阅读说明：本技术 一种裸眼砾石充填防砂工艺及裸眼砾石充填防砂服务管柱 (Open-hole gravel packing sand prevention process and open-hole gravel packing sand prevention service pipe string ) 是由 杨国 阎新颖 陶风 王琼 王璞 王慧 张健 朱向斌 刘书欣 于 2020-07-01 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种裸眼砾石充填防砂工艺及裸眼砾石充填防砂服务管柱,属油气井井下作业技术领域.本发明的裸眼砾石充填防砂服务管柱包括内管柱和外管柱,内管柱由依次连接的坐封工具、分流阀、密封短接、静压测试塞、流动短接、反循环单流阀、负荷指示器、冲管和抛光管构成；外管柱由依次连接的顶部封隔器、上延伸筒、充填滑套、下延伸筒A、负荷显示接箍、下延伸筒B、快速接头、筛管和双阀浮鞋构成；本发明通过内管柱和外管柱的一次下入,可进行管柱充填、反循环、酸洗作业,作业过程中,管柱的上提、下放通过负荷指示器7进行定位,具有操作简单,效果显著的特点,具有积极的推广意义。(The invention relates to a naked-eye gravel packing sand prevention process and a naked-eye gravel packing sand prevention service string, belonging to the technical field of downhole operation of oil and gas wells, wherein the naked-eye gravel packing sand prevention service string comprises an inner string and an outer string, wherein the inner string consists of a setting tool, a shunt valve, a sealing short circuit, a static pressure test plug, a flow short circuit, a reverse circulation check valve, a load indicator, a flushing pipe and a polishing pipe which are sequentially connected; the outer pipe column consists of a top packer, an upper extension barrel, a filling sliding sleeve, a lower extension barrel A, a load display coupling, a lower extension barrel B, a quick joint, a sieve pipe and a double-valve float shoe which are connected in sequence; the invention can carry out the operations of filling, reverse circulation and acid washing of the pipe column by one-time running of the inner pipe column and the outer pipe column, and the lifting and the lowering of the pipe column are positioned by the load indicator 7 in the operation process, thereby having the characteristics of simple operation and remarkable effect and having positive popularization significance.)

一种裸眼砾石充填防砂工艺及裸眼砾石充填防砂服务管柱

技术领域

本发明涉及一种裸眼砾石充填防砂工艺及裸眼砾石充填防砂服务管柱，属油气井井下作业技术领域。

背景技术

目前，许多深水井和高产井的完井方式多为裸眼完井，因为裸眼完井能够使油层产能达到最大，裸眼完井的特点是暴露面积大，产量高，完井费用低，但适应性窄，仅适用于地层稳定的单一油气层，无法进行选择性酸化或压裂等。随着钻井技术的不断完善和成熟，水平井在油田开发过程中占有越来越重要的位置。通常人们把最大井斜角接近或达到90°，且具有一定水平位移的井称为水平井。油、气井出砂是石油开采遇到的重要问题之一。如果砂害得不到治理，油、气井出砂会越来越严重，致使出砂油、气井不能有效的开发。水平井裸眼砾石充填完井一方面可以有效保持井眼稳定性，同时还能取得明显的防砂效果。以往的裸眼砾石充填完井工具进行替泥浆、充填以及酸洗作业时，需要下两趟管柱，坐封工具一般采用机械坐封，需要进行反洗球作业才能依次完成替泥浆、充填以及酸洗作业，不仅操作复杂，而且成本较高，因此还需不断改进。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种可确保井壁稳定、无需进行反洗球作业，管柱下入后可依次实现替泥浆、充填、破胶等作业的裸眼砾石充填防砂工艺及裸眼砾石充填防砂服务管柱。

本发明的技术方案是：

一种裸眼砾石充填防砂工艺，其特征在于：它包括以下步骤；

1）、首先连接组装裸眼砾石充填防砂服务管柱，裸眼砾石充填防砂服务管柱包括内管柱和外管柱，内管柱由依次连接的坐封工具、分流阀、密封短接、静压测试塞、流动短接、反循环单流阀、负荷指示器、冲管和抛光管构成；外管柱由依次连接的顶部封隔器、上延伸筒、充填滑套、下延伸筒A、负荷显示接箍、下延伸筒B、快速接头、筛管和双阀浮鞋构成；

2）、通过油管将外管柱下入到井中预定位置，并通过井口将其固定后，再通过油管将内管柱下入到外管柱中，然后从井口对油管进行打压，以对内管柱、外管柱进行正循环测试，并剔除外管柱内泥浆；

3）、向内管柱内投入1.75in铜球，铜球落至坐封工具上的球座处后，通过油管打压以推动坐封工具的活塞运动，在由活塞推动顶部封隔器使其坐封；

4）、顶部封隔器坐封后，继续对油管打压，坐封工具丢手，球座打落，铜球下落至静压测试塞上的下球座处；继续对油管加压，测试塞、限位环向下运动，从套管打压验封顶部封隔器坐封是否合格，

5）、验封时，先将管柱上提，反循环单流阀6上的弹性套筒受力向下运动，反循环单流阀6关闭，然后再下压管柱到验封位置，由负荷指示器7定位，验封合格后，继续由套管打压，反循环单流阀上的***片受压破裂，下球座、滑动套筒向下运动，滑动套筒上的孔关闭，静压测试塞侧通道打开；反循环单流阀中间小流道打开

