專利名稱：防沙卡不動管柱一次擠壓循環(huán)礫石充填工具的制作方法
技術領域：
本工具是用于油田井下防沙作業(yè)的礫石充填工具。
技術背景現(xiàn)有充填工具，一類是在充填后反洗(即反循環(huán))時，需要使內(nèi)、外管柱上具有間隙配合的內(nèi)外圓柱面在充滿礫石細沙的液體中相對移動，這造成三個問題其一是移動位置地面難以確定，而位置不對會導致作業(yè)失敗。其二是礫石沙粒進入配合間隙，使得機構(gòu)卡住，繼續(xù)作業(yè)無法進行，其三是礫石沙粒把密封塑膠拉壞，破壞密封，甚至使密封件掉落，造成作業(yè)失敗。圖1表達了現(xiàn)有另一種不動管柱的循環(huán)充填工具內(nèi)管柱上為內(nèi)筒101和外筒 103組焊而成充填雙筒體，內(nèi)外筒之間的夾壁通道104與內(nèi)筒中心孔129和外筒103外空間 132隔絕，其側(cè)面開有充填口 108。下連一個由鋼球107、緊定螺釘111、球座112、墊圈114、 螺栓122、螺母123、彈簧125和彈簧座127組成的反洗單向閥，其作用是充填時關閉，使礫石不會進入鋼球107下面的回流通道133，反洗時打開。其下通過連通管116和一個由密封桿118、彈簧座31、彈簧33、限位管34、鋼球35、下球座36和螺栓39、螺母40組成的回流單向閥，其作用是反洗時關閉，循環(huán)充填時打開。其下再接沖管37。外管柱上部為上密封筒 102，其內(nèi)表面和充填雙筒體外筒101外表面之間安裝有V形圈密封組件92，該組件由圓螺母105壓緊；下接充填筒106，充填筒106側(cè)面開有充填口 109，內(nèi)安有彈簧115，以其推動閥門110 ；其下連接下密封筒117、下接頭121再與篩管(圖中未畫出)相連；在下接頭121 和篩管之間可接若干長度盲管(未開孔的鋼管)。在下密封筒117內(nèi)表面和密封桿118外表面之間安裝有V形圈密封組件119，該組件由圓螺母120壓緊；序號38、43、124、126、128 均為0形密封圈。這種充填工具工作時內(nèi)管柱上接連接油、套管或鉆桿的坐封工具，外管柱上接封隔懸掛器。下入井中后，先坐封封隔懸掛器，然后倒扣丟手，使封隔懸掛器之上的外管柱與井壁之間的環(huán)空和充填雙筒體的夾壁通道相通，就是圖1所示的位置，這時就可開始充填了。反洗時反洗液130推開反洗單向閥鋼球107，在這兒會造成渦流131，然后從內(nèi)筒 101中心孔129返回地面。由于反洗液130不經(jīng)充填雙筒體外筒103外，這種工具反洗時就不可能把內(nèi)管柱充填口 108外的礫石沖洗干凈。由于渦流131作用使得停止反洗時可能會有沙?？ㄔ趩蜗?球)閥的密封面上，甚至復雜的渦流131產(chǎn)生低壓，直接使反洗單向閥打開。這兩種情況都可能使得在繼續(xù)循環(huán)充填時不能密封，造成充填通道和回流通道短路，充填液不進入環(huán)空經(jīng)篩管過濾而直接在管柱內(nèi)返回，將密封面破壞甚至沖刷出深槽，從而導至充填作業(yè)失敗。另外，在充填結(jié)束后上提內(nèi)管柱時，內(nèi)外管柱之間132殘剩的礪石可能卡住內(nèi)管柱，造成上提困難。
發(fā)明內(nèi)容[0006]為解決充填過程中需移動并定位內(nèi)管柱、充填通道和回流通道短路以及施工完殘剩礪石卡住內(nèi)管柱造成提出困難這三問題，本實用新型提供一種防沙卡不動管柱一次擠壓循環(huán)礫石充填工具，該工具不僅解決了充填通道和回流通道短路問題和礪石卡住內(nèi)管柱造成上提困難的問題，還解決了移動管柱造成的定位困難、拉壞密封面破壞密封等問題。本實用新型解決上述問題所采用的技術方案是該礫石充填工具由留井的外管柱和施工完后可以提出來的內(nèi)管柱組成。內(nèi)管柱由充填雙筒體、接頭、帶反洗單向閥的反洗雙筒體、密封桿、回流單向閥和若干沖管組成。