[發明專利]一種攜帶自動解堵裝置的防砂篩管

在審

• 申請號: 202111100936.8
• 申請日: 2021-09-18
• 公開（公告）號: CN113622878A
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: 張國強;李海濤;蔣貝貝
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21B43/08
• 分類號: E21B43/08;E21B37/08;E21B34/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種攜帶自動解堵裝置的防砂篩管，屬于天然氣水合物開采技術領域，目的主要是解決天然氣水合物開采過程中篩管堵塞問題，保證水合物開采作業的正常進行，防砂篩管在結構上具有以下特點：①由多層篩網的復合篩管+帶有射流噴頭的環形清洗裝置構成；②對多層篩網的尺寸進行設計，保證能夠最大限度的防砂；③在環形清洗器下方安裝爪形的刮砂裝置；④在射流噴頭的端部連接自動控制閥；綜上4個結構特點，結合其在水合物開采中的實際效果預測評價，此發明對于水合物的商業化開采具有重大的指導意義，也是水合物開采過程中一次新的探索和嘗試，具有大范圍推廣的必要性。

技術領域

本發明涉及一種具有自動解堵功能的防砂篩管結構設計，尤其針對于目前天然氣水合物開采所面臨的嚴重出砂問題，屬于天然氣水合物開采技術領域。

背景技術

天然氣水合物是一種在低溫、高壓條件下形成的具有籠形結構的晶狀物質，具有儲量大、燃燒值高的特點，被譽為21世紀最具潛力的清潔能源。由于其價值巨大，全球范圍內個別國家進行試探性開采(包括加拿大、美國、日本及中國等)，目前沒有一個國家實現對天然氣水合物的商業化開采，最主要的原因是其儲層特殊性導致，據研究發現90％以上的水合物儲層為泥質粉砂型，同時目前發現的水合物大部分存在于沉積泥砂中，在進行降壓開采的同時，水合物發生分解，然后攜帶泥砂運移，從而堵塞防砂篩管，影響生產。以中國南海神狐海域兩次試采為例，對目前水合物開采所用的防砂完井技術進行簡要分析：首次試采用思達斯易能源技術公司防砂技術，防砂效果良好，沒有嚴重出砂；二次試采采用“粗+細”粒礫石充填+高精度預充填篩管的復合三級防砂工藝，隨著泥質粉砂的產出，完井段出砂嚴重，產層段堵死。從兩次試采的最終結果來看，就目前的防砂手段，達到了防砂的效果，但同時也造成了篩管的堵塞，因此出砂問題成為制約水合物商業化開采的主要因素，尋求一種長效的防砂完井方法成為當下的主要任務及挑戰。從現在防砂現狀出發，發現目前防砂方式的不足，結合水合物儲層特點、普通防砂篩管特性，設計一種具有自動解堵功能的防砂篩管。

發明內容

針對目前天然氣水合物開采時面臨的嚴重砂堵問題，本發明提供一種具有自動解堵功能的防砂篩管，其設計過程主要包括：

(A)通過對水合物儲層特征進行分析，確定防砂篩管類型；

(A1)水合物儲層泥質含量分析及粒度測試評價；

(A2)儲層出砂是必然結果，選擇合理的防砂篩管類型；

(B)對具有自動解堵功能的防砂篩管進行結構設計；

(B1)基本結構組成：多層篩網的復合篩管+環形清洗裝置；

(B2)環形清洗裝置周向裝有射流噴頭，噴頭端部裝有自動控制閥；

(B3)環形裝置下方邊緣設計爪形的刮砂裝置；

(C)根據篩管結構對其工作原理進行解釋說明；

(C1)此類防砂篩管可應用于直井及水平井井型中；

(C2)工作原理：儲層出砂，防砂篩管進行了有效防砂，隨著泥質粉砂的產出，多層篩網堵塞，導致產量急劇下降，此時通過環形清洗器下方的爪形裝置進行刮砂處理，隨著環形刮砂裝置的推進，粉砂會發生堆積，阻擋其前進，當達到一定壓力時，自動控制閥打開，高壓水進入環形空間，進而通過噴嘴形成高壓水射流，沖洗前方堆積粉砂，打通環形清洗器的前進通道，實現自動解堵，通時達到防砂的效果；

(D)對自動解堵的防砂篩管進行效果預測分析；

(D1)對比其他防砂篩管，本發明在結構上做出了改進，在多層篩網的復合篩管上加入一個具有自動解堵功能的環形清洗器；

(D2)就目前水合物開采所實施的防砂完井方式，根本沒法解決篩管堵塞問題，本發明從工作原理來看，可以在不影響生產的情況下有效解決篩管堵塞問題。