6）、先上提再下压管柱，通过反循环单流阀上的弹性套筒将充填滑套打开，继续下压管柱，反循环单流阀通道打开，管柱下放至充填位置，油管泵入充填液，进行充填作业；

7）、充填完成后，上提管柱，套管内泵入液体进行反循环作业，将油管内多余的砾石洗出井筒；

8）、反循环作业完成后，继续上提管柱至酸洗位置，再投入钢球至分流阀球座，油管打压，分流阀旁通向下运动，油管泵入酸洗液，对工具进行酸洗作业；

9）、酸洗作业完成后，起出内管柱和外管柱；裸眼砾石充填防砂作业完成。本发明通过内管柱和外管柱的一次下入，可进行管柱充填、反循环、酸洗作业，作业过程中，管柱的上提、下放通过负荷指示器进行定位，具有操作简单，效果显著的特点。

所述内管柱的坐封工具由芯轴、坐封组件、衬套组件和释放组件构成，芯轴的内孔为阶梯孔，芯轴上设置有上传压孔，芯轴的顶端套装有坐封组件，坐封组件与芯轴键连接，芯轴的底端套装有释放组件，释放组件与芯轴螺纹连接，芯轴的顶端端口内套装有衬套组件。

所述的坐封组件由上接头、上球座、密封环、上压帽、活塞、外套管、延伸筒、滑套、下压帽和锁定组件构成，上接头内螺纹安装有上球座，上接头上套装有密封环，密封环下方的上接头上螺纹安装有外套管，外套管的顶端螺纹安装有上压帽；外套管与上接头之间滑动安装有活塞，活塞下方的芯轴上套装有延伸筒，延伸筒通过剪切销钉与芯轴连接，延伸筒的底端端口内套装有锁定组件，锁定组件上方的延伸筒上套装有滑套，滑套通过剪切销钉与延伸筒连接，滑套的顶端螺纹安装有下压帽。

所述的锁定组件由锁定座、限位销、安装环、锁定凸头和弹簧构成，锁定座上插装有多个限位销，限位销下方的锁定座内套装有安装环，安装环上方的锁定座内装有多个锁定凸头，锁定凸头呈凸字形，锁定凸头的顶端设置有限位槽。锁定凸头的底端通过弹簧与安装环连接，锁定凸头的顶端延伸到锁定座外。

所述的衬套组件由密封短节、上释放环、内球座、下释放环和限位环构成，密封短节的顶端套装有上释放环，上释放环通过剪切销钉与密封短节连接，密封短节的底端端口内螺纹安装有限位环，密封短节内套装有内球座，内球座下方的密封短节内套装有下释放环，下释放环通过剪切销钉与密封短节连接，所述的密封短节的内孔为阶梯孔，密封短节上设置有下传压孔。

所述的释放组件由套筒、推筒、内棘轮、外棘轮、滑动支撑环、支撑环压帽、卡瓦、卡簧片、瓦套、定位接头、下球座和下接头构成，推筒的顶端套装有套筒，套筒通过剪切销钉与推筒连接，推筒的底端端口内螺纹安装有内棘轮，内棘轮上啮合安装有外棘轮，外棘轮通过剪切销钉与内棘轮连接，外棘轮下方的芯轴上套装有滑动支撑环，滑动支撑环上间隔设置有多个支撑凸缘，滑动支撑环通过剪切销钉与芯轴连接，滑动支撑环的顶端螺纹安装有支撑环压帽，支撑环压帽下方的滑动支撑环上套装有卡瓦，卡瓦内卡装有卡簧片，卡瓦上套装有瓦套，瓦套与芯轴之间螺纹安装有定位接头，定位接头内螺纹安装有下球座，下球座的底端螺纹安装有下接头。

内管柱的分流阀由上接头、下接头、中间接头和旁通套构成，中间接头的一端螺纹安装有上接头，中间接头的另一端螺纹安装有旁通套，旁通套端头螺纹安装有下接头，下接头与旁通套之间设置有硫化密封件，中间接头与上接头之间设置有紧定螺钉，以进行周向限位，旁通套的圆周上设置有旁通孔，旁通套内设置有旁通球座，旁通球座的中心孔为锥形孔，旁通球座上设置有液流孔。

内管柱的静压测试塞由中间密封筒、带孔管和下延伸筒构成，中间密封筒的一端螺纹安装有带孔管，带孔管的端口内螺纹安装有球座；间密封筒的另一端螺纹安装有下延伸筒，中间密封筒与带孔管和下延伸筒之间分别设置有硫化密封件；中间密封筒内通过支架安装有测试塞，支架一侧的中间密封筒内通过滑动套筒螺纹安装有下球座，中间密封筒内的带孔管端头通过固紧螺钉安装有释放环，下球座通过剪切销钉与释放环连接；所述的测试塞端头通过紧定螺钉安装有限位环，支架与测试塞之间设置有剪切销钉，滑动套筒和带孔管的圆周上分别设置有液流孔。

内管柱的反循环单流阀由由旁通阀开启机构和反循环机构构成，其特征在于：旁通阀开启机构包括上套筒、弹性套筒、中间接头a、滑套、底部弹爪、旁通套管、密封环、上接头、下接头、紧定螺钉、隔环和锁帽。反循环机构包括流动接头、中间接头b、弹簧、流动短接、十字接头、上密封接头、下密封接头、***片、C型环、密封阀座、十字套筒、上十字接头。

所述上套筒上套装有弹性套筒，上套筒用于构建内部液流通道和支撑弹性套筒。

弹性套筒右端通过中间接头a装接有滑套，滑套右端装接有底部弹爪，滑套通过底部弹爪限制定位；上套筒通过O型密封圈装接有旁通套管，旁通套管构成正循环通道；旁通套管与滑套相对应；；滑套与弹性套筒相配合，打开或关闭旁通套管的旁通孔；流动接头的一端通过中间接头b和弹簧与流动短接连接，流动短接与十字接头连接；流动接头的另一端通过O型密封圈与上密封接头连接，上密封接头构成内外流道的隔离。

