统的水平井底部充填施工有两种施工工艺；
第一种采用两趟管柱进行作业，具体是先下入留井管柱，然后坐封封隔器，将封隔器的服务管柱提出后，再次下入充填服务管柱，整个施工过程费时费力，尤其是深度近千米甚至过千米的深井，施工的周期和施工的难度更高；
第二种采用一趟管柱配用调节器或者调节短节进行作业，由于调节器或者调节短节施工备料复杂，井口操作复杂，施工难度极高，很容易出现操作失误，目前深井施工中几乎不再使用。
因此，发明人想设计一种能够提高深井施工效率，并降低深井施工难度的工具。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的缺陷，提供了一种可自调底部充填工具，其结构能在施工采用一趟管柱将外部管柱和内部管柱下入井内，并通过外管柱和内管柱配合完成充填作业和反洗作业，提高了深井施工工作效率，降低了深井施工工作难度。
本发明的技术方案是：一种可自调底部充填工具，包括外部管柱和内部管柱；
所述内部管柱包括由上至下依次连接的上接头、内支撑筒、服务短节和服务充填管；
所述外部管柱包括由上至下依次连接的信号筒、防砂短节、上连接筒、上连接短节、开关筒、下连接短节、下连接筒、充填短节和导向丝堵，所述开关筒的底部连接有封板套，所述封板套的底部弹性铰接有将封板套内孔关闭的封板，所述充填短节上开设有充填孔；
所述内部管柱活动连接在外部管柱的内腔中，并通过服务充填管的底部将封板推开，然后***充填短节内，使得服务充填管与充填孔连通；
所述信号筒的内壁上设有与上接头滑动密封配合的环状第一台阶，所述下连接筒的内壁上设有与服务充填管下端滑动密封配合的环状第二台阶，所述环状第二台阶的内径小于环状第一台阶的内径；
所述服务充填管的外壁上端设有外台阶，所述上连接筒的内壁上设有与外台阶配合承托服务充填管的内台阶，所述上连接筒内位于内台阶下方设有与服务充填管滑动密封配合的密封环组。
优选的，所述内支撑筒的顶部连接在上接头的腔内，所述内支撑筒的底部设有变径台阶，所述内支撑筒上位于变径台阶和上接头之间的部分套装有信号套；
所述信号套的外径与环状第一台阶的内径适配，所述信号套的顶部和底部均设有与内支撑筒外径适配的收口台阶，并通过收口台阶支撑内支撑筒使信号套的中部与内支撑筒之间形成形变间隙，所述信号套的中部为环绕排列的一组弹性条状结构，所述弹性条状结构的外壁上设有截面呈梯形的支撑台阶。
优选的，所述上连接筒的内壁下端螺纹连接有紧定环，并通过紧定环和内台阶配合将密封环组固定在上连接筒的腔内。
优选的，所述密封环组顶部的开口呈开口朝上的喇叭形结构。
优选的，所述开关筒为轴向排列的多根，并且相邻的两根开关筒之间通过中部短节连接。
优选的，所述充填孔为间隔环绕开设在充填短节壁上的多个。
优选的，所述密封环组包括橡胶密封环和对称分布在橡胶密封环两侧的金属密封环。
优选的，所述服务充填管的底部穿出环状第二台阶，并通过穿出的长度部分作为服务充填管上下移动的余量。
本发明与现有技术相比较，具有以下优点：
本发明结构简单合理，在施工中采用一趟管柱将外部管柱和内部管柱下入井内，并通过外管柱和内管柱共同作业完成充填作业和反洗作业，提高了工作效率，降低了工作难度。
尤其是，一些近千米甚至过千米的深井作业的时候，采用该发明施工更是极大的降低了深井施工难度，提高了施工的效率，相对于目前采用两趟管柱施工或调节器类工具施工，施工工序和配套作业设备简化很多，从而突破深井施工复杂、成功率低的壁垒。
通过在外部管柱内设计的环状第一台阶和环状第二台阶，分别与对内部管柱的上下两端配合，既能够起到滑动密封配合的效果，又能够起到对内部管柱扶正的效果。
在下放内部管柱时，信号套要穿入信号筒，利用下放阻力的变化起到信号提示的作用，判断信号套已经到达信号筒的位置，继续下放当下发阻力再次发生变化，由此提示信号套经向内压缩后通过了信号筒到达设计位置。
附图说明
图1为本发明的上部结构示意图；
图2为本发明的下部结构示意图；
图3图为内部管柱的结构示意图；
图4为外部管柱的上部结构示意图；
图5为外部管柱的下部结构示意图；
图6为信号套的结构示意图；
图中：1、信号筒，2、上接头，3、内支撑筒，4、信号套，5、防砂短节，6、服务短节，7、上连接筒，8、密封环组，9、紧定环，10、上连接短节，11、服务充填管，12、开关筒，13、封板套，14、中部短节，15、环状第一台阶，16、外台阶，17、内台阶，18、封板，19、下连接短节，20、下连接筒，21、充填短节，22、充填孔，23、导向丝堵，24、环状第二台阶，25、形变间隙，26、支撑台阶，27、变径台阶，28、收口台阶，29、弹性条状结构。
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1
