CN100453770C - 具有流量调控装置的筛管 - Google Patents

Abstract

一种具有流量调控装置的筛管，在筛管内设有流体流量调控装置，筛管内壁上开设有集流孔，流体流量调控装置与集流孔相对应使用，用于控制地层流体从筛管外侧汇集到其内侧，或将注入流体从该筛管的内侧分散到其外侧的流体流量。本发明用于对油藏不同位置进行细分区段流动状态调控；封隔区段的数量可大幅度增加，封隔的区段更加细化，分层注采、测试、封堵和调剖等井下作业的控制精度提高，特别适用于非均质、多产层油藏的开发，以及其他需要细分井下区段调控流量的场合。

Description

具有流量调控装置的筛管

技术领域：

本发明涉及一种具有流量调控装置的筛管，尤其是一种适用于非均质、多产层油藏油气井中的具有分区段流量调控功能的筛管，属于石油天然气开采技术领域。

背景技术：

许多油田都具有非均质、多油层的砂岩油藏，各个油层在层间、平面和层内有很大的差异性。尤其是各层之间的渗透率存在较大差异，这些差异对油藏的开发效果有很大影响。在开采过程中需要区分不同的开发层系。每口井要分几个或十几个小层进行开采，对于这种多产层油藏，在开发过程中需要针对油藏不同位置的注入和采出情况分别进行分区段流动状态控制。

上述的这种控制在以下几种情况中可以得到应用：

1、分层(段)注采；

2、分层(段)测试；

3、分段封堵；

4、分层压裂与酸化；

5、出砂层和防砂失效段的关闭；

6、其它一些需要控制地层流体流入和井内流体流出的情况。

目前的油气井通常加设封隔器进行分区段流动状态控制。具体是在油气井内安装带有封隔器的封隔管柱。在封隔管柱和油气井的井壁之间还设有封隔器。在现有技术中，每眼油气井内封隔器的装设数量受到很大的限制，因此，采用封隔器进行封隔的油气井内的各封隔区段长，每个封隔区段之中可能存在多个油层，各油层难以独立控制流量。具体而言，采用封隔器的油气井存在如下的问题：

1、封隔器所封隔的层数有限，当需要分隔的隔离区为四个以上时，分隔操作就很困难。

2、由于采用封隔器封隔的隔离区数目有限，单个隔离区就比较长，同一隔离区内可能同时存在油、气、水产层，多相流体混合，给油气水产出层的识别和油气田的开发带来很大困难。

3、当需要调整封隔区段时，必须先从油气井内取出全部的管柱，才能调整封隔器的位置，作业工作量大且操作复杂。

4、在套管损坏或变形的油气井中，封隔器无法应用。

5、由于封隔区段的距离比较长，在同一个封隔区段中包括的不同层之间由于压力的不同，会发生流体的窜层现象，即：一些层中的流体流入其他层，因此会影响采油产量。

为了解决上述问题，目前提出了一种细分区段调控地层流体或注入流体流动的油气井完井系统，需要一种具有流量调控功能的筛管进行配合使用，但目前使用的普通筛管均不具有流量调控功能，无法单独控制从某一段筛管进出的流体流量，也无法满足分区段流动状态控制的要求。

发明内容：

本发明的主要目的在于针对现有技术的不足，提供一种具有流量调控装置的筛管，可根据地层的具体厚度，对相应的地层进行细分区段的流动状态控制，实现更精细的分层注采、测试、封堵等作业。

本发明的又一目的在于提供一种具有流量调控装置的筛管，油气井的深度不会限制对其中的流体流量的控制，隔离区的距离可以根据实际的地层厚度进行确定，并可有效地将油、气、水产层分隔在不同区域，方便识别油气水产出层。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

一种具有流量调控装置的筛管，在筛管内设有流体流量调控装置，筛管内壁上开设有集流孔，流体流量调控机构与集流孔相对应使用，用于控制地层流体从筛管外侧汇集到其内侧，或将注入流体从该筛管的内侧分散到其外侧的流体流量。