上密封接头通过O型密封圈装接有下密封接头，下密封接头与密封阀座构成内流道孔的密封。上密封接头与下密封接头之间通过O型密封圈安装有***片；***片用于验封顶部封隔器胶筒的密封性；流动接头的大径端与上接头连接，流动接头的小径端通过C型环和O型密封圈安装在密封阀座上，C型环用于密封阀座的限制定位，密封阀座与下接头固装；所述流动接头上装有十字套筒，十字套筒用于支撑和扶正流动接头，密封环与O形密封圈配合，密封旁通套管的旁通孔的通道。

充填滑套12由外套管12-1、上接头12-2和密封筒12-3构成，外套管一端螺纹安装有上接头，上接头端头螺纹安装有密封筒；外套管和内通过挡圈活动安装有内滑套，内滑套对应的外套管圆周上均布有通孔。

外管柱的双阀浮鞋由由下阀座、上接头和引鞋构成，下阀座一端螺纹安装有上接头，下阀座上设置有下阀座中心孔，下阀座中心孔内活动插装有上止回阀，上止回阀与上接头的中心孔抵靠密封连接；下阀座另一端螺纹安装有引鞋，引鞋上设置有引鞋中心孔，引鞋中心孔内活动插装有下止回阀，上止回阀和下止回阀上分别套装有弹簧，上止回阀上的弹簧分别与上止回阀和下阀座抵靠连接，下止回阀上的弹簧分别与下止回阀和引鞋抵靠连接。下止回阀与下阀座中心孔抵靠密封连接；所述的引鞋上均布有主流道，主流道通过下止回阀与下阀座中心孔间歇连通；引鞋的圆周上设置有环槽，环槽上与主流道对应状设置有侧流孔，侧流孔与主流道连通；下阀座上均布设置有液流通道，液流通道与下阀座中心孔连通，液流通道通过上止回阀与上接头的中心孔间歇连通。所述的侧流孔呈倾斜状设置，侧流孔直径小于主流道直径。

本发明与现有技术相比的有益效果在于：

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、减少作业的工具数量，以较少的工具完成指定目标，节约工具成本；减少管柱下入次数，降低作业风险。

2、所有作业阶段静液柱压力作用在地层上，确保井壁稳定有效进行防砂作业；

3.无需反洗球作业，节约人力成本，节省作业时间及操作步骤，缩短作业周期；提高效率，管柱下入后可依次实现替泥浆、充填、酸化（破胶）等功能，操作简单，效果显著。

附图说明

图1为本发明的外管柱的结构示意图；

图2为本发明的内管柱的结构示意图；

图3为本发明坐封工具的结构示意图；

图4为图3中的A处放大示意图；

图5为坐封工具的坐封组件的剖面结构示意图；

图6为图5中的B处放大示意图；

图7为坐封工具型的锁定凸头的结构示意图；

图8为坐封工具的衬套组件的剖面结构示意图；

图9为坐封工具的释放组件的剖面结构示意图；

图10为坐封工具与顶部封隔器的连接状态示意图

图11为坐封工具坐封顶部封隔器的示意图

图12为坐封工具的开启工作示意图；

图13为坐封工具的释放工作示意图；

图14为本发明静压测试塞的结构示意图；

图15为本发明静压测试塞的开启状态示意图；

图16为本发明反循环单流阀的结构示意图；

图17为反循环单流阀的旁通阀关闭后的液体流向示意图；

图18为反循环单流阀的旁通阀打开后的液体流向示意图；

图19为本发明充填滑套的开启状态示意图；

图20为本发明充填滑套的关闭状态示意图；

图21为本发明分流阀的开启状态示意图；

图22为本发明分流阀的关闭状态示意图;

图23为本发明双阀浮鞋的结构示意图；

图24是图23中A-A向的结构示意图；

图25是图23中B-B向的结构示意图；

图26是本发明双阀浮鞋的开启状态示意图。

图中：1、坐封工具，1-1、芯轴，1-2、上传压孔，1-3、坐封组件，1-4、上接头，1-5、上球座，1-6、密封环，1-7、上压帽，1-8、活塞，1-9、外套管，1-10、延伸筒，1-11、滑套，1-12、下压帽，1-13、锁定组件，1-14、锁定座，1-15、限位销，1-16、安装环，1-17、锁定凸头，1-18、弹簧，1-19、限位槽，1-20、衬套组件，1-21、密封短节， 1-22、上释放环，1-23、内球座，1-24、下释放环，1-25、限位环，1-26、下传压孔，1-27、释放组件，1-28、套筒，1-29、推筒，1-30、内棘轮，1-31、外棘轮，1-32、滑动支撑环，1-33、支撑环压帽，1-34、卡瓦，1-35、卡簧片，1-36、瓦套，1-37、定位接头，1-38、下球座，1-39、下接头；2、分流阀，2-1、上接头，2-2、下接头，2-3、中间接头，2-4、旁通套，2-5、硫化密封件，2-6、旁通球座；2-7、液流孔， 2-8、连通孔，3、密封短接，4、静压测试塞，4-1、中间密封筒，4-2、带孔管，4-3、下延伸筒，4-4、球座，4-5、硫化密封件，4-6、支架，4-7、测试塞，4-8、滑动套，4-9、下球座，4-10、释放环，4-11、限位环；5、流动短接，6、反循环单流阀，6-1、上套筒， 6-2、弹性套筒，6-3、中间接头a，6-4、滑套，6-5、底部弹爪，6-6、旁通套管，6-7、流动接头，6-8、中间接头b，6-9、弹簧，6-10、流动短接，6-11、十字接头，6-12、上密封接头，6-13、下密封接头，6-14、***片，6-15、C型环，6-16、密封阀座，6-17、十字套筒，6-18、密封环，6-19、上接头，6-20、下接头，6-21、紧定螺钉，6-22、隔环，6-23、锁帽，6-24、上十字接头；7、负荷显示接箍，8、冲管，9、抛光管，10、顶部封隔器，11、上延伸筒，12、充填滑套，12-1、外套管，12-2、上接头，12-3、密封筒，12-4、内滑套，12-5、通孔，13、下延伸筒A，14、负荷显示接箍，15、下延伸筒B，16、快速接头，17、筛管，18、双阀浮鞋，18-1、下阀座，18-2、上接头，18-3、引鞋，18-4、下阀座中心孔，18-5、上止回阀，18-6、液流通道，18-7、引鞋中心孔，18-8、下止回阀，18-9、主流道，18-10、环槽，18-11、侧流孔，18-12、弹簧。

