[0001] 本发明属于石油开采技术领域，具体涉及一种充填工具串。

[0002] 水平井砾石充填完井技术是有效解决疏松砂岩油气藏的主要手段。目前，相关防砂技术在四海的需求量巨大，有非常高的经济价值。

[0003] 水平井裸眼砾石充填防砂完井工艺是针对产能丰富地层同时地层疏松易出砂油井，在完井初期就进行砾石充填作业，筛管(盲管)与裸眼井壁之间用充填砾石填实，形成连续稳定的高强度砂体，阻止地层砂向井筒运移，从而解决出砂问题。目前，在砾石充填过程中，外管柱上充填滑套的打开与关闭可用于实现砾石充填的不同工序，传统的充填滑套的开关主要依靠弹性爪机构实现，但是弹性爪机构的可靠性欠佳，且有效寿命短，在砾石充填作业中无法保证滑套开、关工具动作到位，导致砾石充填作业失效。

[0040] 为了更好的了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明的一种充填工具串做进一步详细的描述。

[0041] 如图1、图2、图6所示，其示出了本发明实施例的一种充填工具串，包括内管柱和外管柱，内管柱位于外管柱的内部；外管柱包括依次连接的封隔器、延伸筒、充填滑套4、指示接箍、筛管、密封筒和浮鞋；内管柱包括依次连接的坐封工具、导流阀、单关工具1、循环阀工具2和负荷显示器等。内管柱为服务工具管柱，充填完成后可从外管柱中取出。具体的坐封工具用于实现封隔器的坐封。导流阀具有打开和关闭两个状态，用于实现砾石充填过程中的不同操作。

[0042] 当充填滑套4处于打开状态时，上提内管柱使单关工具1从充填滑套4的下方移动至充填滑套4的上方时，单关工具1能够带动滑套挡块42运动使充填滑套4关闭，且充填滑套4关闭后，下放内管柱使单关工具1从充填滑套4的上方移动至充填滑套4的下方时，单关工具1不能带动滑套挡块42运动；具体的，充填滑套4上具有流通孔41，流通孔41的打开或者关闭是通过滑套挡块42实现的，充填滑套4打开时，滑套挡块42位于流通孔41的下方，充填滑套4关闭时，滑套挡块42挡在流通孔41处；当充填滑套4处于打开状态且单关工具1处于滑套挡块42的下方时，上提内管柱单关工具1随之上移，单关工具1上移能够带动滑套挡块42上移至挡在流通孔41处，从而实现充填滑套4的关闭，充填滑套4关闭后下放内管柱，单关工具
1下移，单关工具1下移无法带动滑套挡块42下移，因此充填滑套4不能被单关工具1打开。

[0043] 循环阀工具2用于在下放内管柱使循环阀工具2从充填滑套4的上方移动至充填滑套4的下方时带动滑套挡块42运动使充填滑套4打开。

[0044] 由前述可知单关工具1位于循环阀工具2的上方，因此当充填滑套4处于打开状态时，上提内管柱使单关工具1从充填滑套4的下方移动至充填滑套4的上方时，充填滑套4被单关工具1关闭，继续上移则可将循环阀工具2移动至充填滑套4的上方，当需要打开充填滑套4时，下放内管柱，循环阀工具2从充填滑套4的上方移动至充填滑套4的下方，充填滑套4被循环阀工具2打开，继续下放内管柱可将单关工具1下放至充填滑套4的下方，再次上提内管柱，仅将单关工具1移动至充填滑套4的上方时，充填滑套4再次被单关工具1关闭，再次下放内管柱，由于单关工具1无法打开充填滑套4，因此充填滑套4仍处于关闭状态，从而可以实现砾石充填过程中充填过程和反循环过程的切换。砾石充填的过程包括下入管柱、封隔器坐封、验封、充填、反循环、验滑套和酸洗等，其中在下入管柱、封隔器坐封、验封和充填过程中充填滑套4均处于打开的状态，在反循环、验滑套和酸洗过程中充填滑套4处于关闭状态。

[0045] 在一具体实施例中，如图1所示，单关工具1包括筒体11，筒体11上部设有限位台阶12，筒体11的下端连接有下连接头13，下连接头13用于与下方的循环阀工具2连接，限位台阶12和下连接头13之间的筒体11上套设有锁块14，锁块14的中部开设有单关凹槽141；

[0046] 在上提内管柱使上凸起421位于单关凹槽141内后，锁块14能够带动滑套挡块42上移至挡在充填滑套4的流通孔41处，在充填滑套4关闭后，锁块14能够与滑套挡块42脱离；