流量调控装置至少为设在筛管内部的控制开关，该控制开关为滑套或节流水嘴或挡砂体或其组合，其与筛管内壁上开设的集流孔相对应，该集流孔与筛管的集流空腔相通。

流体流量调控装置与筛管接头一体设置，在筛管接头内设置接头内套，流量调控装置设置在接头内套内。接头内套外壁的环形凹槽与筛管内壁围设成集流通道，筛管端部管壁上对应于该环形凹槽处设有通孔，将筛管的集流空腔与该集流通道连通。在接头内套上开设集流孔，在集流孔内侧设置流量调控装置，集中控制流体流量，将地层流体从该接头内套的外侧汇集到其内侧，或将注入流体从该筛管的内侧分散到其外侧。

筛管壁上设有一个以上隔离环，该隔离环将筛管分隔成一个以上的隔离单元，各隔离单元内至少设有一个流量调控装置。各隔离单元内流量调控装置的控制互相独立。隔离环为金属环或水泥环或橡胶环或塑料环。

隔离环通过焊接或者定位销或者螺钉固接在筛管壁上。

控制开关为节流水嘴，装设在集流孔上。

所述的控制开关为可在流体流量调控装置内沿管体轴向滑动或绕管体中心轴转动的滑套；滑套上设有与集流对应的通孔；其外侧设有密封圈。

滑套的外壁圆周上开设有环槽，该环槽与集流孔相对应配合，通孔设在环槽内。

通孔上设有节流水嘴。

限位装置为限位设在滑套两端外的限位环或限位销钉。限位环的内径小于滑套内径，用于保护流量调控装置不被误动作。也可以单独设置保护环。

限位装置为固设在基管内壁的凸起部，滑套外壁与该凸起部相对应处设有凹槽，该凸起部嵌套滑设在该凹槽内。该凹槽开设的方向和长短限制滑套在管体内绕油气井中心轴旋转的行程。

控制开关为固设在环槽或节流水嘴内的挡砂体，用于当防砂失效后，阻挡地层砂通过集流孔且关闭该集流孔。

挡砂体的滤孔尺寸大于筛管防砂层滤孔尺寸。

综上所述，本发明具有如下优点：

1、本发明不受油气井深度和地层分层数量的限制，隔离区的距离可以根据实际的地层厚度进行确定，可有效地将油、气、水产层分隔在不同区域，为识别油气水产出层和油气田的开发带来很大方便。

2、本发明的开关装置可分段设置，不必将管柱全部取出就可以调整所要封隔的区段，即：只对需要调节流体流量或对发生防砂失效的部位的流量调控装置进行操作，即可达到控制相应的井段采油的目的；操作简单方便，且对整个管柱的其他部位无任何影响。

3、本发明为实现更精细的分层注采、分层测试、分段封堵、分层压裂酸化等井下作业，提供了技术基础。

附图说明：

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明实施例1的控制单元结构示意图；

图3为本发明实施例2的控制单元结构示意图；

图4为本发明实施例3的控制单元结构示意图；

图5为本发明实施例4的控制单元结构示意图；

图6为本发明实施例5的控制单元结构示意图；

图7为本发明实施例6的控制单元结构示意图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明的技术方案进一步地说明。

实施例1：

如图1、2所示，本发明包括筛管接头1、基管2和防砂段3、隔离环4、集流空腔10、流量调控装置5等，基管2管壁上设有集流孔11，集流孔11与集流空腔10相连通，用于将地层流体从该基管的外侧汇集到其内侧，或将注入流体从该基管的内侧分散到其外侧；筛管管内设有流量调控装置5。

在筛管的基管2上分别设有一个以上的隔离环4，将筛管分隔成一个以上的隔离单元，各隔离单元的基管外侧，相邻的支撑环4之间的防砂段3内设有防砂层8。防砂层8外有时还设有保护套7。隔离环4与基管2外壁、防砂层8围设成集流空腔10，集流孔11与集流空腔10相通，各隔离单元内至少设有一个流量调控装置5，可单独控制。

