[发明专利]水平井砾石充填管柱及其压力控制阀

说明书

技术领域

本发明涉及一种油气开发完井施工作业中的砾石充填装置，尤其是涉及一种水平井砾石充填管柱及其压力控制阀。 

背景技术

水平井完井施工作业砾石充填过程中由于重力的作用，导致砾石下沉，携砂液的流动状态和砾石沉积的规律完全不同于直井的砾石充填。在水平井砾石充填施工过程中，当携砂液进入水平井段后，随着流通面积增大，液体紊流强度和携砂能力下降，同时工作液的滤失也很严重，当砾石的沉降速度大于液体的流速时，砾石就在水平段逐步形成分离的“沙丘”，当“沙丘”达到一定高度时，就会导致环空形成砂石桥堵，阻挡携砂液前行，使砾石充填作业过早终止，造成砾石充填不满或充填不到位，甚至很长一部分井段得不到充填，使地层砂得不到完全有效地控制，最终导致水平井的开发效果差。 

发明内容

为了克服现有水平井砾石充填不满或充填不到位，使地层砂得不到有效控制，导致水平井的开发效果差的不足，本发明提供一种水平井砾石充填管柱及其压力控制阀。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：固井管柱包括套管和筛管，套管位于垂直井段、筛管位于水平井段，水平井砾石充填管柱包括油管、泄油器、冲管、砾石充填工具，油管、泄油器、油管、压力控制阀、冲管、压力控制阀、冲管、砾石充填工具由上至下依次连接；压力控制阀安装在油管与砾石充填工具之间；2个或2个以上的压力控制阀位于水平井段的筛管内。 

水平井砾石充填管柱中的压力控制阀，包括上接头、基管、下接头，上接头和下接头分别固定安装在基管的上、下两端，基管外圆中部由上至下为螺纹、花键、上凸台、下凸台，上凸台与下凸台之间有一段管体，管体的长度大于皮碗的长度。上凸台上方的基管外圆由下至上依次安装有皮碗、弹簧、预紧螺母；皮碗的碗口朝下，碗底卡在上凸台的上方，皮碗可以沿花键滑动；预紧螺母与基管的螺纹固定连接；基管的下凸台下方固定安装有扶正器。扶正器的外径大于皮碗的外径，扶正器的材质为聚四氟乙烯。 

本发明的有益效果是，结构合理，充填效果好，能够有效避免因砾石充填施工中过早形成砂桥，给砾石充填防砂完井作业带来的风险，保障水平井的开发效果。 

附图说明

图1是本发明水平井砾石充填管柱结构示意图。 

图2是本发明水平井砾石充填管柱中的压力控制阀结构示意图。 

图中：1.套管，2.泄油器，3.油管，4.压力控制阀，5.筛管，6.冲管，7.砾石充填工具，11.上接头，12.基管，13.预紧螺母，14.弹簧，15.皮碗，16.扶正器，17.下接头，18.螺纹，19.花键，20.上凸台，21.下凸台。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。但是，本领域技术人员应该知晓的是，本发明不限于所列出的具体实施方式，只要符合本发明的精神，都应该包括于本发明的保护范围内。 

参见附图1。固井管柱包括套管1和筛管5，套管1位于垂直井段、筛管5位于水平井段的目的层。本发明水平井砾石充填管柱包括油管3、泄油器2、压力控制阀4、冲管6、砾石充填工具7，油管3、泄油器2、油管3、压力控制阀 4、冲管6、压力控制阀4、冲管6、砾石充填工具7由上至下依次连接；压力控制阀4安装在油管3与砾石充填工具7之间；2个或2个以上的压力控制阀4位于水平井段的筛管5内，根据砾石充填水平井段的长度，安装数量不等的压力控制阀4，通常压力控制阀4与冲管6依次间隔连接。 

参见附图2。本发明水平井砾石充填管柱中的压力控制阀4，上接头11和下接头17分别通过螺纹固定安装在基管12的上、下两端。基管12外圆中部由上至下为螺纹18、花键19、上凸台20、下凸台21，上凸台20与下凸台21之间有一段管体，管体的长度大于皮碗15的长度。 

基管12的上凸台20上方由下至上依次安装有皮碗15、弹簧14、预紧螺母13；皮碗15的碗口朝下，碗底卡在上凸台20的上方，皮碗15可以沿花键19滑动；预紧螺母13与基管12的螺纹18固定连接。 

基管12的下凸台21下方固定安装有扶正器16，扶正器16的外径大于皮碗15的外径，以确保皮碗15不会因挤压产生变形。通常扶正器16的材质选用聚四氟乙烯。 

应用本发明现场作业时，首先根据充填井段长度及施工作业需要，确定压力控制阀4的使用数量，然后将压力控制阀4分别安装在水平井砾石充填管柱上，再将管柱下入井筒内，确保水平井砾石充填管柱上的压力控制阀4位于防砂筛管5处。 

砾石充填作业前，压力控制阀4上的皮碗15外径同筛管5内径在没有压力的情况下为间隙配合。