一种水平井裸眼砾石充填工具及充填方法技术

本发明专利技术水平井裸眼砾石充填工具及其使用方法，采用水平井裸眼砾石充填工具由上往下的充填油层。充填过程中，携砂液经油管进入，因防抽吸阀关闭，携砂液不能经此通过，只能经服务工具的充填工具的充填孔进入外管柱与服务工具之间的环空，经充填滑套上的出液孔进入裸眼段油层，因携砂液中的砂子被筛管阻挡在油层，液体通过筛管进入防砂外管柱内，自底部密封下端孔进入服务工具后继续向上流动，直至进入充填工具的双筒体并进入与之连通中心管和外层管形成的充填环形空间，经充填工具上的返出孔进入套管与服务工具的环空，水流返出地面，至此完成由上往下的充填。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种石油开采井防砂工具及其使用方法，特别涉及。
技术介绍
一般油井分为直井、斜井、水平井，直井为设计轨道是一条铅垂直的井，经井斜角接近O ;斜井为连接地面和地下巷道的有一定倾斜角度的井筒；水平井为井斜角达到或接近90°，井深沿着水平方向钻进的井。目前，国内所使用的水平井砾石充填工具多为底部充填工具，即完井液从管柱的最底端开始，由下往上充填，其为石油开采防砂工艺做出了巨大的贡献。同时，这种工具也存在着缺点和不足①作业过程中静液柱的压力，不能始终作用在井壁上，从而造成井壁不稳定的风险；充填之前的井壁可能会出现不完整的情形，从而造成充填质量不高甚至不能完成充填；②投球座封，如采用座封后剪切座封球座，容易对地层产生水击作用；如采用反洗球方式，排量小则难以洗球，排量大则对井壁造成冲刷，进而增大漏失量，漏失量增大直接影响充填效果，同时还会造成地层污染长水平段充填作业时，会造成循环压力高；循环压力高于地层压力时，会造成漏失和局部脱砂；④如充填作业后漏失较大时，返速不能满足反循环清洗要求，造成反洗困难，漏失量大，甚至造成工具砂卡。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种水平井裸眼砾石充填工具，采用外管柱内安装服务工具的结构，既能一趟管柱下入完成砾石充填工艺又能很好的避免或克服上述现有工具系统存在的缺点和不足。本专利技术的另一个目的是提供一种水平井裸眼砾石充填方法，本专利技术的水平井裸眼砾石充填方法采用由上往下的充填方式，可保证所有作业阶段静液柱压力作用在地层上，以保证井壁稳定；实现分级脱砂，确保作业过程中不会压漏地层；配置防抽吸阀以避免作业过程中对地层的抽吸，可实现充填作业后将破胶液顶替至防砂管柱最底部。本专利技术的水平井裸眼砾石充填工具，包括外管柱和服务工具，所述服务工具位于所述外管柱内，其特别之处在于所述外管柱包括依次连接的封隔器、延伸管、充填滑套、联接密封筒、联接接箍、延伸管、定位接箍、延伸管、快速接头、盲管、筛管、脱砂阀密封筒、筛管、防液锁密封筒和双级浮鞋；所述服务工具包括依次连接的座封工具、充填工具、防抽吸阀、滑套开关工具、定位工具、分级脱砂阀及底部密封。为了进一步改进现有技术，本专利技术的水平井裸眼砾石充填工具的特别之处还在于所述充填工具包括储存并排除充填落砂的储砂槽、所述储砂槽上设置的密封环以及形成充填环形空间的冲管外层管、中心管、分流滑套、双筒体、充填球座，所述分流滑套位于所述冲管外层管和所述中心管的上端，所述双筒体位于所述冲管外层管和所述中心管的下端，所述双筒体下端与所述充填球座相连；所述分流滑套上设置有返出孔，所述双筒体上设置有充填孔。为了进一步改进现有技术，本专利技术的水平井裸眼砾石充填工具的特别之处还在于所述分流滑套设置有与所述充填环形空间相连通的分流环形空间，所述分流环形空间连接有反洗管，所述反洗管的外层壁设置有所述返出孔、所述反洗管内层壁设置有分流孔。