[0047] 在下放内管柱使下凸起422位于单关凹槽141内后，锁块14能够与下凸起422脱离，再次继续下放内管柱时，锁块14能够与滑套挡块42脱离。

[0048] 上提内管柱的过程中，具体的，当单关工具1向着靠近滑套挡块42的方向移动至上凸起421卡在锁块14上的单关凹槽141内后，锁块14的直径恢复，锁块14上移通过单关凹槽141带动滑套挡块42上移，从而使滑套挡块42挡在充填滑套4的流通孔41处，充填滑套4关闭；流通孔41的上方设有与充填滑套4连接的上限位挡块43，当锁块与上限位挡块43接触后，上限位挡块43压缩锁块使锁块14直径缩小，锁块14与上凸起421脱离，锁块14可以继续移动至充填滑套4的上方。

[0049] 当单关工具1位于充填滑套4的上方且下放内管柱时，具体的，当锁块14下移至下凸起卡在锁块14上的单关凹槽141内后，下凸起可以与单关凹槽脱离，锁块14继续移动至下限位挡块的下方。

[0050] 在一具体实施例中，锁块14的内壁上开设有安装槽，安装槽从锁块14的内壁向外延伸至锁块14的中部，安装槽内设置有第一弹簧15，锁块14的上端设有上延伸环142，上延伸环142的外部套设有套环16，锁块14的下端设有下延伸环143，下连接头13的上端延伸至套在下延伸环143的外部，套环16和下连接头13的上端将第一弹簧15压缩在安装槽内。

[0051] 本实施例中，锁块14和筒体11之间设置有第一弹簧15，上延伸环142的外部套设有套环16，下延伸环143的外部套设有下连接头13，套环16和下连接头13套在锁块14上，使得位于锁块14的安装槽内的第一弹簧15处于被压缩的状态，且锁块14的内壁和筒体11的外部之间具有锁块14收缩的让位空间，该让位空间的存在使得锁块14能够被压缩，锁块14被压缩后锁块14的直径缩小。

[0052] 在一实施例中，锁块14靠近上延伸环142处设有上压缩引导斜面144，上压缩引导斜面144与下限位挡块配合以使锁块14能够被下限位挡块压缩；上压缩引导斜面144与流通孔41上方的上限位挡块43配合以使锁块14能够被上限位挡块43压缩；单关凹槽141的下侧面为平面，以使当上凸起位于单关凹槽141内后锁块14能够带动滑套挡块42上移至挡在充填滑套4的流通孔41处。

[0053] 具体的，上提内管柱的过程中，锁块14首先经过下限位挡块44，锁块14被下限位挡块压缩以便锁块14能够通过下限位挡块44上移；当下凸起位于单关凹槽的上方时，锁块仍被下限位挡块压缩，因此下凸起不会落入单关凹槽内，锁块上移，锁块同时被上凸起和下凸起压缩，当锁块与下凸起脱离后，锁块开始只被上凸起压缩，当上凸起落入单关凹槽内后，如图9所示，上凸起和单关凹槽之间的接触面为平面，因此上凸起随着锁块上移，锁块上移从而使滑套挡块42挡在充填滑套4的流通孔41处，充填滑套4关闭，如图8所示，锁块上移上压缩引导斜面144先与上限位挡块43的下侧斜面贴合，锁块14被上限位挡块43压缩实现锁块14和滑套挡块42的脱离。

[0054] 在一实施例中，锁块14靠近下延伸环143处设有下压缩引导斜面145，下压缩引导斜面145与上限位挡块配合以使锁块14能够被上限位挡块压缩，单关凹槽141的上侧面为脱离引导斜面146，脱离引导斜面146用于与滑套挡块42的上凸起421的上侧斜面配合以使上凸起421能够从单关凹槽141内脱离；下压缩引导斜面145与流通孔41下方的下限位挡块44配合以使锁块14能够与滑套挡块42脱离。

[0055] 具体的，下放内管柱的过程中，锁块14首先经过上限位挡块43，锁块14被上限位挡块43压缩以便锁块14能够通过上限位挡块43下移；锁块14通过上限位挡块后，上凸起刚好落入单关凹槽内，上凸起421位于单关凹槽141内后，单关凹槽141的上侧面为脱离引导斜面146，脱离引导斜面146与上凸起421的上侧斜面配合，因此锁块14上移上凸起421的上侧斜面压缩脱离引导斜面146使得上凸起421从单关凹槽141脱离，因此锁块14下移无法通过上凸起421打开充填滑套4；锁块14继续下移，下凸起422开始与上凸起一起压缩锁块14，当下凸起落入单关凹槽内后，单关凹槽的脱离引导斜面146与下凸起的上侧面接触，锁块被下凸起压缩，同样下凸起无法打开滑套挡块42，当锁块与下限位挡块接触后，下限位挡块与脱离引导斜面146配合，锁块脱离下限位挡块。

