CN101463719B - 一种高效控流筛管的控流装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效控流筛管的控流装置，包括筛管和安装于筛管上的控流装置，所述控流装置包括控流装置外壳和安装于外壳内的控流流道，所述控流流道由多个流动单元串联而成，每个流动单元由一个或多个流动部件构成，包括相互串联的一个小孔道和一个大孔道。本发明所述控流装置的控流流道加工精度要求低，使得由超硬耐磨材料制造的控流流道易于制造和更换；并可调整变化流动参数，并且可以方便地更换小孔道的孔型为直孔、斜孔或错位孔，而且，使得整个控流装置的控流流道可以有一定曲率的弯曲，使控流装置的结构更加紧凑，便于控流装置的安装。

Description

一种高效控流筛管的控流装置

技术领域

本发明涉及一种油田开采领域用筛管，特别涉及一种高效控流筛管的控流装置。

背景技术

在石油开采作业中，筛管(又称防砂管)用于油井、气井、注水井、水平井、直井及定向井的防砂过滤。开采作业时，将筛管下入油井中，筛管和井壁之间有一环空。如图1所示，筛管包括有一基管1，在基管壁上均匀分布有通孔作为基管的入口，基管外套装有过滤套2，基管与过滤套之间的环缝为导流层3，过滤套的两端设有端环4。

大部分油藏的开发是通过水将油往油井驱动，使原油从油藏深部流向井中，从而采到地面。

实际原油在油藏中的粘度大部分在5-300厘泊，水在油藏中的粘度约小于1厘泊。由于水的粘度远远小于原油，原油的开采中存在非常严重的油井出水问题。

如水平井有300米水平段，认为水平段为生产段，原油地下粘度为100厘泊，水粘度为1厘泊，油水粘度比为100。假设在300米水平段中有30米出水，该30米就为出水段，由于30米出水段的存在，油井产出液的含水率就达到90％，如粘度比为300，含水率就达到95％。由此可见由于油藏的高油水粘度比导致的大量出水严重影响了油田的经济效益。控制油水粘度差引起的高含水是控水的一个最重要的方面，特别是要控制水接触到筛管后水的进入量。

同样，由于气和蒸汽的粘度远远小于原油的粘度，气驱油和蒸汽驱油开采原油也存在气和蒸汽大量产出、进而严重减少产油量，降低采收率的问题。

目前有一种使用控流筛管来解决以上问题的方法，控流筛管是在筛管上增加控流装置，该方法是在井中下入控流筛管和封隔器。封隔器将生产段封隔为独立的几段，即独立的单元，其中一段产出的水不会通过筛管和井壁的环空窜到其他单元。当出水段出水后，由于水的粘度低，通过地层渗流的流量会很多倍地大于油的流量，水流量增加时，控流筛管的控流装置对水的流动阻力会增加，进而在一定程度上限制了水流量的上升幅度，达到一定程度地降低含水率的目的。

但现有的控流筛管要么对水的控流效果不好，要么大大地降低了油的产量，要么出现堵塞和控流性能随时间快速下降的问题。对水接触筛管后的控水效果不甚理想。

还有一种控水方法是在基管入口安装一个或几个相互并联的喷嘴，流体通过喷嘴进入基管内。这种方法要提高流动阻力，只有通过减少喷嘴的孔道。但减少喷嘴的孔道会带来喷嘴易磨损的问题，喷嘴磨损后，流量变化很大。减少喷嘴的孔道带来的另一个问题是喷嘴堵塞的问题。一旦堵塞后，筛管就不出油，这样的问题是很严重。油井的生产时间要求达到2-20年，所以筛管喷嘴的耐磨和防堵要求很高。

为了克服上述缺陷，本申请人申请了一种高效控流筛管专利，在筛管上设置有一个控流装置，所述控流装置的入口与导流层相通，控流装置的出口与基管入口相通；所述控流装置包括控流流道，所述控流流道由多个流动单元串联而成，每个流动单元由一个小孔道和一个大孔道相互串联构成，流动单元的数量在2-500个或500个以上。

使用时，通过筛管端环将过滤套两端与外部隔离，流体只能通过过滤套才能进入导流层。由于导流层与控流装置的入口相通，控流装置的出口与基管入口相通，因而在采油生产过程中，流体流过的路线依次是过滤套、导流层、控流装置入口、控流装置、控流装置出口、基管入口进入基管。这是唯一的路径，除此之外流体没有其他路径从筛管外流入基管里。