为了进一步改进现有技术，本专利技术的水平井裸眼砾石充填工具的特别之处还在于所述双筒体内、外筒壁分别与所述中心管、所述冲管外层管相连接，所述双筒体的内通道与所述中心管相连通，所述双筒体的外通道与所述冲管外层管和中心管之间的充填环形空间相连通。为了进一步改进现有技术，本专利技术的水平井裸眼砾石充填工具的特别之处还在于所述充填球座包括球座主体以及位于所述球座主体内部的小球座,所述小球座上、下两端分别连接有座封球锁紧装置、反向截流装置，所述球座主体上设置有剪切销钉。为了进一步改进现有技术，本专利技术的水平井裸眼砾石充填工具的特别之处还在于所述防抽吸阀包括带孔体；所述带孔体内设置有与之可以发生相对运动的联动装置；所述联动装置上设置有液流孔；所述联动装置上方连接有所述单流阀体，所述单流阀体上方连接有联阀弹簧；所述联动装置下端通过连接销钉连接有弹性套，所述弹性套上设置有锁定所述弹性套的锁定装置。为了进一步改进现有技术，本专利技术的水平井裸眼砾石充填工具的特别之处还在于所述锁定装置包括锁定所述单流阀体打开位置的开锁定装置和锁定所述单流阀体关闭位置的关锁定装置，所述开锁定装置位于所述关锁定装置上方。为了进一步改进现有技术，本专利技术的水平井裸眼砾石充填工具的特别之处还在于所述分级脱砂阀设置有流通孔、连通孔、进液孔，所述进液孔处设置有封孔体，所述封孔体连接有脱砂阀活塞和锁块。为了进一步改进现有技术，本专利技术的水平井裸眼砾石充填工具的特别之处还在于所述脱砂阀活塞固定连接有联动活塞，所述联动活塞上设置有联动弹簧。为了进一步改进现有技术，本专利技术的水平井裸眼砾石充填工具的特别之处还在于所述防液锁密封筒包括所述防液锁密封筒壁上设置的上连通孔、下连通孔，所述上连通孔与所述下连通孔之间的密封筒活塞，所述密封筒活塞连接有密封筒弹簧。采用本专利技术的水平井裸眼砾石充填工具的本专利技术的水平井裸眼砾石充填方法，包括依次进行的以下步骤(I)下入水平井裸眼砾石充填工具到预定位置；(2 )座封顶部封隔器，使座封工具与顶部封隔器丢手，验封顶部封隔器；(3)酸洗管柱及关闭防抽吸阀；(4)充填作业前的循环测试；(5)充填作业；(6)反循环作业。为了进一步改进现有技术，本专利技术的水平井裸眼砾石充填方法的特别之处还在于所述步骤(I)为将下入水平井裸眼砾石充填工具到预定位置，下入过程中从管柱最底部正循环作业；所述步骤(2)为所述水平井裸眼砾石充填工具下入到位后，投球并使球落在座封球座上面，向油管打压达到一定压力时，座封顶部封隔器；从油管打压或者正转服务工具，使座封工具与所述顶部封隔器丢手；然后上提所述服务工具，从套管打压，通过观察地面压力表稳压，以检验所述顶部封隔器座封是否合格，若压力下降，则表明所述顶部封隔器没有完全座封，然后再次进行座封并验封顶部封隔器；所述步骤(3)为上提所述服务工具，使所述充填工具上的充填孔提出顶部封隔器，正打设计酸液至所述顶部封隔器上端，然后反循环洗出服务工具内的酸液；将防抽吸阀上的弹性套提至联接密封筒的下端，通过所述弹性套带动联动装置关闭所述防抽吸阀上的单流阀体，并通过所述防抽吸阀上的关锁定装置加以锁定；所述步骤(4)为下放服务工具，将定位工具下压定位于定位接箍的上端，将所述服务工具加以定位，携砂液通过所述充填孔，经充填滑套上的出液孔进入裸眼段的油层，所述携砂液中的砂子经筛管阻挡留在油层中，其液体通过所述筛管进入外管柱与服务工具之间的防砂外管柱内，自所述底部密封下端孔进入所述服务工具后继续向上流动，进入所述充填工具的双筒体并进入由中心管和外层管形成的充填环形空间，经所述充填工具上的返出孔进入套管与服务工具的环空，建立正循环，进行充填作业前的循环测试；所述步骤(5)为所述充填作业前的循环测试完毕后，进行充填作业；在充填过程中，所述服务工具的脱砂阀密封筒外侧被充填，分级脱砂阀上的密封环与脱砂阀密封筒配合，隔离所述分级脱砂阀外部的上端与下端，使分级脱砂阀外部的上端与下端产生压力差推动脱砂阀活塞下移，使进液孔与连通孔相连通形成循环通道，分级脱砂完成后继续充填上半段，直至充填完成；所述步骤(6)为上提所述服务工具，使所述充填孔位于顶部封隔器上端，由套管打压，水流从所述充填孔进入中心管内部，由中心管内部进入座封工具，进入钻杆，返到地面，建立反循环，进行反洗充填砂的作业。