CN103343676A - 自清洁防砂管具 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种自清洁防砂管具，所述自清洁防砂管具包括：基管；套设在所述基管之外的外保护罩；多个过滤芯，沿径向并联设置在所述基管与所述外保护罩之间的环形空间内，各所述过滤芯具有内腔，各所述过滤芯的内腔与基管的内腔相通。单根过滤芯的表面积远小于现有技术防砂管的过滤表面积，使单根过滤芯承载的机械力大为下降，从而大大提高了过滤芯的耐压差性能，能够承受地面高压水流清洗。

Description

自清洁防砂管具

技术领域

本发明涉及油井、气井防砂技术领域，特别是一种自清洁防砂管具。

背景技术

目前的防砂管是将过滤材料以中心管为圆心成圆筒形状包裹或套装在中心管的外径上，其内直径大于中心管外径，其外直径小于外保护罩的内径，在采油、采气过程中，地层中不同粒径的岩石颗粒，随同地层产出物一起流出地层，小于过滤材料缝隙的砂粒通过，大于过滤材料缝隙的砂粒被阻挡，被阻挡的砂粒在过滤材料外累积，并与地层产出物中的胶质等组合形成泥状物，阻塞筛管过滤材料的缝隙，造成防砂筛管堵塞，堵塞后由于过滤材料的机械强度不高，过滤材料在承受高压差时造成防砂筛管损坏。

发明内容

本发明提供一种自清洁防砂管具，以解决现有的防砂管易损坏的问题。本发明还要解决现有的防砂管过滤效率低的问题。

为此，本发明提出一种自清洁防砂管具，所述自清洁防砂筛管包括：基管；套设在所述基管之外的外保护罩；多个过滤芯，沿径向并联设置在所述基管与所述外保护罩之间的环形空间内，各所述过滤芯具有内腔，各所述过滤芯的内腔与基管的内腔相通。

进一步的，各所述过滤芯为细长的管状体，各所述过滤芯的两端或一端与所述基管固定连接，各所述过滤芯的中间悬空设置。

进一步的，所述基管的两端套设有固定座，所述外保护罩通过所述固定座套设在所述基管之外，所述固定座上设有与所述环形空间连通的流砂通道，各所述过滤芯与所述外保护罩的内壁之间设有第一出砂空隙，各所述第一出砂空隙从各过滤芯距离所述外保护罩的内壁的最近点沿周向，向所述最近点的两端发散，流砂通道与所述第一出砂空隙相连通。

进一步的，所述过滤芯为圆筒形管体、或者为具有齿形外缘的管体或多边形外缘的管体。

进一步的，所述基管连接抽油管柱或防砂管柱，所述过滤芯的材质为绕丝网管、割缝管、烧结网、金属棉或泡沫金属。

进一步的，所述过滤芯为具有单通道或具有多个相互分隔的通道的管体。

进一步的，沿所述基管的径向，所述多个过滤芯均匀的分步在所述环形空间内；沿所述基管的轴向，所述多个过滤芯分为单排或多排过滤芯，多排过滤芯间隔设置。

进一步的，相邻所述过滤芯之间设有第二出砂空隙，所述第二出砂空隙沿周向向两侧发散，所述流砂通道与所述第二出砂空隙相连通。

进一步的，各所述过滤芯与所述基管的外壁之间设有第三出砂空隙，各所述第三出砂空隙沿周向向两侧发散，所述流砂通道与所述第三出砂空隙相连通。

本发明与现有技术相比有以下优点：

1、现有技术防砂管的过滤表面积受中心管或基管和外保护罩尺寸限制做不大，而在环形空间中能够安装多个或多根过滤芯，多个过滤芯的过滤表面积之和可以做的很大，对于相同口径的基管而言，本发明的过滤表面积通过增加过滤芯的数量是现有的环形单体式过滤芯的过滤面积的1--30倍，因而使防砂过滤效能大为提高，可以有效的减少防砂管堵塞。

