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[摘 要]砾石充填装置是水平井完井过程中常用的一种加砂工具，目前的防砂完井作业中，井口反加压后，由于充填装置不能承压，使充填内口与充填外口错位，导致充填失败，影响防砂完井质量。同时充填结束后，充填口封闭不彻底，致密封不严最终使充填失败。本文提出了一种新型的可承压式防转动防回流周向砾石充填配套装置，可以将井口反加压力作用在轴向定位式承压座上，同时限制了充填内口与充填外口的周向运动，长时间砾石充填作业后，滑键销钉套依然能够准确回位，防止砾石逆流，从而保证防砂完井质量。
[关键词]可承压；防转动；砾石充填；防砂；设计
中图分类号：V258 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）18-0009-01
1 可承压式防转动防回流砾石充填装置特点
可承压式防转动防回流砾石充填装置的特点主要体现在以下几个方面：
（1）具有轴向承压座，同时具备轴向定位功能，在砾石充填之前可以将管柱的全部重量压在充填装置的轴向承压座上，避免了因为不能反加压，在施工后高压将充填装置与充填服务器之间的充填孔顶开错位，导致充填失败。
（2）轴向定位装置可以保证充填服务器和充填装置之间的充填孔位置对正，防止发生相对转动错位使充填失败。
（3）本装置在长时间砾石充填作业后，依然能够准确复位，关闭充填孔，防止砾石倒流，从而保证砾石充填质量。
（4）在键槽式导向锥插入充填装置的过程中，一直打压正循环，在内充填口到达密封圈处之前，压力一直为洗井压力，到达密封圈处时，洗井通道关闭，压力会突然上升，过了密封圈后，压力降为洗井压力，根据压力的变化可准确判断充填内口和充填外口对正了，保证施工过程安全可靠。
2 可承压式防转动防回流砾石充填装置结构分析
可承压式防转动防回流砾石充填装置的结构主要如图1和图2所示，主要由主要由上接头1、密封圈2、外保护罩3、导向锥上接头4、键槽式导向锥5、外充填口6、滑键销钉套7、滑键销钉8、弹簧上滑套9、复位弹簧10、滑键槽11、弹簧下滑套12、周向定位螺钉13、周向定位筒14、轴向定位式承压座（含下接头）15、内充填口16、液流通道17组成。
上接头1上部有内螺纹，可以连接油管短节或者筛管。上接头1的内部开有密封槽，内放O型密封圈2，与导向锥上接头4的外圆柱面形成密封。上接头1下部开有外螺纹，与外保护罩3通过螺纹连接。外保护罩3的上部在周向均布四个充填口6。外保护罩3的下部开有内螺纹，与周向定位筒14连接。周向定位筒14上部开有外螺纹，其上部沿周向开有四个周向定位螺钉孔，周向定位螺钉孔内装有周向定位螺钉13。周向定位筒14下部开有内螺纹，连接轴向定位式承壓座（含下接头）15。轴向定位式承压座（含下接头）15下部开有外螺纹，连接油管或者丝堵。
周向定位螺钉13顶部与滑键槽11间隙配合（起轴向引导作用和周向定位作用）。弹簧下滑套12下部顶在周向定位螺钉13上。弹簧下滑套12上部顶在复位弹簧10上。弹簧下滑套12与外保护罩3间隙配合，可沿轴向自由运动。复位弹簧10上部定在弹簧上滑套9下部。弹簧上滑套9上部顶在滑键销钉套7下部。弹簧上滑套9与外保护罩3间隙配合，可沿轴向自由运动。滑键销钉套7中部装有滑键销钉8，二者焊接在一起。滑键销钉8顶部与滑键槽11间隙配合（起轴向引导作用）。滑键销钉套7上部定在导向锥上接头4下部。滑键销钉套7与外保护罩3间隙配合，可沿轴向自由运动。导向锥上接头4下部开有内螺纹。导向锥上接头4中部有内充填口16。导向锥上接头4上部开有内螺纹，连接工具。导向锥上接头4与键槽式导向锥5通过螺纹连接，并加以焊接。键槽式导向锥5下端有锥面顶头，与轴向定位式承压座（含下接头）15的内锥面配合在一起。（起轴向定位和承压作用，键槽式导向锥5下端有锥面顶头起引导作用）键槽式导向锥5中部开有滑键槽11。键槽式导向锥5顶部开有外螺纹。键槽式导向锥5顶部开有液流通道。内充填口16与外充填口6中心线正对，在一条直线上。内充填口16与液流通道17相互连通。（图1，图2）
