一种一次多层砾石充填防砂工艺及充填防砂工具管柱制造技术

发明专利技术涉及一种一次多层砾石充填防砂工艺及充填防砂工具管柱，属油气井井下作业工具领域。本发明专利技术经充填、反循环方法自下而上逐层充填油层，其中，内管柱只需上提、下放并通过负荷指示器显示定位，即可实现一次多层砾石充填作业，无需多次下入和取出管柱，具有操作简单，耗时短的特点。解决了现有机械防砂一次一层的单层防砂方式进行多层砾石充填作业时，需要多次下入工具管柱，导致作业耗时长，操作复杂，且作业成本高的问题；本发明专利技术可在7”管柱内实现3.88”大内径，最大可能的为生产作业提供大通径，满足了大排量要求，提高了产量，对油气井防砂作业具有积极的推广意义。

【技术实现步骤摘要】
一种一次多层砾石充填防砂工艺及充填防砂工具管柱
专利技术涉及一种一次多层砾石充填防砂工艺及充填防砂工具管柱，属油气井井下作业工具领域。
技术介绍
我国疏松砂岩油藏分布范围广、储量大，油气井出砂是这类油藏开发的主要矛盾。出砂往往会导致砂埋油层或井筒砂堵或油气井停产作业、使地面或井下的设备严重磨蚀、砂卡及频繁的冲砂检泵、地面清罐等维修使工作量巨增，不仅提高原油生产成本并且增加了油田管理难度。因此，防砂是开发易出砂油气藏必不可少的工艺措施之一，对原油稳定生产及提高开发效益起着重要作用。目前的防砂方式主要有机械防砂和化学防砂；化学防砂采用化学药剂配方，挤注时受挤注条件及施工参数得影响，影响油藏渗透率，防砂后易造成产量下降，且有效期相对于机械防砂有效期短。机械防砂是采用砾石充填防砂，相比于化学防砂，砾石充填防砂效果更好，且有效期长，无污染，应用井矿普遍。但是现有的机械防砂多是采用一次一层、单层防砂的方式进行多层砾石充填，作业时需要多次下入工具管柱，导致作业耗时长，操作复杂，且作业成本高；另一方面，目前在7”油井内，生产作业时内径都只能做到3.25”,因此不能满足油管的大排量需要，进而，降低了产量，因此，有必要进行改进。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：提供一种无需反复多次下入工具串，在7”管柱内还可实现3.88”大内径，最大可能的为生产作业提供大通径，满足大排量，提高产量，同时为充填作业时提供充足通道的一次多层砾石充填防砂工艺及充填防砂工具管柱。本专利技术的技术方案是：一种一次多层砾石充填防砂工艺，其特征在于：它包括以下步骤：1）、连接组装外管柱（防砂工具串）和内管柱（服务工具串）；外管柱由顶部封隔器、上延伸筒、上部充填滑套、上部负荷显示接箍、上部盲管、上部筛管、隔离封隔器、下部充填滑套、下部负荷显示接箍、下部盲管、下部筛管、密封总成、沉砂封隔器构成；内管柱依次连接的坐封工具、内冲套管、内冲管短节、密封芯轴、下短节、充填工具、反循环单流阀、负荷指示器、单向开关工具、双向开关工具、带孔管、底部密封构成；2）、首先通过油管将防砂工具串的沉砂封隔器下入井底，然后坐封沉砂封隔器，完成井筒的封底；3）、沉砂封隔器完成井筒的封底坐封后，将除顶部封隔器外已连接好的外管柱下到井筒内，外管柱下入后，先将外管柱顶部通过上延伸筒挂在井口；再将顶部封隔器与内管柱上的坐封工具连接，然后通过顶部封隔器将内管柱下入至外管柱内；4）、内管柱下入后，将内管柱通过顶部封隔器与外管柱的上延伸筒螺纹连接使内、外管柱固定在一起，然后将内、外管柱整体下入井底，直至外管柱底部通过密封总成插入至沉砂封隔器内；则表明管柱整体下入到位，即可开始作业操作；5）、作业操作时，首先向坐封工具内投球密封，再通过油管打压坐封顶部封隔器，顶部封隔器坐封后，再从套管打压验封顶部封隔器坐封是否合格，验封合格后，继续油管打压，使坐封工具与顶部封隔器脱手，以解除内管与外管间的连接关系。