CN105545259A - 防砂管及去除防砂管表面颗粒物的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种防砂管及去除防砂管表面颗粒物的方法，防砂管包括基管、设置于基管外周的多个过滤芯以及套设于过滤芯外的防护罩，其中，所述多个过滤芯沿基管的径向均匀分布设置，在基管轴向上至少设置一排，相邻过滤芯之间设有间隙，且所述过滤芯的内腔与所述基管的内腔相通，所述过滤芯为横截面轮廓呈月牙形状的中空管状体，且其弯曲面朝向基管，本发明提供的防砂管，降低了去除过滤芯上累积的砂粒以及泥状物的难度。

Description

防砂管及去除防砂管表面颗粒物的方法

技术领域

本发明涉及一种油井、气井防砂技术领域，特别涉及一种防砂管及去除防砂管表面颗粒物的方法。

背景技术

防砂管是油气井开采过程中最为常用的防砂工具，通过防砂管可以过滤掉地层产出物中的砂粒，能够起到很好的防砂目的。

目前在油田作业中普遍使用的防砂管一般是由基管、过滤芯和防护罩组成，过滤芯固定设置在基管和防护罩的环形空间内，所用的过滤芯为单体套筒式过滤芯，过滤芯的设置应使内表面和外表面在基管和防护罩之间有一定的缝隙，在采油、采气过程中，地层中小于过滤芯缝隙的砂粒通过过滤芯，大于过滤芯缝隙的砂粒被阻挡，被阻挡的砂粒累积在过滤芯内表面与基管之间的缝隙，以及过滤芯内外表面与防护罩之间的缝隙内，并与地层产出物中的胶质等组合形成泥状物，由于没有预留排砂间隙和设置流砂孔或排砂通路，不能使井下出砂畅通流动，往往阻塞过滤芯的缝隙，造成防砂筛管堵塞，组合形成的泥状物将基管、过滤芯和防护罩粘结成不通透的整体，为了去除粘在过滤芯上的砂粒或固体颗粒物，往往需要冲洗防砂管。

然而，基于防砂管的这种三层套设结构，过滤芯与基管和防护罩之间形成的间隙可以都认为是一个连续表面，作业中随着砂粒和泥状物的形成和富集，最终都将附着在过滤芯的整个表面，而表面的曲率半径较小，表面张力较大，因此砂粒以及泥状物之间的内部关联较为紧密结实，加之套设于套筒式过滤芯的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，淤积和堵塞后将中心管、过滤材料和保护罩粘结成不通透的整体，冲洗过程中过滤芯上的砂粒以及泥状物的去除难度较大，要去除砂粒以及泥状物，常需要施加外力，例如高压冲洗，操作不当或多次处理，过滤芯会因承受外力过大而损坏。

