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摘要：针对目前在用充填工具存在套管带压、液流通道小、施工后丢手的问题，研制一种集底部筛管充填、地层挤压充填、环空充填功能于一体，无套压施工、大通道的防砂充填工具。该工具研制成功后，在胜利油田分公司孤岛采油厂应用6口井，施工成功率100%，产液、产油量均提高了1倍，防砂有效期延长100d，具有良好的应用前景。
关键词：多功能;无套压;充填工具;研制;应用
前言
砾石充填防砂以其适应性强、防砂有效率高、有效期长而得到广泛的应用。但是，目前孤岛油田在用充填工具存在施工过程中全井套管承受高压、液流通道小、丢手工序在充填施工后的问题，因此对油田高含水开发过程中套管缺乏保护，防砂后丢手易发生丢不开的现象。研制了一种新型充填工具，施工过程无套压、先期丢手、大通道，实现底部筛管充填、地层挤压充填、环空充填多功能一体化。现场应用表明，该工具结构合理，使用方便，性能稳定可靠［1］。
1 工具的结构、工作原理及性能特点
1.1 结构
多功能无套压充填工具由封隔系统、离合系统、充填系统三部分组成。其工具结构见图1：
1.2工作原理
1.2.1坐封
工具按设计下入井内，从油管打液压依次剪断防冲剪钉、锚定剪钉、座封剪钉，充填外套压缩胶筒，达到一定值后卡簧件挂在卡簧套的锯齿形的环槽内，防止胶筒回弹复位，保持压缩扩张状态，密封油套环空。
1.2.2丢手：
井口正转油管使离合螺母退开实现充填系统与封隔系统分离。
1.2.3充填
⑴、底部信号筛管充填
上提管柱40cm，井口开泵。液体由油管进入，经底部筛管返至油套环空流出地面。加砾石充填。使砾石把底部信号筛管填充满后。充填压力上升。
⑵、地层挤压充填
下放充填工具40cm至原位，此时充填系统返液口关闭，砾石通过地填孔挤入地层，实现地层挤压充填。
⑶、筛套环空循环充填
地层充填完成后，扩散压力，上提充填系统1m，进行筛套环空循环充填。
⑷、反洗
筛套环空循环充填完成后，上提充填系统3—5m ，反循环冲洗出管内剩余砾石，起出充填系统。
1.3技术参数
根据孤岛油田油井常用套管规范设计了适用于7//套管的Ф152mm规格的工具，以满足目前油田部分油井的防砂需要。工具规范见表1
1.4 性能特点
⑴、该工具集丢手器、锚定器、密封器、液体转向器于一体，实现了先丢手而后底部信筛充填、地层挤压充填、环空充填防砂一次完成。
⑵、上部套管不承受高压，既保护了油层段以上的套管和水泥环，又扩大了砾石充填工艺的使用范围，可用于封上采下的防砂油井。
⑶、液体转向器的井下控制阀机构设计新颖，施工方便，操作简单。
⑷、留井工具通径大，施工及生产过程中液流阻力小，改善了油气水的井下流动状态。
2 室内实验
实验的目的是检验充填工具的锚定、坐封、密封及解封性能。
2.1 工具单项试验
⑴、球座密封及丢手压力试验
将球座装入23/8油管密封段内，装好销钉，从内加液压5、7、10、13、15MPa, 通过反复试验，密封压力在5-15MPa下，球座无渗漏，打到13-15MPa实现丢手，封隔系统工作程序与设计吻合，可防止中途座封和有效锚定。
⑵、离合系统试验
a.进入
将离合器公装入离合器芯轴上并进入导向平键内，然后将芯轴套入离合器（母）内，反转芯轴，离合器公在自重条件下顺利进入离合器母内。
b.退出
在离合器对接好后，正转芯轴，离合器（公）在转矩作用下，沿导向平键上移，退出离合器（母）。开合扭矩小于2050 N·m，达到了设计要求。
⑶、封隔系统试验