如若坐封工具没有顺利与顶部封隔器脱手，还可以通过正旋机械脱手的方式实现丢手；6）、坐封工具与顶部封隔器脱手后；通过单向开关工具将上部充填滑套关闭，然后将内管柱上提至上油层反循环位置，以通过上油层反循环方式将坐封球从油管内洗出井筒；7）、坐封球从油管内洗出后，坐封上油层与下油层之间的隔离封隔器，坐封完成后上提内管柱将充填工具充填孔提出隔离封隔器上接头，通过油管打压验封隔离封隔器是否合格；8）、隔离封隔器坐封合格后，自下而上开始进行充填作业，充填作业时，先上提管柱使双向开关工具到达下部充填滑套上端，下压管柱通过双向开关工具打开下部充填滑套，继而再下压管柱，通过负荷指示器与下部负荷显示接箍确定工具充填位置。再油管泵入充填砂，通过充填孔到下部充填滑套上流道槽进入到环空，开始对下油层进行充填砾石作业；9）、充填完成后，需进行反循环将滞留在油管内的砾石洗出井筒，先上提内管柱通过单向开关工具将下部充填滑套关闭，再下压管柱确定反循环位置，从环空内泵入液体，液体通过坐封工具上的孔进入小环空，再通过侧旁通到达反循环孔的球阀体处，球阀体被打开，液体通过反循环孔、充填孔进入油管，形成反循环通道，实现将油管内多余砾石洗出井筒的目的；10）、下油层充填作业完成后，根据上述步骤，经充填、反循环方法自下而上逐层充填油层，其中，内管柱只需上提、下放并通过负荷指示器显示定位，即可实现一次多层砾石充填作业。步骤4)所述的坐封工具，包括芯轴、坐封短节、上接头和球座短节；上接头的一端安装有坐封短节，坐封短节上装有活塞外筒，活塞外筒端头的坐封短节上安装有外筒压帽，上接头内螺纹安装有保护套，有保护套的一端延伸至坐封短节内；保护套端头一侧的坐封短节内螺纹安装有芯轴，芯轴与坐封短节之间安装有锁块，锁块一侧、坐封短节端头的芯轴上装有活塞，活塞一侧的芯轴上装有活塞延伸筒；活塞延伸筒和芯轴的一端延伸至活塞外筒的外端，延伸至活塞外筒外端的活塞延伸筒端头圆周上通过丢手销钉安装有坐封滑套，坐封滑套端头的芯轴上通过卷皮销和弹簧装有承载凸耳和弹性夹头，卷皮销一侧的芯轴上装有剪切外套；剪切外套一侧的芯轴上通过卡瓦支环和卡片弹簧安装有卡瓦，卡瓦一侧的芯轴上装有剪切释放套和释放棘爪，延伸至活塞延伸筒外端的芯轴端口螺纹安装有定位短节，定位短节端头螺纹安装有球座短节。步骤7)所述的充填工具包括中心管、工具上接头、长外管、充填短节、三通短节和下芯轴；充填短节的一端通过双姆短节安装有长密封芯轴；长密封芯轴端头通过长外管的安装有工具上接头；长外管内安装有夹层管，夹层管端头通过中间接头安装有中心管，充填短节的另一端通过下芯轴和短密封芯轴安装有双密封环芯轴，双密封环芯轴一端通过三通短节安装有变径密封芯轴，变径密封芯轴端头安装有密封芯轴F。所述的夹层管内滑动安装有插管，插管的一端延伸至上接头内，夹层管与插管之间设置有密封圈。所述的双姆短节与充填短节螺纹连接；所述的长密封芯轴由密封芯轴A、密封芯轴B、密封芯轴C、密封芯轴D和密封芯轴E构成，密封芯轴A、密封芯轴B、密封芯轴C、密封芯轴D和密封芯轴E之间相互螺纹连接；密封芯轴A与双姆短节螺纹连接；密封芯轴E与长外管螺纹连接；上接头与长外管螺纹连接；所述的充填短节与下芯轴螺纹连接，下芯轴、短密封芯轴、双密封环芯轴、三通短节、变径密封芯轴、密封芯轴F之间依次螺纹连接，所述的下芯轴、短密封芯轴、双密封环芯轴、三通短节、变径密封芯轴、密封芯轴F上分别设置有外密封总成。所述的充填短节为变径体，充填短节中部的圆周上径向均布有充填孔；充填孔与中心孔连通；充填短节的管壁上对称状轴向设置有短节旁通孔；充填孔对应的充填短节中心孔内装有安装有防护管，防护管的圆周上与充填孔对应状设置有护管通孔；防护管通过紧定螺钉与堵头和充填短节连接。