充填雙筒體上接連接油、套管或鉆桿的坐封工具，其中心通道底部由密封螺塞和密封圈密封；其中心孔和外部空間通過至少一個充填口相通，其內(nèi)外筒之間的夾壁通道與內(nèi)筒中心孔及外筒外的空間隔絕。反洗雙筒體中心通道底部接反洗單向閥，回流單向閥下接沖管。外管柱由上密封筒、充填筒、下接頭、下密封筒及一些接頭接箍組成。上密封筒上連封隔懸掛器，接頭接箍下面再接鋼管、篩管等部件。充填筒至少有一個充填口，充填口可由一閥門及關閉機構(gòu)將其關閉。充填雙筒體的充填口高于外管柱充填筒的充填口，且充填雙筒體的充填口和反洗雙筒體的反洗出口數(shù)量相同、方向一致。上密封段由充填雙筒體、上密封筒、密封件和緊固件組成，在充填雙筒體外筒上部和上密封筒之間，由密封件密封。下密封段由密封桿、下密封筒和密封件組成，在密封桿和下密封筒之間，由密封件密封。在反洗雙筒體反洗出口下側(cè)和外管柱之間設一圈密封，以免礪石沉積到反洗口以下，導致反洗時不能沖走。自上密封段以下包括密封桿密封直徑在內(nèi)的內(nèi)管柱直徑比上密封筒密封面直徑縮小。本方案的優(yōu)點顯而易見反洗時反洗液從充填雙筒體夾壁通道進入反洗雙筒體內(nèi)，推開反洗單向閥，通過上下兩密封段內(nèi)內(nèi)外管柱之間的空間再進入充填雙筒體內(nèi)，這樣可把上下兩密封段中間內(nèi)外管柱之間的礫石沖洗干凈。并且反洗雙筒體內(nèi)的反洗單向閥遠離充填通道，不存在充填通道和回流通道短路的問題，反洗單向閥周圍都是干凈的充填液體，關閉時沙?？ㄔ诜聪磫蜗蜷y的密封面上的可能性大大降低了。另一方面，在擠壓充填、 循環(huán)充填和反洗作業(yè)時都無需移動管柱，作業(yè)簡化節(jié)省時間。除反洗單向閥外工具內(nèi)沒有什么零件需要運動，因此也就不可能被沙卡住管柱和拉壞密封，也不存在內(nèi)管柱定位的問題，從而保證充填順利完成。因內(nèi)外管柱之間的礫石已基本沖洗干凈，且上密封段以上無沙，上密封段不可能卡??；而自上密封段以下包括密封桿密封直徑在內(nèi)的內(nèi)管柱直徑減小， 即使充填口堆滿沙，提出內(nèi)管柱時那也尤如將一根插入沙堆的棍子拔出，被沙卡住不能動是不可能的。另外，結(jié)構(gòu)非常緊湊。本實用新型的有益效果是充填過程中不需移動并定位內(nèi)管柱，結(jié)構(gòu)緊湊、作業(yè)簡化，能防止密封拉壞和充填通道與回流通道短路造成的作業(yè)失敗，以及防止作業(yè)完成后上提管柱時被礫石卡住的麻煩。

圖1是現(xiàn)有技術某種充填工具的結(jié)構(gòu)圖。圖2A是圖2中由內(nèi)筒和外筒焊接而成的充填雙筒體。圖2是井下連接在已坐封倒扣丟手的封隔懸掛器(未畫出)下的本實用新型的一種其上下密封段所用密封件是硫化密封環(huán)和標準密封件如0形圈的組合、充填口閥門關閉機構(gòu)是用彈簧推動自動關閉充填口閥門的實施方案[0013]圖3是圖2方案在反洗時的工作狀態(tài)圖。圖4是本實用新型的另一種用專用開關工具關閉充填口彈性爪閥門的實施方案， 開關工具置于兩雙筒體之間。圖5是圖4方案的另一種布置方式，開關工具放在下密封筒之下。圖6是本實用新型的另一種上下密封段由標準密封件密封、用彈簧推動自動關密充填口閥門的實施方案，
具體實施方式
現(xiàn)對圖2所示其上下密封段所用密封件是硫化密封環(huán)和標準密封件如0形圈的組合、充填口閥門關閉機構(gòu)是用彈簧推動自動關閉充填口閥門的典型實施方案進行說明。這是下入井內(nèi)掛于封隔懸掛器下、封隔懸掛器坐封倒扣丟手后的狀態(tài)。這時封隔懸掛器之上的環(huán)空已與上密封筒2上部內(nèi)外管柱之間的空間152連通。該防沙卡不動管柱一次擠壓循環(huán)礫石充填工具由留井的外管柱和施工完后可以提出來的內(nèi)管柱組成。