发明内容

本发明提供一种防砂管及去除防砂管表面颗粒物的方法，降低了去除防砂管上砂粒以及泥状物的难度且不易造成防砂管上过滤芯的损坏。

本发明提供一种防砂管，包括基管、设置于基管外周的多个过滤芯以及套设于过滤芯外的防护罩，其中，

所述多个过滤芯沿基管的径向均匀分布设置，在基管轴向上至少设置一排，相邻过滤芯之间设有间隙，且所述过滤芯的内腔与所述基管的内腔相通；

所述过滤芯为横截面轮廓呈月牙形状的中空管状体，且其弯曲面朝向基管。

如上所述的防砂管，优选的是，所述多个过滤芯通过固定于基管外壁的连接管设置于基管外周，并且过滤芯内腔通过所述连接管与基管内腔相通。

如上所述的防砂管，优选的是，所述过滤芯与基管外表面和/或防护罩内表面之间具有间隙。

如上所述的防砂管，优选的是，所述过滤芯横截面的月牙形状的曲率大于基管外表面的曲率，且所述月牙形状的两端牙尖部位的曲率大于其中部的曲率。

如上所述的防砂管，优选的是，所述防护罩与所述基管通过设置于两端的固定座套设固定，且所述固定座开设有多个与所述基管和所述防护罩之间的环形空间相通的排砂通道。

如上所述的防砂管，优选的是，所述防护罩上开设多个流通口，所述流通口能供地层产出物流入所述基管和所述防护罩之间的环形空间内。

如上所述的防砂管，优选的是，所述多个过滤芯之间的间隙为1至40mm，且每个过滤芯的长度为1.5m至2.5m。

本发明提供一种去除防砂管表面颗粒物的方法，所述防砂管如上所描述，所述方法包括，利用洗井液对所述沿基管径向设置的多个过滤芯进行冲洗；

所述方法包括在防砂管的基管上设置多个喷嘴，所述喷嘴与井液相连，并设置单向阀，利用喷嘴喷出的井液对所述沿基管径向设置的多个过滤芯的相邻部位进行冲洗。

本发明提供一种防砂管，包括基管、设置于基管外周的多个过滤芯以及套设于过滤芯外的防护罩，通过将多个过滤芯沿基管的径向均匀分布设置，且在基管轴向上至少设置一排，相邻过滤芯之间设有间隙，且所述过滤芯的内腔与所述基管的内腔相通，使得吸附在过滤芯上的砂粒以及泥状物之间的内部关联较为松散，从而降低了去除过滤芯上累积的砂粒以及泥状物的难度，而且多个过滤芯设置在基管上，减少了单个过滤芯的长度，从而增加了过滤芯的受力稳定性和承压能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明防砂管的结构示意图；

图2是本发明防砂管的另一结构示意图；

图3是图1中过滤芯的俯视图为月牙形状时沿A-A方向的剖面示意图；

图4是本发明防砂管中过滤芯的横截面示意图；

图5是本发明防砂管的部分横截面示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本实施例提供的防砂管可以应用于油气田开采过程中，起到防砂作用，图1是本发明防砂管的结构示意图，图2是本发明防砂管的另一结构示意图，如图1-2所示，防砂管包括基管1、设置于基管1外周的多个过滤芯3以及套设于过滤芯3外的防护罩6，其中，多个过滤芯3沿基管1的径向均匀分布设置，在基管1轴向上至少设置一排，相邻过滤芯3之间设有间隙，且过滤芯3的内腔与基管1的内腔相通，在本实施例中，多个过滤芯3可以如图1所示，纵向设置在基管1的不同高度处，并且沿基管1径向呈交错分布设置；还可以如图2所示，多个过滤芯3在基管1的轴向上设置为两排以上，每排的多个过滤芯3中又沿基管1径向呈间隔设置，这样可以使基管1上的安装孔分布合理，基管1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，需要说明的是，在基管1的轴向上可以设置多排过滤芯(例如可以为2-4排过滤芯，或根据油气井情况设置更多)，本实施例中不限于如图2所示的两排过滤芯，本实施例中，过滤芯3为含有内腔的管状体，多个过滤芯3通过固定于基管1外壁的连接管4设置于基管1的外周，过滤芯3的内腔通过连接管4与基管1的内腔相通，其中，连接管4与基管1上的安装孔5通过焊接或螺纹方式连接，连接管4与过滤芯3也可以通过焊接或螺纹方式连接，需要说明的是，连接管4的内腔的过流面积可以远远大于过滤芯3表面所有过滤孔的过流面积之和，例如连接管4内腔过流面积可以为过滤芯3表面所有过滤孔的过流面积之和的10倍、几十倍或上百倍，以便从过滤芯3的内腔向基管1可以大量的输送过滤后的液体，而且过滤芯3与基管1之间的连接强度高于过滤芯3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，本实施例中，如图1所示，防护罩6的两端通过基管1两端设置的固定座2套设在基管1的外，固定座2上设置多个排砂通道7，排砂通道7与基管1和防护罩3之间的环形空间相通，排砂通道7用于排出基管1和防护罩3之间的环形空间内累积的砂粒以及泥状物，排砂通道7还可以作为洗井液的进口，排砂通道7的形状可以孔，还可以为缝。固定座2的作用是将基管1与防护罩6之间的固定，具体形状和结构没有特别限定，例如可以是能与基管1与防护罩之间的环形区域相适应的环状固定座，其上设置作为排砂通道7的孔道。固定座2可以设置在基管1端部，或者设置在防护罩6的端部，以方便二者的固连即可。