步骤9)所述的反循环单流阀由单流阀密封套、单流阀上接头、单流阀下接头、阀芯、单流阀悬挂接头和单流阀悬挂套构成，单流阀上接头的一端安装有单流阀密封套；单流阀密封套端头螺纹安装有螺帽，单流阀密封套一端设置有单流阀下接头；单流阀下接头一端的圆周本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种一次多层砾石充填防砂工艺，其特征在于：它包括以下步骤：/n1）、连接组装外管柱和内管柱；外管柱由顶部封隔器（2）、上延伸筒（3）、上部充填滑套（4）、上部负荷显示接箍（5）、上部盲管（6）、上部筛管（7）、隔离封隔器（8）、下部充填滑套（9）、下部负荷显示接箍（10）、下部盲管（11）、下部筛管（12）、密封总成（13）、沉砂封隔器（14）构成；内管柱由依次连接的坐封工具（25）、内冲套管（16）、内冲管短节（17）、密封芯轴（18）、下短节（19）、充填工具（20）、反循环单流阀（21）、负荷指示器（22）、单向开关工具（23）、双向开关工具（24）、带孔管（25）、底部密封（26）构成；/n2）、首先通过油管（27）将防砂工具串的沉砂封隔器（14）下入井底，然后坐封沉砂封隔器（14），完成井筒（1）的封底；/n3）、沉砂封隔器（14）完成井筒（1）的封底坐封后，将除顶部封隔器（2）外已连接好的外管柱下到井筒（1）内，外管柱顶部通过上延伸筒（3）固定在井口；外管柱底部通过密封总成（13）插入至沉砂封隔器（14）内；/n4）、将顶部封隔器（2）与内管柱顶部的坐封工具（15）连接，再将内管柱下入外管柱内；整个管柱下入完成后，即可开始作业操作；/n5）、作业操作时，首先向坐封工具（15）内投憋压球（60）密封，再通过油管（27）打压坐封顶部封隔器（2），顶部封隔器（2）坐封后，再从套管打压验封顶部封隔器（2）坐封是否合格，验封合格后，继续油管（27）打压，使坐封工具（15）与顶部封隔器（2）脱手，以解除内管与外管间的连接关系；如若坐封工具（15）没有顺利与顶部封隔器（2）脱手，还可以通过正旋机械脱手的方式实现丢手；/n6）、坐封工具（15）与顶部封隔器（2）脱手后；通过单向开关工具（23）将上部充填滑套（4）关闭，然后将内管柱上提至上油层反循环位置，以通过上油层反循环方式将憋压球（60）洗出井筒，/n7）、憋压球（60）洗出后，坐封上油层与下油层之间的隔离封隔器（8），坐封完成后上提内管柱将充填工具（20）的充填孔提出隔离封隔器（8）的上接头，通过油管（27）打压验封隔离封隔器（8）是否合格；/n8）、隔离封隔器（8）坐封合格后，自下而上开始进行充填作业，充填作业时，先上提内管柱使双向开关工具（24）到达下部充填滑套（9）上端，下压管柱通过双向开关工具（24）打开下部充填滑套（9），继而再下压管柱，通过负荷指示器（22）与下部负荷显示接箍（10）确定充填工具（20）位置，再经油管27泵入充填砂，通过充填孔（70）到下部充填滑套（9）上流道槽进入到环空，开始对下油层进行充填砾石作业；/n9）、充填完成后，需进行反循环将滞留在油管（27）和充填工具（20）内的砾石洗出井筒（1），先上提内管柱通过单向开关工具（23）将下部充填滑套（9）关闭，再下压管柱确定反循环单流阀（21）位置，从环空内泵入液体，液体通过坐封工具（15）上的孔进入小环空，再通过侧旁通到达反循环孔的球阀体（99）处，球阀体（99）被打开，液体通过反循环孔、充填孔（70）进入油管（27），形成反循环通道，实现将油管（27）和充填工具（20）内多余砾石洗出井筒（1）的目的；/n10）、下油层充填作业完成后，根据上述步骤，经充填、反循环方法自下而上逐层充填油层，其中，内管柱只需上提、下放并通过负荷指示器（22）显示定位，即可实现一次多层砾石充填作业。/n...