将封隔器组装好后，放置于试验装置内，从封隔器内腔加液压，进行座封。然后从试验套管两端分别打压25Mpa，稳压30min，压力下降<0.1Mpa，密封压差满足了疏松砂岩地层挤压充填时所需压力［2］。泄压后，用打捞工具从内腔插入使其与解封套对接，用液压千斤上顶解封套使其移动解封，技术指标达到设计要求。
2.2 管柱配套性能试验
将组装合格的封隔器下入内径为φ159.4mm的套管试验井内，打压使封隔器座封，打掉球座，提高泵压至25-26 MPa，停泵5min压力不降，检验封隔器密封良好。正转油管使充填系统与封隔系统脱离，扭矩小于2050N·m，上提管柱，检验系统离合顺利。下入打捞工具，卡住解封套，上提负荷30-40KN，封隔器顺利解封，检验封隔器释放自如。
通过工具单项试验及管柱综合试验结果说明，工具丢手锚定及封隔器结构设计合理，加工质量符合要求，各系统性能可靠。
3现场应用情况及效果
多功能无套压充填工具研制成功后，于2005-2006年11月在胜利油田分公司孤岛采油厂进行了现场应用。先后共施工6口，工艺成功率100%。通过6口井的现场应用，证实该充填工具设计合理，各系统性能良好，一次管柱完成单井防砂全部工序。实现了无套压安全施工，大通径减小液流阻力的目的。施工井平均日液由防砂前28.2t/d升至防砂后60.6t/d；平均日油由防砂前1.6t/d升至防砂后3.2t/d，液油均提高了1倍；防砂平均有效期目前为200天，且仍然有效。目前累计产油2053.2t，累计增油1134.7t（见表2）。
4 结论
⑴、多功能无套压充填工具的成功研制，实现了底部筛管充填、地层挤压充填、环空充填一次完成，提高了防砂质量，有效延长了防砂有效期。
⑵、多功能无套压充填工具采用无套压施工设计，可有效保护油层上部套管。
⑶、多功能无套压充填工具先丢手后防砂，减少井下事故的发生。
⑷、充填工具留井部分最小内径φ96mm，且下端带有反扣安全接头，采用上提方式解封，使工具打捞方便可靠。
参考文献：
［1］ 王玉纯，顾宏伟. 油层出砂机理与防砂方法综述［J］.特种油气藏，1998，5（4）.
［2］油井用封隔器及井下工具手册编写组编. 油田用封隔器及井下工具手册［M］.北京：石油工业出版社，1981：98～101.
关键词：多功能;无套压;充填工具;研制;应用
前言
砾石充填防砂以其适应性强、防砂有效率高、有效期长而得到广泛的应用。但是，目前孤岛油田在用充填工具存在施工过程中全井套管承受高压、液流通道小、丢手工序在充填施工后的问题，因此对油田高含水开发过程中套管缺乏保护，防砂后丢手易发生丢不开的现象。研制了一种新型充填工具，施工过程无套压、先期丢手、大通道，实现底部筛管充填、地层挤压充填、环空充填多功能一体化。现场应用表明，该工具结构合理，使用方便，性能稳定可靠［1］。
1 工具的结构、工作原理及性能特点
1.1 结构
多功能无套压充填工具由封隔系统、离合系统、充填系统三部分组成。其工具结构见图1：
1.2工作原理
1.2.1坐封
工具按设计下入井内，从油管打液压依次剪断防冲剪钉、锚定剪钉、座封剪钉，充填外套压缩胶筒，达到一定值后卡簧件挂在卡簧套的锯齿形的环槽内，防止胶筒回弹复位，保持压缩扩张状态，密封油套环空。
1.2.2丢手：
井口正转油管使离合螺母退开实现充填系统与封隔系统分离。
1.2.3充填
⑴、底部信号筛管充填
上提管柱40cm，井口开泵。液体由油管进入，经底部筛管返至油套环空流出地面。加砾石充填。使砾石把底部信号筛管填充满后。充填压力上升。
⑵、地层挤压充填
下放充填工具40cm至原位，此时充填系统返液口关闭，砾石通过地填孔挤入地层，实现地层挤压充填。
⑶、筛套环空循环充填
地层充填完成后，扩散压力，上提充填系统1m，进行筛套环空循环充填。
⑷、反洗
筛套环空循环充填完成后，上提充填系统3—5m ，反循环冲洗出管内剩余砾石，起出充填系统。