[0056] 在一实施例中，下连接头13包括上面的下连接头第一段131和下面的下连接头第二段132，其中下连接头第一段131的内径大于下连接头第二段132的内径，下连接头第一段131套在下延伸环143的外部，下连接头第二段132套在筒体11的外部且与筒体11之间通过连接螺钉17连接，下延伸环143的下方设有连接环19，下连接头第二段132的上端和连接环
19之间设有让位空间，下连接头第一段131、连接环19和筒体11之间通过剪切销钉18连接。

[0057] 本实施例中，下连接头13包括了下连接头第一段131和下连接头第二段132，下连接头第一段131的内径大于下连接头第二段132的内径，下连接头第二段132的最下端具有缩口，该缩口与筒体11的下端抵接；下连接头第二段132套在筒体11的外部且下连接头第二段132与筒体11之间通过连接螺钉17连接，当筒体11移动时能够带动下连接头13随之移动，从而便于带动下方管柱移动；连接环19设置在下延伸环143和下连接头第二段132的上端之间，连接环19与下连接头第二段132的上端之间具有一让位空间，下连接头第一段131、连接环19和筒体11之间通过剪切销钉18连接，当锁块14被上限位挡块43卡住导致锁块14无法收缩脱离上限位挡块43时，上提内管柱剪切销钉18被剪断，连接环19和锁块14向着让位空间方向移动；下连接头第一段131的上端为与下压缩引导斜面145配合的斜面，因此锁扣被下连接头第一段131压缩从而使锁扣能够顺利通过上限位挡块43。

[0058] 在一实施例中，如图2‑图3所示，循环阀工具2包括循环阀本体26，循环阀本体26的上端连接有上接头21，循环阀本体26的下端连接有下接头22，循环阀本体26的外部套设有锁环23，锁环23的中部设有上台阶24和下台阶25，上台阶24和下台阶25之间设有凹槽27；本实施例中上接头21用于与上方的管柱连接，下接头22用于与下方的管柱连接。

[0059] 由前述可知，当下放内管柱使循环阀工具2从充填滑套4的上方移动至充填滑套4的下方时循环阀工具2能够将充填滑套4打开，具体的，当下放管柱至锁环23的下台阶25与滑套挡块42的上凸起421接触后，下台阶25能够被滑套挡块42的上凸起压缩，当下方管柱至上凸起421位于凹槽27内后，锁环23能够带动滑套挡块42下移至离开充填滑套4的流通孔41处以打开充填滑套4，在充填滑套4打开后，锁环23能够与滑套挡块42脱离。

[0060] 在一具体实施例中，锁环23上开设有若干沿锁环23的长度方向延伸且贯穿锁环23的厚度方向的延伸槽231，上台阶24和下台阶25均位于延伸槽231所在的锁环23处，下台阶25的下侧面为与上凸起421的上侧斜面配合的斜面，以使下台阶25能够被上凸起421压缩；
上台阶24的下侧面为平面，以使当滑套挡块42的上凸起421位于凹槽27内后，锁环23能够带动滑套挡块42下移至离开充填滑套4的流通孔41处；下台阶25的下侧面与流通孔41下方的下限位挡块44配合以使锁环23能够被下限位挡块44压缩实现滑套挡块42与锁环23的脱离。

[0061] 本实施例中，锁环23上的延伸槽231的存在使得锁环23能够被压缩，延伸槽231所在的锁环23部分被压缩时，锁环23的直径减小；由于上台阶24和下台阶25均位于延伸槽231所在的锁环23处，所以直径小于上台阶24或者下台阶25的管柱能够通过压缩上台阶24或者下台阶25的方式通过锁环23。当下放内管柱使循环阀工具2从充填滑套4的上方移动至充填滑套4的下方时，锁环23先被上限位挡块压缩且逐渐过渡至锁环被上限位挡块和上凸起同时压缩，当锁环脱离上凸起后，锁环开始被下凸起压缩，当锁环下移至下凸起落入凹槽内后，如图11所示，由于上台阶24的下侧面为平面，上台阶24的下侧面勾着下凸起向下运动，锁环23带动滑套挡块42下移至离开充填滑套4的流通孔41处，从而实现将充填滑套4打开的目的，如图10所示；当滑套挡块42移动至下限位台阶处后，滑套挡块42无法下移，下台阶被下限位挡块压缩使得下凸起与凹槽27脱离。

[0062] 在一实施例中，上台阶24的上侧面为与下限位挡块配合的斜面，以使上台阶24能够被下限位挡块压缩，上台阶24的上侧面与流通孔41上方的上限位挡块43配合以使锁环23能够被上限位挡块43压缩实现滑套挡块42与锁环23的脱离；下台阶25的上侧面为平面，以使当滑套挡块42的上凸起位于凹槽27内后，滑套挡块42能够随着锁环23上移至挡在充填滑套4的流通孔41处。

