一种预丢手充填工具和预丢手正洗井防砂完井方法与流程

1.本发明涉及油田油气开采技术领域，特别涉及一种预丢手充填工具和预丢手正洗井防砂完井方法。


背景技术：

2.在目前已知的油田开发中，随着深井、复杂井钻采开发的增多，尤其是钻、完井技术的不断创新，对防砂完井工具的功能和技术方案提出了更高的要求。防砂完井技术是对出砂井进行充填防砂作业使用防砂完井工具完成不同作业的必要工艺技术，目前市场上的防砂完井工具虽然多种多样，但经过长期的调研发现，它们都存在各自不同的技术瓶颈，具体如下：1、不具备正循环洗井的功能，下井过程中一旦遇阻导致下不到位，则防砂作业失败；2、防砂作业后进行倒扣丢手，存在倒不开，卡管柱的风险；3、充填施工结束后，要上提管柱后进行反洗井，产生了一定的砂卡管柱风险。
3.目前，市场上还没有一种防砂完井技术和配套工具能够完成上述功能。
4.中国专利文献公开号为cn207620779u，专利名称为《一种预丢手充填装置》，包括留井部分以及设于其内的丢手部分，丢手部分的丢手头位于留井部分中心管内且以左旋螺纹扣型进行连接；建立完井管柱时，留井部分与油套环空连通，留井部分与防砂管连接，防砂管连有扶正器，最低端连接所述丝堵；油管与丢手部分的第一端连接，冲管与丢手部分的第二端连接，在丢手部分的下端设有左旋连接丝扣与留井部分连接。
5.由于三开裸眼防砂完井均有下井过程中正循环洗井的要求，上述专利产品存在的不足之处是：下井过程无法实现正循环洗井，满足不了三开裸眼完井防砂应用。


技术实现要素：

6.本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种预丢手充填工具和预丢手正洗井防砂完井方法，能够减小施工风险，提高施工成功率；本发明的预丢手充填工具集正循环洗井、充填前倒扣丢手、循环充填、反循环冲砂等功能于一体，可通过该充填工具的上提和下放，实现充填施工过程中不同施工工序的定位；通过正转管柱实现充填前倒扣丢手功能；通过滑套式通道控制机构、环空节流阀实现正循环洗井、循环充填和反循环冲砂功能。
7.本发明提到的一种预丢手充填工具，其技术方案是：包括预丢手充填服务机构、液压座封机构、充填机构、滑套式通道控制机构，所述的预丢手充填服务机构通过丢手头跟液压座封机构用倒扣螺纹连接，所述的预丢手充填服务机构的下端通过剪切销钉跟滑套式通道控制机构密封配合，所述的液压座封机构底部连接充填机构；所述的预丢手充填服务机构上的丢手头上部安装扶正弹簧，所述的扶正弹簧上部连接轴承，在所述的轴承和扶正弹簧的双作用下，减少倒扣丢手施工时倒扣螺纹受到的额
外压力；所述的充填机构上的开关阀上设有凹槽，所述的预丢手充填服务机构上的弹性套上设有凸台，在上提管柱操作时，所述的凸台进入凹槽，带动开关阀向上移动，起到关闭充填口的作用；所述的滑套式通道控制机构上的中间球座上设有排液孔，滑套式通道控制机构的下球座内部安装下挡块和钢球，下球座在下挡块和钢球的作用下，使液体只能单向流动。
8.优选的，上述的预丢手充填服务机构包括上接头、活塞、液压缸、上球座、连接内管、轴承、扶正弹簧、丢手头、活络压帽、活络接头、充填管、变扣接头、双通体、球座衬套、连接管、支撑管、弹性套、球座接头、冲管短节，所述上接头的外侧安装液压缸，上接头的中心连接上球座，液压缸与上球座之间的环空设有活塞，上球座的下端与连接内管连接，连接内管的外壁设有轴承、扶正弹簧和丢手头，扶正弹簧设置在轴承和丢手头之间；所述连接内管的下端通过活络压帽连接活络接头，活络接头的下端连接充填管，充填管的下端通过变扣接头连接双通体，双通体的内腔设有球座衬套，下端通过连接管连接支撑管，支撑管的下端安装在球座接头，外壁设有弹性套，球座接头的底部安设冲管短节。
9.优选的，上述的液压座封机构包括压环、解封接头、座封销钉、锁环、护套、中心管ⅰ、解封销钉、套筒、高温胶筒、隔环、上椎体、卡瓦罩、弹簧片、卡瓦、内护帽、下椎体，所述压环的下端内侧连接解封接头，下端外壁设有护套，解封接头的下端内侧连接中心管ⅰ，护套的下端将套筒连接固定，套筒的外侧设有高温胶筒和隔环，隔环的下侧设有上椎体，上椎体的下侧设有卡瓦罩、弹簧片、卡瓦和下椎体，弹簧片设在卡瓦与卡瓦罩之间。
