CN103883292B - 一种用于油气井开采的易拔井下过滤器及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于油气田开采的易拔井下过滤器及其实现方法，所述井下过滤器包括基管和套装于基管上的过滤套；整个井下过滤器为等外径结构。本发明消除了井下过滤器管柱上的台阶，减少了井下过滤器管柱起出时的上提力。通过在等径填补外套内侧焊接支撑体，使得等径填补外套抗挤压能力大大提高，完全能承受卡瓦、液压动力钳的夹紧力而不变形。上提井下过滤器管柱时，上提力降低，避免了使用大吨位的修井机和套铣工艺，节省打捞成本。

Description

一种用于油气井开采的易拔井下过滤器及其实现方法

技术领域

本发明涉及一种用于油气井开采的易拔井下过滤器及其实现方法，适用于易出砂的疏松砂岩油藏的油气井和井下过滤器管柱外需要充填颗粒的井，上述油气井包括直井、斜井、水平井、注入井和生产井，属于石油天然气开采技术领域。

背景技术

井下过滤器包括井下防砂过滤器和具有控流功能的井下过滤器。其中井下防砂过滤器也称防砂管或防砂筛管， 具有控流功能的井下过滤器也称控流过滤器或控流筛管。

井下过滤器管柱有时是由一根井下过滤器组成，很多情况是由多根井下过滤器连接组成。

一方面，全球油气田存在大量易出砂的疏松砂岩油藏，对于疏松砂岩油藏的油气井，无论是直井，斜井还是水平井，油井出砂是油田开发经常遇见的问题之一。油井出砂的危害比较大，会造成油井产量大减，作业成本激增，经济损失严重。因而，防止井下地层出砂是极为重要的。

目前，油气井常用的机械防砂技术有三种：

1、在油气井中下入过滤器管柱防砂；

2、砾石充填防砂：首先下入过滤器管柱，然后在过滤器管柱和井壁的环空充填砾石，利用砾石层阻挡地层砂进入井筒。

3、连续封隔体分段控流油气井：另一方面，油气田也存在大量需要在管外充填颗粒的油气井，比如一种实施连续封隔体分段控流的油气井。这类油气井既有出砂井，也有不出砂井，包括直井、斜井和水平井，其所实施的连续封隔体分段控流技术是向油气井中下入控流过滤器管柱，然后再向控流过滤器管柱和井壁环空充入具有轴向防窜流的封隔体，该封隔体由防窜流颗粒组成。这类井简称为连续封隔体分段控流油气井。

采用上述三种完井方式的油气井，由于多种原因，往往需要拔出井下过滤器管柱，譬如：

1、井下过滤器管柱堵塞，需要清洗重新下入或下入新的过滤器管柱；

2、射孔孔眼被堵塞，需要拔出井下过滤器管柱，清洗射孔孔眼；

3、井下过滤器管柱损坏，需要拔出后下入新的井下过滤器管柱；

4、对油气井进行其它作业，需要拔出井下过滤器管柱。

对于在油气井中直接下入井下过滤器管柱防砂的油气井由于地层大量出砂，地层砂填满了井下过滤器管柱与井壁之间的环空、紧紧包住了井下过滤器管柱；对于砾石充填井或连续封隔体分段控流油气井，充填的砾石层或防窜流颗粒也紧紧包住了井下过滤器管柱。对于上述地层砂、砾石和防窜流颗粒，以下统称管外颗粒。

当进行拔管作业时，管外颗粒与其紧抱住的井下过滤器管柱会产生巨大的摩擦阻力，一般能达到1吨/米以上，而井下过滤器管柱长度很多都在上百米，那么上提力就需要上百吨，一般的修井作业设备根本无法提供如此高的上提力，而且井下过滤器管柱的连接强度也无法承受如此高的拉力，很多情况下，即使十几米井下过滤器管柱，上百吨拔力也难拔出。同时，上提时由于摩擦阻力的作用，管外颗粒和井下过滤器管柱之间还有可能发生自锁，更加难以拔出井下过滤器管柱。因此，如果不采取其它措施，利用直接上提的方式很多井无法拔出井下过滤器管柱。

