一种多轮次砾石充填工具

摘要

本发明公开了一种多轮次砾石充填工具，包括倒扣丢手管柱、坐封管柱和充填服务管柱；倒扣丢手管柱包括由上至下依次连接的上接头、活塞管和倒扣接管，倒扣接管外由上至下依次滑动套设有支撑环、丢手弹簧和丢手接头，支撑环与丢手接头通过丢手弹簧连接在一起，支撑环的下端外圆端面与打捞头接触连接，丢手接头的中心孔为方孔且内表面与倒扣接管的内壁在周向上限位配合，丢手接头与中心管螺纹连接；充填服务管柱包括内充填管和套设在内充填管外部的外充填管，内充填管与外充填管之间设有用于封堵外充填口的滑套；内充填管内设有用于封堵内充填口的滑动阀。它可先倒扣后充填，能实现多轮次的砾石充填，大大降低风险，提高了经济效益。

权利要求

1.一种多轮次砾石充填工具，其特征在于，包括：倒扣丢手管柱，所述倒扣丢手管柱包括由上至下依次连接的上接头、活塞管和倒扣接管，所述倒扣接管外由上至下依次滑动套设有支撑环、丢手弹簧和丢手接头，所述支撑环设置在活塞管的下端并与丢手接头的上端通过丢手弹簧连接在一起，所述支撑环的下端外圆端面与打捞头接触连接，所述丢手接头的中心孔为方孔且内表面与倒扣接管的内壁在周向上限位配合，所述丢手接头的外表面与中心管螺纹连接；

坐封管柱，所述坐封管柱包括由上至下依次连接并套设在中心管外的压套、护套、套筒和卡瓦，所述压套上端连接有位于上接头内的活塞，所述活塞套设在活塞管上，所述压套与护套的连接处固定设有锁环，所述锁环内壁与中心管外表面限位滑动连接；所述压套通过销钉与打捞头固定连接，所述套筒上套设有位于护套下方的胶筒，所述卡瓦上端通过上椎体与套筒下端接触，所述中心管下端连接有用于挤压卡瓦下端的下椎体；

充填服务管柱，所述充填服务管柱包括内充填管和套设在内充填管外部的外充填管，所述外充填管与下椎体固定连接，所述外充填管下端依次设有弹簧套、下接头和冲管接头，所述内充填管通过连接管与倒扣接管下端连接；所述内充填管与外充填管之间设有用于封堵外充填口的滑套，所述滑套下端与弹簧套内的弹簧连接；所述内充填管内设有用于封堵内充填口的滑动阀，所述滑动阀通过剪切销钉与内充填管固定连接；

所述外充填管的外充填口处还设有导流罩，所述导流罩的下方设有与外填充口连通的锥形开口；所述内充填管的外圆表面位于内充填口的下方设有用于推动滑套向下移动的充填台阶；

当通过上接头带动活塞管及倒扣接管上提或下放时，均可通过连接管带动内充填管动作，从而实现外充填口的打开或关闭；丢手完成后，下放管柱，部分服务管柱重量坐落在充填打捞头上，丢手接头压缩丢手弹簧紧贴在中心管的上端面，此时内充填管上的充填台阶推动滑套打开外充填口；

丢手接头通过内方孔与倒口接管间隙配合，既能传递扭矩，又能左右移动；丢手接头正转与中心管脱开后，可再次无需转动直接下放，由于丢手接头的外径大于中心管内孔直径，因此丢手接头下行受阻止于中心管的上端面，继续下压，丢手弹簧缩短，带动内充填管下移，重新恢复到原始位置。

2.根据权利要求1所述的一种多轮次砾石充填工具，其特征在于：所述活塞管的下端面与支撑环的上端面分别设有对应的环形滚珠槽，所述滚珠槽内设有滚珠。

3.根据权利要求2所述的一种多轮次砾石充填工具，其特征在于：所述支撑环的下端外圆端面呈锥形，所述打捞头的上端内圆端面与支撑环的下端外圆端面相配合。

4.根据权利要求2所述的一种多轮次砾石充填工具，其特征在于：所述内充填管的下端设有活接帽，所述活接帽上固定连接有用于连接内充填管和冲管接头的活接管，所述活接管与冲管接头内壁滑动密封连接，所述活接管与内充填管同轴设置。

