CN113047819A - 一种防砂筛管及其应用 - Google Patents

Abstract

本申请属于油田防砂完井技术领域，具体涉及一种适用于深水油气开发防砂用防砂筛管，以及该防砂筛管在深水油气开发防砂方法中的应用。该防砂筛管的基本组成包括由外至内依次设置的外护套、外过滤网、变精度复合挡砂层和开孔基管；变精度复合挡砂层包括2层以上防砂精度不同的挡砂层，2层以上挡砂层的防砂精度由外层至内层依次升高；变精度复合挡砂层中的至少1层挡砂层为金属泡沫挡砂层。本发明提供的防砂筛管可极大提高深水油气储层采用水平井开发时使用砾石充填或独立筛管防砂工艺的可靠性，防砂完井可有效支撑、稳固井壁并帮助建立自然砂桥，极大提高储层近井地带渗流能力，为深水储层油气开发提供一种安全、可靠、长效的防砂完井方法。

Description

一种防砂筛管及其应用

技术领域

本申请属于油田防砂完井技术领域，具体涉及一种适用于深水油气开发防砂用防砂筛管，以及该防砂筛管在深水油气开发防砂方法中的应用。

背景技术

深水油气开发是我国未来能源发展战略的重要组成部分。由于地层欠压实，大部分深水储层胶结疏松甚至为流砂或半流砂地层，这类储层在勘探、开发过程中往往会遇到严重的出砂问题，需要采取相应的防砂完井工艺或措施。

深水油气开发往往采用水平井井身结构，砾石充填防砂作业常因水平段较长导致提前脱砂，引起施工失败。此外，由于海洋深水作业环境使修井等施工成本限制，深水油气开发对防砂措施可靠性要求较高。

现有的深水储层防砂完井方式主要包括：裸眼砾石充填技术、套管射孔砾石充填技术(含一次多层砾石充填)、独立筛管防砂技术等。

套管射孔砾石充填技术在深水油气储层应用具有以下缺点：对于长水平段水平井砾石充填，施工过程中提前脱砂是施工失败的主要原因之一；对于高产液井，砾石充填层在生产过程中充填形态被破坏导致防砂筛管冲蚀损坏，可直接或间接导致防砂失效。

水平井裸眼砾石充填技术在深水油气储层应用具有以下缺点：裸眼砾石充填过程中，充填施工容易因缩径或垮塌引起施工失败；在储层生产过程中，地层由于砂粒运移造成井壁亏空，由于裸眼砾石充填防砂完井技术中充填砾石与地层直接接触，井壁亏空后，充填砾石层会出现高度下降、密实程度降低，充填形态被破坏，最终导致防砂屏障逐渐消失而失去防砂功能，或在井底高速流体直接冲击筛管情况下导致防砂筛管冲蚀损坏而引起防砂失效。

现有的独立筛管防砂技术在深水油气储层应用具有以下缺点：如采用裸眼筛管防砂，独立筛管直接面对裸露的井壁，对高泥质含量、高不均质性的细粉砂挡砂效果较差，很难协助建立高挡砂性能的自然砂桥；此外，深水浅表储层地层成岩性差，开发过程中，储层缩径等井下复杂问题多发，独立筛管强度较低，极易因井壁垮塌等事故引发砂埋井筒造成井眼报废。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种防砂筛管及其应用，该防砂筛管兼具砾石充填防砂和独立筛管防砂等多元多级复合防砂效果以及良好的抗冲蚀性能，可完美应用于砾石充填防砂和独立筛管防砂。

实现本发明目的所采用的技术方案为，一种防砂筛管，包括由外至内依次设置的外护套、外过滤网、变精度复合挡砂层和开孔基管；所述变精度复合挡砂层包括2层以上防砂精度不同的挡砂层，2层以上所述挡砂层的防砂精度由外层至内层依次升高；所述变精度复合挡砂层中的至少1层所述挡砂层为金属泡沫挡砂层。

可选的，所述变精度复合挡砂层包括由外至内依次设置的金属泡沫复合挡砂层和胶结砾石充填层，所述金属泡沫复合挡砂层包括1层以上的所述金属泡沫挡砂层；或者所述变精度复合挡砂层包括由2层以上的所述金属泡沫挡砂层构成的金属泡沫复合挡砂层。