10.优选的，上述的充填机构包括密封筒、调节环、高压密封件ⅰ、充填筒、开关阀、开关阀弹簧、扶正接头、下接头，所述密封筒的下端连接充填筒，密封筒的内腔设有调节环和高压密封件ⅰ，所述充填筒内腔设有开关阀和开关阀弹簧，在充填筒的下端通过扶正接头连接下接头，所述充填筒的上侧设有多个充填口。
11.优选的，上述的滑套式通道控制机构包括中间球座、下挡块、下球座密封垫、钢球、下球座、下挡块座，所述中间球座的下端通过下挡块座连接下球座，在下挡块座内安装下挡块，在下球座内安装钢球，在下挡块和钢球的作用下，使液体只能单向流动。
12.优选的，上述的中间球座的中心设有排液通道，外壁上设有密封台阶；所述下挡块座与下球座之间设有下球座密封垫。
13.本发明提到的预丢手正洗井防砂完井管柱，其技术方案是：包括预丢手充填工具、预丢手充填服务机构、液压座封机构、充填机构、滑套式通道控制机构、套管、冲管、环空节流阀、筛管、高压密封杆、高温密封筒、浮鞋，在套管的上方外壁安装预丢手充填工具，所述预丢手充填工具的滑套式通道控制机构的下端与套管内腔的冲管连接，冲管的下端连接环空节流阀，环空节流阀的下端设有高压密封杆，在套管的下侧连接筛管，筛管的下端连接高温密封筒，高温密封筒的下端连接浮鞋。
14.优选的，上述的环空节流阀包括节流阀上接头、中心管ⅱ、缸体、节流弹簧、节流阀、节流阀下接头，所述的节流阀上接头的下端内腔连接中心管ⅱ，节流阀上接头的下端外壁连接缸体，缸体与中心管ⅱ之间的环空设有节流弹簧和节流阀，在缸体和节流阀的下端连接节流阀下接头。
15.优选的，上述的高温密封筒包括密封筒上接头、密封筒调节阀、高压密封件ⅱ、密
封筒下接头，所述密封筒上接头的下端连接密封筒下接头，在密封筒下接头内腔设有密封筒调节阀，在密封筒调节阀的下方设有高压密封件ⅱ。
16.本发明提到的采用预丢手正洗井防砂完井管柱来实现预丢手正洗井防砂完井方法，包括以下：一、下管柱：将外管柱上的浮鞋、高温密封筒、筛管、套管在井口连接好后依次下入井内；在所述的外管柱内部下入内管柱，所述的内管柱下入顺序依次为：高压密封杆、环空节流阀、冲管，并将冲管和套管上部分别与预丢手充填工具下部对应螺纹连接后，将预丢手充填工具用油管下放到井下设计位置；二、正洗井施工方法：当管柱下井过程中遇阻，需要正洗井时，向油管内泵入洗井液，液体通过油管进入预丢手充填服务机构，然后进入滑套式通道控制机构，液体通过中间球座上的排液孔进入冲管，然后流经环空节流阀、高压密封插管进入浮鞋，当压力超过浮鞋开启压力后，通过浮鞋进入筛管套管环空，最后从套管口流出，完成正循环洗井操作；三、工具座封施工方法：正循环洗井施工结束后，向油管内投座封钢球，待座封钢球球落至滑套式通道控制机构上的中间球座位置后，向油管内打压，当达到一定压力时剪断液压座封机构上的座封销钉，完成工具座封；四、充填前倒扣丢手施工方法：正转油管，直到预丢手充填服务机构上的丢手头与液压座封机构上的中心管ⅰ分离，然后上提油管，以解除内、外管柱之间的连接关系，完成充填前倒扣丢手施工操作，此时充填机构上的开关阀在开关阀弹簧的弹力作用下上升，充填口关闭；五、循环充填施工方法：充填前倒扣丢手完成后，下放油管至原位置，充填机构上的开关阀在预丢手充填服务机构上的双通体的作用下下降，打开充填口，开始充填，向油管内泵入充填液，所述的充填液通过充填机构上的充填口流出，固体充填物被筛管阻挡在外，过滤后的充填液从所述的筛管流入到环空节流阀，然后通过下球座进入滑套式通道控制机构，然后通过中间接头上的排液孔流入内部环空，然后进入外部套管，最后从套管口流出；六、反循环冲砂施工方法：达到充填设计排量后，上提油管通过预丢手充填服务机构上的弹性套将充填机构上的开关阀关闭，即关闭充填口；然后从套管口泵入洗井液，洗井液通过外部环空进入内部环空，然后通过中间球座上的排液孔进入预丢手充填服务机构，最后从油管口流出，形成反循环冲砂，从而实现清洗井筒，防止砂卡的目的。