在本实施中，当多个过滤芯上沉积了砂粒以及泥状物时，可以通过反洗井或正洗井来去除过滤芯上沉积的砂粒以及泥状物，其中，反洗井为：将洗井液通过排砂通道7进入基管1和防护罩3之间的环形空间，将沉积在过滤芯3上砂粒以及泥状物清洗掉，砂粒以及泥状物最终通过基管1下端的排砂通道7排出，正洗井为：将洗井液依次通过基管1、连接管4、过滤芯3，将过滤芯3上沉积的颗粒物冲洗掉，本实施例中，由于多个过滤芯3间隔设置在基管上的，过滤芯的外表面沉积的砂粒以及泥状物不再像传统的单体套筒式过滤芯由防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防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，这三种作用力是大小、方向、以及空间分布不同的，所以砂粒以及泥状物受到的附着力从传统的防护罩施加的均匀的、封闭的、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，降低了过滤芯上沉积的颗粒物的去除难度，可以在抽油泵抽油的同时，通过抽油泵的振动，环形空间内设置的间隙和排砂通路便能将沉积的颗粒物流通带走，就可以实现去除过滤芯上的沉积物，而且本发明中，过滤芯3的长度范围为1.5m至2.5m，例如可以为2m，多个过滤芯可以设置在基管的不同高度处或者多排设置，这样就避免了使用较长的过滤芯，当过滤芯的长度减少后，可以使过滤芯的受力稳定性和承压能力增强，而且多个过滤芯在横向和纵向上都设有间隙，不利于砂粒以及泥状物或固体颗粒物的堆积，这样过滤芯就可以实现自清洁的目的。

本实施例提供防砂管，包括基管、设置于基管外周的多个过滤芯以及套设于过滤芯外的防护罩，通过将多个过滤芯沿基管的径向均匀分布设置，且在基管轴向上至少设置一排，相邻过滤芯之间设有间隙，且所述过滤芯的内腔与所述基管的内腔相通，使得吸附在过滤芯上的砂粒以及泥状物之间的内部关联较为松散，从而降低了去除过滤芯上累积的砂粒以及泥状物的难度，而且多个过滤芯设置在基管上，减少了单个过滤芯的长度，从而增加了过滤芯的受力稳定性和承压能力。

图3是图1中过滤芯的俯视图为月牙形状时沿A-A方向的剖面示意图，图4是本发明防砂管中过滤芯的横截面示意图，在上述实施例的基础上，本实施例中，过滤芯3为管状体(如图2所示)，且如图3所示，过滤芯3与基管1外表面和/或防护罩6内表面之间具有间隙，过滤芯3的俯视图形状为月牙形状，月牙形状的弯曲面朝向基管1，月牙形状的两端为牙尖部位31，牙尖部位31可以设置为倒角，也可以设置为圆角，其中过滤芯3两端的牙尖部位31的曲率要大于月牙形状中部的曲率，过滤芯3的月牙形状的曲率大于基管1外表面和防护罩6内壁的曲率，进一步的，本实施例中，防护罩6上开设多个流通口61，流通口61能供地层产出物流入基管1和防护罩6之间的环形空间60内，生产时，地层产出物通过防护罩6上的流通口61(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排砂通路7流出防砂管，少量固体颗粒物沉积在过滤芯3的表面以及环形空间60中，过滤后的液体从过滤芯3的内腔经连接器4进入基管1内，最后液体通过抽油泵从基管1输往地面。

进一步的，如图4所示，过滤芯3为横截面轮廓呈月牙形状的中空管状体，过滤芯3的内腔也为月牙形状，即过滤芯侧壁30和过滤芯内腔35都为月牙形状，本实施例中，将过滤芯3设置成细长的月牙形管状体时，由于月牙形的管体表面曲率分布不均，尤其月牙形状的牙尖部位1与月牙形状的中间部位，表面曲率相差悬殊，使得地层产出物中的泥砂状物在月牙形过滤芯的外管壁表面不能均匀积累和深度积累，尤其在月牙的牙尖部位1处不能深度积累，这样，月牙的牙尖部位1处上附着的泥砂状物非常容易掉落，在洗井时，月牙形状的牙尖部位1处首先去除泥砂状物，受月牙的牙尖部位1处泥砂状物掉落的影响，月牙形表面的其他部位与月牙形状的牙尖部位1处之间的连接也更为松散，因而导致月牙形管状体外表面非常容易被清洗，从而达到清洁过滤芯3的目的。本实施例中，过滤芯3的过滤体或过滤芯侧壁30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，具体根据施工井产出液和出砂的特性选用其中与之匹配的过滤材料。

