CN105888622A - 自动控水控流防砂筛管 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种自动控水控流防砂筛管，在基管外设有外套管，外套管的一端设有筛管，外套管和筛管的自由端头通过前连接板和后连接板与基管固定密封连接；在外套管与筛管的连接位置设有带孔圆环，带孔圆环连接外套管的内壁和基管的外壁，在带孔圆环上设有多个第一通孔；在带孔圆环靠近外套管一侧的基管上设有连通外套管外壁和内壁的节流孔，电磁铁与基管滑动连接，电磁铁的滑动行程覆盖节流孔，在外套管与基管之间还固设有永磁铁，永磁铁与电磁铁之间设有弹簧。通过采用电磁铁配合节流孔的方案，主动调节节流孔的过流面积，调节净生产压差，以实现防砂控水的效果。
Description
技术领域
本发明涉及石油、天然气开采、钻井工具领域，尤其是一种自动控水控流防砂筛管。
背景技术
在油田开采过程中，当底层含砂量高时，在抽取的过程中会发生砂砾堵塞管道的问题，需要采用控砂措施。同时在一些油田中，水平井采油均不同程度的出现了水平井过早出水的现象，出水量日益增高，致使许多油井水淹严重 , 被迫停产。
目前国内外常用的油井防砂工艺主要分为化学防砂和机械防砂两大类。化学防砂的优点是不影响各种作业措施的实施，但防砂强度和有效期受到一定的限制
；机械防砂方法是油田常用的防砂方法，常见的机械防砂方法有滤砂管、绕丝筛管、割缝筛管、管外砾石充填筛管、可膨胀筛管等。
中国专利文献CN 102913211 A公开一种防砂筛管，由多层管状结构组成，多层管状结构由外至内依次为防护外壳层，防砂筛网层，砾石充填层和割缝筛管层。该方案以微细复合型腔割缝筛管作为不可膨胀的内支撑管，用高压液携带砾石充填挤压的方法来实现筛管的膨胀，实现整个膨胀段的“零环空”，适应性强，防砂效果好。
中国专利文献CN 103452534 A公开了一种复合防砂筛管，包括设置有过流孔眼的基管和覆盖在基管的过流孔眼段上的防砂过滤套，防砂过滤套为复合防砂过滤套，依次由与基管接触的底层的内保护套、金属网布扩散层、金属网布过滤层、表层的外保护套复合而成，复合防砂过滤套通过设置在其两端的端环固定在基管上。该方案解决了普通金属网复合筛管靠多层金属网布简单叠加造成网孔尺寸变化、电阻焊焊接造成金属过滤层受损和金属网布和外保护套之间不贴合等缺陷，具有挡砂效果好，不易堵塞，抗内压抗外挤强度高，可靠性高等特点。
上述的方案均为对于结构加以的改进，为被动式防砂方案，防砂效果依赖结构自身的特性，存在可靠性和耐久性的不足。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种自动控水控流防砂筛管，能够通过主动调节净生产压差来实现防砂控水，延缓底水脊进。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种自动控水控流防砂筛管，在基管外设有外套管，外套管的一端设有筛管，外套管和筛管的自由端头通过前连接板和后连接板与基管固定密封连接；
在外套管与筛管的连接位置设有带孔圆环 ，带孔圆环 连接外套管的内壁和基管的外壁，在带孔圆环 上设有多个第一通孔；
在带孔圆环 靠近外套管一侧的基管上设有连通外套管外壁和内壁的节流孔，电磁铁与基管滑动连接，电磁铁的滑动行程覆盖节流孔，在外套管与基管之间还固设有永磁铁，永磁铁与电磁铁之间设有弹簧。
优选的方案中，所述带孔圆环 上的第一通孔在靠近筛管的一侧设有沉头孔。
进一步优选的方案中，所述的沉头孔与第一通孔偏心设置。
优选的方案中，所述的筛管与基管之间形成环形腔，在环形腔内填充有砾石。
优选的方案中，在基管与外套管之间还设有电源、用于检测含水率的传感器和控制单元，控制单元与电磁铁和传感器电连接，电源与控制单元电连接。