17.与现有技术相比，本发明的有益效果具体如下：本发明提到的预丢手充填工具集正循环洗井、充填前倒扣丢手、循环充填、反循环冲砂等功能于一体，可通过该充填工具的上提和下放，实现充填施工过程中不同施工工序的定位；通过正转管柱实现充填前倒扣丢手功能；通过滑套式通道控制机构、环空节流阀实现正循环洗井、循环充填和反循环冲砂功能；本发明在预丢手充填工具座封后，无需对管柱进行操作，也不需要配合额外的验封工具，可以直接套管打压外部环空进行验封，操作简单方便，它通过滑套式通道控制机构上的中间球座跟预丢手充填服务机构上的支撑管进行密封配合，使套管压力无法进入内部环空，实现工具验封的功能；本发明可以打开充填通道，关闭正洗井通道，同时建立循环充填反洗通道；当滑套式通道控制机构下移，充填口打开，同时中间球座与支撑管密封解除，循环充填反洗通道打
开，同时下球座进入球座接头内，形成密封腔，关闭正洗井通道；另外，本发明安装环空节流阀，当阀外压力大于阀内压力一定数值时，节流阀上移，节流通道打开，当阀外压力减小后，所述的节流阀在节流弹簧和阀内压力作用下下移，节流通道关闭；本发明能够减小施工风险，提高施工成功率。
附图说明
18.图1是本发明应用时的整体管柱的示意图；图2是本发明的预丢手充填工具的结构示意图；图3是预丢手充填服务机构的结构示意图；图4是液压座封机构的结构示意图；图5是充填机构的结构示意图；图6是滑套式通道控制机构的结构示意图；图7是环空节流阀的结构示意图；图8是密封筒的结构示意图；图9是浮鞋的结构示意图；上图中：上接头101、活塞102、液压缸103、上球座104、连接内管105、轴承106、扶正弹簧107、丢手头108、活络压帽109、活络接头110、充填管111、变扣接头112、双通体113、球座衬套114、连接管115、支撑管116、弹性套117、球座接头118、冲管短节119、压环201、解封接头202、座封销钉203、锁环204、护套205、中心管ⅰ206、解封销钉207、套筒208、高温胶筒209、隔环210、上椎体211、卡瓦罩212、弹簧片213、卡瓦214、内护帽215、下椎体216、密封筒301、调节环302、高压密封件ⅰ303、充填筒304、开关阀305、开关阀弹簧306、扶正接头307、下接头308、充填口309、中间球座401、下挡块402、下球座密封垫403、钢球404、下球座405、下挡块座406、密封台阶407、节流阀上接头701、中心管ⅱ702、缸体703、节流弹簧704、节流阀705、节流阀下接头706、密封筒上接头1001、密封筒调节阀1002、高压密封件ⅱ1003、密封筒下接头1004、引导帽1101、阻流板1102、花篮1103、密封球1104、压缩弹簧1105、密封杆1106。
具体实施方式
19.以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
20.实施例1，参照图2，本发明提到的一种预丢手充填工具，包括预丢手充填服务机构100、液压座封机构200、充填机构300、滑套式通道控制机构400，所述的预丢手充填服务机构100通过丢手头108跟液压座封机构200用倒扣螺纹连接，所述的预丢手充填服务机构100的下端通过剪切销钉跟滑套式通道控制机构400密封配合，所述的液压座封机构200底部连接充填机构300；所述的预丢手充填服务机构100上的丢手头108上部安装扶正弹簧107，所述的扶正弹簧107上部连接轴承106，在所述的轴承106和扶正弹簧107的双作用下，减少倒扣丢手施工时倒扣螺纹受到的额外压力；所述的充填机构300上的开关阀305上设有凹槽，所述的预丢手充填服务机构100上的弹性套117上设有凸台，在上提管柱操作时，所述的凸台进入凹槽，带动开关阀305向上
移动，起到关闭充填口309的作用；所述的滑套式通道控制机构400上的中间球座401上设有排液孔，滑套式通道控制机构400的下球座405内部安装下挡块402和钢球404，下球座405在下挡块402和钢球404的作用下，使液体只能单向流动。
