專利名稱：?jiǎn)瘟鞣郎捌鞯闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于油田開(kāi)采技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種注水井下工具單流防砂
塊
益o
背景技術(shù)：
油田進(jìn)入高含水注水開(kāi)發(fā)后期，出砂現(xiàn)象表現(xiàn)逐漸突出，分注井在停注、 泄壓時(shí)，地層水返吐攜帶出砂，如果沒(méi)有防砂擋砂措施，砂粒就會(huì)進(jìn)入井筒和 注水管柱，堵塞配水工具、砂埋封隔器洗井通道及砂埋底球，造成無(wú)法投撈測(cè)
試、反洗井洗不通，無(wú)法正常分注或者造成分注有效期短；其次，地層頻繁出 砂，還容易導(dǎo)致套管變形，破壞注采井網(wǎng)。防止水井出砂，關(guān)鍵是減少和防止 地層水反吐，目前，所采用的防止水井出砂的方法雖然有多種，但都存在不同 程度的缺陷，例如在油井上采用如掛濾防砂等措施，因沒(méi)有設(shè)計(jì)洗井通道，所 以不能滿足水井日常管理的測(cè)試和洗井要求，不能直接用于水井防砂；而密閉 分層防砂分層注水一體化管柱只能適應(yīng)七寸套管井，有局限性，不能解決五寸 半套管井出砂問(wèn)題；另外，注水井上采用的篩管過(guò)濾防砂及金屬氈防砂擋砂裝 置等技術(shù)，由于采用的是敞開(kāi)式擋砂或?yàn)V砂，只是將砂子阻擋在油層部位，防 止砂子進(jìn)入井筒，不能從根本上阻止地層反吐水、阻止地層出砂，而且濾砂管、 金屬氈等長(zhǎng)時(shí)間井下工作，抗壓易變形、過(guò)濾件易砂堵，在洗井過(guò)程中，細(xì)粉 砂、機(jī)械雜質(zhì)及洗井污水還會(huì)造成地層污染。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種能夠阻止地層水反吐、阻止地層出砂、注水 防砂一體化的單流防砂器。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案單流防砂器，包括油管， 油管的上端有油管接頭，油管的外圍固定套裝有套管密閉擋砂組件，套管密閉 擋砂組件與油管之間具有軸向貫通的過(guò)流環(huán)隙，過(guò)流環(huán)隙的兩端均具有與外界 聯(lián)通的洗井通道；套管密閉擋砂組件包括位于組件中段的擋砂管段，在擋砂管
段上、下兩端對(duì)稱設(shè)有結(jié)構(gòu)相同的皮碗擋砂部件，皮碗擋砂部件上在沿軸向靠 外的部位設(shè)有可被撐開(kāi)的、碗口沖向擋砂管的皮碗，在沿軸向靠?jī)?nèi)的部位上設(shè) 有徑向的單流注水通道，單流注水通道在從過(guò)流環(huán)隙中注水時(shí)聯(lián)通過(guò)流環(huán)隙與
外界，反向時(shí)關(guān)閉截止。
套管密閉擋砂組件的上端通過(guò)洗井套固連于油管接頭上，在洗井套的套壁
上開(kāi)設(shè)上端的洗井通道；套管密閉擋砂組件的下端安裝有套在油管外的導(dǎo)錐套，導(dǎo)錐套的頭部具有導(dǎo)向錐面，導(dǎo)錐套的內(nèi)孔徑大于與油管外徑，在兩者之 間形成下端的洗井通道。
所述皮碗擋砂部件包括密封注水閥，密封注水閥包括內(nèi)徑大于油管外徑的 管形閥座，該閥座通過(guò)擋砂管接頭與擋砂管段連接，閥座上從擋砂管接頭沿軸 向向外依次穿裝有彈簧、第一閥體、第二閥體、錐體、皮碗和皮碗擋環(huán)，彈簧 被壓縮在擋砂管接頭與第一閥體之間，第一閥體與第二閥體錐面接觸鋼密封， 第二閥體與錐體螺紋連接，錐體通過(guò)一徑向的坐封銷釘與閥座固定連接，錐體 與皮碗錐面配合，錐體的錐面頂壓在皮碗開(kāi)口處，皮碗擋環(huán)通過(guò)上解封銷釘固 定連接在洗井套上；第一閥體、第二閥體均與閥座滑動(dòng)配合，在第一、第二閥 體的結(jié)合面上靠近閥座的部位設(shè)有過(guò)水腔，閥座上相對(duì)過(guò)水腔的部位沿圓周方 向布設(shè)有徑向的過(guò)流孔，過(guò)流孔、過(guò)水腔和第一、第二閥體錐面接觸部形成單 流注水通道；第二閥體與閥座之間還設(shè)有密閉空間構(gòu)成空氣密封彈簧腔，第一、 第二閥體與閥座配合面在過(guò)水腔的上下和空氣密封彈簧腔的上下均設(shè)有圓周 密封。