对于无法拔出井下过滤器管柱的油气井，油田一般采用的解决措施是套铣作业。套铣作业是在井下过滤器管柱和井壁的环空内下入一个套铣管套于井下过滤器管柱外，边旋转边循环冲洗而清除掉包围在井下过滤器管柱周围的地层砂或砾石，使井下过滤器管柱易于拔出，套铣作业每套铣完一根井下过滤器，就需要分别将套铣管和过滤器从井下起出地面，然后再将套铣管柱下入井下，套铣下一根井下过滤器，一般从地面到井下作业位置有上千米距离，因此整个作业周期很长，成本很高。而且套铣作业对于井下过滤器管柱和井壁间隙的宽度尺寸有要求，如果尺寸较小，工具无法下入，该油气井就无法采用套铣作业进行拔管，甚至造成该油气井的报废。

因而，亟需开发出一种用于从出砂井或充填连续封隔体的油气井中易拔出的井下过滤器管柱。

考虑到管柱下井、起出的工艺、效率以及成本因素，油田普遍使用含有接箍的基管，在管柱连接过程中，需要给吊卡、卡瓦、液压动力钳预留一些位置，过滤段是不允许受力的，接箍两端必须留有一些盲段，因此，如图1所示，一般井下过滤器管柱上会形成两种台阶：一、接箍的外径比基管外径大，管柱连接时，接箍与基管会形成一个台阶1-1；二、防砂过滤套与基管之间形成台阶1-2。如2-7/8控水井下过滤器管柱中，基管直径Ø73毫米，接箍直径Ø89毫米，控水过滤套直径Ø102毫米，这样接箍与基管单边形成8毫米外径差的台阶，控水过滤套与基管单边形成14.5毫米外径差的台阶。

为了研究拔管阻力产生的原因，我们建立了拔管模拟实验装置进行了一系列拔管实验。实验表明，在一段2米长的井下过滤器拔管过程中，如果使用规格为2-7/8的普通井下过滤器管柱，其基管直径Ø73毫米，接箍直径Ø89毫米，控水过滤套直径Ø102毫米，这样接箍与基管单边形成8毫米外径差的台阶，控水过滤套与基管单边形成14.5毫米外径差的台阶，拔管阻力是1000kg-5000kg以上，同等条件下，如果井下过滤器管柱上没有台阶，拔管阻力仅为100kg-500kg。即拔出没有台阶的井下过滤器管柱所需上提力，大约是拔出有台阶的普通井下过滤器管柱所需上提力的十分之一，甚至更少。

实验结果表明，在拔出井下过滤器管柱过程中，对上提力影响较大的一个因素是管柱上的台阶，因此必须消除井下过滤器管柱上的所有台阶。。

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，提供一种用于油气井开采的易拔井下过滤器管柱及其实现方法，本发明采用等外径井下过滤器结构，消除现有井下过滤器管柱上外包裹管外颗粒区段或其它的所有台阶，有利于在管柱上提时，减少管柱与管外颗粒之间的巨大阻力，便于管柱从井筒中拔出。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提供了一种用于油气井开采的易拔井下过滤器，所述井下过滤器包括基管和设置于基管上的过滤套；整个井下过滤器为等外径结构。

本发明同时提供了一种用于油气井开采的易拔井下过滤器的实现方法，所述井下过滤器包括基管和设置于基管上的过滤套，所述基管采用等直径圆管，管一端有外螺纹，另一端有内螺纹，在等直径圆管的中间部位先加工一环形凹段，在环形凹段的位置设置过滤套及其它部件，整个井下过滤器为等外径结构。

本发明还提供了另外一种用于油气井开采的易拔井下过滤器的实现方法，所述井下过滤器包括基管和设置于基管上的过滤套，所述基管一端有外螺纹，一端安装接箍形成内螺纹，在基管上组装、焊接过滤套形成井下过滤器，基管上没有设置过滤套的部位称为盲管，以过滤套外径为整个井下过滤器管柱的外径，在盲管段和接箍位置安装和过滤套外径相同的等径填补外套，使整个井下过滤器为等外径结构。

优选地，等径填补外套选用圆管，壁厚适中。

优选地，等径填补外套内侧可安装支撑体，先将支撑体焊接在基管上，再将等径填补外套与支撑体焊接成一体。

优选地，所述支撑体可以是圆环状，也可以是块状。

部分易拔井下过滤器在生产完成后，后期仍需要安装部件，譬如安装了控流装置的易拔控流井下过滤器，为了便于操作和特定要求，其等径填补外套上可加工一个或多个通孔，或者开槽。

我们在实验室做了大量上提力测试实验。在一段2米长的井下过滤器拔管过程中，如果使用规格为2-7/8的普通井下过滤器管柱，其基管直径Ø73毫米，接箍直径Ø89毫米，控水过滤套直径Ø102毫米，这样接箍与基管单边形成8毫米外径差的台阶，控水过滤套与基管单边形成14.5毫米外径差的台阶，拔管阻力是1000kg-5000kg以上，同等条件下，如果井下过滤器管柱上没有台阶，拔管阻力仅为100kg-