如图1和图2，一种可自调底部充填工具，包括外部管柱和内部管柱。
如图3，内部管柱包括由上至下依次连接的上接头2、内支撑筒3、服务短节6和服务充填管11。
如图4和图5，外部管柱包括由上至下依次连接的信号筒1、防砂短节5、上连接筒7、上连接短节10、开关筒12、下连接短节19、下连接筒20、充填短节21和导向丝堵23。
其中，在开关筒12的底部连接有封板套13，封板套13的底部弹性铰接有将封板套13内孔关闭的封板18，充填短节21上开设有充填孔22。
内部管柱活动连接在外部管柱的内腔中，在将内部管柱***外部管柱配合时，服务充填管11的底部将封板18推开，封板18向下翻转开启，然后***充填短节21内，使得服务充填管11与充填孔22连通。
信号筒1的内壁上设有与上接头2滑动密封配合的环状第一台阶15，下连接筒20的内壁上设有与服务充填管11下端滑动密封配合的环状第二台阶24，环状第二台阶24的内径小于环状第一台阶15的内径。
服务充填管11的外壁上端设有外台阶16，上连接筒7的内壁上设有与外台阶16配合承托服务充填管11的内台阶17，上连接筒7内位于内台阶17下方设有与服务充填管11滑动密封配合的密封环组8。
工作原理：
充填作业：首先将信号筒1与上部筛管管柱相连接，上部筛管管柱上安装封隔器，然后一同下放至井口位置；
然后将上接头2连接在封隔器的服务管柱下方，使内部管柱能够随封隔器的服务管柱上提和下放，然后按照井下作业操作规程，将本装置下入套管内，一直匀速下放到到达设计深度。
到达设计深度后，先对封隔器进行坐封，然后进行充填作业，充填作业时，充填液是通过内部管柱的内腔向下输送，然后通过充填孔22流入充填位置。
反洗作业：充填作业完成后可将服务充填管11上提，使服务充填管11的底部管口到达防砂短节5内的位置，此时服务充填管11与信号筒1的环状第一台阶15之间形成了环空的流道，反洗作业时反洗液是通过环空流道流入外部管柱的内腔，然后由服务充填管11上返，最后流回地面，整个流动过程中，外部管柱上部腔内的砂砾和内部管柱内的砂砾随反洗液返至井口，从而完成反洗作业，最后将内部管柱提出井口，外部管柱作为留井部分。
另外，在内部管柱上提过程中脱离对封板18的支撑，封板18在弹性的作用下向上翻转将封板套13内孔关闭，也就将外部管柱底部的充填通道关闭了，其中图1和图2为封板18开启状态，图4和图5为封板18关闭状态。
本发明结构简单合理，通过能在施工采用一趟管柱将外部管柱和内部管柱下入井内，并通过外管柱和内管柱共同作业完成充填作业和反洗作业，提高了工作效率，降低了工作难度。
尤其是，一些近千米甚至过千米的深井作业时候，采用该发明施工更是极大的降低了深井施工难度，提高了施工的效率，相对于目前采用两趟管柱施工或调节器类工具施工，施工工序和配套作业设备简化很多，从而突破深井施工复杂、成功率低的壁垒。
通过在外部管柱内设计的环状第一台阶15和环状第二台阶24分别与对内部管柱的上下两端配合，既能够起到滑动密封配合的效果，又能够起到对内部管柱扶正的效果。
实施例2
本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，具体是：
内支撑筒3的顶部连接在上接头2的腔内，内支撑筒3的底部设有变径台阶27，内支撑筒3上位于变径台阶27和上接头2之间的部分套装有信号套4。
如图6，信号套4的外径与环状第一台阶15的内径适配，信号套4的顶部和底部均设有与内支撑筒3外径适配的收口台阶28，并通过收口台阶28支撑内支撑筒3使信号套4的中部与内支撑筒3之间形成形变间隙25。
信号套4的外壁中部为环绕开设有一圈割缝槽，从而在信号套4的外壁中部形成一组环绕排列的弹性条状结构29，弹性条状结构29的外壁上设有截面呈梯形的支撑台阶26，支撑台阶26处的外径略大于环状第一台阶15的内径。
工作原理：井口装配时，在将内部管柱下入外部管柱内腔的过程中，信号套4要穿过信号筒1的环状第一台阶15，环状第一台阶15会挤压支撑台阶26使弹性条状结构29向内侧收缩，才能够让信号套4穿过信号筒1；
因此，在信号套4要穿入信号筒1时，利用下放阻力的变化起到信号提示的作用，判断信号套4已经到达信号筒1的位置，继续下放，下发阻力再次发生变化，由此提示信号套4经向内压缩后通过了信号筒1到达设计位置。
实施例3
本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，具体是：
密封环组8的具体安装方式是在上连接筒7的内壁下端螺纹连接紧定环9，并通过紧定环9和内台阶17配合将密封环组8夹持固定在上连接筒7的腔内。
密封环组8顶部的开口呈开口朝上的喇叭形结构，该结构对***服务充填管11起到导向扶正的作用，从而便于服务充填管11***。