5.根据权利要求1所述的一种多轮次砾石充填工具，其特征在于：所述打捞头分别与支撑环和丢手接头形成弹簧腔，所述丢手弹簧位于弹簧腔内且两端分别与支撑环和丢手接头连接在一起。

6.根据权利要求5所述的一种多轮次砾石充填工具，其特征在于：所述中心管位于锁环处的外表面设有单向齿牙，所述锁环内表面设有与中心管的单向齿牙相配合的结构。

7.根据权利要求6所述的一种多轮次砾石充填工具，其特征在于：所述套筒滑动设置在中心管外部且上端通过台阶与护套活动卡接。

8.根据权利要求5所述的一种多轮次砾石充填工具，其特征在于：所述卡瓦外设有卡瓦罩，所述上椎体和下椎体的椎体端伸入卡瓦罩内与卡瓦相配合，所述上椎体与胶筒之间设有套设在套筒外部的背帽。

9.根据权利要求1所述的一种多轮次砾石充填工具，其特征在于：所述内充填管的外表面位于外充填管和弹簧套处分别设有调节环，所述调节环分别与外充填管和弹簧套之间均设有与内充填管相密封的密封件。

说明书

一种多轮次砾石充填工具

技术领域

[0001] 本发明涉及石油机械技术领域，具体涉及一种多轮次砾石充填工具。

背景技术

[0002] 在油气开采领域中，针对疏松岩油气的开发，砾石充填防砂措施是一种必备不可缺的生产工艺。之前，在充填过程中，常因某段管柱局部出现漏点，砂子就会积聚到整个工
具里，导致严重砂卡，一但砂卡，后期的解卡工作相当繁重，要付出很长时间、很大精力方可
解卡成功。而出砂再严重的有可能这口井就报废了，造成巨大的经济损失。另外，即使解卡
成功，原工具也不能再二次充填了，不能二次充填的主要原因是充填口不能回到原位，再有
倒扣丢手时不易操作，负荷选择不当易出现事故。

发明内容

[0003] 本发明的目的就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种先倒扣后充填，能实现多轮次的砾石充填，大大降低风险，提高了经济效益的多轮次砾石充填工具。

[0004] 本发明的技术方案是：一种多轮次砾石充填工具，包括：

[0005] 倒扣丢手管柱，所述倒扣丢手管柱包括由上至下依次连接的上接头、活塞管和倒扣接管，所述倒扣接管外由上至下依次滑动套设有支撑环、丢手弹簧和丢手接头，所述支撑
环设置在活塞管的下端并与丢手接头的上端通过丢手弹簧连接在一起，所述支撑环的下端
外圆端面与打捞头接触连接，所述丢手接头的中心孔为方孔且内表面与倒扣接管的内壁在
周向上限位配合，所述丢手接头的外表面与中心管螺纹连接；

[0006] 坐封管柱，所述坐封管柱包括由上至下依次连接并套设在中心管外的压套、护套、套筒和卡瓦，所述压套上端连接有位于上接头内的活塞，所述活塞套设在活塞管上，所述压
套与护套的连接处固定设有锁环，所述锁环内壁与中心管外表面限位滑动连接；所述压套
通过销钉与打捞头固定连接，所述套筒上套设有位于护套下方的胶筒，所述卡瓦上端通过
上椎体与套筒下端接触，所述中心管下端连接有用于挤压卡瓦下端的下椎体；

[0007] 充填服务管柱，所述充填服务管柱包括内充填管和套设在内充填管外部的外充填管，所述外充填管与下椎体固定连接，所述外充填管下端依次设有弹簧套、下接头和冲管接
头，所述内充填管通过连接管与倒扣接管下端连接；所述内充填管与外充填管之间设有用
于封堵外充填口的滑套，所述滑套下端与弹簧套内的弹簧连接；所述内充填管内设有用于
封堵内充填口的滑动阀，所述滑动阀通过剪切销钉与内充填管固定连接。