500kg。实验数据表明，拔出没有台阶的井下过滤器管柱所需上提力，大约是拔出有台阶的普通井下过滤器管柱所需上提力的十分之一，甚至更少。因而，本发明的有益效果是：本发明消除了井下过滤器管柱上对应生产段上的所有台阶，在管柱上提时，有利于减少管柱与管外颗粒之间的巨大阻力，便于管柱从井筒中拔出。避免了使用大吨位的修井机，降低拔管时间和成本，避免了油气井的报废。

本发明易拔井下过滤器按过滤形式可分为：绕丝式，单层、双层和多层筛网式、胶结成型的滤砂管式和冲缝套式等形式。

附图说明

图1为本发明背景技术部分所述带台阶的井下过滤器管柱结构示意图，图中表示两根普通井下过滤器连接组成的井下过滤器管柱。

图2.1是本发明实施例1所述的易拔井下过滤器所用的基管。

图2.2为本发明实施例1所述的易拔井下过滤器结构示意图。

图3.1是本发明实施例2所述的等直径圆管类易拔井下过滤器所用的基管，其外壁上已加工一个环形凹段和过流孔。

图3.2为本发明实施例2所述的等直径圆管类易拔井下过滤器结构示意图。

图4.1是本发明实施例3所述的易拔井下控流过滤器所用的基管。

图4.2为本发明实施例3所述的易拔井下控流过滤器结构示意图。

具体实施方式

实施例1 易拔井下过滤器

为使本发明的目的、技术实施例和优点更加清楚，下面将结合附图2.1和2.2对本发明实施方式作进一步地详细描述。

如图2.1所示，基管选用带接箍的基管，如图2.2所示，可以直接在基管上卷过滤套也可以单独制作过滤套2-1。第一步先制作成单层、双层或多层筛网式井下过滤器，第二步给井下过滤器两端焊接等径填补外套2-2、2-3，等径填补外套选用厚壁管，由于接箍外径比基管外径大，等径填补外套2-3一端内孔孔径也相应加大，再剖切成两半，与过滤套焊接时，先焊接环缝，再焊接直缝。用这种井下过滤器连接成的管柱没有台阶，能极大地减少井下过滤器管柱起出油井时的上提力。

实施例2 等直径圆管类井下过滤器

如图3.1和图3.2所示，基管选用等直径圆管3-1，管一端有外螺纹，一端有内螺纹，在等直径圆管外壁上加工一个环形凹段3-2，给基管环形凹段加工过流孔，卷上过滤网，并焊接外保护套3-3，保证外保护套外径与整体式基管外径相等。用这种井下过滤器连接成的管串没有台阶，能极大地减少井下过滤器管柱起出油井时的上提力。

实施例3 井下控流过滤器

如图4.1和图4.2所示，基管选用普通带接箍的基管，可以直接在基管上卷过滤套也可以单独制作过滤套4-3。第一步先制作成安装了控流装置的单层、双层或多层筛网式井下控流过滤器，第二步给井下控流过滤器管柱两端焊接等径填补外套4-2、4-4，等径填补外套4-2、4-4与基管之间安装支撑体，等径填补外套4-2 通过支撑体4-1与基管焊接成一体，并与过滤套4-3端环环缝焊接。等径填补外套4-4通过支撑体4-5 与基管焊接成一体，并与过滤套4-3端环焊接，支撑体可以是圆环状，也可以是块状。

用这种井下过滤器管柱连接成的管串没有台阶，能极大地减少井下过滤器管串起出油井时的上提力。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (3)

1.一种用于油气井开采的易拔井下过滤器的实现方法，其特征在于：所述井下过滤器包括基管和设置于基管上的过滤套，所述基管装有接箍，在基管上组装、焊接过滤套形成井下过滤器，基管上没有设置过滤套的部位称为盲管，以过滤套外径为整个井下过滤器的外径，在盲管和接箍位置安装和过滤套外径相同的等径填补外套，使整个井下过滤器为等外径结构。

2.如权利要求1所述的用于油气井开采的易拔井下过滤器的实现方法，其特征在于：等径填补外套选用适用于油气井下的管材。

3.如权利要求 2 所述的用于油气井开采的易拔井下过滤器的实现方法，其特征在于：等径填补外套与盲管之间安装支撑体。