2、单根过滤芯的表面积远小于现有技术防砂管的过滤表面积，使单根过滤芯承载的机械力大为下降，从而大大提高了单个过滤芯的耐压差性能，能够承受地面高压水流清洗，因而，自清洁效果更好。

3、将过滤芯设计成细长管状，采取两端头固定，中间悬空的安装方式，过滤芯内，液体流入基管，当抽油泵抽吸时，过滤芯内，液体流动变化激发过滤芯震动，在震动的同时抽油泵抽吸造成液柱压力波动，在其该压力作用下过滤芯的管壁产生收缩与扩张运动使粘敷在过滤芯的管壁表面的沉砂向下流动，各过滤芯之间预留有第二出砂空隙能使井下出砂畅通流动，经设置在基管两端的固定座上的流砂孔或流砂通道流出，使得地层产出物中的泥砂状物在过滤芯的管壁表面不能积累，从而达到自动清洁过滤芯的目的。

4、本发明采用多个过滤芯，做成分体式的形式，相对于传统的整体式过滤芯，多个过滤芯中的某一个过滤芯出现故障或损坏时便于更换和维修。

5、本发明沿基管的轴向设置了多排过滤芯，减少了单个过滤芯的长度，这样，一方面便于在现场制作安装和维修过滤芯，另一方面，增加了过滤芯的受力稳定性和承压能力，保证了过滤的稳定性。

6、传统的单体套筒式过滤芯，过滤芯的外表面上淤积和堵塞了砂粒以及泥状物或固体颗粒物，这些砂粒以及泥状物被夹层在外保护罩的内壁与过滤芯的外表面之间，一方面，单体套筒式过滤芯，砂粒以及泥状物附着在一个整体的套设在外保护罩内壁的中的过滤芯的外表面上，该外表面的曲率半径较小，表面张力较大，砂粒以及泥状物之间的内部关联较为紧密结实，砂粒以及泥状物容易附着在较为平整的曲面上；另一方面，外保护罩的内壁对过滤芯的外表面上附着的砂粒以及泥状物施加了均匀的封闭的形成整体的围压，要去除砂粒以及泥状物，需要克服外保护罩对过滤芯从整体上施加的围压。

相对于传统的单体套筒式过滤芯，本发明采用分体的、间隔设置的多个过滤芯，一方面，各过滤芯的外表面的曲率半径较大，表面张力较小，砂粒以及泥状物之间的内部关联较为松散，砂粒以及泥状物不易附着在较为卷曲的曲面上，因而，本发明的防砂性能好，过滤效率高，具有自清洁功能。

另一方面，过滤芯的外表面不再像传统的单体套筒式过滤芯那样，由外保护罩对砂粒以及泥状物施加均匀的封闭的形成整体的围压，而是砂粒以及泥状物受到外保护罩与各过滤芯之间的单独空间内的作用力、各过滤芯之间的作用力、以及各过滤芯与基管之间的作用力，也就是，砂粒以及泥状物受到附着力从传统的外保护罩施加的均匀的封闭的形成整体的围压，变成不均匀的、不完整的、分散的作用力，砂粒以及泥状物不再是一个环形的整体，而是分散成了零散的个体，这样，砂粒以及泥状物就较为容易的去除，降低了除砂的难度，可以在抽油泵抽油的同时，通过抽油泵的振动就可以实现除砂工作。