內(nèi)管柱由內(nèi)筒1、兩圓螺母3、4、硫化密封環(huán)5、外筒6、密封螺塞13、接頭14、反洗雙筒體17、彈簧座18、彈簧19、內(nèi)球座20、十字塊21、接頭22、鋼球23、密封環(huán)25、密封桿 27、閥座30、彈簧座31、彈簧33、限位套34、鋼球35、下球座36、沖管37、0形圈38、螺栓39 和螺母40、0形圈41、42、43、螺釘45、0形圈46、47、48組成。內(nèi)筒1上部螺紋153連接上接油、套管或鉆桿的坐封工具(圖中未畫出)；沖管37下面可再由一些接箍和若干鋼管加長，以與外管柱篩管長度匹配。內(nèi)管柱內(nèi)筒1和外筒6由焊縫201、202、203組焊成充填雙筒體(見圖2A)，采用組焊是為了便于制造，當然也可象反洗雙筒體17 —樣做成整體的。內(nèi)筒中心孔150底部用一密封螺塞13和0形圈46密封，用螺釘45防松。充填雙筒體中心孔150和外部空間49通過至少一個充填口 10相通，內(nèi)筒1和外筒6之間的夾壁通道7由焊縫202與內(nèi)筒1中心孔 150及外筒6外的空間49隔絕。彈簧座18、彈簧19、內(nèi)球座20、十字塊21和鋼球23組成反洗單向閥，只允許液體從內(nèi)管柱下方中心孔154流入反洗雙筒體17內(nèi)。閥座30、彈簧座 31、彈簧33、限位套34、鋼球35、下球座36、0形圈38、螺栓39和螺母40組成回流單向閥， 只允許液體從下面往上流。反洗單向閥和回流單向閥也可用其它結(jié)構(gòu)形式的單向閥。外管柱由上密封筒2、擋圈8、充填筒9、閥門12、彈簧15、下接頭16、接箍24、下密封筒26、接箍29和鋼管32組成；其下再由一些接箍連接若干盲管和篩管。外管柱上密封筒2通過螺紋151上連封隔懸掛器。充填筒9至少有一個充填口 11， 充填口 11由一閥門12開關；充填雙筒體外筒6中部有若干花鍵155，閥門12由充填雙筒體外筒6上的花鍵155推開，彈簧15推動自動關閉；閥門12和充填雙筒體間的花鍵槽156 構(gòu)成反洗通道。上密封筒2內(nèi)用螺紋固定一個擋圈8以定位閥門12的關閉位置。使用彈簧關閉閥門的好處是即使作業(yè)完閥門沒關好，但由于關門的彈性力永遠存在，在液流的沖刷、震動等外力作用下，閥門還可繼續(xù)關上。充填雙筒體的充填口高于外管柱充填筒的充填口，且充填雙筒體的充填口和反洗雙筒體的反洗出口數(shù)量相同、方向一致，以利用液流向下的沖擊慣性產(chǎn)生一正壓力作用于反洗單向閥鋼球23，以免因高流速產(chǎn)生的負壓打開反洗單向閥鋼球23導致充填通道和回
5流通道短路。上密封段由充填雙筒體、上密封筒2、密封件和緊固件組成，在充填雙筒體(外筒 6)上部和上密封筒2之間，由密封件密封；其密封件是硫化密封環(huán)5和標準密封件如0形圈48的組合。硫化密封環(huán)5用兩緊固件圓螺母3、4定位。下密封段由密封桿27、下密封筒 26和密封件組成，在密封桿和下密封筒沈之間，由密封件密封；其密封件是硫化密封環(huán)25 和標準密封件如0形圈41的組合。硫化密封環(huán)是一種將橡膠硫化或塑料固化在金屬環(huán)上的密封件。自上密封段以下包括密封桿27密封直徑在內(nèi)的內(nèi)管柱直徑比上密封筒2密封面
直徑縮小。在反洗雙筒體17反洗出口 159下側(cè)和外管柱之間設一圈密封211，以免礪石沉積到反洗口以下，導致反洗時不能沖走。該密封用塑膠直接固化在反洗雙筒體17的槽內(nèi)。擠壓充填時，先將井口套管出口閥關閉，充填液和礫石從內(nèi)筒中心孔150經(jīng)充填雙筒體的充填口 10和充填筒的充填口 11進入環(huán)空，不能返回地面只能擠入地層。循環(huán)充填時打開井口套管出口閥，充填液和礫石進入環(huán)空后，礫石被篩管擋住，充填液經(jīng)篩管過濾，推開回流單向閥的鋼球35，經(jīng)過回流單向閥內(nèi)進入密封桿27接頭22中心孔154，由于反洗雙筒體17鋼球23之上的充填壓力大于回流壓力，故只能穿過反洗雙筒體 17夾壁通道157進入接頭14中心孔158，再往上進入充填雙筒體內(nèi)筒1和外筒6之間的夾壁通道7和上密封筒2上部內(nèi)外管柱之間的空間152從封隔懸掛器以上環(huán)空返回地面。