3 工具施工过程
在砾石充填作业过程中，上接头1顶部螺纹通过与油管相连将充填装置图2下入井中预定位置。从油管进行打压正循环，同时下入键槽式导向锥图3，下入过程中，键槽式导向锥5下端有锥面顶头起引导作用，键槽式导向锥5锥面顶头进入充填装置之后，滑键销钉8滑入滑键槽11中，对键槽式导向锥图3起引导和扶正作用。接着导向锥上接头4的下部顶住滑键销钉套7，滑键销钉套7顶住弹簧上滑套9，弹簧上滑套9顶住复位弹簧10，复位弹簧10被压缩。下入一定长度之后，周向定位螺钉13进入滑键槽11中，阻止了键槽式导向锥5沿着周向运动，只能沿周向运动。再接着下入，键槽式导向锥5锥面顶头开始进入轴向定位式承压座（含下接头）15中。此时，内充填口4即将到达密封圈2处，在内充填口4到达密封圈2处之前，正打压压力一直为洗井压力，到达密封圈处时，洗井通道关闭，压力会突然上升，过了密封圈2后，压力降为洗井压力，正打压，进行砾石充填，含有砾石的液体从油管进入液流通道17，再进入内充填口16，最后从外充填口6流出，进入地层以及筛管和套管的环空之间。充填结束后，上提管柱，键槽式导向锥图3从充填装置图2中拔出，滑键销钉8和弹簧上滑套9在复位弹簧10的作用下向上运动，最终将外充填口6封闭，阻止砾石回流到充填装置图2内部。至此，砾石充填作业结束。
4 现场应用情况
可承压式防转动防回流砾石充填装置是砾石充填防砂完井施工过程中必不可少的专用工具，新设计的充填装置在现场的水平井、大斜度井、直井等井型中大量应用，效果良好，施工成功率100%。
参考文献
[1] 刘言理、聂上振、杨延征.水平井完井方法研究和优选[J].价值工程，2015，10，34（378），94-95.
[2] 刘言理.老井防砂完井技术研究[J].化工管理，2015，9，85.
[关键词]可承压；防转动；砾石充填；防砂；设计
中图分类号：V258 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）18-0009-01
1 可承压式防转动防回流砾石充填装置特点
可承压式防转动防回流砾石充填装置的特点主要体现在以下几个方面：
（1）具有轴向承压座，同时具备轴向定位功能，在砾石充填之前可以将管柱的全部重量压在充填装置的轴向承压座上，避免了因为不能反加压，在施工后高压将充填装置与充填服务器之间的充填孔顶开错位，导致充填失败。
（2）轴向定位装置可以保证充填服务器和充填装置之间的充填孔位置对正，防止发生相对转动错位使充填失败。
（3）本装置在长时间砾石充填作业后，依然能够准确复位，关闭充填孔，防止砾石倒流，从而保证砾石充填质量。
（4）在键槽式导向锥插入充填装置的过程中，一直打压正循环，在内充填口到达密封圈处之前，压力一直为洗井压力，到达密封圈处时，洗井通道关闭，压力会突然上升，过了密封圈后，压力降为洗井压力，根据压力的变化可准确判断充填内口和充填外口对正了，保证施工过程安全可靠。
2 可承压式防转动防回流砾石充填装置结构分析
可承压式防转动防回流砾石充填装置的结构主要如图1和图2所示，主要由主要由上接头1、密封圈2、外保护罩3、导向锥上接头4、键槽式导向锥5、外充填口6、滑键销钉套7、滑键销钉8、弹簧上滑套9、复位弹簧10、滑键槽11、弹簧下滑套12、周向定位螺钉13、周向定位筒14、轴向定位式承压座（含下接头）15、内充填口16、液流通道17组成。