所述過(guò)流孔的個(gè)數(shù)至少為4個(gè)，并沿圓周方向均布。
所述油管由上油管短節(jié)、油管接箍、中部油管短節(jié)、反扣接頭和下油管短 節(jié)從上到下依次螺紋連接而成；所述擋砂管由上擋砂管、連接頭和下?lián)跎肮軓?上到下依次螺紋連接而成；連接頭套裝于中部油管短節(jié)外圍，上擋砂管延伸至 上油管短節(jié)下部，下?lián)跎肮苎由熘料掠凸芏坦?jié)上部。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型利用套管密閉擋砂組件的上、下皮碗擋砂組 件分別連接在擋砂管的兩端， 一起組成一個(gè)密閉防砂空間，雙向卡封將注水層 與井筒分隔；注水時(shí)，注入水順過(guò)流環(huán)隙進(jìn)入過(guò)水腔，推開(kāi)上、下密封注水闊， 上、下單流注水通道在液壓作用下同時(shí)打開(kāi)，注入水通過(guò)進(jìn)入地層；停注時(shí)， 上、下單流注水通道在上、下空氣密封彈簧腔和彈簧的作用下立即關(guān)閉，第一、 第二閥體恢復(fù)錐面接觸鋼密封，在這個(gè)過(guò)程中，上、下皮碗一直張開(kāi)，將注水 層段上、下雙向卡封。套管密閉擋砂組件與油管之間具有較大過(guò)流環(huán)隙，實(shí)現(xiàn) 單流防砂器與油套環(huán)空上、下連通，能夠同時(shí)滿足注水和洗井的要求。本實(shí)用 新型實(shí)現(xiàn)了正向注水、反向節(jié)流密封，阻止地層水反吐，阻止地層出砂，注水 防砂一體化；同時(shí)，本實(shí)用新型還實(shí)現(xiàn)了各注水層相互隔離，避免地層激勵(lì)出 砂；在洗井的時(shí)候，關(guān)閉油層，不讓洗井污水、機(jī)械雜質(zhì)等進(jìn)入地層造成污染。

圖l是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；；
圖2是圖1的A-A剖面圖；圖3是圖1的B-B剖面圖。
圖中1、接頭 2、上油管短節(jié) 2a、下油管短節(jié) 3、洗井套 4、 上闊座 4a、下閥座 5、上解封銷釘5a、下解封銷釘
6、上皮碗擋環(huán) 6a、下皮碗擋環(huán) 7、上皮碗 7a、下皮碗
8、上錐體 8a、下錐體 9、上坐封銷釘 9a、下坐封銷釘 10、
上第二闊體 10a、下第二閥體 11、上第一閥體 lla、下第一閥體 12、上彈簧 12a、下彈簧 13、上擋砂管接頭 13a、下?lián)跎肮芙宇^14、 上擋砂管 14a、下?lián)跎肮?5、油管接箍 16、連接頭 17、反
扣接頭 18、導(dǎo)錐套 19、過(guò)流孔20、上空氣密封彈簧腔 20a、 下空氣密封彈簧腔 21、過(guò)流環(huán)隙 22、上單流注水通道
22a、下單流注水通道 23、中部油管短節(jié)
具體實(shí)施方式
圖l、圖2、圖3所示單流防砂器由接頭1、油管、套管密閉擋砂組件組 成。接頭1下端內(nèi)扣與上油管短節(jié)2螺紋連接；接頭1下端外扣螺紋連接套管 密閉擋砂組件，套管密閉擋砂組件固定套裝在油管外部，套管密閉擋砂組件與 油管之間構(gòu)成軸向貫通的過(guò)流環(huán)隙21;洗井套3和導(dǎo)錐套18設(shè)有的洗井通道 將過(guò)流環(huán)隙21的上、下與外界聯(lián)通，允許流體通過(guò)，滿足注水、洗井要求。 所述的油管由上油管短節(jié)2、油管接箍15、中部油管短節(jié)23、反扣接頭17、 下油管短節(jié)2a從上到下依次螺紋連接而成；所述的套管密閉擋砂組件由上皮 碗擋砂部件、擋砂管段、下皮碗擋砂部件從上到下依次螺紋連接而成，上皮碗 擋砂部件與下皮碗擋砂部件對(duì)稱，擋砂管段由上擋砂管14、連接頭16、下?lián)?