可选的，所述胶结砾石充填层的砾石尺寸为4～6倍地层砂中值粒径；所述金属泡沫挡砂层的孔径大小为6～14倍地层砂中值粒径；当所述金属泡沫复合挡砂层的层数在3层以上时，最外层的所述金属泡沫挡砂层的孔径大小为11～14倍地层砂中值粒径，中间层的所述金属泡沫挡砂层的孔径大小为9～11倍地层砂中值粒径，最内层的所述金属泡沫挡砂层孔径大小为6～9倍地层砂中值粒径；所述外过滤网的孔径大小不小于14倍地层砂中值粒径。

可选的，所述胶结砾石充填层的厚度为10～15mm；当所述金属泡沫复合挡砂层为单层结构时，所述金属泡沫复合挡砂层的厚度不超过10mm；当所述金属泡沫复合挡砂层为多层结构时，所述金属泡沫复合挡砂层的厚度不超过25mm；所述变精度复合挡砂层的总厚度不小于18mm。

可选的，所述防砂筛管还包括内泄流网和内护套，所述内护套、所述内泄流网、所述变精度复合挡砂层、所述外过滤网和所述外护套由内至外依次套装于所述开孔基管上，构成防砂过滤层。

可选的，所述防砂过滤层通过支撑环安装于所述开孔基管上；或者所述防砂过滤层中的所述内护套焊接固定于所述基管上，所述内泄流网、所述变精度复合挡砂层、所述外过滤网和所述外护套通过支撑环安装于所述开孔基管上。

可选的，所述外护套为桥式外护套，所述桥式外护套上开设有缝隙或孔；所述外过滤网为金属网布；所述内护套为桥式内护套或绕丝结构，所述桥式内护套上开设有缝隙或孔。

可选的，所述防砂筛管还包括2根以上旁通管，2根以上所述旁通管沿周向布置，形成旁通单元总成，所述旁通单元总成设置于所述外护套与所述变精度复合挡砂层之间；所述旁通管上设置有2个以上间隔分布的开口。

基于同样的发明构思，本发明还对应提供了一种上述防砂筛管的应用，将所述防砂筛管应用于砾石充填防砂方法，具体包括：将所述防砂筛管作为长水平段砾石充填的内层挡砂筛管；在所述长水平段砾石充填施工过程中出现脱砂意外工况时，将所述防砂筛管的所述旁通管作为充填通道，以避开充填障碍。

基于同样的发明构思，本发明还对应提供了另一种上述防砂筛管的应用，将防砂筛管作为独立筛管应用于独立筛管防砂方法。

由上述技术方案可知，本发明提供的防砂筛管包括由外至内依次设置的外护套、外过滤网、变精度复合挡砂层和开孔基管。其中变精度复合挡砂层是长效防砂结构的主体防砂介质，起主要挡砂作用，变精度复合挡砂层包括2层以上防砂精度不同的挡砂层，2层以上挡砂层的防砂精度由外层至内层依次升高；变精度复合挡砂层中的至少1层挡砂层为金属泡沫挡砂层，变精度复合挡砂层的防砂精度复合设计以及自身带有金属泡沫挡砂层，不仅可在砾石充填过程中阻挡充填陶粒进入井筒，而且可在砾石充填层因储层或井下工况出现挡砂失效后起到阻挡地层砂的作用，且针对高产高流速井底工况具有良好的抗冲蚀性能。此外，外护套及外过滤网组合也可对地层砂进行粗过滤，是辅助挡砂结构。

由此，本发明提供的防砂筛管本身可以有效形成三级防砂：

第一级，外护套，阻挡大量地层砂，建立筛管外砂桥，稳定的砂桥也能防砂；

第二级，外过滤网，与外护套之间建立薄砂层，能进一步防砂；

第三级，变精度复合挡砂层，进行适度防砂，保障该防砂筛管的渗透能力，防止泥质细粉砂在此沉积堵塞。

此外，将本发明提供的防砂筛管应用于砾石充填防砂作业，砾石充填防砂方法所形成的砾石充填层可成为第二种防砂方式，即第四级防砂层。因此，应用了本发明提供的防砂筛管的砾石充填防砂工艺，在井底可实现二元四级复合防砂完井。

不仅如此，当本发明的防砂筛管配合砾石充填防砂完井使用时，防砂筛管的旁通管可在砾石充填发生堵塞或提前脱砂时提供旁通流道，使携砂液绕过堵塞点继续充填，解决长水平段砾石充填密实程度低、施工失败风险高的技术难题。此外，砾石充填层在长期生产过程中还可能因局部失效引起筛管冲蚀及防砂失效，此时，具有金属泡沫挡砂层的该防砂筛管还可在砾石充填层失去挡砂效果后有效承接井底防砂功能。