另外，密封环组8包括橡胶密封环和对称分布在橡胶密封环两侧的金属密封环，利用橡胶密封环对两侧的金属密封环起到弹性缓冲的作用，弹性缓冲能够带动金属密封环发生轻微移动或倾斜，便于迎合服务充填管11的***，金属密封环可选择多个层叠排列。
开关筒12为轴向排列的多根，并且相邻的两根开关筒12之间通过中部短节14连接，通过多根开关筒12起到多重保险的作用，尤其适用于相对更深的油井。
实施例4
本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，具体是：
传统充填工具的内部充填管柱和外部留井管柱在下井安装后的位置是相对固定的，长度尺寸也是刚好适配的，但是在装配中发现，当服务充填管11上部连接的工具需要上提调节位置时，没有容错的长度余量，因此需要将整根内部管柱提出增加短节，整个操作费时费力，并且在使用中还发现受井内斜度、压力等影响使服务充填管11具有向上窜动的趋势，这有可能导致服务充填管11底部与环状第二台阶24无法接触实现滑动密封；
由此本实施例设计服务充填管11的底部穿出环状第二台阶24，并通过穿出的长度部分作为服务充填管11上下移动的余量，余量一般控制在2米左右，这样当上部工具需要上提调节适配或者服务充填管11向上窜动时，保证服务充填管11底部与环状第二台阶24的滑动密封配合。
充填孔22为间隔环绕开设在充填短节21壁上的多个，采用多个充填孔22的设计能够提高充填的效率。
Claims (8)
1.一种可自调底部充填工具，其特征在于：包括外部管柱和内部管柱；
所述内部管柱包括由上至下依次连接的上接头(2)、内支撑筒(3)、服务短节(6)和服务充填管(11)；
所述外部管柱包括由上至下依次连接的信号筒(1)、防砂短节(5)、上连接筒(7)、上连接短节(10)、开关筒(12)、下连接短节(19)、下连接筒(20)、充填短节(21)和导向丝堵(23)，所述开关筒(12)的底部连接有封板套(13)，所述封板套(13)的底部弹性铰接有将封板套(13)内孔关闭的封板(18)，所述充填短节(21)上开设有充填孔(22)；
所述内部管柱活动连接在外部管柱的内腔中，并通过服务充填管(11)的底部将封板(18)推开，然后***充填短节(21)内，使得服务充填管(11)与充填孔(22)连通；
所述信号筒(1)的内壁上设有与上接头(2)滑动密封配合的环状第一台阶(15)，所述下连接筒(20)的内壁上设有与服务充填管(11)下端滑动密封配合的环状第二台阶(24)，所述环状第二台阶(24)的内径小于环状第一台阶(15)的内径；
所述服务充填管(11)的外壁上端设有外台阶(16)，所述上连接筒(7)的内壁上设有与外台阶(16)配合承托服务充填管(11)的内台阶(17)，所述上连接筒(7)内位于内台阶(17)下方设有与服务充填管(11)滑动密封配合的密封环组(8)。
2.根据权利要求1所述的一种可自调底部充填工具，其特征在于：所述内支撑筒(3)的顶部连接在上接头(2)的腔内，所述内支撑筒(3)的底部设有变径台阶(27)，所述内支撑筒(3)上位于变径台阶(27)和上接头(2)之间的部分套装有信号套(4)；
所述信号套(4)的外径与环状第一台阶(15)的内径适配，所述信号套(4)的顶部和底部均设有与内支撑筒(3)外径适配的收口台阶(28)，并通过收口台阶(28)支撑内支撑筒(3)使信号套(4)的中部与内支撑筒(3)之间形成形变间隙(25)，所述信号套(4)的中部为环绕排列的一组弹性条状结构(29)，所述弹性条状结构(29)的外壁上设有截面呈梯形的支撑台阶(26)。
3.根据权利要求1所述的一种可自调底部充填工具，其特征在于：所述上连接筒(7)的内壁下端螺纹连接有紧定环(9)，并通过紧定环(9)和内台阶(17)配合将密封环组(8)固定在上连接筒(7)的腔内。
4.根据权利要求1所述的一种可自调底部充填工具，其特征在于：所述密封环组(8)顶部的开口呈开口朝上的喇叭形结构。
5.根据权利要求1所述的一种可自调底部充填工具，其特征在于：所述开关筒(12)为轴向排列的多根，并且相邻的两根开关筒(12)之间通过中部短节(14)连接。
6.根据权利要求1所述的一种可自调底部充填工具，其特征在于：所述充填孔(22)为间隔环绕开设在充填短节(21)壁上的多个。
7.根据权利要求4所述的一种可自调底部充填工具，其特征在于：所述密封环组(8)包括橡胶密封环和对称分布在橡胶密封环两侧的金属密封环。
8.根据权利要求1所述的一种可自调底部充填工具，其特征在于：所述服务充填管(11)的底部穿出环状第二台阶(24)，并通过穿出的长度部分作为服务充填管(11)上下移动的余量。
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