为了进一步改进现有技术，本专利技术的水平井裸眼本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水平井裸眼砾石充填工具，包括外管柱和服务工具，所述服务工具位于所述外管柱内，其特征在于：所述外管柱包括依次连接的封隔器（1）、延伸管（2）、充填滑套（3）、联接密封筒（4）、联接接箍（5）、延伸管（2）、定位接箍（6）、延伸管（2）、快速接头（7）、盲管（8）、筛管（9）、脱砂阀密封筒（10）、筛管（9）、防液锁密封筒（11）和双级浮鞋（12）；所述服务工具包括依次连接的座封工具（13）、充填工具（14）、防抽吸阀（15）、滑套开关工具（16）、定位工具（17）、分级脱砂阀（18）及底部密封（19）。

【技术特征摘要】
1.一种水平井裸眼砾石充填工具，包括外管柱和服务工具，所述服务工具位于所述外管柱内，其特征在于:所述外管柱包括依次连接的封隔器(I)、延伸管(2)、充填滑套(3)、联接密封筒(4)、联接接箍(5)、延伸管(2)、定位接箍(6)、延伸管(2)、快速接头(7)、盲管(8)、筛管(9)、脱砂阀密封筒(10)、筛管(9)、防液锁密封筒(11)和双级浮鞋(12);所述服务工具包括依次连接的座封工具(13)、充填工具(14)、防抽吸阀(15)、滑套开关工具(16)、定位工具(17 )、分级脱砂阀(18 )及底部密封(19 )。2.根据权利要求1所述的水平井裸眼砾石充填工具，其特征在于:所述充填工具(14)包括储存并排除充填落砂的储砂槽(148)、所述储砂槽(148)上设置的密封环(149)以及形成充填环形空间的冲管外层管(145)、中心管(144)、分流滑套(143)、双筒体(146)、充填球座(147)，所述分流滑套(143)位于所述冲管外层管(145)和所述中心管(144)的上端，所述双筒体(146)位于所述冲管外层管(145)和所述中心管(144)的下端，所述双筒体(146)下端与所述充填球座(147)相连；所述分流滑套(143)上设置有返出孔(141 )，所述双筒体(146)上设置有充填孔(142)。3.根据权利要求2所述的水平井裸眼砾石充填工具，其特征在于:所述分流滑套设置有与所述充填环形空间相连通的分流环形空间(1432)，所述分流环形空间(1432)连接有反洗管(1436)，所述反洗管(1436)的外层壁设置有所述返出孔(141 )、所述反洗管(1436)内层壁设置有分流孔(1431)。4.根据权利要求2或者3所述的水平井裸眼砾石充填工具，其特征在于:所述双筒体(146)内、外筒壁分别与所述中心管(144)、所述冲管外层管(145)相连接，所述双筒体(146)的内通道与所述中心管(144)相连通，所述双筒体(146)的外通道与所述冲管外层管(145)和中心管(144)之间的充填环形空间相连通。5.根据权利要求2或者3所述的水平井裸眼砾石充填工具，其特征在于:所述充填球座(147)包括球座主体(1474)以及位于所述球座主体(1474)内部的小球座,所述小球座(1473)上、下两端分别连接有座封球锁紧装置(1471)、反向截流装置(1472)，所述球座主体(1474)上设置有剪切销钉(1475)。6.