【技术特征摘要】
1.一种一次多层砾石充填防砂工艺，其特征在于：它包括以下步骤：
1）、连接组装外管柱和内管柱；外管柱由顶部封隔器（2）、上延伸筒（3）、上部充填滑套（4）、上部负荷显示接箍（5）、上部盲管（6）、上部筛管（7）、隔离封隔器（8）、下部充填滑套（9）、下部负荷显示接箍（10）、下部盲管（11）、下部筛管（12）、密封总成（13）、沉砂封隔器（14）构成；内管柱由依次连接的坐封工具（25）、内冲套管（16）、内冲管短节（17）、密封芯轴（18）、下短节（19）、充填工具（20）、反循环单流阀（21）、负荷指示器（22）、单向开关工具（23）、双向开关工具（24）、带孔管（25）、底部密封（26）构成；
2）、首先通过油管（27）将防砂工具串的沉砂封隔器（14）下入井底，然后坐封沉砂封隔器（14），完成井筒（1）的封底；
3）、沉砂封隔器（14）完成井筒（1）的封底坐封后，将除顶部封隔器（2）外已连接好的外管柱下到井筒（1）内，外管柱顶部通过上延伸筒（3）固定在井口；外管柱底部通过密封总成（13）插入至沉砂封隔器（14）内；
4）、将顶部封隔器（2）与内管柱顶部的坐封工具（15）连接，再将内管柱下入外管柱内；整个管柱下入完成后，即可开始作业操作；
5）、作业操作时，首先向坐封工具（15）内投憋压球（60）密封，再通过油管（27）打压坐封顶部封隔器（2），顶部封隔器（2）坐封后，再从套管打压验封顶部封隔器（2）坐封是否合格，验封合格后，继续油管（27）打压，使坐封工具（15）与顶部封隔器（2）脱手，以解除内管与外管间的连接关系；如若坐封工具（15）没有顺利与顶部封隔器（2）脱手，还可以通过正旋机械脱手的方式实现丢手；
6）、坐封工具（15）与顶部封隔器（2）脱手后；通过单向开关工具（23）将上部充填滑套（4）关闭，然后将内管柱上提至上油层反循环位置，以通过上油层反循环方式将憋压球（60）洗出井筒，
7）、憋压球（60）洗出后，坐封上油层与下油层之间的隔离封隔器（8），坐封完成后上提内管柱将充填工具（20）的充填孔提出隔离封隔器（8）的上接头，通过油管（27）打压验封隔离封隔器（8）是否合格；
8）、隔离封隔器（8）坐封合格后，自下而上开始进行充填作业，充填作业时，先上提内管柱使双向开关工具（24）到达下部充填滑套（9）上端，下压管柱通过双向开关工具（24）打开下部充填滑套（9），继而再下压管柱，通过负荷指示器（22）与下部负荷显示接箍（10）确定充填工具（20）位置，再经油管27泵入充填砂，通过充填孔（70）到下部充填滑套（9）上流道槽进入到环空，开始对下油层进行充填砾石作业；
9）、充填完成后，需进行反循环将滞留在油管（27）和充填工具（20）内的砾石洗出井筒（1），先上提内管柱通过单向开关工具（23）将下部充填滑套（9）关闭，再下压管柱确定反循环单流阀（21）位置，从环空内泵入液体，液体通过坐封工具（15）上的孔进入小环空，再通过侧旁通到达反循环孔的球阀体（99）处，球阀体（99）被打开，液体通过反循环孔、充填孔（70）进入油管（27），形成反循环通道，实现将油管（27）和充填工具（20）内多余砾石洗出井筒（1）的目的；
10）、下油层充填作业完成后，根据上述步骤，经充填、反循环方法自下而上逐层充填油层，其中，内管柱只需上提、下放并通过负荷指示器（22）显示定位，即可实现一次多层砾石充填作业。


2.根据权利要求1所述的一种一次多层砾石充填防砂工艺，其特征在于：
步骤4)所述的坐封工具（15），包括芯轴（43）、坐封短节（30）、坐封上接头（28）和球座短节；坐封上接头（28）的一端安装有坐封短节（30），坐封短节（30）上装有活塞外筒（33），活塞外筒（33）端头的坐封短节（30）上安装有外筒压帽（31），坐封上接头（28）内螺纹安装有保护套（29），保护套（29）的一端延伸至坐封短节（30）内；保护套（29）端头一侧的坐封短节（30）内螺纹安装有芯轴（43），芯轴（43）与坐封短节（30）之间安装有锁块（34），锁块（34）一侧、坐封短节（30）端头的芯轴（43）上装有活塞（35），活塞（35）一侧的芯轴（43）上装有活塞延伸筒（36）；活塞延伸筒（36）和芯轴（43）的一端延伸至活塞外筒（33）的外端，延伸至活塞外筒（33）外端的活塞延伸筒（36）端头圆周上通过丢手销钉（58...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨国，
申请(专利权)人：杨国，荆州市赛瑞能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42