附图说明

图1为根据本发明第一实施例的自清洁防砂管具的主视方向的结构示意图，其中，沿基管轴向上设有多排过滤芯，每排过滤芯中各过滤芯沿轴向错开的设置在基管上；

图2为根据本发明第二实施例的自清洁防砂管具的主视方向的结构示意图，其中，沿基管轴向上设有多排过滤芯，每排过滤芯中各过滤芯沿轴向平齐的设置在基管上；

图3为图1的A-A方向的第一种剖视结构；其中，过滤芯为圆筒形；

图4为图1的A-A方向的第二种剖视结构；其中，过滤芯为多边形；

图5示出了根据本发明实施例的具有单通道的圆筒形过滤芯的主视结构；

图6为图5的B-B方向的剖视结构；

图7示出了根据本发明实施例的具有多通道的圆筒形过滤芯的主视结构；

图8为图7的C-C方向的剖视结构；

图9示出了根据本发明实施例的具有齿形外缘的过滤芯的主视结构；

图10为图9的D-D方向的剖视结构；

图11示出了根据本发明实施例的圆筒形过滤芯与基管、外保护罩以及过滤芯之间的出砂空隙。

附图标号说明：

1基管、2固定座、3过滤芯、4连接器、5安装孔、6、外保护罩、7流砂通道、60、环形空间 30、过滤芯的侧壁 35、过滤芯的内腔 300、过滤芯的侧壁距离外保护罩的最近点 301、第一出砂空隙 32、圆筒形过滤芯之间的最短间距321、第二出砂空隙的发散区 341、第三出砂空隙

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

如图1和图2所示，根据本发明实施例的自清洁防砂管具包括：基管1；套设在所述基管之外的环形外保护罩6；如图3，多个过滤芯3，沿径向并联设置在所述基管1与所述外保护罩6之间的环形空间60内，如图6、图10，各所述过滤芯具有内腔35，各所述过滤芯的内腔与基管的内腔相通。

基管1表面置有安装孔5，用于与连接器4安装。安装孔5的位置和数量与过滤芯3的长度和固定端数量相对应。连接器4是具有内部管腔的连接件，用于连接过滤芯3与基管1，可以采用焊接方式连接二者，也可以采用螺纹连接，要求连接可靠不漏液。连接器4可以采用不锈钢管或管接头，连接器4的管腔的口径要满足过滤芯的内腔向基管输送过滤后液体的能力，而且过滤芯与基管之间的连接强度高于过滤芯的过滤材质本身的强度，保证了过滤后输送液体的稳定性和安全性。

外保护罩6是带有流通口的金属管，在施工过程保护过滤体不损坏。流通口通常足够大，以便不会有意地限制地层产出液的流动。过滤芯的过滤体可以选用绕丝网管、复合防砂材料、烧结网、金属棉、泡沫金属中的一种，是根据施工井产出液和出砂的物性选用其中于之匹配的过滤材料。

生产时，地层产出物通过外保护罩6上的流通口(孔或缝)进入环形空间60，经过多个过滤芯3的过滤将主要固体颗粒物或砂粒祛除。此时被过滤的固体颗粒物大部分通过流砂通道7落出防砂筛管，少量沉积在环形空间60中。过滤后的液体经连接器4内，再经连接器进入基管1内。最后液体通过抽油泵从基管输往地面。反洗井时，洗井液可通过冲砂通道7进入环形空间60将沉积的颗粒物质带走。正洗井时，洗井液依次通过基管1内、连接器4、过滤芯3、进入环形空间60，将沉积的颗粒物带走。

进一步的，如图1和图2，各所述过滤芯3为细长的管状体，各所述过滤芯3的两端或一端与所述基管1固定连接，各所述过滤芯的中间悬空设置，各所述过滤芯与外保护罩6之间没有形成连接，过滤芯3与外保护罩6之间形成间隔设置，外保护罩6对过滤芯3没有直接的压力。

进一步的，如图1和图2，所述基管1的两端套设有固定座2，所述外保护罩6通过所述固定座2套设在所述基管之外，既起到连接作用，也起到堵头的作用。所述固定座2上设有与所述环形空间60连通的流砂通道7。如图11，以过滤芯3为圆筒形为例，各所述过滤芯3与所述外保护罩6的内壁之间设有第一出砂空隙301，流砂通道7与所述第一出砂空隙301相连通。

各所述第一出砂空隙301从各过滤芯3距离所述外保护罩的内壁的最近点300(例如，各过滤芯3距离所述外保护罩的内壁的最近点300为1至20mm，可以优选的数值为5mm，10mm，20mm，以便各滤芯3都能得到充分的振动)，沿过滤芯3的周向或沿外保护罩6的周向，向所述最近点300的两端发散，沿过滤芯3的周向，过滤芯3与所述外保护罩6之间的距离是变化的，使得过滤芯3的外表面与所述外保护罩6之间沉积的固体颗粒物的厚度不均匀，这样，可以通过基管连接抽油泵，在一边抽油的同时，可以同时将振动传递到基管上，通过振动去除过滤芯3的外表面与所述外保护罩6之间沉积的固体颗粒物，这样，无需停产，即可实现在线除砂。