反洗時則相反，從圖3可以看出反洗液159從上密封筒2上部內(nèi)外管柱之間的空間152，穿過充填雙簡體內(nèi)筒1和外筒6之間的夾壁通道7、接頭14中心孔158、反洗雙筒體 17夾壁通道157進入接頭22中心孔154，反洗液159受回流單向閥鋼球35阻止不能向下進入篩管內(nèi)，只能向上頂開反洗單向閥的鋼球23，經(jīng)反洗雙筒體17內(nèi)進入上密封筒2密封面之下內(nèi)外管柱之間的空間49，再從充填雙筒體充填口 10進入內(nèi)筒1中心孔150中，往上返回地面。本實用新型的優(yōu)點現(xiàn)在顯而易見在坐封倒扣丟手內(nèi)管柱上移到圖2所示位置后，在充填作業(yè)的整個過程中，內(nèi)管柱無須移動，也就沒有作業(yè)中轉(zhuǎn)換操作(如從充填到反洗)時卡住內(nèi)管柱和拉壞密封面的問題以及內(nèi)管柱定位的問題，作業(yè)簡化節(jié)省時間。由于充填口沒有反洗單向閥，不存在充填通道和回流通道短路的問題，流沙沖刷破壞密封面的問題也不復存在。由于反洗時反洗液159經(jīng)過上密封筒2之下內(nèi)外管柱之間的空間49，這兒存積的礫石也基本沖洗干凈了，且自上密封段以下包括密封桿密封直徑在內(nèi)的內(nèi)管柱直徑比上密封筒2密封面直徑減小，被沙卡住不能動是不可能的。另外由于將上密封段直接設在充填雙筒體外筒6和上密封筒2之間，避免了處理雙筒體內(nèi)外筒螺紋都必須連接坐封工具而要調(diào)節(jié)內(nèi)外筒長度的麻煩，整個結(jié)構(gòu)非常緊湊?；驹聿蛔?，只是將充填口閥門改成用專用開關工具關閉的彈性爪閥門和硫化密封環(huán)組合改用標準密封件密封就有圖4、圖5和圖6所示的方案。圖4是本實用新型原理的另一種其充填筒的充填口閥門系彈性爪閥門，由內(nèi)管柱上專用開關工具開關，閥門的彈性爪間隔和充填雙筒體間構(gòu)成反洗通道的實施方案。將圖 2中的閥門12、0形圈44換成彈性爪閥門50、密封圈60，上密封筒2去掉中部的螺紋后，和充填筒9各自加上可配合彈性爪閥門定位操作的結(jié)構(gòu)就成為上密封筒61和充填筒62，連接件14、16、22改成51、52、58、59，加上由開關座53、圓螺母54、57和撥塊55、彈簧56組成的
彈性爪閥門專用開關工具，并且將開關工具置于兩雙筒體之間即可。該方案上下密封筒尺寸可以相差很大，但撥塊55有被礫石卡住導致沖填口閥門不能關閉的可能。圖5是將圖4方案中的專用開關工具置于下密封筒73之下，各連接件尺寸和形狀稍作改變(如開關座53改成開關座75)就行。該方案上下密封筒尺寸必須一致或接近。優(yōu)點是撥塊55沒有被礫石卡住導致沖填口閥門不能關閉的可能。圖6是將圖2方案中換成上、下密封段的密封件是標準密封件如V性圈組件的實施方案。將圖2中上密封筒2改成里面裝上V形圈密封組件92的上密封筒90，擋圈8改成兼作壓緊V形圈密封組件的圓螺母150，充填雙筒體外筒6改成具有光滑外圓的外筒91，其花鍵182改到閥門181上，連接件14、16、22分別改為93、94、99、101，下密封筒98里面裝上 V形圈密封組件97，用圓螺母96壓緊，密封桿27改成95，閥座30改成100，0形圈41改成 102，這又成為另一種方案。本實用新型的上述公開內(nèi)容和描述僅是其舉例和解釋說明，原理不變，對所示構(gòu)造的形狀、尺寸、材料和細節(jié)還可以作各種改變，這里不一一枚舉。
