多层砾石充填隔离完井管柱、系统及方法技术方案

本发明专利技术为一种多层砾石充填隔离完井管柱、系统及方法，其中，多层砾石充填隔离完井管柱包括外管，外管包括顶部封隔器、底部封隔器以及至少两个筛管。各相邻两个筛管之间均通过连接管连接，在各连接管内均能轴向滑动地插设一活塞管，活塞管与连接管之间构成能填充有密封材料的环形密封调节腔。在各连接管的管壁上均开设有径向孔并在径向孔内设有破裂盘，在外管内且位于活塞管内侧能轴向滑动地插设有内管，内管的下部外壁设有一能径向移动的锁簧，在各活塞管的上部内壁均开设有环形限位槽。本发明专利技术能对多个生产层共同进行砾石填充作业，并在砾石填充作业后能将各相邻生产层之间分隔，且操作简单。作简单。作简单。

【技术实现步骤摘要】
多层砾石充填隔离完井管柱、系统及方法


[0001]本专利技术是关于石油和天然气完井
，尤其涉及一种多层砾石充填隔离完井管柱、系统及方法。

技术介绍

[0002]过去，多层油气井压裂和砾石充填完井作业需要细分为多个阶段，在射孔后的套管井中下入带有封隔器的压裂和砾石充填工具，封隔器坐封隔离最底层，然后进行压裂和砾石充填作业。在完成最底层作业后，再下入相同的管柱进行下一层作业，直到所有的层都作业完毕。但是，上述过程需要多次起下管柱才能对各生产层逐层填充砾石并通过各封隔器对各生产层进行机械式分隔，工序较多，极大延长了钻机运行时间，提高了成本。
[0003]由此，本专利技术人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种多层砾石充填隔离完井管柱、系统及方法，以提升多层砾石充填方式的效率。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种多层砾石充填隔离完井管柱、系统及方法，能对多个生产层共同进行砾石填充作业，并在砾石填充作业后能将各相邻生产层之间分隔，且操作简单。
[0005]本专利技术的目的可采用下列技术方案来实现：
[0006]本专利技术提供了一种多层砾石充填隔离完井管柱，包括竖直设置的外管，外管包括顶部封隔器、底部封隔器以及连接在顶部封隔器和底部封隔器之间并间隔排布的至少两个筛管；各相邻两个筛管之间均通过连接管连接，在各连接管内均能轴向滑动地插设一活塞管，活塞管与连接管之间构成能填充有密封材料的环形密封调节腔；在各连接管的管壁上均开设有与对应的环形密封调节腔连通的径向孔，并在径向孔内设有破裂盘；在外管内且位于活塞管内侧能轴向滑动地插设有内管，内管的下部外壁设有一能径向移动的锁簧，在各活塞管的上部内壁均开设有环形限位槽；内管下移时锁簧能穿过各活塞管后依次卡设在对应的环形限位槽内并能推动对应的活塞管下移。
[0007]在本专利技术的一较佳实施方式中，在各连接管的下部内壁均凸设有下凸环，在各活塞管的上端外壁均凸设有上凸环，上凸环的底面、下凸环的顶面、连接管的内壁与活塞管的外壁之间构成环形密封调节腔。
[0008]在本专利技术的一较佳实施方式中，在上凸环的外壁与连接管的内壁之间以及下凸环的内壁与活塞管的外壁之间均夹设有密封圈。
[0009]在本专利技术的一较佳实施方式中，各活塞管均通过剪钉与连接管连接。
[0010]在本专利技术的一较佳实施方式中，在内管的外壁开设有环形凹槽，锁簧为嵌设在环形凹槽内并具有纵向切口的开口环，开口环的下端外壁为直径向下渐缩的锥面，环形限位槽的下端槽壁为直径下渐缩并与开口环下端的锥面相匹配的锥面；开口环能嵌设在环形限位槽内并能在内管所受轴向载荷小于预设载荷值时推动对应的活塞管下移，开口环能在内
管所受轴向载荷超过预设载荷值后径向缩回至环形凹槽内，以使内管向下穿过对应的活塞管并继续下移。
[0011]在本专利技术的一较佳实施方式中，开口环的上端外壁为直径向上渐缩的锥面，且开口环上端的锥面与水平面之间的夹角大于其下端的锥面与水平面之间的夹角。