具体实施方式

该裸眼砾石充填防砂工艺，它包括以下步骤；

首先连接组装裸眼砾石充填防砂服务管柱，裸眼砾石充填防砂服务管柱包括内管柱和外管柱，内管柱由依次连接的坐封工具1、分流阀2、密封短接3、静压测试塞4、流动短接5、反循环单流阀6、负荷指示器7、冲管8抛光管9构成；外管柱由依次连接的顶部封隔器10、上延伸筒11、充填滑套12、下延伸筒A13、负荷显示接箍14、下延伸筒B15、快速接头16、筛管17和双阀浮鞋18构成；内管柱（服务管柱）的坐封工具安装在内管柱最上端，下入时由承载凸耳承载井筒管柱重量，打压后可坐封顶部封隔器10；密封短接3安装在分流阀2与静压测试塞4之间，与分流阀2及静压测试塞4通过螺纹连接，工作时***井筒密封段，起密封作用，静压测试塞4与密封短接3及流动短接4通过螺纹连接，为管柱液体流动提供通道，是管柱进行充填作业的关键。流动短接5安装在静压测试塞4与反循环单流阀6之间，

与静压测试塞4及反循环单流阀6通过螺纹连接，起密封作用；反循环单流阀6关闭时可用于工具验封，反循环单流阀6打开时可为工具充填、反循环、酸洗提供通道。负荷指示器7与反循环单流阀6通过螺纹连接，通过负荷显示定位，是管柱上提下放准确定位的关键；冲管8与负荷指示器7通过螺纹连接，是可以下到油管内进行冲砂的小直径管子，起到为管柱清除砂堵，冲砂的作用；抛光管9安装在内管柱最下端，以提供环形通道。双阀浮鞋由下阀座18-1、上接头18-2和引鞋18-3构成，下阀座18-1一端螺纹安装有上接头18-2，下阀座18-1上设置有下阀座中心孔18-4，下阀座中心孔18-4内插装有上止回阀18-5，上止回阀18-5与下阀座中心孔18-4活动密封连接；上止回阀18-5的端头延伸至上接头18-2的中心孔内，延伸至上接头18-2中心孔的上止回阀5与上接头18-2的中心孔抵靠密封连接；下阀座18-1上均布设置有液流通道18-6，液流通道18-6与下阀座中心孔18-4连通，液流通道18-6通过上止回阀18-5与上接头18-2的中心孔间歇连通，上止回阀18-5的作用是使钻井液只能由上接头18-2的中心孔进入液流通道18-6中，而不能由液流通道18-6进入上接头18-2中心孔中，进而防止钻井液导流，特别是防止水泥浆导流，而不会使水泥浆或钻井液中的杂质堵塞与上接头18-2相连的管柱；下阀座18-1另一端螺纹安装有引鞋18-3，引鞋18-3上设置有引鞋中心孔18-7，引鞋中心孔18-7内插装有下止回阀18-8，下止回阀18-8与引鞋中心孔18-7活动密封连接；下止回阀18-8端头延伸至下阀座中心孔18-4内，延伸至下阀座中心孔18-4内的下止回阀18-8与下阀座中心孔18-4抵靠密封连接，下止回阀18-8的作用是防止水泥浆或钻井液导流至下阀座中心孔18-4中，而堵塞下阀座18-1；上止回阀18-5和下止回阀18-8上分别套装有弹簧18-12；上止回阀18-5上的弹簧18-12一端端头与上止回阀18-5抵靠连接，上止回阀18-5上的弹簧18-12另一端端头与下阀座18-1抵靠连接；下止回阀18-8上的弹簧18-12一端端头与下止回阀18-8抵靠连接，下止回阀18-8上的弹簧18-12另一端端头与引鞋18-3抵靠连接；上止回阀18-5同时能在引鞋18-3上的引鞋中心孔18-7堵塞导致下止回阀18-8两端压力差过大而使下止回阀18-8上的弹簧18-12不能推动下止回阀18-8回座复位时，上止回阀18-5能切断钻井液的进入液流通道18-6的通道，即切断钻井液的流通通道，进而切断钻进液的循环。