權(quán)利要求1.一種防沙卡不動管柱一次擠壓循環(huán)礫石充填工具，其特征是該礫石充填工具由留井的外管柱和施工完后可以提出來的內(nèi)管柱組成；內(nèi)管柱由充填雙筒體、接頭、帶反洗單向閥的反洗雙筒體、密封桿、回流單向閥和若干沖管組成；充填雙筒體上接連接油、套管或鉆桿的坐封工具，其中心通道底部由密封螺塞和密封圈密封，其中心孔和外部空間通過至少一個充填口相通，其內(nèi)外筒之間的夾壁通道與內(nèi)筒中心孔及外筒外的空間隔絕；反洗雙筒體中心通道底部接反洗單向閥，回流單向閥下接沖管；外管柱由上密封筒、充填筒、下接頭、 下密封筒及一些接頭接箍組成；上密封筒上連封隔懸掛器，接頭接箍下面再接鋼管、篩管等部件。充填筒至少有一個充填口，充填口可由一閥門及關閉機構(gòu)將其關閉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礫石充填工具，其特征是上密封段由充填雙筒體、上密封筒、密封件和緊固件組成，在充填雙筒體外筒上部和上密封筒之間，由密封件密封；下密封段由密封桿、下密封筒和密封件組成，在密封桿和下密封筒之間，由密封件密封。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礫石充填工具，其特征是在反洗雙筒體反洗出口下側(cè)和外管柱之間設一密封圈。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礫石充填工具，其特征是自上密封段以下包括密封桿密封直徑在內(nèi)的內(nèi)管柱直徑比上密封筒密封面直徑縮小。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礫石充填工具，其特征是充填雙筒體的充填口高于外管柱充填筒的充填口，且充填雙筒體的充填口和反洗雙筒體的反洗出口數(shù)量相同、方向一致。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的礫石充填工具，其特征是其密封件是硫化密封環(huán)和標準密封件的組合。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的礫石充填工具，其特征是其密封件是標準密封件。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礫石充填工具，其特征是充填筒充填口由一閥門開關，閥門由充填雙筒體上的花鍵推開，彈簧推動自動關閉；閥門和充填雙筒體間的花鍵槽構(gòu)成反洗通道。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礫石充填工具，其特征是其充填筒的充填口閥門系彈性爪閥門，由內(nèi)管柱上專用開關工具開關，閥門的彈性爪間隔和充填雙筒體間構(gòu)成反洗通道。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的礫石充填工具，其特征是其專用開關工具置于下密封筒之下。
專利摘要一種防沙卡不動管柱一次擠壓循環(huán)礫石充填工具，由內(nèi)、外管柱組成。內(nèi)管柱由充填雙筒體、接頭、帶反洗單向閥的反洗雙筒體、密封桿、回流單向閥和沖管組成。充填雙筒體中心孔和外部空間通過至少一個充填口相通，其內(nèi)外筒之間的夾壁通道與內(nèi)筒中心孔及外筒外的空間隔絕。回流單向閥下接沖管。外管柱由上密封筒、充填筒、下接頭、下密封筒及一些接頭接箍組成。充填筒充填口可由閥門及關閉機構(gòu)將其關閉。充填雙筒體的充填口高于充填筒的充填口。自上密封段以下內(nèi)管柱直徑縮小。該工具的好處是在充填作業(yè)中無需移動管柱，作業(yè)簡化節(jié)省時間，結(jié)構(gòu)緊湊，不存在充填通道和回流通道短路的問題，作業(yè)完成提出管柱時不會被礫石卡住。
文檔編號E21B43/04GK202064909SQ20112010011
公開日2011年12月7日 申請日期2011年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月17日
發(fā)明者吳志強 申請人:吳志強