本发明提供的防砂筛管不仅可以配合砾石充填防砂完井使用，还可作为独立筛管应用于独立筛管防砂方法。当作为独立筛管防砂完井使用时，防砂功能的实现主要依赖于变精度复合挡砂层。变精度复合挡砂层使筛管具有防砂效果好、抗冲蚀性能优异、抗堵塞能力强、流通能力佳的特点。可直接将该防砂筛管下放至钻井中作为独立筛管，用于防砂，而不需要另外预置防砂结构。

与现有防砂技术相比，本发明提供的防砂筛管可极大提高深水油气储层采用水平井开发时使用砾石充填或独立筛管防砂工艺的可靠性，防砂完井可有效支撑、稳固井壁并帮助建立自然砂桥；可为深水储层油气开发提供一种安全、可靠、长效的防砂完井方法，极大提高储层近井地带渗流能力，满足生产过程防砂技术需求。

附图说明

图1为本发明实施例中提供的防砂筛管的半剖结构图。

图2为本发明实施例中提供的防砂筛管的全剖结构图。

图3为图2的防砂筛管的A处局部放大图。

附图标记说明：10-防砂过滤层，1-外护套，11-缝隙或孔，2-外过滤网，3-变精度复合挡砂层，31-金属泡沫复合挡砂层，32-胶结砾石充填层，4-内泄流网，5-内护套；20-开孔基管上，21-孔；30-支撑环；40-螺纹件固件；50-旁通管；60-出砂口。

具体实施方式

为了使本申请所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本申请，下面结合附图，通过具体实施例对本申请技术方案作详细描述。

为解决现有的筛管防砂技术在深水油气储层应用时所存在的以下缺点：采用裸眼筛管防砂，独立筛管直接面对裸露的井壁，对高泥质含量、高不均质性的细粉砂挡砂效果较差，很难协助建立高挡砂性能的自然砂桥；此外，深水浅表储层地层成岩性差，开发过程中，储层缩径等井下复杂问题多发，独立筛管强度较低，极易因井壁垮塌等事故引发砂埋井筒造成井眼报废。本发明提供一种防砂筛管，基本发明构思如下：

本发明提供一种适用于深水油气开发防砂用的防砂筛管，其基本组成包括由外至内依次设置的外护套、外过滤网、变精度复合挡砂层和开孔基管；变精度复合挡砂层包括2层以上防砂精度不同的挡砂层，2层以上挡砂层的防砂精度由外层至内层依次升高；变精度复合挡砂层中的至少1层挡砂层为金属泡沫挡砂层。该防砂筛管具有良好的防砂、渗流及抗冲蚀特性，确保在筛管外充填砾石层因特殊情况而无法有效挡砂时，防砂系统仍能正常工作，提高了旁通预充填筛管后期防砂可靠性。

为了更好的理解上述技术方案，下面通过具体实施例对本申请技术方案做详细的说明，应当理解本申请实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定。

一种防砂筛管，其基本组成包括由外至内依次设置的外护套1、外过滤网2、变精度复合挡砂层3和开孔基管20。其中变精度复合挡砂层3是长效防砂结构的主体防砂介质，起主要挡砂作用，外护套1及外过滤网2组合也可对地层砂进行粗过滤，是辅助挡砂结构。变精度复合挡砂层3包括2层以上防砂精度不同的挡砂层，2层以上挡砂层的防砂精度由外层至内层依次升高；变精度复合挡砂层3中的至少1层挡砂层为金属泡沫挡砂层。变精度复合挡砂层3的防砂精度复合设计以及自身带有金属泡沫挡砂层，不仅可在砾石充填过程中阻挡充填陶粒进入井筒，而且可在砾石充填层因储层或井下工况出现挡砂失效后起到阻挡地层砂的作用，且针对高产高流速井底工况具有良好的抗冲蚀性能。

参见图1至图3，为了优化使用效果，本实施例提供的防砂筛管包括由外至内依次设置的外护套1、外过滤网2、变精度复合挡砂层3、内泄流网4、内护套5和开孔基管20。内护套5、内泄流网4、变精度复合挡砂层3、外过滤网2和外护套1由内至外依次套装于开孔基管20上，构成防砂过滤层10。并且，该防砂筛管的外护套1与变精度复合挡砂层3之间还设置有2根以上旁通管50，2根以上旁通管50沿周向布置，形成旁通单元总成。