进一步的，如图3、图4、图5、图6，过滤芯3为具有单通道或一个内腔的圆筒形管体。如图9和图10，过滤芯3为具有齿形外缘或波浪形外缘的管体，这些齿形外缘或波浪形外缘的管体具有单通道或一个内腔。对于齿形外缘或波浪形外缘的管体，过滤芯3的外侧壁或外壁30的曲率半径较大，表面张力较小，砂粒以及泥状物之间的内部关联较为松散，砂粒以及泥状物不易附着在较为卷曲的曲面上，因而，本发明的防砂性能好，过滤效率高，具有自清洁功能。齿形外缘或波浪形外缘可以为均匀的齿形，也可以为不均匀的齿形。

进一步的，所述过滤芯为具有单通道或具有多个相互分隔的通道的管体。如图7和图8所示，过滤芯3具有多个相互分隔的通道，即过滤芯3具有多个相互分隔的内腔35(过滤腔)，这样过滤效率高。(过滤芯3具有多个相互分隔的内腔35即解决了多根过滤芯与基管连接难的安装工艺问题又达到通过增加过滤芯的数目增加过滤面积的目的)

进一步的，如图3和图4，沿所述基管1的径向，所述多个过滤芯3均匀的分布在所述环形空间60内；沿所述基管的轴向，所述多个过滤芯3分为多排过滤芯，这样，生产制造同一规格的过滤芯，通过改便过滤芯3的排数就能与基管长度匹配，生产制造各种长度规格的自清洁防砂管具，多排过滤芯间隔设置。图4中，过滤芯3为多边形，便于加工。如图1，多个过滤芯3分为两排间隔设置的过滤芯，每排过滤芯平行设置在基管上，但每排过滤芯中，各过滤芯错开设置，这样可以使得基管上的安装孔分布合理，基管受力均匀，而且各过滤芯之间的轴向间距较大，不利于砂粒以及泥状物的堆积，有利于自清洁。如图2，多个过滤芯3分为两排间隔设置的过滤芯，每排过滤芯平行设置在基管上，并且每排过滤芯中，各过滤芯平齐的设置，便于制作。进一步的，沿所述基管的轴向，可以设有一至九排过滤芯，每排过滤芯的长度为1米至9.8米。

进一步的，如图11，过滤芯3为圆筒形，相邻所述过滤芯3之间设有第二出砂空隙(相邻所述过滤芯3之间的最短间隔可以为1至40mm，优选数值为5mm，10mm，15mm，20mm，以便各滤芯3都能得到充分的振动)，所述第二出砂空隙为发散形，第二出砂空隙沿过滤芯3的周向向两侧发散，所述流砂通道7与所述第二出砂空隙32相连通。

第二出砂空隙包括：相邻过滤芯3之间的最短距离32，相邻过滤芯3的圆心之间的连线与该两个过滤芯3的圆周形成两个交点，两个交点之间的距离为相邻过滤芯3的最短距离32。第二出砂空隙还包括：从相邻过滤芯3的圆心之间的连线，沿过滤芯3的周向向该连线的两侧发散形成发散区321，也就是，第二出砂空隙包括：相邻过滤芯3之间的最短距离32和最短距离32两侧的发散区321。

当抽油泵抽吸时过滤芯内液流变化激发过滤芯震动，在震动的同时抽油泵抽吸造成液柱压力波动，在其该压力作用下过滤芯的管壁产生收缩与扩张运动使粘敷在过滤芯表面的沉砂向下流动，各过滤芯之间预留有相对距离能使井下出砂畅通流动，经设置在上、下端头上的流沙孔流出，地层产出物中的泥砂状物在过滤材料表面不能积累，而达到自动清洁过滤芯的目的。而且，由于相邻过滤芯3之间的第二出砂空隙为发散形，沿过滤芯3的周向的不同位置，粘敷在过滤芯表面的沉砂的分布和受力是不均匀的，这样，经过抽油泵，会很容易的使粘敷在过滤芯表面的沉砂瓦解和破碎，达到自清洁的目的。