根据权利要求1或者2或者3所述的水平井裸眼砾石充填工具，其特征在于:所述防抽吸阀包括带孔体(158);所述带孔体(158)内设置有与之可以发生相对运动的联动装置(154);所述联动装置(154)上设置有液流孔(152);所述联动装置(154)上方连接有所述单流阀体(153)，所述单流阀体(153)上方连接有联阀弹簧(159);所述联动装置(154)下端通过连接销钉(157)连接有弹性套(151 )，所述弹性套(151)上设置有锁定所述弹性套(151)的锁定装置。7.根据权利要求6所述的水平井裸眼砾石充填工具，其特征在于:所述锁定装置包括锁定所述单流阀体(153)打开位置的开锁定装置(155)和锁定所述单流阀体(153)关闭位置的关锁定装置(156)，所述开锁定装置(155)位于所述关锁定装置(156)上方。8.根据权利要求1或者2或者3所述的水平井裸眼砾石充填工具，其特征在于:所述分级脱砂阀(18)设置有流通孔(188)、连通孔(182)、进液孔(185)，所述进液孔(185)处设置有封孔体(189)，所述封孔体(189)连接有脱砂阀活塞(181)和锁块(187)。9.根据权利要求8所述的水平井裸眼砾石充填工具，其特征在于:所述脱砂阀活塞(181)固定连接有联动装置(183)， 所述联动装置(183)上设置有联动弹簧(186)。10.根据权利要求1或者2或者3所述的水平井裸眼砾石充填工具，其特征在于:所述防液锁密封筒(11)包括所述防液锁密封筒壁上设置的上连通孔(112)、下连通孔(113)，所述上连通孔(112)与所述下连通孔(113 )之间的密封筒活塞(111)，所述密封筒活塞(111)连接有密封筒弹簧(114)。11.一种水平井裸眼砾石充填方法，其特征在于:包括依次进行的以下步骤: (1)下入水平井裸眼砾石充填工具到预定位置； (2)座封顶部封隔器，使座封工具与顶部封隔器丢手，验封顶部封隔器； (3)酸洗管柱及关闭防抽吸阀； (4)充填作业前的循环测试； (5)充填作业； (6)反循环作业。12.根据权利要求11所述的水平井裸眼砾石充填方法，其特征在于: 所述步骤(I)为:将下入水平井裸眼砾石充填工具到预定位置，下入过程中从管柱最底部正循环作业； 所述步骤(2)为:所述水平井裸眼砾石充填工具下入到位后，投球并使球落在座封球座(147)上面，向油管打压达到一定压力时，座封顶部封隔器(I);从油管打压或者正转服务工具，使座封工具(13)与所述顶部封隔器I丢手；然后上提所述服务工具，从套管打压，通过观察地面压力表稳压，以检验所述顶部封隔器I座封是否合格，若压力下降，则表明所述顶部封隔器(I)没有完全座封，然后再次进行座封并验封顶部封隔器； 所述步骤(3)为:上提所述服务工具，使所述充填工具(14)上的充填孔(142)提出顶部封隔器，正打设计酸液至所述顶部封隔器(I)上端，然后反循环洗出服务工具内的酸液；将防抽吸阀(15)上的弹性套(151)提至联接密封筒(4)的下端，通过所述弹性套(151)带动联动装置(154)关闭所述防抽吸阀(15)上的单流阀体(153)，并通过所述防抽吸阀(15)上的关锁定装置(156)加以锁定； 所述步骤(4)为:下放服务工具，将定位工具(17)下压定位于定位接箍(6)的上端，将所述服务工具加以定位，携砂液通过所述充填孔(142)，经充填滑套(3)上的出液孔进入裸眼段的油层，所述携砂液中的砂子经筛管(9)阻挡留在油层中，其液体通过所述筛管(9)进入外管柱与服务工具之间的防砂外管柱内，自所述底部密封(19 )下...

【专利技术属性】
技术研发人员：王忠禄，
申请(专利权)人：山东瑞丰石油技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：