CN101532378A - 一种可膨胀防砂筛管 - Google Patents

Abstract

本发明是用于石油完井防砂领域的一种可膨胀防砂筛管，由膨胀基管、过滤介质和金属保护外罩三层结构组成。其特征是：在膨胀基管轴向均匀割有缝槽，焊接在膨胀基管两端的膨胀接头预先膨胀，采用普通螺纹联接；过滤介质采用双层滤网结构，过滤介质外面包有金属保护外罩，通过焊接与膨胀基管连为一体；膨胀时，膨胀基管和保护外罩的缝槽打开，金属过滤网通过彼此滑动来实现膨胀。优点在于：采用相互搭接的割缝模式，且缝槽两端采用圆弧过渡结构，避免了应力集中；过滤介质采用双层滤网结构，通过滑动实现膨胀，防砂效果不受膨胀过程的影响；膨胀后筛管外壁可以紧贴于井壁，消除了筛管与井壁的环形空间，提高筛管防砂效果。

Description

一种可膨胀防砂筛管

技术领域

本发明适用于石油钻井完井、防砂修补等领域，为一种可膨胀防砂筛管。

背景技术

我国疏松砂岩油藏分布范围较广、储量大，产量占有重要的地位。油井出砂是疏松砂岩油藏开采普遍存在的问题，出砂的危害主要表现在以下几个方面：影响油井正常生产、增加生产成本、破坏地层、污染环境。

传统的防砂工艺大多以牺牲部分产能为代价。砾石充填完井易产生深度过滤，造成筛管堵塞，影响产量，其作业设备复杂、费用较高；在机械防砂领域先后出现了绕丝筛管、割缝筛管、金属棉筛管、TBS筛管等防砂技术，这些筛管存在以下问题：

一是当地层砂分选性差时，难以形成高渗透率的油流通道，当油流通过时，造成了很大的压力降，增大了油流流动阻力，限制了油井的产量；

二是由于存在砂环，筛管打捞作业时，容易卡死筛管，造成大修，增加作业难度和成本。

随着油田开发中后期的到来，特殊工艺井逐年增多，而水平井、多分支井、侧钻井的完井及防砂较为困难。因此研究开发防砂效果好、作业费用低的防砂装置和工艺具有十分重要的技术和经济意义。

目前，weatherford公司研制的膨胀防砂筛管(ESS)在国外油田已经推广，效果较好，但仍存在完井工艺和设备复杂、所需膨胀力大、膨胀和螺纹联接处抗拉和抗扭能力薄弱等缺陷。

发明内容

可膨胀防砂筛管在径向可以发生永久塑性变形，以达到增大筛管内径、优化井身结构的目的，从而显著降低防砂作业费用少和油井生产成本和提高油井产能。本发明的目的是向现场提供一种采用普通螺纹联接、易于膨胀、防砂效果好的可膨胀防砂筛管。

本发明是这样实现的。一种可膨胀防砂筛管由膨胀基管、过滤介质和金属保护外罩三层结构组成，膨胀基管为可膨胀筛管的本体，过滤介质位于膨胀基管和金属保护外罩之间，金属保护外罩为膨胀筛管最外层结构。膨胀基管采用不锈钢材料，上面均匀布有缝槽，膨胀基管两端的膨胀接头预先膨胀，采用特种焊接工艺，与膨胀基管焊接连接为一体；过滤介质采用双层滤网结构，里层筛网由相互重叠的规则金属薄片编制而成，每块薄片一端固定在膨胀基管上，薄片之间相互搭接，外层筛网固定在金属保护外罩上，采用自我搭接方式，为一整体式结构。膨胀时，膨胀基管和保护外罩的缝槽打开，暴露金属过滤网的流动区域，金属过滤网通过彼此滑动来实现膨胀，有效的过滤孔径保持不变。

本发明的优点在于：

(1)本发明采用普通螺纹联接方式，膨胀接头预先膨胀，采用特种焊接工艺，与基管焊接连接为一体，在膨胀作业时膨胀接头处不再膨胀，故螺纹联接强度高，机械性能强，克服膨胀螺纹抗拉和抗扭能力薄弱、加工工艺复杂、成本高等弱点。

(2)按相互搭接的割缝模式在轴向对膨胀基管进行割缝，同时缝槽两端手指处采用圆弧过渡结构，避免膨胀时缝槽手指处的应力集中，且易于膨胀，减小膨胀力，降低施工成本和风险。

(3)过滤介质采用双层滤网结构，里层筛网由相互重叠的金属薄片编织而成，固定在膨胀基管上，外层筛网固定在金属保护外罩上，为一整体式结构。膨胀时，金属过滤网通过彼此滑动来实现膨胀，有效的过滤孔径保持不变，防砂效果不受膨胀过程的影响。