引鞋18-3上均布有主流道18-9，主流道18-9通过下止回阀18-8与下阀座中心孔18-4间歇连通，主流道18-9为钻井液通向井底使钻井液循环的主要流通通道；引鞋18-3的圆周上设置有环槽18-10，环槽18-10上与主流道18-9对应状设置有侧流孔18-11，侧流孔18-11与主流道18-9连通，侧流孔18-11的作用是主流道18-9端头堵塞时，钻井液能由侧流孔18-11进入引鞋3与套管之间的环空，进而参与钻井液的循环，而不会造成憋堵，不易影响后续作业，不易造成安全事故；侧流孔18-11呈倾斜状设置，侧流孔18-11直径小于主流道18-9直径，其目的是在主流道18-9端头堵塞时，钻井液由侧流孔18-11进入引鞋18-3与套管之间环空的过程中，由于侧流孔18-11相对于主流道18-9孔径较小，因此钻井液由侧流孔18-11喷出时，钻井液流速较大，进而能冲开井底杂质，使杂质不易在环槽18-10处聚集而不会对侧流孔18-11形成憋堵。

双阀浮鞋工作时，将上接头18-2连接在筛管17并并下放至井底，下放至井底后，钻井液通过管柱由上接头18-2的中心孔中通入，当通入上接头18-2中心孔中的钻井液压力足够大时，在钻进液的压力作用下使上止回阀18-5克服上止回阀18-5上弹簧18-12的弹力和下阀座中心孔18-4内钻井液的压力下行，上止回阀18-5下行过程中上止回阀18-5上端与上接头18-2的中心孔脱开，而使上止回阀18-5打开，上接头18-2的中心孔不再被密封，使上接头18-2的中心孔与液流通道18-6连通，钻井液由上接头18-2的中心孔通过液流通道18-6流入下阀座1上的下阀座中心孔18-4中，进入下阀座中心孔18-4内的钻井液推动下止回阀18-8克服下止回阀18-8上弹簧18-12的弹力和引鞋中心孔18-7内钻井液的压力下行而使下止回阀18-8上端与下阀座18-1脱开，进而打开下止回阀18-8，使下阀座中心孔18-4与主流道18-9连通，下阀座中心孔18-4内的钻井液流入主流道18-9中；上止回阀18-5和下止回阀18-8打开后，上接头18-2中心孔中通入的钻井液依次通过上接头18-2的中心孔、液流通道18-6、下阀座中心孔18-4进入主流道18-9中；进入主流道18-9中的钻井液一部分由主流道18-9的出口通入井底进行钻井液的循环，另一部分通过侧流孔18-11进入引鞋18-3与套管之间的环空中，直接参与钻井液循环。

需切断钻进液的循环时，减小由上接头18-2中心孔中通入钻进液的压力，上止回阀18-5上下两端的压力差值不足以克服上止回阀18-5上弹簧18-12的弹力时，上止回阀18-5在弹簧18-12弹力的作用下向上回座复位，使上止回阀18-5和上接头18-2之间密封，而切断上接头18-2中心孔与液流通道18-6之间的连接通道，使上接头18-2中心孔中的钻井液不再进入液流通道18-6中，而使下阀座中心孔18-4内的钻井液压力逐渐减小，下阀座中心孔18-4内的钻井液压力减小至下止回阀18-8两端的压力差值不足以克服下止回阀18-8上弹簧18-12的弹力时，下止回阀18-8在弹簧18-12弹力的作用下向上回座复位，使下止回阀18-8与下阀座18-1密封，进而关闭下阀座中心孔18-4，使下阀座中心孔18-4不再与主流道18-9连通，通过上止回阀18-5和下止回阀18-8彻底切断上接头18-2中心孔至主流道18-9之间的流通通道，而切断钻井液的循环。双阀浮鞋18通过主流道18-9和侧流孔18-11使钻井液循环，能有效防止憋堵，而不会影响后续作业，同时能有效降低安全事故发生的风险。

内管柱和外管柱连接组装完成后，通过油管将外管柱下入到井中预定位置，并通过井口将其固定后，再通过油管将内管柱下入到外管柱中，然后从井口对油管进行打压，以对内管柱、外管柱进行正循环测试，并剔除外管柱内泥浆。

正循环测试完成后，向内管柱内投入1.75in铜球，铜球落至坐封工具1上的球座处后，通过油管打压以推动坐封工具1的活塞运动，再由坐封工具1的活塞推动顶部封隔器10使其坐封。

坐封工具由芯轴1-1、坐封组件1-3、衬套组件1-20和释放组件1-27构成，芯轴1-1的内孔为阶梯孔，芯轴1-1上设置有上传压孔1-2。芯轴1-1的顶端套装有坐封组件1-3，坐封组件1-3由上接头1-4、上球座1-5、密封环1-6、上压帽1-7、活塞1-8、外套管1-9、延伸筒1-10、滑套1-11、下压帽1-12和锁定组件1-13构成，上接头1-4与芯轴1-1键连接，上接头1-4内螺纹安装有上球座1-5，上接头1-4上套装有密封环1-6，密封环1-6下方的上接头1-4上螺纹安装有外套管1-9，外套管1-9的顶端螺纹安装有上压帽1-7，且上压帽1-7套装在密封环1-6上，以增强密封环1-6的密封效果。

外套管1-9与上接头1-4之间滑动安装有活塞1-8，活塞1-8的内孔与上传压孔1-2连通，活塞1-8下方的芯轴1-1上套装有延伸筒1-10，延伸筒1-10通过剪切销钉与芯轴1-1连接，延伸筒1-10的底端端口内套装有锁定组件1-13，锁定组件1-13由锁定座1-14、限位销1-15、安装环1-16、锁定凸头1-17和弹簧1-18构成，锁定座1-14上插装有多个限位销1-15，限位销1-15下方的锁定座1-14内套装有安装环1-16，安装环1-16上方的锁定座1-14内装有多个锁定凸头1-17，锁定凸头1-17呈凸字形，锁定凸头1-17的顶端设置有限位槽1-19，限位槽1-19用来防止锁定凸头1-17与限位销1-15产生干涉，锁定凸头1-17的底端通过弹簧1-18与安装环1-16连接，锁定凸头1-17的顶端延伸到锁定座1-14外，且锁定凸头1-17在限位销1-15的作用下无法离开锁定座1-14；锁定组件1-13上方的延伸筒1-10上套装有滑套1-11，滑套1-11通过剪切销钉与延伸筒1-10连接，滑套1-11的顶端螺纹安装有下压帽1-12。

