用于水平井砾石充填防砂管柱送入脱手工具及其施工方法技术

本发明专利技术涉及水平井砾石充填完井防砂领域，公开了一种用于水平井砾石充填防砂管柱送入脱手工具，可采用管内打压脱手式或管外打压脱手式，由坐封转换机构、正转送入机构和液压逐级脱手机构三个部分组成；坐封转换机构上端与坐封工具的活塞螺纹连接，其下端面直接接触需要送入的封隔器外推筒；正转送入机构和液压逐级脱手机构由上至下依次设置在坐封转换机构内部，正转送入机构上端螺纹连接坐封工具的芯轴，液压逐级脱手机构下端螺纹连接其它服务工具。本发明专利技术在防砂管柱下井过程中可实现可正转下入，降低管柱遇阻可能性，脱手方式有液压式和机械式两种，液压脱手压力低，剪切值稳定可靠，机械脱手过程管柱扭矩值较低，作业安全系数高。

Sand filling pipe string feeding tool for horizontal well gravel filling and construction method thereof

The present invention relates to packing in horizontal gravel sand field, a sand column to sell tools for horizontal gravel packing is disclosed, the pipe pressure type or pipe pressure to sell out, by setting a switching mechanism, is transferred into the mechanism and hydraulic structure step by step off mobile phone is composed of three parts; the piston top seal conversion mechanism and thread by setting tool connected to the lower end face of direct contact to be admitted to the packer is transferred into the extrapolation cylinder; mechanism and hydraulic step by step off from top to bottom are arranged on a mobile phone. The packer switching mechanism, is transferred into the body of the upper shaft connecting thread setting tool, hydraulic step by step get rid of body is in threaded connection with other service tools. The present invention in sand control process can be realized under the wells can forward into the next, reduce the possibility of a pipe column difficult, hydraulic and mechanical two sell, sell the hydraulic pressure is low, stable and reliable mechanical shear value, get rid of process pipe string torque value is low, the safety factor is high.

【技术实现步骤摘要】
用于水平井砾石充填防砂管柱送入脱手工具及其施工方法
本专利技术属于油田开发生产中的水平井砾石充填完井防砂
，具体的说，是涉及一种用于水平井砾石充填防砂管柱的服务工具及其施工方法。
技术介绍