[0008] 优选的，所述活塞管的下端面与支撑环的上端面分别设有对应的环形滚珠槽，所述滚珠槽内设有滚珠。

[0009] 优选的，所述支撑环的下端外圆端面呈锥形，所述打捞头的上端内圆端面与支撑环的下端外圆端面相配合。

[0010] 优选的，所述内充填管的下端设有活接帽，所述活接帽上固定连接有用于连接内充填管和冲管接头的活接管，所述活接管与冲管接头内壁滑动密封连接，所述活接管与内
充填管同轴设置。

[0011] 优选的，所述打捞头分别与支撑环和丢手接头形成弹簧腔，所述丢手弹簧位于弹簧腔内且两端分别与支撑环和丢手接头连接在一起。

[0012] 优选的，所述中心管位于锁环处的外表面设有单向齿牙，所述锁环内表面设有与中心管的单向齿牙相配合的结构。

[0013] 优选的，所述套筒滑动设置在中心管外部且上端通过台阶与护套活动卡接。

[0014] 优选的，所述卡瓦外设有卡瓦罩，所述上椎体和下椎体的椎体端伸入卡瓦罩内与卡瓦相配合，所述上椎体与胶筒之间设有套设在套筒外部的背帽。

[0015] 优选的，所述外充填管的外充填口处还设有导流罩，所述导流罩的下方设有与外填充口连通的锥形开口；所述内充填管的外圆表面位于内充填口的下方设有用于推动滑套
向下移动的充填台阶。

[0016] 优选的，所述内充填管的外表面位于外充填管和弹簧套处分别设有调节环，所述调节环分别与外充填管和弹簧套之间均设有与内充填管相密封的密封件。

[0017] 本发明与现有技术相比较，具有以下优点：

[0018] 1、能够实现先倒扣后充填，防止砂卡后无法实现倒扣丢手，降低作业事故的风险；

[0019] 2、假如遇到砂卡，通过上提管柱，可以很方便的解除砂卡，降低维修作业的成本；

[0020] 3、操作倒扣丢手时，无需考虑上提的负荷大小，只需克服丢手弹簧的弹簧力即可正转扣，实现轻松丢手；

[0021] 4、经过一段时间的开采，原充填好的砂发生流失、移位、塌落、悬空时，可通过下放充填服务管柱，使内充填口与外充填口连通，从而实现多轮次地使用，可以大大缩短作业时
间，减少充填工具的使用量，增加经济效益。

附图说明

[0022] 图1为本发明的上半部分结构示意图；

[0023] 图2为本发明的下半部分结构示意图；

[0024] 图3为本发明坐封丢手后的结构状态图；

[0025] 图4为锁环与中心管的连接示意图；

[0026] 图5为I处的局部放大图；

[0027] 图中：1、上接头，2、活塞，3、压套，4、打捞头，5、锁环，6、护套，7、中心管，8、胶筒，9、套筒，10、背帽，11、上椎体，12、卡瓦罩，13、卡瓦，14、板簧，15、挡帽，16、下椎体，17、外充填
管，18、调节环，19、外充填口，20、内充填口，21、导流罩，22、滑套，23、弹簧，24、弹簧套，25、
下接头，26、冲管接头，28、活接管，29、活接帽，30、内充填管，31、剪切销钉，33、充填台阶，
34、阀芯，35、滑动阀，36、连接管，37、丢手接头，38、丢手弹簧，39、支撑环，40、滚珠，41、倒扣
接管，42、活塞管。