芯轴1-1的底端套装有释放组件1-27，释放组件1-27由套筒1-28、推筒1-29、内棘轮1-30、外棘轮1-31、滑动支撑环1-32、支撑环压帽1-33、卡瓦1-34、卡簧片1-35、瓦套1-36、定位接头1-37、下球座1-38和下接头1-39构成，推筒1-29套装在芯轴1-1上，推筒1-29的顶端套装有套筒1-28，套筒1-28通过剪切销钉与推筒1-29连接，推筒1-29的底端端口内螺纹安装有内棘轮1-30，内棘轮1-30上啮合安装有外棘轮1-31，外棘轮1-31通过剪切销钉与内棘轮1-30连接，外棘轮1-31下方的芯轴1-1上套装有滑动支撑环1-32，滑动支撑环1-32通过剪切销钉与芯轴1-1连接，滑动支撑环1-32上间隔设置有多个支撑凸缘。

滑动支撑环1-32的顶端螺纹安装有支撑环压帽1-33，支撑环压帽1-33下方的滑动支撑环1-32上套装有卡瓦1-34，卡瓦1-34的内侧间隔设置有多个内凸缘，内凸缘与支撑凸缘配合使卡瓦1-34维持稳定状态，当滑动支撑环1-32在工作过程中产生轴向位移，支撑凸缘与卡瓦1-34的内凸缘错开，即会使卡瓦1-34失去支撑而产生坍缩，卡瓦1-34内卡装有卡簧片1-35，卡簧片1-35用来增强卡瓦1-34在封隔器上锚定时的强度；卡瓦1-34上套装有瓦套1-36，瓦套1-36与芯轴1-1之间螺纹安装有定位接头1-37，定位接头1-37与芯轴1-1螺纹连接，定位接头1-37内螺纹安装有下球座1-38，下球座1-38的底端螺纹安装有下接头1-39。

芯轴1-1的顶端端口内套装有衬套组件1-20，衬套组件1-20由密封短节1-21、上释放环1-22、内球座1-23、下释放环1-24和限位环1-25构成，密封短节1-21的内孔为阶梯孔，密封短节1-21上设置有下传压孔1-26，密封短节1-21的顶端套装有上释放环1-22，上释放环1-22通过剪切销钉与密封短节1-21连接，且芯轴1-1阶梯状的内孔将上释放环1-22卡住，使其无法向下移动；密封短节1-21的底端端口内螺纹安装有限位环1-25，密封短节1-21内套装有内球座1-23，内球座1-23下方的密封短节1-21内套装有下释放环1-24，下释放环1-24通过剪切销钉与密封短节1-21连接，下释放环1-24与密封短节1-21阶梯状的内孔配合，对内球座1-23具有轴向限位的作用。

坐封工具的开启过程为：将组装完成后的液压坐封工具和封隔器向下放入井下指定位置，锁定凸头1-17卡在封隔器内的部件接缝处，并通过弹簧1-18的弹力维持锁定凸头1-17的锁定功能；然后向坐封工具内投入一枚坐封球，坐封球在重力作用下向下掉落，然后卡在内球座1-23的端口处，使衬套组件1-20处于封闭状态，然后通过上接头1-4向该坐封工具泵入钻井液，钻井液通过上接头1-4和上球座1-5的内孔进入衬套组件1-20内，液压力剪断上释放环1-22上的剪切销钉，使衬套组件1-20沿着芯轴1-1的内孔向下运动，直到限位环1-25接触芯轴1-1内孔的变径处使衬套组件1-20停止运动，此时密封短节1-21上的下传压孔1-26与芯轴1-1的上传压孔1-2连通，坐封工具的开启工作完成。

坐封工具的坐封过程为：继续向坐封工具内泵入钻井液，钻井液通过下传压孔1-26和上传压孔1-2进入活塞1-8与芯轴1-1之间的腔室，继续加压，使钻井液的压力达到封隔器的启动压力，液压力剪断延伸筒1-10与芯轴1-1之间的剪切销钉，并推动活塞1-8和延伸筒1-10同步向下移动，在此过程中，滑套1-11随延伸筒1-10同步移动，并推动封隔器上的部件进行坐封；延伸筒1-10进一步向下移动，并推动锁定组件1-13向下移动，锁定组件1-13推动套筒1-28，将套筒1-28与推筒1-29之间的剪切销钉剪断，然后推动套筒1-28继续向下移动，直到封隔器完全坐封。

坐封工具的释放过程为：封隔器坐封完成后，继续向坐封工具内泵入钻井液，锁定组件1-13向下移动一段距离后接触推筒1-29，推筒1-29带动内棘轮1-30向下运动，并剪断内棘轮1-30与外棘轮1-31之间的剪切销钉，使外棘轮1-31失去支撑，不再传导旋转力，内棘轮1-30向下运动一段距离后接触支撑环压帽1-33，并通过支撑环压帽1-33向滑动支撑环1-32传递推力，将滑动支撑环1-32与芯轴1-1之间的剪切销钉剪断，使滑动支撑环1-32向下产生小幅位移；滑动支撑环1-32接触定位接头1-37即会停止移动，但滑动支撑环1-32的小幅位移使支撑凸缘与卡瓦1-34的内凸缘错开，进一步使卡瓦1-34失去支撑而产生坍缩，卡瓦1-34坍缩后与封隔器分离，实现液压丢手的功能，完成坐封工具的释放工作。