砂管14a從上到下依次螺紋連接而成，上擋砂管14上端、下?lián)跎肮?4a下端 分別螺紋連接上擋砂管接頭13、下?lián)跎肮芙宇^13a，上擋砂管接頭13、下?lián)跎?管接頭13a分別螺紋連接上闊座4、下閥座4a。上皮碗擋砂部件段的上擋砂管 接頭13上、下兩端分別與上閥座4下端、上擋砂管14螺紋連接，上閥座4上 端螺紋連接洗井套3，從上擋砂管接頭13向上依次套裝有上彈簧12、上密封 注水閥ll、上第二閥體IO、上錐體8、上皮碗7，上皮碗擋環(huán)6，其中上彈簧 12兩端分別頂壓在上擋砂管接頭13與上第一閥體11上，上第一閥體11與上 第二閥體10錐面接觸鋼密封，上第二閥體10與上閥座4圍成上空氣密封彈簧 腔20，上第二閥體10與上錐體8螺紋連接，上錐體8通過(guò)上坐封銷釘9固定在上閥座4上，上錐體8與上皮碗7錐形面配合，上皮碗7開(kāi)口向下，上錐體
8錐面頂壓上皮碗7開(kāi)口處可將上皮碗7撐開(kāi)，上皮碗擋環(huán)6通過(guò)上解封銷釘 5固定在洗井套3上，上閥座4的上端螺紋接有洗井套3，洗井套3上開(kāi)有洗 井通道，第一閥體、第二閥體均與闊座滑動(dòng)配合，在第一、第二閥體的結(jié)合面 上靠近閥座的部位設(shè)有過(guò)水腔，閥座上相對(duì)過(guò)水腔的部位沿圓周方向布設(shè)有徑 向的過(guò)流孔3 4個(gè)，過(guò)流孔沿圓周方向均布，過(guò)流孔、過(guò)水腔和第一、第二閥 體錐面接觸部形成上部單流注水通道22;允許注入水正向注入，反向密封節(jié)流， 阻止地層水、砂子進(jìn)入井筒；下皮碗擋砂部件段的下?lián)跎肮芙宇^13a上、下兩 端分別與下?lián)跎肮?4a、下閥座4a螺紋連接，下閥座4a下端螺紋連接導(dǎo)錐套 18，從下?lián)跎肮芙宇^13a向下依次套裝有下彈簧12a、下第一闊體lla、下第二 閥體10a、下錐體8a、下皮碗7a，下皮碗擋環(huán)6a，其中下彈簧12a兩端分別頂 壓在下?lián)跎肮芙宇^13a與下第一閥體lla上，下第一閥體lla與下第二閥體10a 錐面接觸鋼密封，下第二閥體10a與下閥座4a圍成下空氣密封彈簧腔20a，下 第二閥體10a與下錐體8a螺紋連接，下錐體8a通過(guò)下坐封銷釘9a固定在下閥 座4a上，下錐體8a與下皮碗7a錐形面配合，下皮碗7a開(kāi)口向上，下錐體8a 錐面頂壓下皮碗7a開(kāi)口處可將下皮碗7a撐開(kāi)，下皮碗擋環(huán)6a通過(guò)下解封銷 釘5a固定在導(dǎo)錐套18上，下閥座4a的下端螺紋連接導(dǎo)錐套18，導(dǎo)錐套18具 有洗井通道，第一閥體、第二閥體均與閥座滑動(dòng)配合，在第一、第二閥體的結(jié) 合面上靠近闊座的部位設(shè)有過(guò)水腔，閥座上相對(duì)過(guò)水腔的部位沿圓周方向布設(shè) 有徑向的過(guò)流孔3 4個(gè)，過(guò)流孔沿圓周方向均布，過(guò)流孔、過(guò)水腔和第一、第 二閥體錐面接觸部形成下部單流注水通道22;允許注入水正向注入，反向密封 節(jié)流，阻止地層水、砂子進(jìn)入井筒。
工作過(guò)程單流防砂器螺紋連接在外部油管上，隨注水管柱下井至設(shè)計(jì)位 置，對(duì)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)注水層，單流防砂器上擋砂皮碗裝置處于所對(duì)應(yīng)注水層上沿以上， 上皮碗7開(kāi)口向下，單流防砂器下?lián)跎捌ね胙b置處于所對(duì)應(yīng)注水層下沿以下， 下皮碗7a開(kāi)口向上。坐封時(shí)，注入水從單流配水器流出，進(jìn)入油套管環(huán)空， 通過(guò)單流防砂器的過(guò)流環(huán)隙21，流經(jīng)上、下閥座4、 4a上的過(guò)流孔19，液壓 同時(shí)作用推動(dòng)上、下第二閥體10、 10a和上、第一閥體ll、 lla，壓縮上、下空氣密封彈簧腔20、 20a，上第二閥體10上移、下第二閥體10a下移，同時(shí)剪 斷上、下坐封銷釘9、 9a，上、下皮碗7、 7a張開(kāi)坐封，將注水層段上、下雙 向卡封。