[0012]在本专利技术的一较佳实施方式中，锁簧包括能径向移动并周向间隔设在内管外壁上的多个锁块，各锁块的下端外壁为径向尺寸向下渐缩的斜面，环形限位槽的下端槽壁为直径下渐缩并与各锁块下端的斜面相匹配的锥面；各锁块均能嵌设在环形限位槽内并能在内管所受轴向载荷小于预设载荷值时推动对应的活塞管下移，各锁块能在内管所受轴向载荷超过预设载荷值后径向缩回，以使内管向下穿过对应的活塞管并继续下移。
[0013]在本专利技术的一较佳实施方式中，在内管的外壁沿其周向间隔设有多个安装槽，各锁块均能径向移动地嵌设在对应的安装槽内，并在各锁块与对应的安装槽的槽底之间夹设有压缩弹簧；在各安装槽的槽口处均固设有尺寸缩小的卡环，在各锁块的上端内侧和下端内侧分别向上和向下延伸形成上限位块和下限位块，上限位块和下限位块的外侧均能顶靠在卡环上。
[0014]在本专利技术的一较佳实施方式中，各锁块的上端外壁为径向尺寸向上渐缩的斜面，且锁块上端的斜面与水平面之间的夹角大于其下端的斜面与水平面之间的夹角。
[0015]在本专利技术的一较佳实施方式中，环形限位槽的上端槽壁为直径向上渐缩的锥面。
[0016]在本专利技术的一较佳实施方式中，环形限位槽向上贯穿对应的活塞管的顶面。
[0017]在本专利技术的一较佳实施方式中，各活塞管的上端内壁和下端内壁分别为直径向上渐扩和向下渐扩的锥面。
[0018]在本专利技术的一较佳实施方式中，在径向孔内且位于破裂盘的外侧设有喷嘴。
[0019]在本专利技术的一较佳实施方式中，外管还包括设在顶部封隔器和顶部的筛管之间并能打开或关闭的滑套，在内管上且位于锁簧的上方设有中间封隔器，中间封隔器能坐封在滑套和顶部的筛管之间的外管内壁上。
[0020]本专利技术还提供了一种多层砾石充填隔离完井系统，包括：
[0021]至少两个生产层；
[0022]套管，在套管的管壁上对应各生产层的位置均开设有射孔孔眼；
[0023]以及上述的多层砾石充填隔离完井管柱，多层砾石充填隔离完井管柱间隔插设在套管内，该间隔构成环空；各筛管分别正对各生产层设置，顶部封隔器和底部封隔器能坐封在套管内壁上。
[0024]本专利技术还提供了一种多层砾石充填隔离完井方法，利用上述的多层砾石充填隔离完井系统进行操作，多层砾石充填隔离完井方法包括如下步骤：
[0025]S1、将外管和活塞管组装完成后下入套管中，并使得各筛管正对各生产层，外管与套管之间形成环空；
[0026]S2、坐封顶部封隔器和底部封隔器，向外管内下入内管，然后向环空中注入砾石砂浆，并在顶部封隔器和底部封隔器之间的环空内形成环形的砾石过滤层；
[0027]S3、通过不断下移调整内管的位置，将锁簧由上向下穿过各活塞管后依次卡设在各环形限位槽内；当锁簧卡设在对应的环形限位槽内后，对内管施加小于预设载荷值的轴向载荷，以通过下移内管向下推动对应的活塞管；当对应的环形密封调节腔内的压力达到
破裂盘的破裂值时，对应的破裂盘破裂；对应的环形密封调节腔内的密封材料通过对应的径向孔排放到砾石过滤层中，并形成密封的阻挡层，以将相邻两个生产层分隔；当对应的活塞管运动至指定位置后，对内管继续施加轴向载荷，当施加的轴向载荷大于预设载荷值后，锁簧径向缩回，以使内管能向下穿过对应的活塞管并继续下移；
[0028]S4、待各环形密封调节腔内的密封材料均排出并形成阻挡层后，取出内管，然后向外管内下入分层生产管柱进行投产作业。
[0029]在本专利技术的一较佳实施方式中，在顶部封隔器和顶部的筛管之间还设有能打开或关闭的滑套，并在内管上且位于锁簧的上方设有中间封隔器；在步骤S2中，向外管内下入内管后，先坐封中间封隔器，并使得中间封隔器坐封在滑套和顶部的筛管之间的外管内壁上；然后打开滑套，通过滑套向环空中注入砾石砂浆，待环空内形成砾石过滤层后，关闭滑套，并解封中间封隔器。
