CN109184628A - 一种可充填自适应型控水筛管 - Google Patents
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Abstract
本发明属于石油天然气开采技术领域，公开了一种可充填自适应型控水筛管，在阀护罩内部的基管上设置大排量充填孔和自适应控流阀，在大排量充填孔外部设置自复位充填机构，或在基管和阀护罩之间的环空中设置遇水膨胀橡胶；自复位充填机构由弹簧、滑套、密封圈、可溶支撑套、定位环构成，可溶支撑套支撑滑套时，大排量充填孔处于打开状态；可溶支撑套遇水溶蚀后，滑套将大排量充填孔关闭并密封；而遇水膨胀橡胶遇水膨胀后，封闭过流端环的过流孔道与基管的大排量充填孔之间的充填通道。本发明将自适应控流阀和大排量充填机构有效结合于筛管，既满足充填作业的大排量需求，又可实现生产过程中有效防砂和控水，有效提升控水完井效果，延长控水有效期。
Description
技术领域
本发明属于石油天然气开采技术领域，具体的说，是涉及一种自适应型控水筛管。
背景技术
石油天然气开发过程中，为增加产层的泄油面积，实现低生产压差下开发油藏，常采用水平井进行开发。由于储层非均质性、跟趾效应、流体特性差异等原因，容易导致水平井见水早、含水率上升快。油井含水过高，会减缓采油速度，油田不得不采用提高采液量的方式维持配产指标，而巨大的采液量又增加了能耗，增加了平台水处理设备的负荷，高速流动的水容易冲蚀防砂管柱造成防砂失效，侵蚀电泵造成停产，严重影响油田开发效益。
为解决上述地层出砂和出水的问题，现有技术提出一种在控水筛管和井筒环空之间充填固体颗粒用于防止地层出砂，并且在筛管内部设置被动式控流阀进行控水的技术方案。图1为现有控水筛管示例，主要由接箍、基管、被动式控流阀、过流端环、防砂过流机构和端环组成。但是，上述控水筛管存在以下问题：
1、在固体颗粒充填过程中，为保证充填液的携带作用，通常需要加大充填排量，而控水筛管上的控流结构采用小孔或者流道节流原理，无法通过较大的排量，充填效果大受影响；
2、由于储层非均质性强，井下油水分布复杂，采用的被动式控流阀入井之后不可调整，无法针对出水进行自适应调节，控水效果难以达到预期。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种可充填自适应型控水筛管，将自适应控流阀和大排量充填机构有效结合于筛管上，既满足充填作业时大排量的作业需求，又可以实现生产过程中有效的防砂和控水，其结构简单、性能可靠，可以兼顾防砂和控水的需求，有效提升控水完井效果，延长控水有效期。
本发明通过以下的技术方案予以实现：
一种可充填自适应型控水筛管，包括基管，所述基管上端连接有接箍，所述基管中段外部套设并固定连接有过流端环，所述过流端环设置有过流孔道，所述基管下段外部套设并固定连接有端环；所述过流端环与所述端环之间设置有防砂过滤机构，所述防砂过滤机构包括外保护罩、外支撑网、过滤层和支撑导流层，外保护罩、外支撑网、过滤层和支撑导流层从外向内依次套设于所述基管外部，并且两端分别与所述过流端环和所述端环固定连接；所述过流端环上端外部固定连接有阀护罩，所述阀护罩套设于所述基管外部并与所述基管之间形成环空，所述阀护罩与所述基管之间、所述阀护罩与所述过流端环之间形成密封连接；
所述阀护罩内部的所述基管侧壁设置有大排量充填孔和自适应控流阀，所述大排量充填孔开设于所述自适应控流阀的安装位置上方并具有间距，所述大排量充填孔外部设置有自复位充填机构；自复位充填机构包括套设并固定连接于基管外部的定位环，所述定位环位于所述大排量充填孔下方，所述定位环之上依次安装有套设于所述基管外部的可溶支撑套、滑套和弹簧，所述弹簧压缩于所述阀护罩顶部内侧和所述滑套上端面之间，以对所述滑套和所述可溶支撑套轴向限位，所述可溶支撑套设置有过流通道，所述过流通道与所述大排量充填孔连通，所述滑套与所述基管之间设置有安装于所述滑套的两道密封圈；