在目前公知的油田开发中，随着深井、复杂井钻采开发的增多，尤其是完井工艺的不断革新进步，对完井工具的各项功能及使用提出了更高的要求。用于水平井砾石充填防砂管柱的送入脱手工具是水平井裸眼砾石充填防砂作业中防砂工具完成不同作业的必要服务工具。目前市场上的送入脱手工具多种多样，但调研发现各自存在不同的技术瓶颈，例如有的送入脱手工具不能实现多种送入脱手作业方案，可能只具有机械脱手功能或者液压脱手功能，当其脱手功能失效时，不能保证其作为服务工具安全可靠的脱手；或者出现液压脱手压力达到4500psi，压力过高，对现场设备要求过高等等，这些缺陷给现场作业带来很大的作业风险。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，现有送入脱手工具不能满足正转送入和可选择性管内打压或管外打压脱手的需要，以及液压脱手施工易受井况影响而导致脱手压力偏差过大等技术风险，提供了一种用于水平井砾石充填防砂管柱送入脱手工具及其施工方法，结构简单，施工操作简便且安全可靠。为了解决上述技术问题，本专利技术通过以下的技术方案予以实现：一种用于水平井砾石充填防砂管柱送入脱手工具，采用管内打压脱手式，由坐封转换机构、正转送入机构和液压逐级脱手机构三个部分组成；所述坐封转换机构上端与坐封工具的活塞螺纹连接，其下端面直接接触需要送入的封隔器外推筒；所述正转送入机构和所述液压逐级脱手机构由上至下依次设置在所述坐封转换机构内部，所述正转送入机构上端螺纹连接坐封工具的芯轴，所述液压逐级脱手机构下端螺纹连接其它服务工具；所述坐封转换机构包括转换套和推筒；所述转换套的上端螺纹连接于坐封工具的活塞，并使用所述第一固定销钉固定；所述转换套的下端螺纹连接于所述推筒，并使用所述第二固定销钉固定；所述推筒你下端直接接触于封隔器外推筒；所述正转送入机构包括上接头、限位套、上环套、卡簧、防转套、防转销和第一剪切销钉；所述上接头上端螺纹连接于坐封工具的芯轴，并使用第三固定销钉固定，同时以第一密封圈进行密封；所述防转套设置在所述上接头的外侧，所述防转套的剪切销钉孔与所述上接头的剪切销钉槽对准并使用所述第一剪切销钉轴向固定；所述防转套与所述上环套螺纹连接且两者之间安装所述卡簧，所述上环套、所述卡簧、所述防转套由上至下依次套装于所述上接头外部；所述防转套下端加工有环形均布的四个方形插板，可插入封隔器上接头对应的四个外插槽中；所述上接头与所述防转套通过所述第一剪切销钉轴向固定的同时，所述上接头的传压孔正对于所述防转套的压差截面；所述上接头的传压孔上方设置有安装于所述防转套内回转面的第二密封圈、下方设置有安装于所述上接头外回转面的第三密封圈，所述第三密封圈的直径大于所述第二密封圈的直径，当管内压力高于外部压力并达到第一设定值时，压差由所述上接头的传压孔传入并通过所述防转套的压差截面推动所述上环套、所述卡簧、所述防转套一同向上移动，直至由于所述限位套的限位而停止继续上行，此时所述卡簧径向收回落入所述上接头设置的卡簧槽中，且所述防转套下端的方形插板完全退出封隔器上接头的外插槽；所述限位套与所述上接头螺纹连接，并使用第四固定销钉固定；所述防转套的防转销滑动槽与所述上接头的防转销孔对准并使用所述防转销轴向固定；所述液压逐级脱手机构包括连接套、平键、弹簧、弹性爪、剪切套、芯轴、传动套、支撑体、下接头、第二剪切销钉；所述连接套上端与所述上接头下端螺纹连接，并通过第四密封圈进行密封；所述连接套下端与所述芯轴上端螺纹连接，并通过第五密封圈进行密封；所述芯轴下端与所述下接头上端螺纹连接，并通过第八密封圈进行密封；所述剪切套、所述支撑体分别扣合于所述传动套，所述剪切套下部的内回转面均匀的设置有4组内沟槽；四个相同的所述传动套呈分瓣式均匀地布置在所述芯轴外部，每个所述传动套均为上下两端均具有内轴肩的U形截面传动结构；所述支撑体为上端具有整圆周内轴肩的回转体；所述剪切套以其下部的内沟槽扣在所述传动套上端的内轴肩上，所述支撑体以其整圆周内轴肩套在所述传动套下端的内轴肩上，所述剪切套、所述传动套、所述支撑体由上至下连接并整体套装于所述芯轴外部；其中，所述剪切套的内沟槽与所述传动套上端的内轴肩之间设置有轴向间距，并且该轴向间距不小于所述第二剪切销钉的直径；所述剪切套与所述芯轴通过所述第二剪切销钉轴向固定，同时所述芯轴的传压孔与所述剪切套的压差截面对齐，所述芯轴的传压孔上方设置有安装于所述剪切套内回转面的第六密封圈、下方设置有安装于所述