本实施例提供的防砂筛管总体结构由外护套1+外过滤网2+变精度复合挡砂层3+内泄流网4+内护套5+支撑环30组合而成过滤套筒，开孔基管20上安装过滤套筒组成完整的产品，开孔基管20上既可以安装一个过滤套筒，也可以安装多个过滤套筒。

具体的，开孔基管20是地层流体流入管柱的通道，开孔基管20以基管为主体，在基管上打孔21，基管可以是API标准油套管，也可以是其它标准的油套管，开孔基管20的两端分别设置有母扣接箍和公扣接箍，实现管间连接。

过滤套筒，包括防砂过滤层10和支撑环30，防砂过滤层10可以直接通过支撑环30安装于开孔基管20上。或者防砂过滤层10中的内护套5焊接固定于基管上，内泄流网4、变精度复合挡砂层3、外过滤网2和外护套1通过支撑环30安装于开孔基管20上。支撑环30包括上端支撑环和下端支撑环(具体参见图1)，上端支撑环和下端支撑环分别设置于防砂过滤层10的两端，支撑环30通过螺纹件固件40与开孔基管20连接，可以补充进行表面焊接处理。

防砂过滤层10中：

外护套1：本实施例中外护套1为桥式外护套，桥式外护套1上开设有缝隙11或孔，桥式外护套1的开孔大小或者缝隙尺寸按照工业生产一般标准确定，桥式外保护套在安装和承受负压时起到保护过滤介质的作用，此外，桥式外护套1还可配合旁通管50进行开出砂口60，作为旁通管50内砂浆进入和流出的通道。下入井后，桥式外护套1起到第一级防砂过滤作用，将大量地层砂阻挡在筛管外面，建立外建立良好的砂桥，稳定的砂桥也能起到更好的防砂作用。

外过滤网2：一般选择金属网布充当外过滤网2，外过滤网2的孔径大小不小于10倍地层砂中值粒径。其主要作用是在桥式外护套1与变精度复合挡砂层3之间的缝隙里建立一层地层砂累积的薄砂桥，形成第二级防砂层，起到对地层砂中的粗颗粒进行过滤的作用。该薄砂桥能起到良好的过滤作用，同时由于在此形成的砂桥薄，不容易造成堵塞，在压力激荡等条件变化的情况下，能解堵塞，降低细砂在复合挡砂层与护套之间的厚度，增加流通能力，即使外护套1外的砂桥被破坏，也不容易造成细粉砂在变精度复合挡砂层3与桥式外护套1之间环空的过度积累。

变精度复合挡砂层3：是长效防砂结构的主体防砂介质，起主要挡砂作用。变精度复合挡砂层3包括2层以上防砂精度不同的挡砂层，2层以上挡砂层的防砂精度由外层至内层依次升高；变精度复合挡砂层3中的至少1层挡砂层为金属泡沫挡砂层。

基于目前常用的防砂结构为金属泡沫和砾石充填，本发明提供的变精度复合挡砂层也采用上述两种通用防砂结构，即变精度复合挡砂层可采用独立的金属泡沫复合挡砂层，或者金属泡沫复合挡砂层与胶结砾石充填层的组合。当采用独立的金属泡沫复合挡砂层作为变精度复合挡砂层3时，则金属泡沫复合挡砂层应包括至少2层金属泡沫挡砂层，以实现挡砂精度的复合；当采用金属泡沫复合挡砂层与胶结砾石充填层的组合作为变精度复合挡砂层3时，则金属泡沫复合挡砂层中金属泡沫挡砂层的层数可降低至1层，也就是说，此情况下，变精度复合挡砂层3的精度复合既可以通过金属泡沫复合挡砂层实现，也可以通过金属泡沫复合挡砂层与胶结砾石充填层组合实现。

本实施例中，变精度复合挡砂层3包括由外至内依次设置的金属泡沫复合挡砂层31和胶结砾石充填层32，金属泡沫复合挡砂层31和胶结砾石充填层32共同构成筛管的第三级防砂层。金属泡沫挡砂效果虽好，但抗堵塞能力较差，因此精度设计较低，其主要优势是其金属材料结构在高产高流速井底工况下具有良好的抗冲蚀性能，砾石充填层使用树脂预固化，具有结构稳定、挡砂及渗流能力好的特点，因此本实施例的变精度复合挡砂层3结构稳定，精度较高，是筛管的主要挡砂介质。上述复合挡砂结构及精度的设计使筛管具有防砂效果好、抗冲蚀性能优异、抗堵塞能力强、流通能力佳的特点。