由于所述控流流道为由多个流动单元串联而成，每个流动单元由一个小孔道和一个大孔道相互串联构成，流动单元的数量在2-500或500以上，这样使流体在控流装置内部的控流流道内存在多次加速和减速，加速过程将流体的压能转为动能，减速过程将动能变为热能，消耗了流体的能量，由于存在速度有小幅度的增加时动能会有大幅度的增加的特性，这样使得其控流效果非常好。而且，由于动能和流体的粘度无关，所以粘度远远高于水的原油通过本发明控流流道时，原油的流动阻力不高于或仅略高于水通过流道时的流动阻力，所以，该控流装置对油的产量的减少的幅度很小，这样可以在一定程度上起到控制流量较大变化的作用，达到控流的目的。

在相同控流能力下，多个串联的流动单元的最小孔道比一个或多个相互并联的喷嘴的最小孔道大的多，这样就解决了控流流道易磨损的问题，避免了因流道磨损而引起的控流能力的下降，同时也解决了流道易堵塞的问题。因而它能够很好地决现有技术中存在的油藏的高油水粘度比导致的大量出水问题，满足实际油田要求。

在实际油田中，流体速度非常大，对控流装置会产生很大的冲击作用，加上流体中携带的砂子对控流装置也会产生很大的磨损，而且，筛管在井下需要使用10-20年，所以上述控流流道和流体接触的内表面需采用金刚石、硬质合金或陶瓷等超硬耐磨材料，以保证控流装置长期有效的工作状态。由超硬耐磨材料制造的控流流道的整体加工存在非常大的困难，首先，控流装置由多个流动单元串联而成，这样造成控流装置很长，难以有相应的加工工具来进行加工；其次，因为超硬耐磨材料的弹性差而硬度高，而控流流道的内表面形状复杂，加工很难；再次，因为是细长件的加工，加工的精度要求高，因而造成加工成本极高，工具无法进入孔道，而且控流流道内表面形状复杂，多次变化孔道，经切割研磨方法很难实现，用工具直接镗出孔道几乎不可能。上述几个原因造成超硬耐磨材料的控流装置几乎无法进行整体加工。

发明内容

本发明需要解决的技术问题就在于克服由超硬耐磨材料制造的控流流道几乎无法进行整体加工的缺陷，提供一种高效控流筛管的控流装置，本发明所述控流装置的加工精度要求低，使得由超硬耐磨材料制造的控流流道易于制造和更换；并且可以方便地更换小孔道的孔型为直孔、斜孔或错位孔，而且，使得整个控流流道可以有一定曲率的弯曲，使控流装置的结构更加紧凑，便于控流装置的安装。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明一种高效控流筛管的控流装置，包括筛管和安装于筛管上的控流装置，所述控流装置包括控流装置外壳和安装于外壳内的控流流道，所述控流流道由多个流动单元串联而成，每个流动单元由一个或多个流动部件构成，包括相互串联的一个小孔道和一个大孔道。

本发明所述流动部件为孔板和内衬管，所述孔板上设置有一个通孔；每个流动单元由一个孔板和一个或多个内衬管构成，孔板上的小通孔形成小孔道，内衬管的孔道形成大孔道；多个流动单元相互抵紧形成控流流道。

为了设计安装方便，本发明所述内衬管为等长度内衬管。

或者，本发明所述流动部件为设置有端板的内套管，所述端板上设置有一个通孔；每个流动单元由一个设置有端板的内套管构成，端板上的小通孔形成小孔道，内套管的孔道形成大孔道；多个流动单元相互抵紧形成控流流道。

为了提高控流性能，和/或调节流动参数，本发明所述小孔道可以为直孔、斜孔或错位孔；所述斜孔为小孔道轴线和大孔道轴线之间有一个5-60°的夹角；所述错位孔为相邻的两个小孔道都为直孔，两者孔道轴线相互平行但不在同一直线上。

为了使控流流道更为紧凑，本发明所述控流装置的前端设置有限位环；所述限位环和控流装置的外壳固定连接，所述控流装置的后端设置有抵紧装置。

为了提高控流流道的使用寿命，本发明所述控流流道由金刚石、硬质合金、陶瓷或硬质耐磨材料制造。

为了降低成本，便于制造，本发明所述控流装置外壳为一细管状外壳。

为了便于安装和使用，本发明所述筛管包括有一基管，所述基管上设置有基管入口，基管外套装有过滤套，基管与过滤套之间的环缝为导流层，过滤套的两端设有端环；所述控流装置包括一个入口和一个出口，所述控流装置的入口与导流层相通，控流装置的出口与基管入口相通。