芯轴外回转面的第七密封圈，所述第七密封圈的直径大于所述第六密封圈的直径，当管内压力高于外部压力并达到第二设定值时，压差由所述芯轴的传压孔传入并通过剪切套的压差截面剪断第二剪切销钉，再推动剪切套向上移动，直至所述连接套底端端面对所述剪切套限位；所述弹性爪套装于所述剪切套外部，所述弹性爪上端延伸至所述连接套外部并与所述连接套通过平键连接，所述弹性爪的上端面与所述上接头的下端面之间安装有弹簧，所述弹性爪下端的分瓣式插入爪由所述支撑体支撑，从而可以与封隔器上接头连接；所述支撑体由所述剪切套和所述传动套带动上移后，所述弹性爪的分瓣式插入爪径向收回从而与封隔器上接头脱扣。其中，所述推筒下部开设有观察孔。其中，所述下接头上端设置有开槽的定位台肩，且其内部设置有大倒角的球座密封面。其中，所述弹性爪与封隔器上接头连接处设计有外螺纹，该外螺纹为左旋外螺纹，该左旋外螺纹小径由上到下具有逐渐变小的锥度，锥度设计为1:16；该左旋外螺纹由上部的平顶式梯形牙型和下部的全三角牙型组合而成，且全三角牙型两侧具有不同倾角。上述用于水平井砾石充填防砂管柱送入脱手工具的施工方法，按照如下步骤进行：(1)将送入脱手工具下部的所述弹性爪与封隔器上接头通过左旋螺纹连接，所述上接头与坐封工具的芯轴螺纹连接，所述转换套与坐封工具的活塞螺纹连接，完成坐封工具、送入脱手工具、封隔器一趟管柱的组装连接后，在井口用钻杆连接坐封工具入井；(2)下入到位后，首先管内投球打压坐封封隔器，当管内压力升高至第一设定值时，所述第一剪切销钉剪断，所述防转套上移至下端的方形插板完全退出封隔器上接头的外插槽，同时所述卡簧径向收回至卡簧槽内；(3)封隔器坐封到位后，继续提高管内压力至第二设定值时，所述第二剪切销钉剪断，所述剪切套向上移动并依次带动所述传动套和所述支撑体上移，使得所述弹性爪下端的分瓣式插入爪失去支撑而径向收回，上提钻杆、坐封工具、送入脱手工具，可使送入脱手工具与封隔器上接头脱离。当发生管内加压失效而无法实现液压脱手时，可在所述防转套上移到位后，直接正转使送入脱手工具的所述弹性爪与封隔器上接头螺纹脱扣。一种用于水平井砾石充填防砂管柱送入脱手工具，采用管外打压脱手式，由坐封转换机构、正转送入机构和液压逐级脱手机构三个部分组成；所述坐封转换机构上端与坐封工具的活塞螺纹连接，其下端面直接接触需要送入的封隔器外推筒；所述正转送入机构和所述液压逐级脱手机构由上至下依次设置在所述坐封转换机构内部，所述正转送入机构上端螺纹连接坐封工具的芯轴，所述液压逐级脱手机构下端螺纹连接其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于水平井砾石充填防砂管柱送入脱手工具，其特征在于，采用管内打压脱手式，由坐封转换机构、正转送入机构和液压逐级脱手机构三个部分组成；所述坐封转换机构上端与坐封工具的活塞螺纹连接，其下端面直接接触需要送入的封隔器外推筒；所述正转送入机构和所述液压逐级脱手机构由上至下依次设置在所述坐封转换机构内部，所述正转送入机构上端螺纹连接坐封工具的芯轴，所述液压逐级脱手机构下端螺纹连接其它服务工具；所述坐封转换机构包括转换套和推筒；所述转换套的上端螺纹连接于坐封工具的活塞，并使用所述第一固定销钉固定；所述转换套的下端螺纹连接于所述推筒，并使用所述第二固定销钉固定；所述推筒你下端直接接触于封隔器外推筒；所述正转送入机构包括上接头、限位套、上环套、卡簧、防转套、防转销和第一剪切销钉；所述上接头上端螺纹连接于坐封工具的芯轴，并使用第三固定销钉固定，同时以第一密封圈进行密封；所述防转套设置在所述上接头的外侧，所述防转套的剪切销钉孔与所述上接头的剪切销钉槽对准并使用所述第一剪切销钉轴向固定；所述防转套与所述上环套螺纹连接且两者之间安装所述卡簧，所述上环套、所述卡簧、所述防转套由上至下依次套装于所述上接头外部；所述防转套下端加工有环形均布的四个方形插板，可插入封隔器上接头对应的四个外插槽中；所述上接头与所述防转套通过所述第一剪切销钉轴向固定的同时，所述上接头的传压孔正对于所述防转套的压差截面；所述上接头的传压孔上方设置有安装于所述防转套内回转面的第二密封圈、下方设置有安装于所述上接头外回转面的第三密封圈，所述第三密封圈的直径大于所述第二密封圈的直径，当管内压力高于外部压力