[发明专利]水平井砾石充填工具

说明书

技术领域

本发明涉及石油钻井领域，特别是涉及一种水平井砾石充填施工作业使用的砾石充填工具。

背景技术

水平井能够有效提高单井产量、提高储量动用率，降低综合成本，因此已在各类油田的开发中得到广泛应用。目前国内水平井目的层位大多埋藏较浅，地层胶结疏松，、易出砂，致使水平井的开发效果和开采速度受到制约。随着时间的推移会造成砂埋油层、砂堵油管，产量下降；严重时会导致地层坍塌，油井报废。

砾石充填又是目前常用的方法，在水平井砾石充填过程中，需要先丈量套管长度、下入外充填工具，然后再丈量油管长度、下入插管，到位后形成密封，再给油管打压，剪断外充填工具上的剪钉，推动滑套下行，露出施工通道，完成砾石充填施工。但该工具用于水平井砾石充填应用中还存在以下问题：1）施工时，需现场丈量每根管柱，并且需进行大量计算，容易出错；2）在砾石填充施工中，因压力变化而导致管柱窜动，使砾石进入插管和填充工具之间，形成砂卡管柱，造成重大事故；3）施工完毕后，充填工具的充填口关闭不严，造成砾石的回吐。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于无须丈量管柱长度、出砂口能二次关闭且施工安全可靠的水平井砾石充填工具。

为了解决上述问题，本发明的技术方案如下：

一种水平井砾石充填工具，包括油管接箍和外筒，还包括衬筒、上芯管、芯管接箍、下芯管、外筒扶正器、簧套、滑套、衬筒导向器、绕丝筛管和导向头。

所述外筒上端连接所述油管接箍、中部沿圆周方向向外凸出形成第1凸台，在第1凸台下部的外筒壁面上，沿圆周方向均布有多个第1出液孔，外筒下部分别向内、向外凸出形成下定位台和座簧台,在所述座簧台的外壁上形成有第2凸台,外筒位于第2凸台上的壁面上设置有向内凸出的衬筒导向器，外筒下端位于下定位台下的部分的内、外径均小于外筒的其它部分，在该外筒下端的壁面上形成有第1排液孔,该第1排液孔由套在外筒下端的绕丝筛管封闭，外筒的下端口封闭。在本发明的一个实施例中，所述外筒的下端口通过一丝堵封闭。

所述上芯管和下芯管自上而下安装在所述油管接箍和外筒的内腔中，上芯管和下芯管之间通过一芯管接箍连接，所述下芯管的中部形成有排液孔，下芯管的下端封闭，所述外筒下端内壁和下芯管下端之间形成环形间隙。

所述衬筒安装在所述外筒和上、下芯管之间，衬筒的上端沿圆周方向形成多个分瓣爪，衬筒上部和上、下芯管之间形成上环形空间，衬筒下部和下芯管之间形成下环形空间，衬筒中部壁面上形成有多个第2出液孔,每个第2出液孔分别与外筒上相应的第1出液孔及下环形空间连通，所述芯管接箍位于所述上环形空间的底端，所述排液孔与所述下环形空间连通，衬筒的底端靠在所述下定位台上，衬筒下端的外壁上形成有沿轴向延伸至底部的导向槽,所述外筒上的衬筒导向器伸入导向槽内。

所述滑套套接在所述外筒外侧，滑套下端通过多个剪钉固定在外筒上；所述簧套的上端位于所述滑套外侧，下端与所述座簧台螺纹连接，在簧套和外筒之间的空间内安装有弹簧，所述簧套上部沿圆周方向安装有多个对所述滑套上端进行限位的限位螺钉。

所述导向头的上端与所述座簧台的下部螺纹连接，在该导向头内形成容纳所述外筒下端和所述筛管的空间，在导向头的壁面上形成有多个与该空间连通的第2排液孔。

所述下芯管的下端形成一外周面为锥面的芯管导向头，便于芯管的顺利下入。

所述导向头的下端为实心结构，在导向头的下端内部圆周方向设置有多个倾斜的导液孔,该导液孔的上端开口于导向头的外壁，下端开口于导向头的底部。

所述剪钉在外筒外壁的圆周方向均匀设置有多个；所述上、下芯管与芯管接箍螺纹连接；所述排液孔在所述下芯管的圆周方向均布有多个。

由于在施工中，压力变化会使管柱产生上下窜动，所以，所述衬筒下部和下芯管之间形成的环形空间的高度最好大于500mm；所述芯管接箍上端到分瓣爪爪头下端的距离与该环形空间的高度相适应。以便在芯管窜动时，出液口始终处于环形空间内，避免发生砂卡管柱的重大事故。

另外，为了提高密封性，在所述滑套与外筒之间、位于第1出液孔和第2出液孔两侧的外筒和衬筒之间以及位于排液孔l两侧的下芯管与衬筒之间均设有密封圈。