注水時(shí)，注入水推開(kāi)上、下第一閥體11、 lla，推動(dòng)上、下第二閥體 10、 10a，單流防砂器的上、下單流注水通道22、 22a在液壓下同時(shí)打開(kāi)，允 許注入水單向通過(guò)，注入水進(jìn)入地層。停注時(shí)，單流防砂器的上、下單流注水 通道22、 22a立即關(guān)閉，上、下空氣密封彈簧腔20、 20a膨脹，推動(dòng)上、下第 二閥體10、 10a，預(yù)緊彈簧伸張推動(dòng)上、下第一閥體11、 lla，上第二閥體10 和上第一閥體11錐面接觸鋼密封，下第二閥體10a和下第一閥體lla錐面接 觸鋼密封；上、下皮碗7、 7a—直張開(kāi)，將注水層段上、下雙向卡封；套管密 閉擋砂組件的上、下皮碗擋砂部件和擋砂管段形成一個(gè)密閉空間，反向節(jié)流、 反向密封，地層水不能返吐、阻止地層出砂。套管密閉擋砂組件套裝在油管短 節(jié)串外部，二者之間具有較大過(guò)流環(huán)隙21，且洗井套3和導(dǎo)錐套18設(shè)有洗井 通道，實(shí)現(xiàn)單流防砂器與油套環(huán)空上、下連通，滿足注水和洗井要求。反洗井 時(shí)，單流防砂器的上、下單流注水通道22、 22a始終保持關(guān)閉，上彈簧12預(yù) 緊伸張推動(dòng)上第一閥體11上移、下彈簧12a預(yù)緊伸張推動(dòng)下第一閥體lla下 移，上、下空氣密封彈簧腔20、 20a膨脹，上空氣密封彈簧腔20推動(dòng)上第二 閥體10向下移、下空氣密封彈簧腔20a推動(dòng)下第二閥體10a向上移動(dòng)，上第 一閥體11和上第二閥體IO始終鋼密封，下第一閥體lla和下第二閥體10a始 終鋼密封；反洗井水，在油套環(huán)空內(nèi)從上向下，依次流經(jīng)單流防砂器的過(guò)流環(huán) 隙21、封隔器的反洗通道、篩管、底部洗井閥、進(jìn)入油管循環(huán)洗井；單流防砂 器的上、下單流注水通道22、 22a始終關(guān)閉，洗井壓力低于地層壓力，洗井污 水、垢、機(jī)械雜質(zhì)等不能進(jìn)入地層，單流防砂器起到防止油層污染的作用。
當(dāng)需要作業(yè)起管柱時(shí)，上提管柱解封，單流防砂器的上、下解封銷釘5、 5a被剪斷,取出管柱。單流防砂器的長(zhǎng)度能根據(jù)注水層的厚度靈活調(diào)整，滿足 不同井況要求，注水層厚時(shí)，同時(shí)增加上檔砂管14和中部油管短節(jié)23相同長(zhǎng) 度；注水層薄時(shí)，同時(shí)縮短上檔砂管14和中部油管短節(jié)23相同長(zhǎng)度。
權(quán)利要求1. 單流防砂器，其特征在于包括油管，油管的上端有油管接頭(1)，油管的外圍固定套裝有套管密閉擋砂組件，套管密閉擋砂組件與油管之間具有軸向貫通的過(guò)流環(huán)隙(21)，過(guò)流環(huán)隙的兩端均具有與外界聯(lián)通的洗井通道；套管密閉擋砂組件包括位于組件中段的擋砂管段，在擋砂管段上、下兩端對(duì)稱設(shè)有結(jié)構(gòu)相同的皮碗擋砂部件，皮碗擋砂部件上在沿軸向靠外的部位設(shè)有可被撐開(kāi)的、碗口沖向擋砂管的皮碗(7)，在沿軸向靠?jī)?nèi)的部位上設(shè)有徑向的單流注水通道(22)，單流注水通道在從過(guò)流環(huán)隙中注水時(shí)聯(lián)通過(guò)流環(huán)隙與外界，反向時(shí)關(guān)閉截止。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的單流防砂器，其特征在于套管密閉擋砂組 件的上端通過(guò)洗井套(3)固連于油管接頭(1)上，在洗井套的套壁上開(kāi)設(shè)上 端的洗井通道；套管密閉擋砂組件的下端安裝有套在油管外的導(dǎo)錐套(18)， 導(dǎo)錐套的頭部具有導(dǎo)向錐面，導(dǎo)錐套的內(nèi)孔徑大于與油管外徑，在兩者之間形 成下端的洗井通道。