并达到第一设定值时，压差由所述上接头的传压孔传入并通过所述防转套的压差截面推动所述上环套、所述卡簧、所述防转套一同向上移动，直至由于所述限位套的限位而停止继续上行，此时所述卡簧径向收回落入所述上接头设置的卡簧槽中，且所述防转套下端的方形插板完全退出封隔器上接头的外插槽；所述限位套与所述上接头螺纹连接，并使用第四固定销钉固定；所述防转套的防转销滑动槽与所述上接头的防转销孔对准并使用所述防转销轴向固定；所述液压逐级脱手机构包括连接套、平键、弹簧、弹性爪、剪切套、芯轴、传动套、支撑体、下接头、第二剪切销钉；所述连接套上端与所述上接头下端螺纹连接，并通过第四密封圈进行密封；所述连接套下端与所述芯轴上端螺纹连接，并通过第五密封圈进行密封；所述芯轴下端与所述下接头上端螺纹连接，并通过第八密封圈进行密封；所述剪切套、所述支撑体分别扣合于所述传动套，所述剪切套下部的内回转面均匀的设置有4组内沟槽；四个相同的所述传动套呈分瓣式均匀地布置在所述芯轴外部，每个所述传动套均为上下两端均具有内轴肩的U形截面传动结构；所述支撑体为上端具有整圆周内轴肩的回转体；所述剪切套以其下部的内沟槽扣在所述传动套上端的内轴肩上，所述支撑体以其整圆周内轴肩套在所述传动套下端的内轴肩上，所述剪切套、所述传动套、所述支撑体由上至下连接并整体套装于所述芯轴外部；其中，所述剪切套的内沟槽与所述传动套上端的内轴肩之间设置有轴向间距，并且该轴向间距不小于所述第二剪切销钉的直径；所述剪切套与所述芯轴通过所述第二剪切销钉轴向固定，同时所述芯轴的传压孔与所述剪切套的压差截面对齐，所述芯轴的传压孔上方设置有安装于所述剪切套内回转面的第六密封圈、下方设置有安装于所述芯轴外回转面的第七密封圈，所述第七密封圈的直径大于所述第六密封圈的直径，当管内压力高于外部压力并达到第二设定值时，压差由所述芯轴的传压孔传入并通过剪切套的压差截面剪断第二剪切销钉，再推动剪切套向上移动，直至所述连接套底端端面对所述剪切套限位；所述弹性爪套装于所述剪切套外部，所述弹性爪上端延伸至所述连接套外部并与所述连接套通过平键连接，所述弹性爪的上端面与所述上接头的下端面之间安装有弹簧，所述弹性爪下端的分瓣式插入爪由所述支撑体支撑，从而可以与封隔器上接头连接；所述支撑体由所述剪切套和所述传动套带动上移后，所述弹性爪的分瓣式插入爪径向收回从而与封隔器上接头脱扣。...

【技术特征摘要】
1.一种用于水平井砾石充填防砂管柱送入脱手工具，其特征在于，采用管内打压脱手式，由坐封转换机构、正转送入机构和液压逐级脱手机构三个部分组成；所述坐封转换机构上端与坐封工具的活塞螺纹连接，其下端面直接接触需要送入的封隔器外推筒；所述正转送入机构和所述液压逐级脱手机构由上至下依次设置在所述坐封转换机构内部，所述正转送入机构上端螺纹连接坐封工具的芯轴，所述液压逐级脱手机构下端螺纹连接其它服务工具；所述坐封转换机构包括转换套和推筒；所述转换套的上端螺纹连接于坐封工具的活塞，并使用所述第一固定销钉固定；所述转换套的下端螺纹连接于所述推筒，并使用所述第二固定销钉固定；所述推筒你下端直接接触于封隔器外推筒；所述正转送入机构包括上接头、限位套、上环套、卡簧、防转套、防转销和第一剪切销钉；所述上接头上端螺纹连接于坐封工具的芯轴，并使用第三固定销钉固定，同时以第一密封圈进行密封；所述防转套设置在所述上接头的外侧，所述防转套的剪切销钉孔与所述上接头的剪切销钉槽对准并使用所述第一剪切销钉轴向固定；所述防转套与所述上环套螺纹连接且两者之间安装所述卡簧，所述上环套、所述卡簧、所述防转套由上至下依次套装于所述上接头外部；所述防转套下端加工有环形均布的四个方形插板，可插入封隔器上接头对应的四个外插槽中；所述上接头与所述防转套通过所述第一剪切销钉轴向固定的同时，所述上接头的传压孔正对于所述防转套的压差截面；所述上接头的传压孔上方设置有安装于所述防转套内回转面的第二密封圈、下方设置有安装于所述上接头外回转面的第三密封圈，所述第三密封圈的直径大于所述第二密封圈的直径，当管内压力高于外部压力并达到第一设定值时，压差由所述上接头的传压孔传入并通过所述防转套的压差截面推动所述上环套、所述卡簧、所述防转套一同向上移动，直至由于所述限位套的限位而停止继续上行，此时所述卡簧径向收回落入所述上接头设置的卡簧槽中，