[0063] 由前述可知，上提内管柱时，通过单关工具1能够将内管柱关闭，在实际应用中，充填滑套4均是由单关工具1关闭的。但是当出现单关工具1无法关闭充填滑套4的特殊情况时，充填滑套4可以由循环阀工具2关闭。

[0064] 具体的上提内管柱，上台阶24和下台阶25被压缩通过下限位挡块44；当上台阶24移动至下凸起位于凹槽27内后，凹槽27的下侧面也即下台阶25的上侧面为平面，锁环23上移凹槽27下侧面与下凸起的下侧面配合，因此锁环被压缩继续上移，当锁环上移至下台阶的上侧面与上凸起的下平面接触后，滑套挡块被锁环带着向上运动将充填滑套关闭，当滑套挡块42上移至与上限位挡块43接触后，由于上限位挡块43的阻挡，滑套挡块42无法继续上移，锁环23开始被上限位挡块43压缩实现锁环23和滑套挡块42的脱离。

[0065] 在一实施例中，如图4所示，循环阀本体26包括中心管263，中心管263的上端连接有阀座262，阀座262的上端与上接头21连接，中心管263的下端与下接头22连接，阀座262的中部设有向阀座262内延伸的缩口部，缩口部两侧的阀座262上均设有贯穿阀座262的液孔2621，阀座262和上接头21之间设有固定环，固定环的中部设有阀芯261，阀芯261和固定环之间连接有第二弹簧29，第二弹簧29被配置为使阀芯261抵在缩口部上，阀座262的外部套设有旁通环264，旁通环264的上下两端分别通过密封圈与阀座262密封连接，旁通环264的下端与锁环23通过连接销钉连接，旁通环264的中部设有旁通空间2641。

[0066] 本实施例中，循环阀本体26包括中心管263、阀座262、旁通环264和锁环23，锁环23的上端被旁通环264限位，锁环23的下端被下接头22限位，阀座262连接在中心管263的上端，阀座262内设有贯穿阀座262的上端和下端的通孔，阀座262的通孔与中心管263的中心孔连通，阀座262内具有缩口部，阀芯261通过第二弹簧29被压缩的缩口部上；缩口部的上方和下方的阀座262上均设有液孔2621，当旁通环264挡住其中一组液孔2621时两组液孔2621之间不连通，当两组液孔2621均与旁通空间2641连通时，两组液孔2621之间能够相互连通，因此两组液孔2621之间是否连通是由旁通环264和阀座262的相对位置决定的，旁通环264和阀座262之间通过密封圈连接。

[0067] 旁通环264和阀座262的相对位置的改变则是由外管柱上的限位块的下侧斜面和上台阶24的上侧斜面配合，或者外管柱上的限位块的上侧斜面与下台阶25的下侧斜面配合实现的。具体的以外管柱上的限位块的上侧斜面与下台阶25的下侧斜面贴合时，两组液孔2621连通为例，下放内管柱时当下台阶25受到的力不足以使下台阶25变形时，下台阶25不能跟随中心管263及阀座262下移，因此旁通环264和锁环23处于静止状态，因此旁通环264与阀座262出现相对运动，导致下方的一组液孔2621被旁通环264的下端挡住，此时两组液孔2621由连通变为不连通。

[0068] 在一实施例中，阀芯261上设有若干漏槽28，漏槽28用于连通阀芯261上方和阀芯261下方之间的空间，漏槽28的设置用于保持全过程对地层的正向压力，防止地层抽济、压迫。

[0069] 在一实施例中，如图5所示，内管柱还包括验封工具3，验封工具3包括验封工具上接头31、内套管32和长连接套33，验封工具上接头31用于连接上方管柱，内套管32与验封工具上接头31连接，内套管32的下端与长连接套33连接，上连接套33的下端用于连接下方管柱，验封工具上接头31和下方管柱之间连接有中心管，验封工具上接头31上开设于贯穿验封工具上接头厚度的进液孔34，长连接套33上设有贯穿长连接套厚度的出液孔35。

[0070] 本实施例中验封工具3用于对封隔器进行验封，现有技术中封隔器验封依托于爆破盘结构，但因其爆破稳定性差以及工具多次使用后精度降低，导致验封失败，给现场应用带来极不便利和经济损失。本实施例的验封工具3克服了现有技术的缺点，具体的验封工具3的上部连接封隔器，下部连接导流阀，当需要对封隔器验封时，根据管柱的配长上提内管柱使验封工具的出液孔35伸入封隔器的胶筒内，此时，整个管柱的流道关闭，向验封工具的进液孔处进行环空打压，即可实现顶部封隔器的验封功能。

[0071] 需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

[0072] 此外，术语“一”、“二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

[0073] 在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0074] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。