由于本实施例中，变精度复合挡砂层3包括金属泡沫复合挡砂层31和胶结砾石充填层32，因此金属泡沫复合挡砂层31具体包括1层以上的金属泡沫挡砂层，即，金属泡沫挡砂层可以为1层也可以为2～3层或者大于3层的更多层。为保证防砂效果，变精度复合挡砂层3的总厚度应不小于18mm。变精度复合挡砂层3中，胶结砾石充填层32的厚度为10～15mm，例如11mm、12mm、13mm、14mm、14.5mm等；与砾石充填厚度对防砂效果影响类似，金属泡沫复合挡砂层31的挡砂厚度设置为：当金属泡沫复合挡砂层31为单层结构时，金属泡沫复合挡砂层31的厚度不超过10mm；当金属泡沫复合挡砂层31为多层(≥2)结构时，金属泡沫复合挡砂层31的厚度不超过25mm。当变精度复合挡砂层3采用独立的金属泡沫复合挡砂层31时，金属泡沫复合挡砂层31为多层(≥2)结构，其厚度范围d满足18mm≤d≤25mm。

变精度复合挡砂层3的防砂精度设计为：金属泡沫挡砂层的孔径大小为6～14倍地层砂中值粒径；胶结砾石充填层32的砾石尺寸为4～6倍地层砂中值粒径，例如4倍、5倍、5.5倍、6倍地层砂中值粒径等，优选地层砂中值粒径的整数倍。该变精度复合挡砂层3的挡砂精度设计遵循Saucier(索西埃)原理，当砾石-地层砂中值比(GSR)≥14时，地层砂可自由通过砾石层；当6≤GSR＜14时，地层砂可不同程度侵入砾石层。因此，金属泡沫复合挡砂层的精度设计主要考虑对地层砂防粗疏细，细颗粒经导流通道进入下一级防砂层，有序防砂的同时强化筛管过流能力。

金属泡沫挡砂层的孔径大小为6～14倍地层砂中值粒径，当金属泡沫复合挡砂层31的层数在3层以上时，金属泡沫复合挡砂层31的防砂精度设计为：最外层的金属泡沫挡砂层的孔径大小为11～14倍地层砂中值粒径，例如11倍、12倍、13倍、14倍地层砂中值粒径等；中间层的金属泡沫挡砂层的孔径大小为9～11倍地层砂中值粒径，例如9倍、10倍、11倍地层砂中值粒径等；最内层的金属泡沫挡砂层孔径大小为6～9倍地层砂中值粒径，例如6倍、7倍、8倍、9倍地层砂中值粒径等。也就是说，金属泡沫复合挡砂层31的防砂精度由外层至内层逐级升高，如金属泡沫层低于3层，精度设计从最里层依次进行。

金属泡沫复合挡砂层31中使用的金属泡沫过滤材料一般为泡沫铝。泡沫铝通过在纯铝或铝合金中加人添加剂后经过发泡制成，具有密度低、刚度高、耐高温、抗腐蚀、易加工、连通性好等优点，泡沫铝的孔隙度在80％以上，孔径均匀度较高，孔隙直径范围可调。

胶结砾石充填层32的砾石可以采用地层砂砾、陶粒或其混合物，充填的砾石使用树脂预固化，树脂类型包括：酚醛树脂、环氧树脂、有机硅树脂、脲醛树脂、糖醇树脂、呋喃树脂等树脂及相应树脂改性化合物。胶结砾石充填层32具有结构稳定、挡砂及渗流能力好的特点，适用于泥质含量较高的储层防砂。

内泄流网4：其主要作用是增加变精度复合挡砂层3与内护套5以及开孔基管20之间的泄流空间，可防止细砂粒在此沉积，增加筛管泄流空间能力。

内护套5：内护套5可用于固定砾石充填层，也是阻挡地层砂中细颗粒的最后屏障，内护套5为桥式内护套或绕丝结构，内护套5两侧边开较大缝隙或孔，在组装筛管时起保护作用，同时在下入井后，桥式内护套5有利于增大筛管泄流空间，防止细砂沉降。

