CN109869122A - 单向流控制防砂筛管 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及油田分层采油工程技术领域，尤其涉及一种单向流控制防砂筛管，主要由上接头、中心管、外保护管、滤砂介质、球座外管、球座集成环、弹簧、球体、密封胶圈、下接头组成。中心管外部轴向套有若干数量的球座集成环，球座集成环外部套有一个球座外管，球座外管包裹有滤砂介质，滤砂介质外套有一个外保护管。球座集成环加工有若干个球座，每个球座与球体‑弹簧组合构成一个单向阀，当井筒压力大于管内压力时，单向阀开启，防砂筛管正常生产，当管内压力大于井筒压力时，单向阀关闭。单向流控制防砂筛管安装有多个单向阀组成的单向阀阵列，其泄流面积大，对产能影响小，筛管的单向流动特性可防止油层流体层间互窜，达到保护油层的目的。
Description
技术领域
本发明涉及油田分层采油工程装置领域，尤其涉及一种单向流控制防砂筛管。
背景技术
防砂筛管工艺技术具有防止地层出砂的作用，在油井开采领域得到广泛应用。目前在油田作业中普遍使用的防砂管为绕丝筛管和普通割缝筛管，其中，绕丝筛 管是通过不锈钢金属绕焊钢丝制作而成，绕丝筛管固定在油管或基管通过绕丝筛管上的筛 缝对地层砂进行阻挡，从而起防砂目的，然而，绕丝筛管在油井后期处理中易出现“乱丝现象”，造成筛管损坏或缝隙变形，致使完井质量和防砂效果降低或失效。割缝筛管是通过在套管或油管的管体上切割出多个细缝，多个细缝对产层中的砂粒进行过滤，从而起到防砂作用。例如：中国专利 《一种防砂筛管》（申请号：201510303440.9）包括：基管，设置在所述基管一端的连接件，其中，所述基管的轴向上开设至少一组过滤缝，每组过滤缝包含多个缝条，所述多个缝条沿所述基管的径向均匀设置，且所述基管为采用铝合金制成的管状体。该防砂筛管仅仅解决了割缝筛管在堵塞或井内掩埋后无法打捞出来的问题，仍然存在泄流面积小，对产能影响大；防砂能力差，难以适应疏松砂岩油层的分层采油；筛管自身不具备压力调节关闭功能，需要人工操作等问题。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的问题，提供一种防砂能力强、适应疏松砂岩油层的分层采油且自身带有单向阀调节机构的单向流控制防砂筛管。
本发明所采用的技术方案：
单向流控制防砂筛管，包括上接头、下接头和连接上接头、下接头之间的滤砂管，其中：所述滤砂管包括由内向外依次设置的中心管、单向阀、球座外管、滤砂介质和外保护管；中心管、球座外管和外保护管两端分别与上接头、下接头紧密连接，多个单向阀呈周向分布并沿轴向排列构成筒状单向阀阵列，单向阀阵列密闭布置在中心管和球座外管之间的环空内，在球座外管与每个单向阀的进液口对应处设有与进液口贯通的通孔，在中心管与每个单向阀的出液口对应处设有与出液口贯通的通孔，外保护管上设置滤砂孔，滤砂介质填充在中心管与外保护管之间的环空内。
上述方案进一步包括：
所述单向阀阵列包括轴向叠加排列的多个球座集成环，每个球座集成环上沿周向设置多个单向阀。
所述单向阀采用球座、球体和弹簧组合结构，所述球座集成环上下端面分别加工有球座和弹簧槽，球座内的球体和弹簧槽内的弹簧沿轴向作用配合，球座集成环外周边加工有环槽，进液孔位于环槽底环对应的球座处。
球座集成环侧上部加工有定位块，对应下部加工有定位槽，定位块和定位槽构成轴向插接配合。
球座集成环的内外壁均加工有密封槽，密封槽内设置有密封圈。
所述上接头和下接头内外壁分别设置与中心管、球座外管和外保护管螺纹连接的台阶。
本发明的单向流控制防砂筛管，自身带有单向阀机构，当井筒压力大于管内压力时，单向阀开启，防砂筛管正常生产，当井筒压力小于管内压力时，单向阀关闭，防砂筛管不生产。单向阀机构有两个作用：防止高压层产液向低压层倒灌导致油层污染；生产过程中高压层压力逐渐下降，一旦低压层压力高于对应防砂筛管的管内流压时，则低压层立刻投入生产，保证单井产量。
与现有技术相比具有如下优点：
(1)单向阀环型阵列的泄流面积大，对产能影响小；