本发明所述控流装置在筛管上的安装位置有多种形式，如所述控流装置可以安装于过滤套的端环内；所述控流装置可以安装于筛管的导流层内；所述控流装置可以安装于筛管的过滤套径向外侧；所述控流装置可以安装于过滤套的端环的外端，或者，所述控流装置可以安装于筛管的基管内，以减小控流筛管的最大外径。

为了便于安装，本发明所述控流装置外壳可以为螺旋盘管。

本发明将控流装置内的控流流道的流动单元拆分为多个小的流动部件，由小部件组合镶嵌而形成流动流道，加工精度要求低，使得由超硬耐磨材料制造的控流流道易于制造和更换；并且可以方便地更换小孔道的孔型为直孔、斜孔或错位孔，而且可以方便地调节控流装置的流动参数。整个控流流道可以有一定曲率的弯曲，便于控流装置的安装，由于弯曲角度比较小，控流部件之间的间隙小，流体冲刷不到控流装置的外壳，因而不影响控流装置的使用寿命。控流装置的外壳为细管，它可以是不锈钢管，不锈钢管可以是成熟的工业品，因而成本低，控流装置加工更加简单，并且便于放置，便于盘绕，使整个控流装置结构更加紧凑，便于控流装置的安装。

附图说明

图1为背景技术部分所述普通筛管结构示意图。

图2为本发明所述高效控流筛管的控流装置安装于过滤套的端环内的装配结构示意图。

图3为本发明所述高效控流筛管的控流装置安装于筛管的导流层内的装配结构示意图。

图4为本发明所述高效控流筛管的控流装置安装于筛管的基管内的装配结构示意图。

图5为本发明所述高效控流筛管的控流装置安装于过滤套的端环外端并为螺旋管的装配结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例1

如图2所示，本发明一种高效控流筛管的控流装置，所述筛管包括有一基管1，所述基管上设置有基管入口11，基管外套装有过滤套2，基管与过滤套之间的环缝为导流层3，过滤套的两端设有端环4；所述筛管上设置有控流装置5，所述控流装置包括一个入口、一个出口和一个控流流道，所述控流流道由多个流动单元串联而成，每个流动单元由一个小孔道和一个大孔道相互串联构成，流动单元的数量在2-500个或500个以上；所述控流装置的入口与导流层相通，控流装置的出口与基管入口相通；所述高效控流筛管的制造和安装包括下列步骤：

1)、控流装置的制造：制造一个前端开口、后端带侧孔51的长管52为控流装置的外壳，长管的开口端为控流装置的入口；在长管内依次镶嵌孔板53和内衬管54，所述孔板上设置有一个小通孔，所述小通孔可以为直孔、斜孔或错位孔，一个孔板和一个内衬管或多个内衬管依次交错排列并相互抵紧形成控流流道，其中孔板上的小通孔形成小孔道55，内衬管的孔道形成大孔道56；孔板和内衬管均由金刚石、硬质合金、陶瓷或硬质耐磨材料制造。靠近控流装置后端的一个内衬管上设置有侧孔57，所述内衬管的侧孔和长管的侧孔相通形成控流装置的出口。

2)、在筛管内安装控流装置：紧贴过滤套的端环内壁安装控流装置，控流装置的外壳和端环合为一体，所述控流装置的入口与导流层相通，控流装置的出口与基管入口相通，基管入口和控流装置出口的结合面采用焊接，焊线是密封的，所述控流装置的入口端设置有限位环6；所述限位环和控流装置的外壳固定连接，所述控流装置的后端设置有抵紧螺栓7，所述抵紧螺栓带密封件用于将孔板和内衬管抵紧。

所述控流装置还可以安装于筛管的过滤套径向外侧，或者如图5所示，所述控流装置安装于过滤套的端环的外端并为螺旋盘管。

实施例2

如图3所示，本发明一种高效控流筛管的控流装置，所述筛管包括有一基管1，所述基管上设置有基管入口11，基管外套装有过滤套2，基管与过滤套之间的环缝为导流层3；所述筛管上设置有控流装置5，所述控流装置包括一个入口、一个出口和一个控流流道，所述控流流道由多个流动单元串联而成，每个流动单元由一个小孔道和一个大孔道相互串联构成，流动单元的数量在2-500个或500个以上；所述控流装置的入口与导流层相通，控流装置的出口与基管入口相通；所述高效控流筛管的制造和安装包括下列步骤：