优选的方案中，电磁铁的动铁芯伸入到弹簧内，动铁芯与永磁铁之间的距离大于或等于节流孔沿基管轴向的长度。
优选的方案中，在永磁铁，与电磁铁之间的基管外壁设有多个第二通孔。
优选的方案中，电磁铁的内壁与基管的外壁之间为活动密封结构，电磁铁的滑动行程大于或等于节流孔沿基管轴向的长度。
优选的方案中，所述的电磁铁内设有多组线圈，每组线圈单独与控制单元电连接。
优选的方案中，所述的节流孔为长圆孔；
或者可选的方案中，所述的节流孔为锥形孔，朝向永磁铁的一端宽度较窄。
本发明提供的一种自动控水控流防砂筛管，通过采用电磁铁配合节流孔的方案，主动调节节流孔的过流面积，调节净生产压差，以实现防砂控水的效果。在优选的方案中，采用内置的传感器，通过对原有中含水率的检测，智能化的控制过流面积的变化，达到延缓底水脊进，提高采油效率的效果。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1为本发明的主视结构剖视示意图。
图2为图1的A-A剖视示意图。
图3为图1的B-B剖视示意图。
图4为本发明中节流孔的形状示意图。
图5为本发明中节流孔的另一种形状示意图。
图中：基管1，前连接板2，电源3，控制单元4，永磁铁5，弹簧6，第二通孔7，外套管8，电磁铁9，节流孔10，带孔圆环 11，第一通孔111，筛管12，后连接板13，砾石14，动铁芯15。
具体实施方式
如图1中，一种自动控水控流防砂筛管，在基管1外设有外套管8，外套管8的一端设有筛管12，外套管8和筛管12的自由端头通过前连接板2和后连接板13与基管1固定密封连接；
在外套管8与筛管12的连接位置设有带孔圆环 11，带孔圆环 11连接外套管8的内壁和基管1的外壁，在带孔圆环 11上设有多个第一通孔111；
在带孔圆环 11靠近外套管8一侧的基管1上设有连通外套管8外壁和内壁的节流孔10，优选的节流孔10为多个，在圆周上均布，电磁铁9与基管1滑动连接，电磁铁9的滑动行程覆盖节流孔10，在外套管8与基管1之间还固设有永磁铁5，永磁铁5与电磁铁9之间设有弹簧6。由此结构，通过控制电磁铁9的电流，使电磁铁9在基管1上滑动，并改变节流孔10的过流面积，从而调节净生产压差。
优选的方案如图4中，所述的节流孔10为长圆孔；由此结构，使节流孔10有较长的行程范围，以降低调节难度。
或者可选的方案如图5中，所述的节流孔10为锥形孔，朝向永磁铁5的一端宽度较窄。由于电磁铁9与永磁铁5之间的吸力并非成线性关系，越靠近永磁铁5则吸力越大，即在靠近永磁铁5的区域内，调节难度较大，因此设置成锥形孔，有利于实现接近线性的调节关系。即输入电流与过流面积之间尽量成线性关系。
优选的方案如图3中，所述带孔圆环 11上的第一通孔111在靠近筛管12的一侧设有弧形的沉头孔。由此结构，能够缓冲油液的压力变化，当油液产生瞬时压力变化时，在弧形的沉头孔处产生涡流，以降低油液的冲击。
进一步优选的方案如图3中，所述的沉头孔与第一通孔111偏心设置。由此结构，进一步缓冲油液的压力变化。
优选的方案如图2中，所述的筛管12与基管1之间形成环形腔，在环形腔内填充有砾石14。砾石14充填的是与地层砂配伍的石英砂，其作用一是对原油进行再次过滤，形成二级挡砂屏障；二是作为可自适应膨胀防砂筛管的膨胀介质，在膨胀压力的作用下，挤压外层结构，向外膨胀，与套管壁贴合实现“零环空”。
优选的方案如图1中，在基管1与外套管8之间还设有电源3、用于检测含水率的传感器和控制单元4，控制单元与电磁铁9和传感器电连接，电源3与控制单元4电连接。传感器采用微波式传感器或电容式传感器。传感器在图中未示出。所述的电源3以采用固体电源，也可以采用热能电源。