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的單流防砂器，其特征在于所述皮碗擋砂部 件包括密封注水閥，密封注水閥包括內(nèi)徑大于油管外徑的管形閥座(4)，該閥 座通過(guò)擋砂管接頭(13)與擋砂管段連接，閥座上從擋砂管接頭(13)沿軸向向 外依次穿裝有彈簧(12)、第一閥體(ll)、第二閥體(IO)、錐體(8)、皮碗(7)和皮碗 擋環(huán)(6)，彈簧(12)被壓縮在擋砂管接頭(13)與第一閥體(11)之間，第一閥體(ll) 與第二閥體(IO)錐面接觸鋼密封，第二閥體(10)與錐體(8)螺紋連接，錐體(8) 通過(guò)一徑向的坐封銷釘(9)與閥座(4)固定連接，錐體(8)與皮碗(7)錐面配合，錐 體的錐面頂壓在皮碗(7)開(kāi)口處，皮碗擋環(huán)(6)通過(guò)上解封銷釘(5)固定連接在洗 井套(3)上；第一閥體(11)、第二閥體(10)均與閥座滑動(dòng)配合，在第一、第 二閥體的結(jié)合面上靠近閥座的部位設(shè)有過(guò)水腔，閥座上相對(duì)過(guò)水腔的部位沿圓 周方向布設(shè)有徑向的過(guò)流孔(19)，過(guò)流孔(19)、過(guò)水腔和第一、第二閥體錐 面接觸部形成單流注水通道(22);第二閥體與闊座之間還設(shè)有密閉空間構(gòu)成 空氣密封彈簧腔(20)，第一、第二閥體與閥座配合面在過(guò)水腔的上下和空氣密 封彈簧腔的上下均設(shè)有圓周密封。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的單流防砂器，其特征在于所述過(guò)流孔的個(gè) 數(shù)至少為4個(gè)，并沿圓周方向均布。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一權(quán)利要求所述的單流防砂器，其特征在于 所述油管由上油管短節(jié)(2)、油管接箍(15)、中部油管短節(jié)(23)、反扣接頭(17)和下油管短節(jié)(2a)從上到下依次螺紋連接而成；所述擋砂管段由上擋 砂管(14)、連接頭(16)和下?lián)跎肮?14a)從上到下依次螺紋連接而成；連 接頭(16)套裝于中部油管短節(jié)(23)外圍，上擋砂管(14)延伸至上油管短 節(jié)(2)下部，下?lián)跎肮?14a)延伸至下油管短節(jié)(2a)上部。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種單流防砂器，包括油管，油管的上端有油管接頭，油管的外圍固定套裝有套管密閉擋砂組件，套管密閉擋砂組件與油管之間具有軸向貫通的過(guò)流環(huán)隙，過(guò)流環(huán)隙的兩端均具有與外界聯(lián)通的洗井通道；套管密閉擋砂組件包括位于組件中段的擋砂管段，在擋砂管段上、下兩端對(duì)稱設(shè)有結(jié)構(gòu)相同的皮碗擋砂部件，皮碗擋砂部件上在沿軸向靠外的部位設(shè)有可被撐開(kāi)的、碗口沖向擋砂管的皮碗，在沿軸向靠?jī)?nèi)的部位上設(shè)有徑向的單流注水通道，單流注水通道在從過(guò)流環(huán)隙中注水時(shí)聯(lián)通過(guò)流環(huán)隙與外界，反向時(shí)關(guān)閉截止。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了正向注水、反向節(jié)流密封，阻止地層水反吐，阻止地層出砂，注水防砂一體化。
文檔編號(hào)E21B43/02GK201228543SQ20082014763
公開(kāi)日2009年4月29日 申請(qǐng)日期2008年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月25日
發(fā)明者劉科偉, 楊軍虎, 楊康敏, 王小勇, 馬宏偉 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司河南油田分公司石油工程技術(shù)研究院