1)、控流装置的制造：制造一个前端开口、后端带侧孔51的长管52为控流装置的外壳，长管的开口端为控流装置的入口；在长管内依次镶嵌前端设置有一个前端板58的内套管59，所述前端板上设置有一个小通孔，所述小通孔可以为直孔、斜孔或错位孔，多个前端设置有一个前端板的内套管依次排列并相互抵紧形成控流流道，其中前端板上的小通孔形成小孔道55，内套管的孔道形成大孔道56；所述内套管由金刚石、硬质合金、陶瓷或硬质耐磨材料制造。靠近控流装置后端的一个内套管上设置有侧孔57，所述内套管的侧孔和长管的侧孔相通形成控流装置的出口；

2)、在筛管内安装控流装置：在筛管的导流层内安装控流装置，所述控流装置的入口与导流层相通，控流装置的出口与基管入口相通，基管入口和控流装置出口的结合面采用焊接，焊线是密封的，所述控流装置的入口端设置有限位环6，所述限位环和控流装置的外壳固定连接，所述控流装置的后端设置有抵紧螺栓7，所述抵紧螺栓带密封件用于将内套管抵紧。

如图4所示，所述控流装置还可以安装于筛管的基管内，以减小控流筛管的最大外径。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种高效控流筛管的控流装置，包括筛管和安装于筛管上的控流装置，其特征在于：安装于筛管上的控流装置包括控流装置外壳和安装于外壳内的控流流道，所述控流流道由多个流动单元串联而成，每个流动单元由一个或多个流动部件构成，包括相互串联的一个小孔道和一个大孔道。

2.如权利要求1所述的高效控流筛管的控流装置，其特征在于：所述流动部件为孔板和内衬管，所述孔板上设置有一个通孔；每个流动单元由一个孔板和一个或多个内衬管构成，孔板上的小通孔形成小孔道，内衬管的孔道形成大孔道；多个流动单元相互抵紧形成控流流道。

3.如权利要求2所述的高效控流筛管的控流装置，其特征在于：所述内衬管为等长度的内衬管。

4.如权利要求1所述的高效控流筛管的控流装置，其特征在于：所述流动部件为设置有端板的内套管，所述端板上设置有一个通孔；每个流动单元由一个设置有端板的内套管构成，端板上的小通孔形成小孔道，内套管的孔道形成大孔道；多个流动单元相互抵紧形成控流流道。

5.如权利要求2、3或4所述的高效控流筛管的控流装置，其特征在于：所述小孔道为直孔、斜孔或错位孔；所述斜孔为小孔道轴线和大孔道轴线之间有一个5-60°的夹角；所述错位孔为相邻的两个小孔道都为直孔，两者孔道轴线相互平行但不在同一直线上。

6.如权利要求5所述的高效控流筛管的控流装置，其特征在于：所述控流装置的前端设置有限位环，所述限位环和控流装置的外壳固定连接；所述控流装置的后端设置有抵紧装置。

7.如权利要求6所述的高效控流筛管的控流装置，其特征在于：所述控流流道由硬质耐磨材料制造。

8.如权利要求7所述的高效控流筛管的控流装置，其特征在于：所述控流装置外壳为一细管状外壳。

9.如权利要求8所述的高效控流筛管的控流装置，其特征在于：所述筛管包括有一基管，所述基管上设置有基管入口，基管外套装有过滤套，基管与过滤套之间的环缝为导流层，过滤套的两端设有端环；所述控流装置包括一个入口和一个出口，所述控流装置的入口与导流层相通，控流装置的出口与基管入口相通。

10.如权利要求9所述的高效控流筛管的控流装置，其特征在于：所述控流装置安装于过滤套的端环内。

11.如权利要求9所述的高效控流筛管的控流装置，其特征在于：所述控流装置安装于筛管的导流层内。

12.如权利要求9所述的高效控流筛管的控流装置，其特征在于：所述控流装置安装于筛管的过滤套径向外侧。

13.如权利要求9所述的高效控流筛管的控流装置，其特征在于：所述控流装置安装于过滤套的端环的外端。

14.如权利要求9所述的高效控流筛管的控流装置，其特征在于：所述控流装置安装于筛管的基管内。

15.如权利要求13所述的高效控流筛管的控流装置，其特征在于：所述控流装置外壳为螺旋盘管。

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