优选的方案如图1中，电磁铁9的动铁芯15伸入到弹簧6内，动铁芯15与永磁铁5之间的距离大于或等于节流孔10沿基管1轴向的长度。弹簧6起到限位和复位的作用，采用动铁芯15伸入到弹簧6内的结构，能够降低电磁铁9与永磁铁5之间的吸合距离，降低能耗。
优选的方案如图1中，在永磁铁5，与电磁铁9之间的基管1外壁设有多个第二通孔7。由此结构，使油液能够被传感器检测，同时也利于适应因为电磁铁9的滑动而造成的容积变化。
优选的方案中，电磁铁9的内壁与基管1的外壁之间为活动密封结构，电磁铁9的滑动行程大于或等于节流孔10沿基管1轴向的长度。由此结构，使节流孔10的过流面积能够在0~100%的范围区间内进行调节。
优选的方案中，所述的电磁铁9内设有多组线圈，每组线圈单独与控制单元电连接。通过设置多组线圈，能够更好的调节电磁铁9的位置，例如当需要较小吸合力的时候，仅启动一组线圈，即便此时对电流的调节范围为0~100%，由于是单组的线圈，其行程也会被限定在较小的范围内，从而降低提高控制精度；而且由于电磁铁9的滑动阻力随着使用时限的延长而增大，因此通过设置多组线圈，以更好的克服不断增加的滑动阻力。
上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种自动控水控流防砂筛管，在基管（1）外设有外套管（8），外套管（8）的一端设有筛管（12），外套管（8）和筛管（12）的自由端头通过前连接板（2）和后连接板（13）与基管（1）固定密封连接，其特征是：
在外套管（8）与筛管（12）的连接位置设有带孔圆环
（11），带孔圆环 （11）连接外套管（8）的内壁和基管（1）的外壁，在带孔圆环 （11）上设有多个第一通孔（111）；
在带孔圆环 （11）靠近外套管（8）一侧的基管（1）上设有连通外套管（8）外壁和内壁的节流孔（10），电磁铁（9）与基管（1）滑动连接，电磁铁（9）的滑动行程覆盖节流孔（10），在外套管（8）与基管（1）之间还固设有永磁铁（5），永磁铁（5）与电磁铁（9）之间设有弹簧（6）。
2.根据权利要求1所述的一种自动控水控流防砂筛管，其特征是：所述带孔圆环 （11）上的第一通孔（111）在靠近筛管（12）的一侧设有沉头孔。
3.根据权利要求2所述的一种自动控水控流防砂筛管，其特征是：所述的沉头孔与第一通孔（111）偏心设置。
4.根据权利要求1所述的一种自动控水控流防砂筛管，其特征是：所述的筛管（12）与基管（1）之间形成环形腔，在环形腔内填充有砾石（14）。
5.根据权利要求1所述的一种自动控水控流防砂筛管，其特征是：在基管（1）与外套管（8）之间还设有电源（3）、用于检测含水率的传感器和控制单元（4），控制单元与电磁铁（9）和传感器电连接，电源（3）与控制单元（4）电连接。
6.根据权利要求1所述的一种自动控水控流防砂筛管，其特征是：电磁铁（9）的动铁芯（15）伸入到弹簧（6）内，动铁芯（15）与永磁铁（5）之间的距离大于或等于节流孔（10）沿基管（1）轴向的长度。
7.根据权利要求1所述的一种自动控水控流防砂筛管，其特征是：在永磁铁（5），与电磁铁（9）之间的基管（1）外壁设有多个第二通孔（7）。
8.根据权利要求1所述的一种自动控水控流防砂筛管，其特征是：电磁铁（9）的内壁与基管（1）的外壁之间为活动密封结构，电磁铁（9）的滑动行程大于或等于节流孔（10）沿基管（1）轴向的长度。
9.根据权利要求1所述的一种自动控水控流防砂筛管，其特征是：所述的电磁铁（9）内设有多组线圈，每组线圈单独与控制单元电连接。
10.根据权利要求1所述的一种自动控水控流防砂筛管，其特征是：所述的节流孔（10）为长圆孔；
或者所述的节流孔（10）为锥形孔，朝向永磁铁（5）的一端宽度较窄。
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