1.3技术参数
根据孤岛油田油井常用套管规范设计了适用于7//套管的Ф152mm规格的工具，以满足目前油田部分油井的防砂需要。工具规范见表1
1.4 性能特点
⑴、该工具集丢手器、锚定器、密封器、液体转向器于一体，实现了先丢手而后底部信筛充填、地层挤压充填、环空充填防砂一次完成。
⑵、上部套管不承受高压，既保护了油层段以上的套管和水泥环，又扩大了砾石充填工艺的使用范围，可用于封上采下的防砂油井。
⑶、液体转向器的井下控制阀机构设计新颖，施工方便，操作简单。
⑷、留井工具通径大，施工及生产过程中液流阻力小，改善了油气水的井下流动状态。
2 室内实验
实验的目的是检验充填工具的锚定、坐封、密封及解封性能。
2.1 工具单项试验
⑴、球座密封及丢手压力试验
将球座装入23/8油管密封段内，装好销钉，从内加液压5、7、10、13、15MPa, 通过反复试验，密封压力在5-15MPa下，球座无渗漏，打到13-15MPa实现丢手，封隔系统工作程序与设计吻合，可防止中途座封和有效锚定。
⑵、离合系统试验
a.进入
将离合器公装入离合器芯轴上并进入导向平键内，然后将芯轴套入离合器（母）内，反转芯轴，离合器公在自重条件下顺利进入离合器母内。
b.退出
在离合器对接好后，正转芯轴，离合器（公）在转矩作用下，沿导向平键上移，退出离合器（母）。开合扭矩小于2050 N·m，达到了设计要求。
⑶、封隔系统试验
将封隔器组装好后，放置于试验装置内，从封隔器内腔加液压，进行座封。然后从试验套管两端分别打压25Mpa，稳压30min，压力下降<0.1Mpa，密封压差满足了疏松砂岩地层挤压充填时所需压力［2］。泄压后，用打捞工具从内腔插入使其与解封套对接，用液压千斤上顶解封套使其移动解封，技术指标达到设计要求。
2.2 管柱配套性能试验
将组装合格的封隔器下入内径为φ159.4mm的套管试验井内，打压使封隔器座封，打掉球座，提高泵压至25-26 MPa，停泵5min压力不降，检验封隔器密封良好。正转油管使充填系统与封隔系统脱离，扭矩小于2050N·m，上提管柱，检验系统离合顺利。下入打捞工具，卡住解封套，上提负荷30-40KN，封隔器顺利解封，检验封隔器释放自如。
通过工具单项试验及管柱综合试验结果说明，工具丢手锚定及封隔器结构设计合理，加工质量符合要求，各系统性能可靠。
3现场应用情况及效果
多功能无套压充填工具研制成功后，于2005-2006年11月在胜利油田分公司孤岛采油厂进行了现场应用。先后共施工6口，工艺成功率100%。通过6口井的现场应用，证实该充填工具设计合理，各系统性能良好，一次管柱完成单井防砂全部工序。实现了无套压安全施工，大通径减小液流阻力的目的。施工井平均日液由防砂前28.2t/d升至防砂后60.6t/d；平均日油由防砂前1.6t/d升至防砂后3.2t/d，液油均提高了1倍；防砂平均有效期目前为200天，且仍然有效。目前累计产油2053.2t，累计增油1134.7t（见表2）。
4 结论
⑴、多功能无套压充填工具的成功研制，实现了底部筛管充填、地层挤压充填、环空充填一次完成，提高了防砂质量，有效延长了防砂有效期。
⑵、多功能无套压充填工具采用无套压施工设计，可有效保护油层上部套管。
⑶、多功能无套压充填工具先丢手后防砂，减少井下事故的发生。
⑷、充填工具留井部分最小内径φ96mm，且下端带有反扣安全接头，采用上提方式解封，使工具打捞方便可靠。
参考文献：
［1］ 王玉纯，顾宏伟. 油层出砂机理与防砂方法综述［J］.特种油气藏，1998，5（4）.
［2］油井用封隔器及井下工具手册编写组编. 油田用封隔器及井下工具手册［M］.北京：石油工业出版社，1981：98～101.