且所述防转套下端的方形插板完全退出封隔器上接头的外插槽；所述限位套与所述上接头螺纹连接，并使用第四固定销钉固定；所述防转套的防转销滑动槽与所述上接头的防转销孔对准并使用所述防转销轴向固定；所述液压逐级脱手机构包括连接套、平键、弹簧、弹性爪、剪切套、芯轴、传动套、支撑体、下接头、第二剪切销钉；所述连接套上端与所述上接头下端螺纹连接，并通过第四密封圈进行密封；所述连接套下端与所述芯轴上端螺纹连接，并通过第五密封圈进行密封；所述芯轴下端与所述下接头上端螺纹连接，并通过第八密封圈进行密封；所述剪切套、所述支撑体分别扣合于所述传动套，所述剪切套下部的内回转面均匀的设置有4组内沟槽；四个相同的所述传动套呈分瓣式均匀地布置在所述芯轴外部，每个所述传动套均为上下两端均具有内轴肩的U形截面传动结构；所述支撑体为上端具有整圆周内轴肩的回转体；所述剪切套以其下部的内沟槽扣在所述传动套上端的内轴肩上，所述支撑体以其整圆周内轴肩套在所述传动套下端的内轴肩上，所述剪切套、所述传动套、所述支撑体由上至下连接并整体套装于所述芯轴外部；其中，所述剪切套的内沟槽与所述传动套上端的内轴肩之间设置有轴向间距，并且该轴向间距不小于所述第二剪切销钉的直径；所述剪切套与所述芯轴通过所述第二剪切销钉轴向固定，同时所述芯轴的传压孔与所述剪切套的压差截面对齐，所述芯轴的传压孔上方设置有安装于所述剪切套内回转面的第六密封圈、下方设置有安装于所述芯轴外回转面的第七密封圈，所述第七密封圈的直径大于所述第六密封圈的直径，当管内压力高于外部压力并达到第二设定值时，压差由所述芯轴的传压孔传入并通过剪切套的压差截面剪断第二剪切销钉，再推动剪切套向上移动，直至所述连接套底端端面对所述剪切套限位；所述弹性爪套装于所述剪切套外部，所述弹性爪上端延伸至所述连接套外部并与所述连接套通过平键连接，所述弹性爪的上端面与所述上接头的下端面之间安装有弹簧，所述弹性爪下端的分瓣式插入爪由所述支撑体支撑，从而可以与封隔器上接头连接；所述支撑体由所述剪切套和所述传动套带动上移后，所述弹性爪的分瓣式插入爪径向收回从而与封隔器上接头脱扣。2.一种用于水平井砾石充填防砂管柱送入脱手工具，其特征在于，采用管外打压脱手式，由坐封转换机构、正转送入机构和液压逐级脱手机构三个部分组成；所述坐封转换机构上端与坐封工具的活塞螺纹连接，其下端面直接接触需要送入的封隔器外推筒；所述正转送入机构和所述液压逐级脱手机构由上至下依次设置在所述坐封转换机构内部，所述正转送入机构上端螺纹连接坐封工具的芯轴，所述液压逐级脱手机构下端螺纹连接其它服务工具；所述坐封转换机构包括转换套和推筒；所述转换套的上端螺纹连接于坐封工具的活塞，并使用所述第一固定销钉固定；所述转换套的下端螺纹连接于所述推筒，并使用所述第二固定销钉固定；所述推筒你下端直接接触于封隔器外推筒；所述正转送入机构包括上接头、限位套、上环套、卡簧、防转套、防转销和第一剪切销钉；所述上接头上端螺纹连接于坐封工具的芯轴，并使用第三固定销钉固定，同时以第一密封圈进行密封；所述防转套设置在所述上接头的外侧，所述防转套的剪切销钉孔与所述上接头的剪切销钉槽对准并使用所述第一剪切销钉轴向固定；所述防转套与所述上环套螺纹连接且两者之间安装所述卡簧，所述上环套、所述卡簧、所述防转套由上至下依次套装于所述上接头外部；所述防转套下端加工有环形均布的四个方形插板，可插入封隔器上接头对应的四个外插槽中；所述上接头与所述防转套通过所述第一剪切销钉轴向固定的同时，所述上接头的传压孔正对于所述防转套的压差截面；所述上接头的传压孔上方设置有安装于所述防转套内回转面的第二密封圈、下方设置有安装于所述上接头外回转面的第三密封圈，所述第三密封圈的直径大于所述第二密封圈的直径，当管内压力高于外部压力并达到第一设定值时，压差由所述上接头的传压孔传入并通过所述防转套的压差截面推动所述上环套、所述卡簧、所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：包陈义，齐海涛，崔治军，吴永朝，崔国杰，黄焕阁，赵海杉，唐马勇，朱益辉，柴龙顺，
申请(专利权)人：中国海洋石油总公司，中海油能源发展股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11