图5是本发明防砂管的部分横截面示意图，如图5所示，过滤芯3的弯曲面朝向基管1，过滤芯3外侧壁与防护罩6的内壁之间设有间隙，该间隙从过滤芯3距防护罩6内壁的最短距离300(短距离点300的数值可以为1至20mm)开始，沿过滤芯3的周向或沿防护罩6的周向两端发散，形成了第一排砂间隙301，第一排砂间隙301与排砂通道7相连通，本实施例中，如图5所示，第一排砂间隙301内，月牙形状的中间部位与防护罩6的内壁之间的距离最近，而越向月牙形状两端的牙尖部位靠近，过滤芯3与防护罩6的内壁之间的距离越大，沿过滤芯3的周向，过滤芯3外侧壁与防护罩6内壁之间的距离是变化的，使得过滤芯3的外侧壁与防护罩6之间沉积的固体颗粒物的厚度不均匀，这样过滤芯3外侧壁上沉积的固体颗粒物的分布和受力是不均匀，过滤芯3上沉砂或固体颗粒物之间比较松散，这样，可以通过基管1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1上，由于过滤芯3与防护罩6之间没有直接的连接关系，二者之间没有直接的作用力，所以可以在阻力较小的情况下，便可以去除过滤芯3的外表面与防护罩6之间沉积的固体颗粒物，而且，洗井时，由于过滤芯3上沉砂或固体颗粒物之间比较松散，因此很容易将过滤芯3的外表面与防护罩6之间沉积的固体颗粒物去除，而且洗井时，无需停产，便可去除过滤芯3上沉积的固体颗粒物。

进一步的，如图5所示，过滤芯3内侧壁与基管1的外壁之间设有间隙，由于月牙形状的两端牙尖部位31的曲率大于月牙形状中部的曲率，所以该间隙沿过滤芯3的内侧壁向月牙形状两端的牙尖部位31收拢，形成了第二排砂间隙341，第二排砂间隙341与与排砂通道7相连通，在第二排砂间隙341内，由于过滤芯3与基管1的形状不同，弧度不同，所以在第二排砂间隙341内，过滤芯3内表面上沉积的固体颗粒物的分布和受力是不均匀，洗井时，粘敷在过滤芯3表面的沉砂在环形空间60中向下沉从排砂通道7流出，环形空间60中没有留存的砂，因此粘敷在过滤芯3内侧壁的沉砂会很容易的被瓦解，达到自清洁的目的。

进一步的，如图5所示，多个过滤芯3之间设有间隙32，间隙32的距离为1至40mm，例如可以为5mm，10mm，20mm，本实施例中，过滤芯3的横截面轮廓呈月牙形状，所以相邻过滤芯3之间除了间隙32之外还包括发散区321，相邻过滤芯3之间的间隙32和间隙32两侧的发散区321形成防砂管的第三排砂间隙，由于在第三排砂间隙内过滤芯3的牙尖部位31的曲率较大以及第三排砂间隙为发散形的，所以过滤芯3上沉积的颗粒物的分布和受力是不均匀的，使得过滤芯3上沉砂或固体颗粒物之间比较松散，因此，洗井时，在第三排砂间隙内滤芯3上沉积的颗粒物容易去除，需要说明的是，上述第一排砂间隙301、第二排砂间隙341以及第三排砂间隙(间隙32和发散区321)可以同时存在，三种排砂间隙使粘敷在过滤芯3表面的沉砂分布不均、黏着程度不同，沉砂或固体颗粒物之间的关联比较松散，容易被瓦解和破碎，达到自清洁的目的。

进一步的，本实施例还提供一种去除防砂管表面颗粒物的方法，防砂管为上任一实施例中所描述的防砂管，方法包括，利用洗井液对沿基管1径向设置的多个过滤芯3进行冲洗。

本实施例中，可以通过各种洗井方式来完成防砂管表面沉积的颗粒物的去除，洗井液可以从通过排砂通道7进入环形空间60内将各过滤芯3上的沉积的颗粒物带走，洗井液还可以从基管1经连接管4进入各过滤芯3的内腔各过滤芯3上的沉积的颗粒物带走，最后从基管1底部的排砂通道7排出防砂管，其中，洗井液通过排砂通道7进入环形空间60将沉积的颗粒物质带走的洗井方式为反洗井；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的洗井方式为正洗井，本实施例中，可以先进行反洗井，然后再进行正洗井；也可以先进行正洗井，然后再进行反洗井；还可以正反洗井同时进行。