所述可溶支撑套采用水溶材料，所述可溶支撑套支撑所述滑套时，所述大排量充填孔处于打开状态；所述可溶支撑套遇水缓慢溶蚀至消失后，所述滑套在所述弹簧的作用下沿所述基管向下移动至所述定位环，同时将所述大排量充填孔遮盖并在所述密封圈的作用下与所述基管形成密封，从而关闭所述大排量充填孔。
一种可充填自适应型控水筛管，包括基管，所述基管上端连接有接箍，所述基管中段外部套设并固定连接有过流端环，所述过流端环设置有过流孔道，所述基管下段外部套设并固定连接有端环；所述过流端环与所述端环之间设置有防砂过滤机构，所述防砂过滤机构包括外保护罩、外支撑网、过滤层和支撑导流层，外保护罩、外支撑网、过滤层和支撑导流层从外向内依次套设于所述基管外部，并且两端分别与所述过流端环和所述端环固定连接；所述过流端环上端外部固定连接有阀护罩，所述阀护罩套设于所述基管外部并与所述基管之间形成环空，所述阀护罩与所述基管之间、所述阀护罩与所述过流端环之间形成密封连接；
所述阀护罩内部的所述基管侧壁设置有大排量充填孔和自适应控流阀，所述大排量充填孔开设于所述自适应控流阀的安装位置上方并具有间距，所述基管和所述阀护罩之间的环空中设置有遇水膨胀橡胶；所述遇水膨胀橡胶固定于所述阀护罩内侧并位于所述大排量充填孔和所述自适应控流阀之间位置；
所述遇水膨胀橡胶未遇水膨胀时，所述过流端环的所述过流孔道与所述基管的所述大排量充填孔之间的充填通道连通；所述遇水膨胀橡胶遇水膨胀后，在所述大排量充填孔和所述自适应控流阀之间封闭所述基管和所述阀护罩之间的环空，关闭所述过流端环的所述过流孔道与所述基管的所述大排量充填孔之间的充填通道。
本发明的有益效果是：
(一)本发明提供的一种可充填自适应型控水筛管，其自复位充填机构的可溶支撑套具有支撑和导流作用，充填作业过程中正常进行大排量返出，充填作业结束后可溶支撑套自动溶解，滑套在弹簧的作用下自动将大排量充填孔关闭，无需人工干预；
(二)本发明提供的另一种可充填自适应型控水筛管，采用遇水膨胀橡胶，充填作业过程中正常进行大排量返出，充填作业结束后遇水膨胀橡胶缓慢膨胀，将大排量充填孔遮挡关闭，无需人工干预；
(三)本发明提供的两种可充填自适应型控水筛管，基管侧壁设置有自适应控流阀，可以自动调节开度或者流动阻力，油或者高含油混合物流过时自动增大排量，水或者高含水混合物流过时自动减小排量，达到自适应控水的效果。
附图说明
图1是现有技术中的控水筛管的结构示意图；
图2是实施例1所提供的可充填自适应型控水筛管的结构示意图；
图3是图2中阀护罩和自复位充填机构的局部放大图；
图4是实施例2所提供的可充填自适应型控水筛管的结构示意图；
图5是图4中阀护罩和遇水膨胀橡胶的局部放大图。
上述图中：1、接箍；2、基管，2-1、大排量充填孔；3、阀护罩；4、弹簧，5、滑套；6、密封圈；7、可溶支撑套，7-1、过流通道；8、定位环；9、被动式控流阀；10、过流端环，10-1、过流孔道；11、外保护罩，12、外支撑网；13、过滤层；14、支撑导流层；15、端环；16、自适应控流阀；17、遇水膨胀橡胶。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及效果，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
图1为现有技术中控水筛管示例，主要由接箍1、基管2、阀护罩3、被动式控流阀9、过流端环10、外保护罩11、外支撑网12、过滤层13、支撑导流层14和端环15组成。
接箍1下部通过螺纹连接基管2，过流端环10和端环15套设于基管2外部并与基管2焊接固定，过流端环10位于端环15上方。防砂过滤机构设置在过流端环10和端环15之间，防砂过滤机构包括外保护罩11、外支撑网12、过滤层13和支撑导流层14，外保护罩11、外支撑网12、过滤层13和支撑导流层14从外向内依次套设于基管2上并与过流端环10和端环15点焊连接。
