[發(fā)明專利]螺旋式可拆卸割縫斜絲濾砂管

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410201647.0
• 申請(qǐng)日: 2014-05-14
• 公開（公告）號(hào): CN103939061A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉春花;劉新福;周超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國石油大學(xué)（華東）
• 主分類號(hào): E21B43/08
• 分類號(hào): E21B43/08;E21B27/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種油氣井開采井下防砂器材，特別是涉及一種適合稠油井防砂用的濾砂管。

背景技術(shù)

當(dāng)前，我國主要油田及氣田的開采已經(jīng)開始進(jìn)入中后期階段，井身結(jié)構(gòu)較差、油中高含水、稠油等現(xiàn)象非常普遍，經(jīng)過長期的注水、抽油泵強(qiáng)提升液、強(qiáng)注和強(qiáng)采以及稠油低品位油藏的動(dòng)用，油層狀況發(fā)生了較大的改變，砂埋油層、砂卡油管、砂埋泵、砂卡泵以及砂磨油泵等“砂害”更加嚴(yán)重和復(fù)雜化。

目前，國內(nèi)外油氣井和稠油井防砂方面主要以機(jī)械防砂為主，通常用的機(jī)械濾砂管防砂法有繞絲篩管、割縫襯管、機(jī)械濾砂管+礫石充填等。其中，繞絲篩管是將不銹鋼繞絲纏繞至鋼管，具有耐腐蝕、縫隙連續(xù)和流通面積大等特點(diǎn)，但同時(shí)造價(jià)高，是割縫襯管的2～3倍；細(xì)砂粒易堵塞滲濾介質(zhì)，降低產(chǎn)能；自清潔性較差，砂粒易集結(jié)于通道內(nèi)；作業(yè)中繞絲難免與井壁或套管壁發(fā)生碰撞、摩擦和擠壓，造成篩管損壞或亂絲，降低完井質(zhì)量和防砂效果。割縫襯管是將套管經(jīng)過銑削加工而成，具有工藝簡單、操作方便、強(qiáng)度高的特點(diǎn)，然而其最小縫寬窄且深，適用砂粒的粒徑范圍較小；縫眼容易被細(xì)砂粒堵塞和磨損。機(jī)械濾砂管+礫石充填防砂的防砂時(shí)間較長，效果較好，但是這種管層預(yù)填充方法在阻擋固體顆粒的同時(shí)，也增加了井液進(jìn)入濾砂管的流動(dòng)阻力，尤其是對(duì)于稠油井，加大了產(chǎn)能損失，而且成本相對(duì)較高，設(shè)計(jì)和施工相對(duì)復(fù)雜，防砂后井內(nèi)留有防砂管柱，打撈難，時(shí)間稍長濾砂管容易產(chǎn)生腐蝕。近幾年國內(nèi)開始探索應(yīng)用化學(xué)防砂，其優(yōu)點(diǎn)是施工后井內(nèi)無遺留物，并可用于異常高壓井層，而其缺點(diǎn)是對(duì)油層滲透率有一定傷害；注入劑存在老化現(xiàn)象，使其有效期有限；成功率不如機(jī)械防砂；同時(shí)不適用于裸眼完井的油井。

綜上所述，常規(guī)的機(jī)械防砂和化學(xué)防砂方法都沒有從根本上解決油氣井和稠油井出砂問題，由此通過研究井筒中的砂粒運(yùn)移和沉降規(guī)律，并依托現(xiàn)有可行性技術(shù)，設(shè)計(jì)出油氣井和稠油井防砂專用的割縫斜絲濾砂管，并依據(jù)固液兩相流體仿真分析和實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)濾砂管的結(jié)構(gòu)及篩縫寬度等參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，以保證所設(shè)計(jì)的濾砂管能夠滿足開發(fā)生產(chǎn)需要，同時(shí)可以有效提高檢泵周期，避免處于中后期生產(chǎn)階段油氣井因防砂失敗而導(dǎo)致無法正常生產(chǎn)或者長期停產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

為了有效解決油氣井和稠油井出砂問題并克服現(xiàn)有機(jī)械濾砂管和化學(xué)防砂技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的是研制出一種新型的適合油氣井和稠油井防砂用的螺旋式可拆卸割縫斜絲濾砂管。該割縫斜絲濾砂管首次將斜絲絲縫粗濾砂和螺旋式割縫細(xì)濾砂兩種防砂技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，并依據(jù)其螺旋式斜絲和螺旋筋以及導(dǎo)液流器的特殊構(gòu)造和工藝，能夠?qū)崿F(xiàn)雙重濾砂、含砂井液提速、自潔凈和自清洗功能，具有成本低、操作方便、可拆卸、防砂效果好、砂粒粒徑適應(yīng)范圍廣、強(qiáng)度高且剛度大、經(jīng)過大斜度和水平井彎段時(shí)不易損壞、可避免套管損壞和砂卡泵等特點(diǎn)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是開發(fā)一種螺旋式可拆卸割縫斜絲濾砂管，主要由導(dǎo)液流器、割縫管、螺旋筋、斜絲籠套、引流罩、引流環(huán)、集砂管和管帽組成。割縫斜絲濾砂管防砂機(jī)理是地層產(chǎn)出液依次流經(jīng)斜絲籠套、螺旋筋和割縫管的縫隙進(jìn)入濾砂管內(nèi)腔室，然后通過導(dǎo)液流器的提速后流入抽油泵和油管并被舉升至地面；同時(shí)依據(jù)斜絲籠套和割縫管的橋架作用實(shí)現(xiàn)雙重濾砂功能，粒徑大于絲縫的砂粒被阻擋在斜絲籠套外面，粒徑大于割縫的砂粒被阻擋在割縫管外面，并被送至井底口袋，而粒徑較小的少量砂粒隨產(chǎn)出液攜帶至濾砂管內(nèi)腔室并排出井筒。

導(dǎo)液流器位于螺旋式可拆卸割縫斜絲濾砂管的最上部，其表面進(jìn)行鎳磷鍍處理，實(shí)現(xiàn)含砂井液提速，避免地層產(chǎn)出液流量較低時(shí)引發(fā)砂粒在濾砂管內(nèi)腔室的沉積。導(dǎo)液流器包括導(dǎo)液流輪、輪桿、導(dǎo)液流殼和導(dǎo)液流罩，導(dǎo)液流輪材料選用60Si2Mn，調(diào)質(zhì)處理布氏硬度大于230，整體采用變截面的倒錐體，其軸向剖面外輪廓線的下部呈下凹式的圓弧，而上部呈上凸式的圓弧，兩圓弧結(jié)合處的法線重合，保證導(dǎo)液流輪表面流動(dòng)井液的連續(xù)性和穩(wěn)定性；導(dǎo)液流輪內(nèi)環(huán)面上部為全環(huán)凹槽。輪桿用來實(shí)現(xiàn)導(dǎo)液流輪與導(dǎo)液流罩間的聯(lián)接，整體采用階梯軸結(jié)構(gòu)，它包括接頭、桿體、桿肩和桿頭，接頭通過外螺紋與導(dǎo)液流罩進(jìn)行聯(lián)接；桿體外表面進(jìn)行精加工，與導(dǎo)液流輪內(nèi)環(huán)面過盈配合；桿肩用來連接桿體和桿頭，同時(shí)其上端面與導(dǎo)液流輪下端面相結(jié)合實(shí)現(xiàn)導(dǎo)液流輪定位；桿頭采用錐度為60°的倒圓錐體，保證井液順利切入導(dǎo)液流輪的錐面。