本实施例提供的去除防砂管表面颗粒物的方法，通过洗井液对沿基管径向设置的多个过滤芯的进行冲洗，由于基管上设置的多个过滤芯，且相邻过滤芯之间设有间隙，使得吸附在过滤芯上的砂粒以及泥状物之间的内部关联较为松散，因此降低了去除过滤芯上累积的砂粒以及泥状物的难度。

优选的，去除防砂管表面颗粒物的方法还包括：在防砂管的基管1上可以设置多个喷嘴，喷嘴与井液相连，并设置单向阀，利用喷嘴喷出的井液对沿基管1径向设置的多个过滤芯3的相邻部位进行冲洗，具体可以为，在每个过滤芯3的顶端和低端的两个牙尖部位31对应的基管1上分别设置两个喷嘴，其中，每个过滤芯3顶端的两个牙尖部位31对应设置的两个喷嘴喷出的井液对过滤芯3顶端的牙尖部位31进行冲洗，冲洗过程中洗井液从过滤芯3顶端流向低端同时将牙尖部位31沉积的颗粒物带走，每个过滤芯3低端的两个牙尖部位31对应设置的两个喷嘴喷出的洗井液对过滤芯3低端的牙尖部位31进行冲洗。

本实施中，由于月牙形状的牙尖部位31曲率较大，因此过滤芯3的牙尖部位31上沉砂或固体颗粒物之间比较松散，所以冲洗过程中在基管1上设置多个喷嘴，可以首先对月牙形状的牙尖部位3附着的泥砂状物进行冲洗，然后再通过正洗井和/或反洗井的方式清洗过滤芯的中间部位，这样可以快捷、省水的去除过滤芯上的沉积的颗粒物。

本实施例提供的去除防砂管表面颗粒物的方法，通过在防砂管的基管上设置多个喷嘴，利用喷嘴喷出的井液首先对沿基管径向设置的多个过滤芯的相邻部位进行冲洗，然后通过排砂通道或者基管进入的洗净液对过滤芯的中间部位再进行清洗，有效地降低了去除过滤芯上累积的砂粒以及泥状物的难度。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种防砂管，其特征在于，包括基管、设置于基管外周的多个过滤芯以及套设于过滤芯外的防护罩，其中，

所述多个过滤芯沿基管的径向均匀分布设置，在基管轴向上至少设置一排，相邻过滤芯之间设有间隙，且所述过滤芯的内腔与所述基管的内腔相通；

所述过滤芯为横截面轮廓呈月牙形状的中空管状体，且其弯曲面朝向基管。

2.根据权利要求1所述的防砂管，其特征在于，所述多个过滤芯通过固定于基管外壁的连接管设置于基管外周，并且过滤芯内腔通过所述连接管与基管内腔相通。

3.根据权利要求1所述的防砂管，其特征在于，所述过滤芯与基管外表面和/或防护罩内表面之间具有间隙。

4.根据权利要求1所述的防砂管，其特征在于，所述过滤芯横截面的月牙形状的曲率大于基管外表面的曲率，且所述月牙形状的两端牙尖部位的曲率大于其中部的曲率。

5.根据权利要求1所述的防砂管，其特征在于，所述防护罩与所述基管通过设置于两端的固定座套设固定，且所述固定座开设有多个与所述基管和所述防护罩之间的环形空间相通的排砂通道。

6.根据权利要求1所述的防砂管，其特征在于，所述防护罩上开设多个流通口，所述流通口能供地层产出物流入所述基管和所述防护罩之间的环形空间内。

7.根据权利要求1所述的防砂管，其特征在于，所述多个过滤芯之间的间隙为1至40mm，且每个过滤芯的长度为1.5m至2.5m。

8.一种去除防砂管表面颗粒物的方法，其特征在于，所述防砂管如权利要求1-7任一项所描述，所述方法包括，利用洗井液对所述沿基管径向设置的多个过滤芯进行冲洗；

其中，所述方法还包括在防砂管的基管上设置多个喷嘴，所述喷嘴与井液相连，并设置单向阀，利用喷嘴喷出的井液对所述沿基管径向设置的多个过滤芯的相邻部位进行冲洗。