[0030]由上所述，本专利技术能对多个生产层共同进行砾石填充作业，砾石填充完成后，通过操作本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多层砾石充填隔离完井管柱，其特征在于，包括竖直设置的外管，所述外管包括顶部封隔器、底部封隔器以及连接在所述顶部封隔器和所述底部封隔器之间并间隔排布的至少两个筛管；各相邻两个所述筛管之间均通过连接管连接，在各所述连接管内均能轴向滑动地插设一活塞管，所述活塞管与所述连接管之间构成能填充有密封材料的环形密封调节腔；在各所述连接管的管壁上均开设有与对应的所述环形密封调节腔连通的径向孔，并在所述径向孔内设有破裂盘；在所述外管内且位于所述活塞管内侧能轴向滑动地插设有内管，所述内管的下部外壁设有一能径向移动的锁簧，在各所述活塞管的上部内壁均开设有环形限位槽；所述内管下移时所述锁簧能穿过各所述活塞管后依次卡设在对应的所述环形限位槽内并能推动对应的所述活塞管下移。2.如权利要求1所述的多层砾石充填隔离完井管柱，其特征在于，在各所述连接管的下部内壁均凸设有下凸环，在各所述活塞管的上端外壁均凸设有上凸环，所述上凸环的底面、所述下凸环的顶面、所述连接管的内壁与所述活塞管的外壁之间构成所述环形密封调节腔。3.如权利要求2所述的多层砾石充填隔离完井管柱，其特征在于，在所述上凸环的外壁与所述连接管的内壁之间以及所述下凸环的内壁与所述活塞管的外壁之间均夹设有密封圈。4.如权利要求3所述的多层砾石充填隔离完井管柱，其特征在于，各所述活塞管均通过剪钉与所述连接管连接。5.如权利要求1所述的多层砾石充填隔离完井管柱，其特征在于，在所述内管的外壁开设有环形凹槽，所述锁簧为嵌设在所述环形凹槽内并具有纵向切口的开口环，所述开口环的下端外壁为直径向下渐缩的锥面，所述环形限位槽的下端槽壁为直径下渐缩并与所述开口环下端的锥面相匹配的锥面；所述开口环能嵌设在所述环形限位槽内并能在所述内管所受轴向载荷小于预设载荷值时推动对应的所述活塞管下移，所述开口环能在所述内管所受轴向载荷超过所述预设载荷值后径向缩回至所述环形凹槽内，以使所述内管向下穿过对应的所述活塞管并继续下移。6.如权利要求5所述的多层砾石充填隔离完井管柱，其特征在于，所述开口环的上端外壁为直径向上渐缩的锥面，且所述开口环上端的锥面与水平面之间的夹角大于其下端的锥面与水平面之间的夹角。7.如权利要求1所述的多层砾石充填隔离完井管柱，其特征在于，所述锁簧包括能径向移动并周向间隔设在所述内管外壁上的多个锁块，各所述锁块的下端外壁为径向尺寸向下渐缩的斜面，所述环形限位槽的下端槽壁为直径下渐缩并与各所述锁块下端的斜面相匹配的锥面；各所述锁块均能嵌设在所述环形限位槽内并能在所述内管所受轴向载荷小于预设载荷值时推动对应的所述活塞管下移，各所述锁块能在所述内管所受轴向载荷超过所述预设载荷值后径向缩回，以使所述内管向下穿过对应的所述活塞管并继续下移。8.如权利要求7所述的多层砾石充填隔离完井管柱，其特征在于，
在所述内管的外壁沿其周向间隔设有多个安装槽，各所述锁块均能径向移动地嵌设在对应的所述安装槽内，并在各所述锁块与对应的所述安装槽的槽底之间夹设有压缩弹簧；在各所述安装槽的槽口处均固设有尺寸缩小的卡环，在各所述锁块的上端内侧和下端内侧分别向上和向下延伸形成上限位块和下限位块，所述上限位块和所述下限位块的外侧均能顶靠在所述卡环上。9.如权利要求7所述的多层砾石充填隔离完井管柱，其特征在于，各所述锁块的上端外壁为径向尺寸向上渐缩的斜面，且所述锁块上端的斜面与水平面之间的夹角大于其...

【专利技术属性】
技术研发人员：周祥，叶正荣，刘翔，蒋卫东，赵志宏，伊然，梁亚宁，陈国浩，崔晓东，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：