上接头1上部有内螺纹，可以连接油管短节或者筛管。上接头1的内部开有密封槽，内放O型密封圈2，与导向锥上接头4的外圆柱面形成密封。上接头1下部开有外螺纹，与外保护罩3通过螺纹连接。外保护罩3的上部在周向均布四个充填口6。外保护罩3的下部开有内螺纹，与周向定位筒14连接。周向定位筒14上部开有外螺纹，其上部沿周向开有四个周向定位螺钉孔，周向定位螺钉孔内装有周向定位螺钉13。周向定位筒14下部开有内螺纹，连接轴向定位式承壓座（含下接头）15。轴向定位式承压座（含下接头）15下部开有外螺纹，连接油管或者丝堵。
周向定位螺钉13顶部与滑键槽11间隙配合（起轴向引导作用和周向定位作用）。弹簧下滑套12下部顶在周向定位螺钉13上。弹簧下滑套12上部顶在复位弹簧10上。弹簧下滑套12与外保护罩3间隙配合，可沿轴向自由运动。复位弹簧10上部定在弹簧上滑套9下部。弹簧上滑套9上部顶在滑键销钉套7下部。弹簧上滑套9与外保护罩3间隙配合，可沿轴向自由运动。滑键销钉套7中部装有滑键销钉8，二者焊接在一起。滑键销钉8顶部与滑键槽11间隙配合（起轴向引导作用）。滑键销钉套7上部定在导向锥上接头4下部。滑键销钉套7与外保护罩3间隙配合，可沿轴向自由运动。导向锥上接头4下部开有内螺纹。导向锥上接头4中部有内充填口16。导向锥上接头4上部开有内螺纹，连接工具。导向锥上接头4与键槽式导向锥5通过螺纹连接，并加以焊接。键槽式导向锥5下端有锥面顶头，与轴向定位式承压座（含下接头）15的内锥面配合在一起。（起轴向定位和承压作用，键槽式导向锥5下端有锥面顶头起引导作用）键槽式导向锥5中部开有滑键槽11。键槽式导向锥5顶部开有外螺纹。键槽式导向锥5顶部开有液流通道。内充填口16与外充填口6中心线正对，在一条直线上。内充填口16与液流通道17相互连通。（图1，图2）
3 工具施工过程
在砾石充填作业过程中，上接头1顶部螺纹通过与油管相连将充填装置图2下入井中预定位置。从油管进行打压正循环，同时下入键槽式导向锥图3，下入过程中，键槽式导向锥5下端有锥面顶头起引导作用，键槽式导向锥5锥面顶头进入充填装置之后，滑键销钉8滑入滑键槽11中，对键槽式导向锥图3起引导和扶正作用。接着导向锥上接头4的下部顶住滑键销钉套7，滑键销钉套7顶住弹簧上滑套9，弹簧上滑套9顶住复位弹簧10，复位弹簧10被压缩。下入一定长度之后，周向定位螺钉13进入滑键槽11中，阻止了键槽式导向锥5沿着周向运动，只能沿周向运动。再接着下入，键槽式导向锥5锥面顶头开始进入轴向定位式承压座（含下接头）15中。此时，内充填口4即将到达密封圈2处，在内充填口4到达密封圈2处之前，正打压压力一直为洗井压力，到达密封圈处时，洗井通道关闭，压力会突然上升，过了密封圈2后，压力降为洗井压力，正打压，进行砾石充填，含有砾石的液体从油管进入液流通道17，再进入内充填口16，最后从外充填口6流出，进入地层以及筛管和套管的环空之间。充填结束后，上提管柱，键槽式导向锥图3从充填装置图2中拔出，滑键销钉8和弹簧上滑套9在复位弹簧10的作用下向上运动，最终将外充填口6封闭，阻止砾石回流到充填装置图2内部。至此，砾石充填作业结束。
4 现场应用情况
可承压式防转动防回流砾石充填装置是砾石充填防砂完井施工过程中必不可少的专用工具，新设计的充填装置在现场的水平井、大斜度井、直井等井型中大量应用，效果良好，施工成功率100%。
参考文献
[1] 刘言理、聂上振、杨延征.水平井完井方法研究和优选[J].价值工程，2015，10，34（378），94-95.
[2] 刘言理.老井防砂完井技术研究[J].化工管理，2015，9，85.