被动式控流阀9固定安装在过流端环10上方的基管2侧壁，被动式控流阀9外部设置阀护罩3，阀护罩3上部套设于基管2外部，下部与过流端环10螺纹连接，同时阀护罩3与基管2之间、阀护罩3与过流端环10之间均通过密封圈形成密封。过流端环10设置有沿轴向延伸的过流孔道10-1，被动式控流阀9基于其自身流道或者孔眼大小形成不同的流动阻力，对局部产液进行被动式调节。
实施例1
如图2和图3所示，本实施例公开了一种可充填自适应型控水筛管，在上述现有技术中控水筛管的基础上，采用自适应控流阀16替代被动式控流阀9，并增加大排量充填孔2-1和自复位充填机构。
自适应控流阀16可采用公开号为CN105840894B的中国专利所公开的一种粘度敏感性的流量控制阀，自适应控流阀16可根据油和水的粘度、密度等物理特性差异对排量进行自适应调节。
大排量充填孔2-1开设于自适应控流阀16上方的基管2侧壁，用于使充填液流经过大排量充填孔2-1后进入基管2内部并循环出井。大排量充填孔2-1可满足2m3/min以内的充填排量要求。
自复位充填机构由弹簧4、滑套5、密封圈6、可溶支撑套7、定位环8构成。定位环8套设于大排量充填孔2-1下方的基管2外部，并与基管2焊接固定。定位环8之上依次安装有套设于基管2外部的可溶支撑套7、滑套5和弹簧4，弹簧4上端抵顶于阀护罩3顶部内侧，下端抵顶于滑套5上端面，从而使弹簧4在阀护罩3的作用下对滑套5和可溶支撑套7轴向限位。可溶支撑套7设置有过流通道7-1，且该过流通道7-1正对于大排量充填孔2-1，使两者之间贯通；同时，可溶支撑套7采用水溶材料，例如公开号为CN104057081A的中国专利所公开的一种用于井下施工用的可溶解金属材料。滑套5内回转面安装有两道密封圈6，使滑套5与基管2之间形成密封，两道密封圈6之间的净距离需大于大排量充填孔2-1的直径。
基于上述结构特点，本实施例1的工作过程如下：
在完井过程中下入可充填自适应型控水筛管，下入到位后，采用防砂泵对可充填自适应型控水筛管和井筒环空充填固体颗粒，固体颗粒被防砂过滤机构阻挡在筛管外部，充填液流经过流端环10的过流孔道10-1进入阀护罩3内部，此时，可充填自适应型控水筛管的可溶支撑套7支撑着滑套5，大排量充填孔2-1处于打开状态，充填液流依次经可溶支撑套7的过流通道7-1和基管2的大排量充填孔2-1后进入基管2内部并循环出井。待充填作业结束后，可溶支撑套7缓慢溶蚀至消失，滑套5在弹簧4的作用下沿基管2向下移动，并将基管2的大排量充填孔2-1遮盖，并在密封圈6的作用下与基管2形成密封，从而关闭大排量充填孔2-1。正常开采过程中，当水或者高含水混合物从地层流入可充填自适应型控水筛管时，自适应控流阀16根据油和水的物理特性差异自动调节开度或者流动阻力，油或者高含油混合物流过时自动增大排量，水或者高含水混合物流过时自动减小排量，进一步实现控水的效果，流体最终流经基管2内部开采出井。
实施例2
如图4和图5所示，本实施例公开了一种可充填自适应型控水筛管，在上述现有技术中控水筛管的基础上，采用自适应控流阀16替代被动式控流阀9，并增加大排量充填孔2-1和遇水膨胀橡胶17。
自适应控流阀16和大排量充填孔2-1均与实施例1完全相同。与实施例1的不同之处在于，不采用自复位充填机构而采用遇水膨胀橡胶17。
遇水膨胀橡胶17设置于基管2和阀护罩3之间的环空中，并粘接固定于阀护罩3内回转面，同时位于大排量充填孔2-1和自适应控流阀16之间。遇水膨胀橡胶17可采用公开号为CN104672524A的中国专利所公开的一种遇水膨胀橡胶。遇水膨胀橡胶17未遇水膨胀时，过流端环10的过流孔道10-1与基管2的大排量充填孔之间2-1的充填通道连通；遇水膨胀橡胶17遇水膨胀后，在大排量充填孔2-1和自适应控流阀16之间封闭基管2和阀护罩3之间的环空，关闭过流孔道10-1与大排量充填孔2-1之间的充填通道。
基于上述结构特点，本实施例2的工作过程如下：