在实施例1中，流量调控装置5包括滑套13、节流水嘴12、密封圈14和限位环18等。滑套13的外壁圆周上开设有环槽12’，该环槽12’与集流孔11相对应配合，环槽12’内设有通孔11’，通孔11’内设置节流水嘴12。滑套13与基管2内壁之间通过密封圈14密封。筛管在工作过程中，地层流体通过筛管外的防砂层8渗入，聚集在集流空腔10内，经过集流孔11、节流水嘴12进入管内。通过设置不同直径的节流水嘴12和滑套13的上下移动，可以打开或关闭该隔离单元的流体通道，或对流体的流量进行调控。

限位环18的内径小于滑套13内径，用于滑套13的限位和保护，在专用工具进入筛管内部进行调节时防止误操作磕碰滑套13，也可以单独设置保护环。

隔离环4为金属环或水泥环或橡胶环或塑料环，通过焊接或者定位销9或螺钉固接在基管2上。

防砂层8为固体多孔介质或金属网或金属纤维或绕丝管或割缝管或其组合。

实施例2：

如图3所示，本实施例与上述实施例1的不同之处在于，本实施例中防砂层8直接设置在基管2的管体上，例如割缝筛管、镶嵌金属纤维块筛管等类型的筛管。在这类筛管上设置流量调控装置5时，就需要在筛管内部设置中心管15和隔离环4，由中心管15的外壁、筛管的基管2内壁与中心管15两端的隔离环4形成集流空腔10，集流孔11开设在中心管15上。流量调控装置5包括滑套13、节流水嘴12、密封圈14和限位环18等，全部设置在中心管15内部。

隔离环4为金属环或橡胶环或塑料环，通过焊接或者定位销或螺钉固接在基管2内壁上。

限位环18通过焊接或者定位销或螺钉固接在中心管15内壁上，其内径小于滑套13的内径，起对滑套13限位和保护作用，在专用工具进入筛管内部进行调节时防止误操作磕碰滑套13，也可以单独设置保护环。

实施例2的其他技术特征均与实施例1相同，可参见实施例1，在此不再赘述。

实施例3：

如图4所示，本实施例与实施例1的不同之处在于，该流量调控装置5实际上为一个滑套开关，在滑套13上没有节流水嘴，滑套13可在基管2内壁沿管体轴向滑动。通过滑套13的运动，改变基管2上开设的集流孔11的开闭状态，实现对流体的控制。滑套13关闭时，其外壁上设置的密封圈14起密封作用。

流量调控装置5还可以是一个旋转的滑套开关，滑套13可在基管2内转动，通过转动使滑套13上的开口与集流孔11连通或关闭。限位装置可以是固设在基管2内壁上的凸起部，滑套13外壁在与该凸起部相对应处设有凹槽，该凸起部嵌套滑设在该凹槽内，该凹槽开设的方向和长短限制滑套13在基管2内旋转的行程。(上述限位装置在图中未示。)

实施例4：

如图5所示，本实施例与实施例1的技术特征的不同之处在于：本实施例的流量调控装置直接设置在基管2的管体上。节流水嘴12设置在集流孔11内，隔离环4内部开设有流体通道，集流空腔10与节流水嘴12由隔离环4内部的流体通道流通。在隔离环4与节流水嘴相对应处设置有丝堵16，通过丝堵16可更换或配置节流水嘴12。本实施例结构最为简单，更换节流水嘴方便。

实施例5：

如图6所示，本实施例与上述实施例4的技术特征基本相同，其不同之处在于：在节流水嘴12内装设有挡砂体17。挡砂体17为多孔介质的过滤体，其滤孔尺寸大于筛管防砂层8的滤孔尺寸。在筛管防砂层8防砂有效时，通过筛管防砂层8的细砂都能够通过挡砂体17，不会在节流水嘴12和集流空腔10内堆积。当筛管防砂层8发生防砂失效的时候，通过筛管防砂层8的部分粗砂粒被挡砂体17阻挡并在此堆积，直至堵塞或关闭该段筛管的流体通道。该段筛管的关闭不会影响整口井其余井段的生产，避免了因为局部防砂失效而造成全井停产的情况。