(4)膨胀后其外壁可以紧贴于井壁，消除了筛管与井壁的环形空间，减少砂粒的移动和微粒的运移，可以最大限度地减少砂粒撞击和冲蚀问题，增加滤砂面积，提高筛管防砂效果，延长筛管防砂寿命；

(5)膨胀筛管具有最大的内外径比和较强的弯曲能力，能够适合各种套管完井井眼，以及井壁规则的裸眼井眼，特别适用于水平井、多分支井、侧钻井、过油管、连续油管、重复补救防砂及小井眼井的防砂，达到保护油气藏、提高产能和采收率的开发效果。

附图说明

附图1一种可膨胀筛管结构示意图，左图为膨胀基管割缝分布图，右图为筛管膨胀前的膨胀筛管结构A-A截面图。

附图2膨胀前的可膨胀筛管示意图。

附图3膨胀后的可膨胀筛管示意图。

1 膨胀基管，2 过滤介质，3 金属保护外罩，4 缝槽，5 膨胀接头。

具体实施方式

现结合说明书附图对本发明作进一步的描述。

如附图1、图2及图3所示，本发明为一种可膨胀防砂筛管，它由膨胀基管1、过滤介质2和金属保护外罩3三层结构组成，在膨胀基管1轴向均匀割有缝槽4，缝槽4两端手指处采用圆弧过渡结构，膨胀基管1两端焊接有膨胀接头5；过滤介质2采用双层滤网结构，里层筛网由相互重叠的规则金属薄片编织而成，每块薄片一段固定在膨胀基管1上，薄片之间相互搭接，外层筛网固定在金属保护外罩3上，采用自我搭接方式，为一整体式结构；过滤介质2外面包有金属保护外罩3，通过焊接与膨胀基管1连为一体。

膨胀基管1两端的膨胀接头5预先膨胀，膨胀后呈锥形喇叭口状，内径大于膨胀基管1内径，膨胀筛管之间采用普通螺纹联接，提高螺纹联接处的机械性能。按相互搭接的割缝模式在轴向对膨胀基管1进行割缝，预先膨胀后的膨胀接头5不割缝，缝槽4两端手指处采用圆弧过渡结构，避免膨胀时缝槽4手指处的应力集中，减小膨胀力。

在可变径膨胀锥的压力作用下，可膨胀筛管发生径向塑性变形，实现膨胀的目的。膨胀时，膨胀基管1和金属保护外罩3的缝槽打开，暴露过滤介质2的流动区域，金属过滤网通过彼此滑动来实现膨胀，有效的过滤孔径保持不变。

当膨胀筛管膨胀至预先膨胀的膨胀接头5处时，释放压力压缩可变径膨胀锥，膨胀接头5处施工时不再膨胀，膨胀锥顺利通过膨胀接头5后，加压使膨胀锥外径变大，继续膨胀，直至筛管尾端。可膨胀筛管膨胀之前，膨胀基管1本体外径小于膨胀接头5外径，可膨胀筛管实现膨胀后，膨胀基管1本体外径大于膨胀接头5外径，紧贴于地层，消除了筛管与井壁的环形空间。

膨胀施工完成后，可增加滤砂面积，提高筛管防砂效果，延长筛管防砂寿命，从而降低钻井作业费用和油井生产成本。

Claims (3)

1.一种可膨胀防砂筛管，它由膨胀基管[1]、过滤介质[2]和金属保护外罩[3]三层结构组成，其特征在于：在膨胀基管[1]轴向均匀割有缝槽[4]，缝槽[4]两端采用圆弧过渡结构，膨胀基管[1]两端有膨胀接头[5]，呈锥状，膨胀接头[5]外径大于膨胀筛管本体外径；过滤介质[2]采用双层滤网结构，里层筛网由相互重叠的规则金属薄片编织而成，每块薄片一段固定在膨胀基管[1]上，薄片之间相互搭接，外层筛网固定在金属保护外罩[3]上，为一整体式结构；过滤介质[2]外面包有金属保护外罩[3]，通过焊接与膨胀基管[1]连为一体。

2.如权利要求1所述的一种可膨胀筛管，其特征在于：膨胀基管[1]按相互搭接模式进行割缝，膨胀接头上不割缝[5]。

3.如权利要求1所述的一种可膨胀筛管，其特征在于：膨胀基管[1]为可膨胀筛管的本体，过滤介质[2]位于膨胀基管[1]和金属保护外罩[3]之间，金属保护外罩[3]为膨胀筛管最外层结构。

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