21.参照图3，本发明的预丢手充填服务机构100包括上接头101、活塞102、液压缸103、上球座104、连接内管105、轴承106、扶正弹簧107、丢手头108、活络压帽109、活络接头110、充填管111、变扣接头112、双通体113、球座衬套114、连接管115、支撑管116、弹性套117、球座接头118、冲管短节119，所述上接头101的外侧安装液压缸103，上接头101的中心连接上球座104，液压缸103与上球座104之间的环空设有活塞102，上球座104的下端与连接内管105连接，连接内管105的外壁设有轴承106、扶正弹簧107和丢手头108，扶正弹簧107设置在轴承106和丢手头108之间；所述连接内管105的下端通过活络压帽109连接活络接头110，活络接头110的下端连接充填管111，充填管111的下端通过变扣接头112连接双通体113，双通体113的内腔设有球座衬套114，下端通过连接管115连接支撑管116，支撑管116的下端安装在球座接头118，外壁设有弹性套117，球座接头118的底部安设冲管短节119。
22.参照图4，本发明的液压座封机构200包括压环201、解封接头202、座封销钉203、锁环204、护套205、中心管ⅰ206、解封销钉207、套筒208、高温胶筒209、隔环210、上椎体211、卡瓦罩212、弹簧片213、卡瓦214、内护帽215、下椎体216，所述压环201的下端内侧连接解封接头202，下端外壁设有护套205，解封接头202的下端内侧连接中心管ⅰ206，护套205的下端将套筒208连接固定，套筒208的外侧设有高温胶筒209和隔环210，隔环210的下侧设有上椎体211，上椎体211的下侧设有卡瓦罩212、弹簧片213、卡瓦214和下椎体216，弹簧片213设在卡瓦214与卡瓦罩212之间。
23.参照图5，本发明的充填机构300包括密封筒301、调节环302、高压密封件ⅰ303、充填筒304、开关阀305、开关阀弹簧306、扶正接头307、下接头308，所述密封筒301的下端连接充填筒304，密封筒301的内腔设有调节环302和高压密封件ⅰ303，所述充填筒304内腔设有开关阀305和开关阀弹簧306，在充填筒304的下端通过扶正接头307连接下接头308，所述充填筒304的上侧设有多个充填口309。
24.参照图6，本发明的滑套式通道控制机构400包括中间球座401、下挡块402、下球座密封垫403、钢球404、下球座405、下挡块座406，所述中间球座401的下端通过下挡块座406连接下球座405，在下挡块座406内安装下挡块402，在下球座405内安装钢球404，在下挡块402和钢球404的作用下，使液体只能单向流动。
25.优选的，上述的中间球座401的中心设有排液通道，外壁上设有密封台阶407；所述下挡块座406与下球座405之间设有下球座密封垫403。
26.参照图1，本发明提到的预丢手正洗井防砂完井管柱，其技术方案是：包括预丢手充填工具10、预丢手充填服务机构100、液压座封机构200、充填机构300、滑套式通道控制机构400、套管500、冲管600、环空节流阀700、筛管800、高压密封杆900、高温密封筒1000、浮鞋1100，在套管500的上方外壁安装预丢手充填工具10，所述预丢手充填工具10的滑套式通道控制机构400的下端与套管内腔的冲管600连接，冲管600的下端连接环空节流阀700，环空节流阀700的下端设有高压密封杆900，在套管500的下侧连接筛管800，筛管800的下端连接高温密封筒1000，高温密封筒1000的下端连接浮鞋1100。
27.参照图7，本发明的环空节流阀700包括节流阀上接头701、中心管ⅱ702、缸体703、节流弹簧704、节流阀705、节流阀下接头706，所述的节流阀上接头701的下端内腔连接中心管ⅱ702，节流阀上接头701的下端外壁连接缸体703，缸体703与中心管ⅱ702之间的环空设有节流弹簧704和节流阀705，在缸体703和节流阀705的下端连接节流阀下接头706。
28.参照图8，本发明的高温密封筒1000包括密封筒上接头1001、密封筒调节阀1002、高压密封件ⅱ1003、密封筒下接头1004，所述密封筒上接头1001的下端连接密封筒下接头1004，在密封筒下接头1004内腔设有密封筒调节阀1002，在密封筒调节阀1002的下方设有高压密封件ⅱ1003。
29.参照图9，本发明的浮鞋1100包括引导帽1101、阻流板1102、花篮1103、密封球1104、压缩弹簧1105、密封杆1106。