顶部封隔器10坐封后，继续对油管打压，坐封工具1丢手，球座打落，铜球（坐封球）下落至静压测试塞4上的下球座5-9处。静压测试塞4由中间密封筒4-1、带孔管4-2和下延伸筒构4-3成，中间密封筒4-1的一端螺纹安装有带孔管4-2，带孔管4-2的端口内螺纹安装有球座4-4；中间密封筒4-1的另一端螺纹安装有下延伸筒4-3，中间密封筒4-1与带孔管4-2和下延伸筒4-3之间分别设置有硫化密封件4-5；中间密封筒4-1内通过支架4-6安装有测试塞4-7，支架4-6与测试塞4-7之间设置有剪切销钉，支架4-6一侧的中间密封筒4-1内通过滑动套筒4-8螺纹安装有下球座4-9，滑动套筒4-8和带孔管4-2的圆周上分别设置有液流孔；中间密封筒4-1内的带孔管4-2端头通过固紧螺钉安装有释放环4-10，下球座4-9通过剪切销钉与释放环4-10连接；测试塞4-7端头通过紧定螺钉安装有限位环4-11。连接安装时，静压测试塞4与密封短接3及流动短接4通过螺纹连接，以为内管柱液体流动提供通道。

坐封球下落至静压测试塞4上的下球座5-9处后，继续对油管加压，测试塞4-7、限位环4-11向下运动，即可从套管打压验封顶部封隔器10坐封是否合格。

验封时，先将内管柱上提，反循环单流阀6上的弹性套筒6-2受力向下运动，反循环单流阀6关闭。反循环单流阀6由旁通阀开启机构和反循环机构构成；旁通阀开启机构包括上套筒6-1、弹性套筒6-2、中间接头a6-3、滑套6-4、底部弹爪6-5、旁通套管6-6、密封环6-18、上接头6-19、下接头6-20、紧定螺钉6-21、隔环6-22、锁帽6-23。反循环机构包括流动接头6-7、中间接头b6-8、弹簧6-9、流动短接6-10、十字接头6-11、上密封接头6-12、下密封接头6-13、***片6-14、C型环6-15、密封阀座6-16、十字套筒6-17、上十字接头6-24。

上接头6-19连接外部管柱，下接头6-20连接下部管柱。中间接头a6-3和中间接头b6-8通过紧定螺钉6-21锁紧。O型密封圈有多个，各自通过隔环6-22和锁帽6-23安装在对应的O型圈槽内，隔环6-22可保护O形圈槽不受损坏，锁帽6-23用于限制隔环6-22的位置。所述十字接头6-11起支撑和扶正作用；所述十字套筒6-17用于支撑和扶正流动接头6-7；上十字接头6-11用于扶正和支撑流动短接6-10。

上套筒6-1上套装有弹性套筒6-2，弹性套筒6-2右端通过中间接头a6-3装接有滑套6-4，滑套6-4右端装接有底部弹爪6-5，所述底部弹爪6-5对滑套6-4限制定位；上套筒6-1通过O型密封圈装接有旁通套管6-6，所述旁通套管6-6的安装位置与滑套6-4相对应；所述流动接头6-7的一端通过中间接头b6-8和弹簧6-9与流动短接6-10连接，流动短接6-10与十字接头6-11连接；流动短接6-10通过上十字接头6-24支撑和扶正；流动接头6-7的另一端通过O型密封圈与上密封接头6-12连接，上密封接头6-12通过O型密封圈装接有下密封接头6-13，上密封接头6-12与下密封接头6-13之间通过O型密封圈安装有***片6-14；流动接头6-7的大径端与上接头6-19连接，所述流动接头6-7的小径端通过C型环6-15和O型密封圈安装在密封阀座6-16上，密封阀座6-16与下接头6-20固装；所述流动接头6-7上装有十字套筒6-17。

上套筒6-1用于构建内部液流通道和支撑弹性套筒6-2。上密封接头6-12构成内外流道的隔离。下密封接头6-13与密封阀座6-16构成内流道孔的密封。滑套6-4与弹性套筒6-2相配合，打开或关闭旁通套管6-6的旁通孔。密封环6-18与O形密封圈配合，密封旁通套管6-6的旁通孔的通道。C型环6-15用于密封阀座6-16的限制定位。十字套筒6-17用于支撑和扶正流动接头6-7。旁通套管6-6构成正循环通道。所述***片6-14用于验封顶部封隔器胶筒的密封性，反循环单流阀6的工作原理如下所示：

关闭反循环单流阀6的旁通阀的流程：上接头6-19连接有外部管柱，缓慢上提外部管柱一段距离，带动所述上套筒6-1随之移动一段距离，使弹性套筒6-2顶在外管的卡点，此时底部弹爪6-5克服自身弹力越过下接头6-20，带动弹性套筒6-2、中间接头a6-3、密封环6-18、滑套6-4向下行走一段行程,直至下接头6-20的下一个变径处卡死，此时，反循环单流阀的旁通阀关闭。

验封流程：继续上提外部管柱至顶封验封位置后停止上提外部管柱，此时即可在环空对外部管柱加压验证顶部封隔器的密封情况。

打破***片6-14的流程：封隔器试压合格后，给外部管柱继续加压至1500psi，即可打破***片6-14。

充填作业流程：将外部管柱下移至充填位置，此时，反循环单流阀的旁通阀处于关闭状态，即可进行充填作业。

反循环作业流程：继续上提外部管柱至反循环位置后，由于反循环单流阀的旁通阀仍处于关闭状态，可开始进行反循环洗井，直至井口返回的液体与进入的液体一致。

打开反循环单流阀6的旁通阀的流程：反循环洗井完成后，下移外部管柱，当弹性套筒6-2顶在外管的卡点时，继续下移外部管柱，此时，底部弹爪6-5克服自身弹力越过下接头6-20，与弹性套筒6-2、中间接头a6-3、密封环6-18、滑套6-4向下行走一段行程，直至下接头6-20的下一个变径处卡死，此时，反循环单流阀的旁通阀打开，即可进行正循环作业。