(2)防砂能力强，适应疏松砂岩油层的分层采油；
(3)自动开闭，无需人工操控，使用方便；
(4)结构简单，工作可靠性较高，成本低。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明防砂筛管的单向阀局部放大示意图；
图3为本发明防砂筛管的球座集成环放大示意图；
图4为本发明防砂筛管的上接头示意图。
图中：上接头1、中心管2、外保护管3、滤砂介质4、球座外管5、球座集成环6、压缩弹簧7、球体8、密封胶圈9、下接头10。
具体实施方式
参看图1，一种单向流控制防砂筛管，包括上接头1、中心管2、外保护管3、滤砂介质4、球座外管5、球座集成环6、弹簧7、球体8、密封圈9、下接头10。
上接头1内孔加工有石油标准螺纹，以方便与井下管柱联接，下部内孔台阶处加工有若干弹簧安装孔11（见图4），并沿周向均布。下部内孔与中心管2紧密连接，外轴处分别与球座外管5、外保护管3紧密连接，且球座外管5外部包覆滤砂介质4，滤砂介质4外包覆外保护管3，上述部件下部与下接头10紧密连接。
参照图2和3，在中心管2与球座外管5的环空中轴向安装有若干数量的球座集成环6，球座集成环6的相互叠加安装由定位块65和定位槽66进行定位，每个集成环上端面加工有若干锥型球座61并沿周向均布，外外边相对球座处加工有与通孔（也称进液口）63与锥型球座61连通的环槽62，下端面加工有若干弹簧安装孔64（见图3），以便安装弹簧7，内外环表面加工有密封槽67，以便安装密封圈9为球座集成环6的工作提供密封，锥型球座61、球体8与压缩弹簧7配合构成一个单向阀（见图2），每个球座集成环6有若干个单向阀，球座集成环6的轴向叠加使得整体构成单向阀环型阵列（见图1）。
使用时，将单向流控制防砂筛管置于生产层位置，正常生产情况下，油层压力大于管内压力，流体压力克服单向阀的弹簧７弹力打开球体８，井筒与筛管内管沟通，地层携砂流体通过外保护管3的通孔31被滤砂介质4过滤脱砂，脱砂流体进入通过球座外管5通孔51、球座集成环6环槽62和通孔63、通过中心管2的通孔21进入井筒。
当管内压力大于油层压力时，单向阀球体8在弹簧7的作用下与球座61紧密接触并将其密封，阻断流体通道，防止管内流体向油层倒灌，避免污染油层。
上述所述的单向流控制防砂筛管采用单向阀阵列工作模式，使得筛管泄流面积最大化，可充分发挥油井产能。应用范围广，可用于各种直井、斜井和水平井等油气井。
Claims (6)
1.单向流控制防砂筛管，包括上接头、下接头和连接上接头、下接头之间的滤砂管，其特征是：所述滤砂管包括由内向外依次设置的中心管、单向阀、球座外管、滤砂介质和外保护管；其中，中心管、球座外管和外保护管两端分别与上接头、下接头紧密连接，多个单向阀呈周向分布并沿轴向排列构成筒状单向阀阵列，单向阀阵列密闭布置在中心管和球座外管之间的环空内，在球座外管与每个单向阀的进液口对应处设有与进液口贯通的通孔，在中心管与每个单向阀的出液口对应处设有与出液口贯通的通孔，外保护管上设置滤砂孔，滤砂介质填充在中心管与外保护管之间的环空内。
2.如权利要求1所述的单向流控制防砂筛管，其特征是：所述单向阀阵列包括轴向叠加排列的多个球座集成环，每个球座集成环上沿周向设置多个单向阀。
3.如权利要求2所述的单向流控制防砂筛管，其特征是：所述单向阀采用球座、球体和弹簧组合结构，所述球座集成环上下端面分别加工有球座和弹簧槽，球座内的球体和弹簧槽内的弹簧沿轴向作用配合，球座集成环外周边加工有环槽，进液孔位于环槽底环对应的球座处。
4.如权利要求2或3所述的单向流控制防砂筛管，其特征是：球座集成环侧上部加工有定位块，对应下部加工有定位槽，定位块和定位槽构成轴向插接配合。
5.如权利要求4所述的单向流控制防砂筛管，其特征是：球座集成环的内外壁均加工有密封槽，密封槽内设置有密封圈。
6.如权利要求5所述的单向流控制防砂筛管，其特征是：所述上接头和下接头内外壁分别设置与中心管、球座外管和外保护管螺纹连接的台阶。
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