30.本发明提到的采用预丢手正洗井防砂完井管柱来实现预丢手正洗井防砂完井方法，包括以下：一、下管柱：将外管柱上的浮鞋1100、高温密封筒1000、筛管800、套管500在井口连接好后依次下入井内；在所述的外管柱内部下入内管柱，所述的内管柱下入顺序依次为：高压密封杆900、环空节流阀700、冲管600，并将冲管600和套管500上部分别与预丢手充填工具10下部对应螺纹连接后，将预丢手充填工具10用油管下放到井下设计位置；二、正洗井施工方法：当管柱下井过程中遇阻，需要正洗井时，向油管内泵入洗井液，液体通过油管进入预丢手充填服务机构100，然后进入滑套式通道控制机构400，液体通过中间球座401上的排液孔进入冲管600，然后流经环空节流阀700、高压密封插管900进入浮鞋1100，当压力超过浮鞋1100开启压力后，通过浮鞋1100进入筛管套管环空，最后从套管口流出，完成正循环洗井操作；三、工具座封施工方法：正循环洗井施工结束后，向油管内投座封钢球404，待钢球404球落至滑套式通道控制机构400上的中间球座401位置后，向油管内打压，当达到一定压力时剪断液压座封机构200上的座封销钉203，完成工具座封；四、充填前倒扣丢手施工方法：正转油管，直到预丢手充填服务机构100上的丢手头108与液压座封机构200上的中心管ⅰ206分离，然后上提油管，以解除内、外管柱之间的连接关系，完成充填前倒扣丢手施工操作，此时充填机构300上的开关阀305在开关阀弹簧306的弹力作用下上升，充填口309关闭；五、循环充填施工方法：充填前倒扣丢手完成后，下放油管至原位置，充填机构300上的开关阀305在预丢手充填服务机构100上的双通体113的作用下下降，打开充填口309，开始充填，向油管内泵入充填液，所述的充填液通过充填机构300上的充填口309流出，固体充填物被筛管800阻挡在外，过滤后的充填液从所述的筛管800流入到环空节流阀700，然后通过下球座405进入滑套式通道控制机构400，然后通过中间接头401上的排液孔流入内部环空，然后进入外部套管500，最后从套管口流出；六、反循环冲砂施工方法：达到充填设计排量后，上提油管通过预丢手充填服务机构100上的弹性套117将充填机构300上的开关阀305关闭，即关闭充填口309；然后从套管口泵入洗井液，洗井液通过外部环空进入内部环空，然后通过中间球座401上的排液孔进入预丢手充填服务机构100，最后从油管口流出，形成反循环冲砂，从而实现清洗井筒，防止砂卡的目的。
31.另外，第三步的工具座封施工方法，还包括以下过程：a、工具验封施工方法：工具座封后，直接通过套管口打压环空进行验封；该验封施工方法的原理是：工具座封后，所述的液压座封机构200上的高温胶筒209将外部环空（预丢手充填工具10与外部套管之间的环空）进行封堵，形成底部封隔层，然后液体通过所述的液压座封机构200上的压环201进入内部环空（预丢手充填服务机构100与液压座封机构200之间的环空），由于滑套式通道控制机构400上的中间球座401与预丢手充填服务机构100上支撑管116之间的密封台阶407，封闭环空，起到验封工具的目的。该验封施工方法操作简单而且方便可靠。
32.b、开启滑套式通道控制机构施工方法：验封合格后，关闭套管打压，开始油管打压，当达到一定压力时剪断剪切销钉，滑套式通道控制机构400向下移动，使滑套式通道控制机构400上的下球座405落入预丢手充填服务机构100上的球座接头118内，打开充填通道，关闭正洗井通道，同时建立循环充填反洗通道。
33.开启滑套式通道控制机构施工方法的原理是：当滑套式通道控制机构400下移，充填口打开，同时中间球座401与支撑管116密封解除，同时下球座405进入球座接头118内，形成密封腔，并且下球座405内部安装下挡块402和钢球404，下球座外部设有下球座密封垫403。下球座405在下挡块402和钢球404的作用下，使液体只能单向流动，所以循环充填反洗通道打开，正洗井通道关闭。
34.以上所述，仅是本发明的部分较佳实施例，任何熟悉本领域的技术人员均可能利用上述阐述的技术方案加以修改或将其修改为等同的技术方案。因此，依据本发明的技术方案所进行的相应简单修改或等同变换，尽属于本发明要求保护的范围。