反循环单流阀6设置的***片6-14，能够在顶部封隔器10坐封完成后验封；设计旁通阀，可通过开启旁通阀来建立正循环通道；设计反循环机构，反循环机构中的流动接头6-7的阀芯采用锥面密封，且流动接头6-7上设计安装的十字套筒6-17兼具支撑和扶正功能，有效保证了流动接头6-7与密封阀座6-16密封的可靠性。同时，该反循环单流阀能在关闭旁通阀时实现反循环洗井作业。从而很好地解决了现有球面反循环阀无法建立反循环通道，致使防砂管柱出现砂埋、砂卡的问题，大大降低防砂施工的风险,节约了冲砂洗井时间，提高了冲砂作业效率。

反循环单流阀6关闭后，再下压管柱到验封位置，由负荷指示器7定位，验封合格后，继续由套管打压，反循环单流阀6上的***片6-14受压破裂，下球座5-9、滑动套5-8向下运动，滑动套5-8上的孔关闭，静压测试塞4侧通道打开；反循环单流阀6中间小流道打开；此时，先上提再下压管柱，通过反循环单流阀6上的弹性套筒6-2将充填滑套12打开，继续下压管柱，反循环单流阀6通道打开，管柱下放至充填位置，油管泵入充填液，即可按常规方法进行充填作业。

充填滑套12由外套管12-1、上接头12-2和密封筒12-3构成，外套管12-1一端螺纹安装有上接头12-2，上接头12-2端头螺纹安装有密封筒12-3；外套管12-1内通过挡圈活动安装有内滑套12-4，内滑套12-4对应的外套管12-1圆周上均布有通孔12-5。

充填作业时，先上提再下放管柱，反循环单流阀6上的弹性套筒6-2挂住充填滑套12上的内滑套12-4，一起下向下移动，实现充填滑套12的通孔12-5开启。弹性套筒6-2受到充填滑套12上的外套管12-1的挤压力，反循环单流阀6被打开，管柱下压至充填位置。充填液从油管进入到静压测试塞4，通过填充孔进入到充填滑套12内，再通过外套管12-1的通孔12-5（流道槽）进入到环空，延着套管到达射孔处，充填液里面的砾石挤压地层，填充防砂段的环空，未被堆积在环空的防砂液通过筛管17进入到油管内，往上返至反循环单流阀6处，通过反循环阀通道流至静压测试塞4处，从旁通孔流道流至上述小环空里，继而通过分流阀2与上部环空相通的孔将防砂液带出井筒，建立充填液循环通道，直至充填作业完成。

充填作业完成后，需通过反循环的方式将滞留在油管内多余的砾石洗出井筒，反循环作业时，上提内管柱使反循环单流阀6关闭，将管柱上提到反循环位置后，由套管内泵入液体进行反循环作业，这一过程中，一部分液体通过分流阀2上的液流孔进入到环空内，液体从环空经过静压测试塞4的旁通孔流至下面的反循环单流阀6处被阻断。另一部分液体通过静压测试塞4上的充填孔进入油管，一直向上将油管内多余的砾石洗出井筒，由此完成反循环作业。分流阀2由上接头2-1、下接头2-2、中间接头2-3和旁通套2-4构成，中间接头2-3的一端螺纹安装有上接头2-1，中间接头2-3的另一端螺纹安装有旁通套2-4，旁通套2-4端头螺纹安装有下接头2-2，下接头2-2与旁通套2-4之间设置有硫化密封件2-5，中间接头2-3与上接头2-1之间设置有紧定螺钉，以进行周向限位，旁通套2-4的圆周上设置有旁通孔，旁通套2-4内设置有旁通球座2-6，旁通球座2-6的中心孔为锥形孔，旁通球座2-6圆周上轴向设置有液流孔2-7；旁通球座2-6一侧的圆周上径向连通孔2-8。

反循环作业完成后，对管柱进行酸洗作业，酸洗作业时，继续上提管柱至酸洗位置，管柱上提至酸洗位置后，反循环单流阀6打开，充填滑套12关闭，向油管投入1.875in不锈钢球，球落至分流阀2上的旁通球座2-6处，对油管打压，分流阀2的旁通球座2-6向下运动，旁通套2-4的圆周上设置的旁通孔关闭，旁通球座2-6圆周上轴向设置的液流孔2-7打开和连通孔2-8，使内管柱环空与井口连接通道关闭。此时，从油管泵入酸洗液体，即可开始进行酸洗作业，酸洗作业过程中，酸洗液体从分流阀2的连通孔2-8进入内环空，液体从内环空经过静压测试塞4的旁通孔流至下面的反循环单流阀6，直至流出整个服务管柱，酸洗作业完成。酸洗作业完成后，起出内管柱和外管柱；裸眼砾石充填防砂作业完成。本发明通过内管柱和外管柱的一次下入，可进行管柱充填、反循环、酸洗作业，作业过程中，管柱的上提、下放通过负荷指示器7进行定位，具有操作简单，效果显著的特点，且无需反洗球作业，节约人力成本，节省作业时间及操作步骤，缩短了作业周期；提高了效率，具有积极的推广意义。