具体实施方式

[0028] 下面是结合附图和实施例对本发明进一步说明。

[0029] 实施例一

[0030] 参照图1‑图3所示，图1与图2连接在一起。一种多轮次砾石充填工具，包括倒扣丢手管柱、坐封管柱和充填服务管柱。

[0031] 其中，倒扣丢手管柱包括由上至下依次连接的上接头1、活塞管42和倒扣接管41，倒扣接管41外由上至下依次滑动套设有支撑环39、丢手弹簧38和丢手接头37，支撑环39设
置在活塞管42的下端并与丢手接头37的上端通过丢手弹簧38连接在一起，这样丢手接头37
在正转扣丢手时，只需克服丢手弹簧38的弹簧力即可，轻松方便。支撑环39的下端外圆端面
与打捞头4接触连接，丢手接头37的中心孔为方形且内表面与倒扣接管41的内壁在周向上
限位配合，即倒扣接管41的部分外表面也为方形结构，丢手接头37的外表面与中心管7螺纹
连接；丢手接头37不承受顶部管柱重量是因为丢手接头37可直接通过打捞头4的内孔与中
心管7内螺纹连接，而支撑环39的外径大于打捞头4内径就可直接支撑在打捞头4的端面上，
由此可知，丢手接头37不承受顶部管柱重量，顶部管柱重量由打捞头4和中心管7承受。另
外，由于丢手接头37的中心孔为方孔，丢手接头37通过内方孔与倒口接管41间隙配合，既能
传递扭矩，又能左右移动。丢手接头37正转与中心管7脱开后，可再次无需转动直接下放，由
于丢手接头37的外径大于中心管7内孔直径，因此丢手接头37下行受阻止于中心管7的上端
面，继续下压，丢手弹簧38缩短，带动内充填管30下移，重新恢复到原始位置。

[0032] 坐封管柱包括由上至下依次连接并套设在中心管7外的压套3、护套6、套筒9和卡瓦13。其中，压套3上端连接有位于上接头1内的活塞2，活塞2套设在活塞管42上，通过开泵
打压，可推动活塞2带动压套3和护套6向下运动，从而挤压胶筒8，并使卡瓦13伸出卡瓦罩12
实现坐封。在压套3与护套6的连接处固定设有锁环5，锁环5的内壁与中心管7外表面限位滑
动连接，这样锁环5跟随压套3和护套6向下移动，当坐封后对其进行限位，防止上移而导致
坐封失效。压套3通过销钉与打捞头4固定连接，开泵打压后剪断销钉才能使压套3、护套和
锁环5相对于打捞头4和中心管7向下运动。在套筒9上套设有位于护套6下方的胶筒8，胶筒8
的下方设有背帽10，背帽10与上椎体11的上端接触，卡瓦13上端通过上椎体11与套筒9下端
接触，所述中心管7下端连接有用于挤压卡瓦13下端的下椎体16，当活塞2带动压套3、护套6
和套筒9向下运动，护套6下端挤压胶筒8使其与套管内壁接触密封，继续向下时套筒9挤压
上椎体11克服板簧14的弹力，使卡瓦13和板簧14向外膨胀伸出卡瓦罩12与套管内壁相固
定，从而实现坐封。

[0033] 上述的充填服务管柱包括内充填管30和套设在内充填管30外部的外充填管17，其中，外充填管17与下椎体16固定连接，而且在外充填管17下端依次设有弹簧套24、下接头25
和冲管接头26；内充填管30通过连接管36与倒扣接管41下端连接，这样当通过上接头1带动
活塞管42及倒扣接管41上提或下放时，均可通过连接管36带动内充填管30动作，从而实现
外充填口19的打开或关闭；在内充填管30与外充填管17之间设有用于封堵外充填口19的滑
套22，滑套22下端与弹簧套24内的弹簧23连接，这样通过内充填管30的上下运动可带动滑
套22压缩弹簧套24内的弹簧23，从而露出外充填口19；在内充填管30内设有用于封堵内充
填口20的滑动阀35，滑动阀35包括阀芯34，阀芯34上套设有阀芯弹簧。滑动阀35通过剪切销
钉31与内充填管30固定连接，当打压至20MPa，剪切销钉31被剪断，泵压显示为零，滑动阀35
迅速滑下，内充填管30的内充填口20被打开，从而使外充填口19和内充填口20连通，实现充
填作业。

[0034] 实施例二

[0035] 作为优选的实施方案，基本与实施例一相同，不同之处在于，在活塞管42的下端面与支撑环39的上端面分别设有对应的环形滚珠槽，在滚珠槽内设有滚珠40。为确保顺利正
转倒扣，在活塞管42右端面和支撑环39左端面分别加工了圆孤的滚珠槽，形成滚珠跑道。这
样由于滚珠40的存在，摩擦力明显减小，扭矩也就减少。

[0036] 支撑环39的下端外圆端面呈锥形，打捞头4的上端内圆端面与支撑环39的下端外圆端面相配合。即支撑环39的外径大于打捞头4内径就可直接支撑在打捞头4的端面上来对
上部管柱进行承重。