在完井过程中下入可充填自适应型控水筛管，下入到位后，采用防砂泵对可充填自适应型控水筛管和井筒环空充填固体颗粒，固体颗粒被防砂过滤机构阻挡在筛管外部，充填液流经过流端环10的过流孔道10-1进入阀护罩3内部，此时，遇水膨胀橡胶17并未发生膨胀，大排量充填孔2-1保持开启，充填液流经大排量充填孔2-1后进入基管2内部并循环出井，待充填作业结束后，遇水膨胀橡胶17缓慢膨胀，在大排量充填孔2-1和自适应控流阀16之间封闭基管2和阀护罩3之间的环空，关闭过流孔道10-1与大排量充填孔2-1之间的充填通道。正常开采过程中，当水或者高含水混合物从地层流入可充填自适应型控水筛管时，自适应控流阀16根据油和水的物理特性差异自动调节开度或者流动阻力，油或者高含油混合物流过时自动增大排量，水或者高含水混合物流过时自动减小排量，进一步实现控水的效果，流体最终流经基管2内部开采出井。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种可充填自适应型控水筛管，包括基管，所述基管上端连接有接箍，所述基管中段外部套设并固定连接有过流端环，所述过流端环设置有过流孔道，所述基管下段外部套设并固定连接有端环；所述过流端环与所述端环之间设置有防砂过滤机构，所述防砂过滤机构包括外保护罩、外支撑网、过滤层和支撑导流层，外保护罩、外支撑网、过滤层和支撑导流层从外向内依次套设于所述基管外部，并且两端分别与所述过流端环和所述端环固定连接；所述过流端环上端外部固定连接有阀护罩，所述阀护罩套设于所述基管外部并与所述基管之间形成环空，所述阀护罩与所述基管之间、所述阀护罩与所述过流端环之间形成密封连接；
其特征在于，所述阀护罩内部的所述基管侧壁设置有大排量充填孔和自适应控流阀，所述大排量充填孔开设于所述自适应控流阀的安装位置上方并具有间距，所述大排量充填孔外部设置有自复位充填机构；自复位充填机构包括套设并固定连接于基管外部的定位环，所述定位环位于所述大排量充填孔下方，所述定位环之上依次安装有套设于所述基管外部的可溶支撑套、滑套和弹簧，所述弹簧压缩于所述阀护罩顶部内侧和所述滑套上端面之间，以对所述滑套和所述可溶支撑套轴向限位，所述可溶支撑套设置有过流通道，所述过流通道与所述大排量充填孔连通，所述滑套与所述基管之间设置有安装于所述滑套的两道密封圈；
所述可溶支撑套采用水溶材料，所述可溶支撑套支撑所述滑套时，所述大排量充填孔处于打开状态；所述可溶支撑套遇水缓慢溶蚀至消失后，所述滑套在所述弹簧的作用下沿所述基管向下移动至所述定位环，同时将所述大排量充填孔遮盖并在所述密封圈的作用下与所述基管形成密封，从而关闭所述大排量充填孔。
2.一种可充填自适应型控水筛管，包括基管，所述基管上端连接有接箍，所述基管中段外部套设并固定连接有过流端环，所述过流端环设置有过流孔道，所述基管下段外部套设并固定连接有端环；所述过流端环与所述端环之间设置有防砂过滤机构，所述防砂过滤机构包括外保护罩、外支撑网、过滤层和支撑导流层，外保护罩、外支撑网、过滤层和支撑导流层从外向内依次套设于所述基管外部，并且两端分别与所述过流端环和所述端环固定连接；所述过流端环上端外部固定连接有阀护罩，所述阀护罩套设于所述基管外部并与所述基管之间形成环空，所述阀护罩与所述基管之间、所述阀护罩与所述过流端环之间形成密封连接；
其特征在于，所述阀护罩内部的所述基管侧壁设置有大排量充填孔和自适应控流阀，所述大排量充填孔开设于所述自适应控流阀的安装位置上方并具有间距，所述基管和所述阀护罩之间的环空中设置有遇水膨胀橡胶；所述遇水膨胀橡胶固定于所述阀护罩内侧并位于所述大排量充填孔和所述自适应控流阀之间位置；
所述遇水膨胀橡胶未遇水膨胀时，所述过流端环的所述过流孔道与所述基管的所述大排量充填孔之间的充填通道连通；所述遇水膨胀橡胶遇水膨胀后，在所述大排量充填孔和所述自适应控流阀之间封闭所述基管和所述阀护罩之间的环空，关闭所述过流端环的所述过流孔道与所述基管的所述大排量充填孔之间的充填通道。
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