实施例6：

如图7所示，本实施例与上述实施例的技术特征的不同之处在于，流量调控装置5不是设置在筛管的基管2内，而是设置在筛管的连接接头1上，与筛管接头1成为一体；在筛管接头1内设置接头内套50，流量调控装置5设置在接头内套50内。从图7中可知，接头内套50起到类似上述实施例2的中心管的作用。接头内套50外壁的环形凹槽与筛管内壁围设成集流通道53，筛管端部管壁上对应于该环形凹槽处设有通孔54，将筛管的集流空腔10与该集流通道53连通。在接头内套50上开设集流孔11，在集流孔11内侧设置流量调控装置5，集中控制流体流量，将地层流体从该接头内套50的外侧汇集到其内侧，或将注入流体从该筛管的内侧分散到其外侧。流量调控装置5的技术特征与上述实施例相同。

限位环18也设置在接头内套50内，采用螺纹连接便于更换或调配节流水嘴12。接头内套50与筛管接头1之间通过焊接或定位销9或螺钉固接，同时采用密封圈52密封。

筛管通过连接接头1与其上面的筛管或油管连接在一起。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换。而不脱离本技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1、一种具有流量调控装置的筛管，其特征在于：在筛管内设有流体流量调控装置，筛管内壁上开设有集流孔，所述集流孔与筛管的集流空腔相通；所述流体流量调控装置为节流水嘴或为滑套与节流水嘴的组合，其与所述筛管内壁上开设的集流孔相对应。

2、根据权利要求1所述的具有流量调控装置的筛管，其特征在于：所述的流量调控装置与筛管接头一体设置，即在筛管接头内设置接头内套，接头内套的外壁设有环形凹槽，该环形凹槽与筛管内壁围设成集流通道，该集流通道与筛管的集流空腔相通；接头内套上开设有集流孔，集流孔内侧设置流量调控装置。

3、根据权利要求1所述的具有流量调控装置的筛管，其特征在于：所述的筛管壁上设有一个以上隔离环，该隔离环将筛管分隔成一个以上的隔离单元，各隔离单元内至少设有一个流量调控装置。

4、根据权利要求3所述的具有流量调控装置的筛管，其特征在于：所述的隔离环为金属环或水泥环或橡胶环或塑料环，通过焊接或者定位销或者螺钉固接在筛管壁上。

5、根据权利要求3所述的具有流量调控装置的筛管，其特征在于：所述滑套能够在流量调控装置内沿管体轴向滑动或绕管体中心轴转动；滑套上设有与集流孔对应的通孔，所述节流水嘴设置在所述通孔中；所述滑套的外侧设有密封圈。

6、根据权利要求5所述的具有流量调控装置的筛管，其特征在于：所述的滑套的外壁圆周上开设有环形凹槽，该环形凹槽与集流孔相对应配合，通孔设在环形凹槽内。

7、根据权利要求5所述的具有流量调控装置的筛管，其特征在于：所述的流量调控装置内设有用于限制滑套沿管体轴向位移或绕管体中心轴转动行程的限位装置。

8、根据权利要求7所述具有流量调控装置的筛管，其特征在于：所述的限位装置为设在滑套两端外的限位环或限位销钉，限位环的内径小于滑套内径。

9、根据权利要求7所述的具有流量调控装置的筛管，其特征在于：所述的限位装置为固设在基管内壁的凸起部，滑套外壁与该凸起部相对应处设有凹槽，该凸起部嵌套滑设在该凹槽内。

10、根据权利要求1所述的具有流量调控装置的筛管，其特征在于：还进一步包括固设在所述节流水嘴内的挡砂体，挡砂体的滤孔尺寸大于筛管防砂层的滤孔尺寸。

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