[0037] 另外，在内充填管30的下端设有活接帽29，活接帽29上固定连接有用于连接内充填管30和冲管接头26的活接管28，活接管28与冲管接头26的内壁滑动密封连接，活接管28
与内充填管30同轴设置，这样当内充填管30上下滑动时，活接管28在冲管接头26内密封滑
动并始终与冲管接头26连接。

[0038] 打捞头4分别与支撑环39和丢手接37头形成弹簧腔，丢手弹簧38位于弹簧腔内且两端分别与支撑环39和丢手接头37连接在一起。

[0039] 如图4所示，中心管7位于锁环5处的外表面设有单向齿牙，锁环5的内表面设有与中心管7的单向齿牙相配合的结构，即锁环5只能沿中心管7向下运动，坐封后放置坐封管柱
回位，保证坐封可靠性。

[0040] 套筒9滑动设置在中心管7外部且上端通过台阶与护套6活动卡接。

[0041] 卡瓦13外设有卡瓦罩12，上椎体11和下椎体16的椎体端伸入卡瓦罩12内与卡瓦13相配合，卡瓦13通过板簧14与卡瓦罩12活动连接，卡瓦罩12下端通过挡帽15固定在下椎体
16上，上椎体11与胶筒8之间设有套设在套筒9外部的背帽10，通过背帽10能对胶筒8进行限
位，防止过度变形。

[0042] 外充填管17的外充填口19处还设有导流罩21，导流罩21的下方设有与外填充口19连通的锥形开口,能起到导流作用；内充填管30的外圆表面位于内充填口20的下方设有用
于推动滑套22向下移动的充填台阶33，如图5所示，通过充填台阶33在内充填管30移动时能
带动滑套22移动，从而打开外充填口19。

[0043] 内充填管30的外表面位于外充填管17和弹簧套24处分别设有调节环18，调节环18分别与外充填管17和弹簧套24之间均设有与内充填管30相密封的密封件，保证在弹簧套24
对内充填管30和外充填管17的密封效果。外充填管17、弹簧套24内孔密封采用可调式两侧
加金属垫环的V型密封圈，滑动阀35和下接头25内孔采用固定密封圈，这些密封圈都是直接
硫化在零件上，目的是为充填服务工具后期多次充填作业时不会掉落下来而影响作业质
量。

[0044] 工作原理：

[0045] 上接头1接上油管，冲管接头26接冲管，然后将其插入一端接丝堵的防砂筛管内，与充填服务管柱的下接头25相连后，接着逐步下放到预定位置后，开泵打压坐封，当打压到
一定压力后，剪断打捞头4与压套3之间的销钉，此时活塞2带动压套3、护套6向下运动，从而
挤压胶筒8，并使卡瓦13伸出卡瓦罩12实现坐封。继续打压至20MPa，滑动阀35上的剪切销钉
31被剪断，泵压显示为零，滑动阀35迅速滑下，内充填管30的内充填口20被打开。此时上下
提放管柱无明显位移量，表明该工具已可靠坐封。

[0046] 这时，便可通过上接头1带动活塞管42及倒扣接管41正转数圈后，将丢手接头37从中心管7内腔旋出，由于丢手接头37仅承受丢手弹簧38的轴向推力，所以就很轻松地从中心
管7内脱出。丢手完成后，下放管柱，部分服务管柱重量坐落在充填打捞头4上，丢手接头37
压缩丢手弹簧38紧贴在中心管7的上端面，此时内充填管30上的充填台阶33推动滑套22打
开外充填口19，内外充填口均打开，即密封段及充填口再次回到原位，随后即可加砂充填作
业。

[0047] 已充填好的砾石经过一段时间的开采，会发生砾石流失、移位、塌落、悬空等现象，造成采油里量减产。于是，就可将由上接头1、活塞2、活塞管42、倒扣接管41、滚珠40、支撑环
39、丢手弹簧38、丢手接头37、连接管36、内充填管30、滑动阀35、剪切销钉31、活接管28和冲
管接头26组成的充填服务工具上接油管，下接冲管，形成充填服务管柱，再一次地直接下放
充填服务管柱至原封隔器的坐封位置，即可进行新一轮地砾石充填作业，可以大大缩短作
业时间，减少充填工具的使用量，增加经济效益。

[0048] 本发明并不限于上述的实施方式，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化，变化后的内容仍属于本发明的保护范围。