CN101748999B - 一种控流筛管 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种控流筛管，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；所述筛管上设置有控流装置，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。在油水粘度比比较大的情况下，下入本发明筛管，产水量下降幅度大，产油量下降程度很小。在油水界面达到筛管前流体沿生产段各处流速基本相同，有控制油水前沿的均匀推进、延缓见水时间的作用。
Description
技术领域
本发明涉及一种油田开采领域用筛管，特别涉及一种控流筛管。
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、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。筛管包括有一基管，在基管上均匀分布有通孔作为基管的入口，基管外套装有过滤套，基管与过滤套之间的环缝为导流层。
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米筛管和水接触，该30米就为出水段，由于30米出水段的存在，油井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径。但减少喷嘴的孔径会带来喷嘴易磨损的问题，喷嘴磨损后，流量变化很大。减少喷嘴的孔径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防堵要求很高。
发明内容
本发明需要解决的技术问题就在于克服现有技术的缺陷，提供一种高效控流筛管，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。
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，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；所述筛管上设置有控流装置，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或500以上。
所述控流流道的上游和下游均设置有过滤装置。过滤装置可以更好地防止控流流道的阻塞。
所述大孔道和小孔道的孔道截面形状是不规则的形状。
所述大孔道和小孔道的孔道截面形状是规则的形状。
所述大孔道和小孔道都为圆柱型的孔道。
所述流动单元中大孔道和小孔道的截面积比值大于1.5；小孔道的孔径为0.6-9mm；小孔道的孔长与孔径之比小于10；大孔道的孔长与孔径之比大于0.3。
所述小孔道的孔型为直孔、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。
所述控流流道内表面采用金刚石、硬质合金、陶瓷或耐磨材料。
所述基管和过滤套之间有支撑物。
所述过滤套外套装有外保护套。
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。
本发明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，本发明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。
本发明多个流动单元串联而成的控流流道比一个或多个相互并联的喷嘴在控制流量方面有很大的优点。在相同控流能力下，本发明多个串联的流动单元的最小孔径比一个或多个相互并联的喷嘴的最小孔径大的多， 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。
通过综合试验装置上的测试表明，在油水粘度比比较大的情况下，下入本发明筛管，产水量下降幅度大，产油量下降程度很小。在油水界面达到筛管前流体沿生产段各处流速基本相同，有控制油水前沿的均匀推进、延缓见水时间的作用；综合起来提高油田采收率，给油田带来很好的经济效益。
本发明所述高效控流筛管同时也适用于蒸汽驱油、气驱油等低粘度介质驱高粘度油的采油生产情况。
附图说明
图1是本发明结构示意图。
图2是本发明所述不规则形状的控流流道结构示意图。
图3是本发明所述大孔道和小孔道都为圆柱型的孔道的控流流道结构示意图。
图4本发明所述斜孔控流流道结构示意图。
图5是本发明所述错位孔控流流道结构示意图。
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。
如图1所示，本发明一种高效控流筛管，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4，所述控流装置的入口41与导流层相通，控流装置的出口42与基管入口相通。
如图2、图3、图4和图5所示，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44和一个大孔道43串联构成，流动单元的数量在2-500或500以上。
所述控流流道的上游和下游均设置有过滤装置。过滤装置可以更好地防止控流流道的阻塞。
如图2所示，所述大孔道和小孔道的孔道截面形状可以是不规则的形状。或者如图3、图4和图5所示，所述大孔道和小孔道的孔道截面形状是规则的形状。如图3所示，所述大孔道和小孔道都为圆柱型的孔道。
所述流动单元中大孔道和小孔道的截面积比值大于1.5；小孔道的孔径为0.6-9mm；小孔道的孔长与孔径之比小于10；大孔道的孔长与孔径之比大于0.3。
所述小孔道的孔型为直孔、斜孔或错位孔；如图3所示，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；如图4所示，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。
所述控流流道内表面采用金刚石、硬质合金、陶瓷或耐磨材料。
如图1所示，所述基管和过滤套之间有支撑物6。为了防止过滤套和基管之间的导流层受外力变窄，在基管和过滤套之间有支撑物。支撑物一种是相间的基本平行的条带状，使导流层具有轴向导流作用，一种可以为点状的。
如图1所示，所述过滤套外套装有外保护套5。
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。
本发明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，本发明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。
本发明多个流动单元串联而成的控流流道比一个或多个相互并联的喷嘴在控制流量方面有很大的优点。在相同控流能力下，本发明多个串联的流动单元的最小孔径比一个或多个相互并联的喷嘴的最小孔径大的多，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。
通过综合试验装置上的测试表明，在油水粘度比比较大的情况下，下入本发明筛管，产水量下降幅度大，产油量下降程度很小。在油水界面达到筛管前流体沿生产段各处流速基本相同，有控制油水前沿的均匀推进、延缓见水时间的作用；综合起来提高油田采收率，给油田带来很好的经济效益。
本发明所述高效控流筛管同时也适用于蒸汽驱油、气驱油等低粘度介质驱高粘度油的采油生产情况。
本发明的使用过程是，先根据油藏地质情况和初期投产的产量设定控流装置中流动单元的个数、小孔孔径、大孔孔径及孔型，然后按下井管柱要求，将本发明筛管置于井中，并配有封隔器等封隔装置，就能够达到较好控水的作用。如地层砂大量产出能够把筛管外的筛管和井壁之间的环空一定程度的堵塞，即将筛管外的窜流通道一定程度上堵塞了，就不需要人为的封隔措施。另一种将水平段筛管和井壁之间的环空封隔的方法是在环空内充填满固体颗粒。固体颗粒的流动阻力会达到很好的防止水轴向窜流的目的，这时筛管管柱上有一定数量的盲管。
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 (10)
1.一种控流筛管，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；其特征在于：所述筛管上设置有控流装置，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或500以上。
2.如权利要求1所述的控流筛管，其特征在于：所述控流流道的上游和下游均设置有过滤装置。
3.如权利要求2所述的控流筛管，其特征在于：所述大孔道和小孔道的孔道截面形状是不规则的形状。
4.如权利要求2所述的控流筛管，其特征在于：所述大孔道和小孔道的孔道截面形状是规则的形状。
5.如权利要求4所述的控流筛管，其特征在于：所述大孔道和小孔道都为圆柱型的孔道。
6.如权利要求1-5之任一所述的控流筛管，其特征在于：所述流动单元中大孔道和小孔道的截面积比值大于1.5；小孔道的孔径为0.6-9mm；小孔道的孔长与孔径之比小于10；大孔道的孔长与孔径之比大于0.3。
7.如权利要求6所述的控流筛管，其特征在于：所述小孔道的孔型为直孔、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。
8.如权利要求7所述的控流筛管，其特征在于：所述控流流道内表面采用金刚石、硬质合金、陶瓷或其他耐磨材料。
9.如权利要求8所述的控流筛管，其特征在于：所述过滤套外套装有外保护套。
10.如权利要求9所述的控流筛管，其特征在于：所述基管和过滤套之间有支撑物。
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