进一步的，如图11，各所述过滤芯3与所述基管1的外壁之间设有第三出砂空隙341，由于过滤芯3与所述基管1均为圆筒形，所以，第三出砂空隙为发散形，道理同上；所述流砂通道与所述第三出砂空隙相连通。由于过滤芯3与所述基管1的外壁之间的第三出砂空隙341为发散形，沿过滤芯3的周向的不同位置，粘敷在过滤芯表面的沉砂的分布和受力是不均匀的，这样，经过抽油泵，抽吸造成液柱压力波动，在其该压力作用下过滤芯的管壁产生收缩与扩张运动和过滤芯内液体流动变化激发的震动，会很容易的使粘敷在过滤芯表面的沉砂瓦解和破碎，达到自清洁的目的。

对于过滤芯3为圆筒形或具有齿形外缘的筒体而言，同时存在着过滤芯3与所述基管1的外壁之间的第三出砂空隙341、相邻所述过滤芯3之间的第二出砂空隙、以及过滤芯3与所述外保护罩6的内壁之间的第一出砂空隙301，这三种出砂空隙使粘敷在过滤芯表面的沉砂分布不均，沉砂或固体颗粒物之间的关联松散，容易被瓦解和破碎，达到自清洁的目的。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。为本发明的各组成部分在不冲突的条件下可以相互组合，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (9)

1.一种自清洁防砂管具，其特征在于，所述自清洁防砂管具包括：

基管；

套设在所述基管之外的外保护罩；

多个过滤芯，沿径向并联设置在所述基管与所述外保护罩之间的环形空间内，各所述过滤芯具有内腔，各所述过滤芯的内腔与基管的内腔相通。

2.如权利要求1所述的自清洁防砂管具，其特征在于，各所述过滤芯为细长的管状体，各所述过滤芯的两端或一端与所述基管固定连接，各所述过滤芯的中间悬空设置。

3.如权利要求2所述的自清洁防砂管具，其特征在于，所述基管的两端套设有固定座，所述外保护罩通过所述固定座套设在所述基管之外，所述固定座上设有与所述环形空间连通的流砂通道，各所述过滤芯与所述外保护罩的内壁之间设有第一出砂空隙，各所述第一出砂空隙从各过滤芯距离所述外保护罩的内壁的最近点沿周向，向所述最近点的两端发散，流砂通道与所述第一出砂空隙相连通。

4.如权利要求1所述的自清洁防砂管具，其特征在于，所述过滤芯为圆筒形管体、或者为具有齿形外缘的管体或多边形外缘的管体。

5.如权利要求1所述的自清洁防砂管具，其特征在于，所述基管连接抽油管柱或防砂管柱，所述过滤芯的材质为绕丝网管、割缝管、烧结网、金属棉或泡沫金属。

6.如权利要求1所述的自清洁防砂管具，其特征在于，所述过滤芯为具有单通道或具有多个相互分隔的通道的管体。

7.如权利要求1所述的自清洁防砂管具，其特征在于，沿所述基管的径向，所述多个过滤芯分布在所述环形空间内；沿所述基管的轴向，所述多个过滤芯分为单排或多排过滤芯，多排过滤芯间隔设置。

8.如权利要求1所述的自清洁防砂管具，其特征在于，相邻所述过滤芯之间设有第二出砂空隙，所述第二出砂空隙沿周向向两侧发散，所述流砂通道与所述第二出砂空隙相连通。

9.如权利要求1所述的自清洁防砂管具，其特征在于，各所述过滤芯与所述基管的外壁之间设有第三出砂空隙，各所述第三出砂空隙沿周向向两侧发散，所述流砂通道与所述第三出砂空隙相连通。

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