参见图2和图3，本实施例中，该防砂筛管的外护套1与变精度复合挡砂层3之间还设置有2根以上旁通管50，2根以上旁通管50沿周向布置，形成旁通单元总成。旁通管50每隔一段距离就有一个开口，形成携砂液专用的充填通道，该开口可位于桥式外护套1上(图2所示结构即在桥式外护套1上设置出砂口60)，也可位于筛管连接环处；旁通管50镶嵌在金属泡沫表面凹槽内；每根筛管可设计3～5根旁通管50，增加流动面积和提高可靠性。旁通单元总成的环形旁通流道可最大限度的提高深水油气开发使用的长水平井井眼充填效率，可最大化将筛管与套管环空、套管与井壁环空进行填充。

综合本实施例提供的防砂筛管的上述结构特点，本实施例的防砂筛管本身可以有效形成三级防砂：

第一级，外护套1，阻挡大量地层砂，建立筛管外砂桥，稳定的砂桥也能防砂；

第二级，外过滤网2，与外护套1之间建立薄砂层，能进一步防砂；

第三级，变精度复合挡砂层3，进行适度防砂，保障该防砂筛管的渗透能力，防止泥质细粉砂在此沉积堵塞。

此外，将本发明提供的防砂筛管应用于砾石充填防砂作业，砾石充填防砂方法所形成的砾石充填层可成为第二种防砂方式，即第四级防砂层。因此，应用了本发明提供的防砂筛管的砾石充填防砂工艺，在井底可实现二元四级复合防砂完井。

综合本实施例提供的防砂筛管的上述结构特点，本实施例的防砂筛管筛管可以有效解堵：

第一级解堵：外过滤网2，与桥式外护套1形成的薄砂层在受到压力等条件变化的情况下自我解堵，防止沉积过厚，解堵困难。

第二级解堵：变精度复合挡砂层3，进行适度防砂，设计合理的精度级配和充填砾石，细粉砂泥质不容易在充填层堵塞，在受到条件变化的情况下容易自我解堵。

第三级解堵：内泄流网4，防止充填的砾石填满桥式内护套5，由于桥式内护套5开缝或孔较大，增大了泄流空间，不会沉积泥质细粉砂。

三级防砂的综合效果将会提高该防砂筛管的防砂能力，三级解堵方式增加了该防砂筛管自我解堵能力、泄流能力。该防砂筛管在复杂环境中使用时，具有高防砂可靠性，又具有较好的通过简单的变压差生产等方式解堵，延长了油气井的使用寿命，提高了油气田开采的经济效益。

可以理解的是，本实施例提供的防砂筛管的结构仅仅是本发明技术方案的一种可行实施方式，在其他实施例中，该防砂筛管还可设计为仅包括由外至内依次设置的外护套1、外过滤网2、变精度复合挡砂层3和开孔基管20；或者包括由外至内依次设置的外护套1、外过滤网2、变精度复合挡砂层3、内泄流网4和开孔基管20；或者包括由外至内依次设置的外护套1、外过滤网2、变精度复合挡砂层3、内护套5和开孔基管20。在其他实施例中，该防砂筛管的变精度复合挡砂层3也可以设计为仅包括2层以上防砂精度不同的金属泡沫复合挡砂层31或者2层以上防砂精度不同的胶结砾石充填层32。又或者，在其他实施例中，该防砂筛管中，外过滤网2和金属泡沫复合挡砂层31的过滤精度可以相同。又或者，在其他实施例中，该防砂筛管中不设置旁通管50。本发明提供的防砂筛管的层结构以及防砂精度设计可根据储层物性特征及筛管总体精度设计要求进行适应调整。

以本实施例提供的防砂筛管为例，该防砂筛管的工作原理如下：

该防砂筛管采用多元多级复合防砂方式提高井底防砂解堵能力：筛管在结构上是旁通管50、金属泡沫与砾石充填防砂层的有机复合体，在功能上兼具砾石充填防砂和独立筛管防砂等多元多级复合防砂效果。可用作长水平段砾石充填内层挡砂筛管，在长水平段砾石充填施工过程中出现脱砂意外工况时，旁通管50可快速接替成为充填通道，避开充填障碍；同时，该筛管也可作为独立筛管进行防砂完井，防砂精度可根据储层实际情况进行调整，筛管防砂解堵效果好，抗冲蚀性能较优，对于深水油气开发高产、高流速的井底工况具有很好的适应性。

当作为独立筛管防砂完井使用时(由于旁通管50在独立筛管防砂完井作业中并不具有实际使用意义，作为独立筛管防砂完井使用的防砂筛管中可不设置旁通管50)，防砂功能的实现主要依赖于金属泡沫和砾石充填层。金属泡沫挡砂效果虽好，但抗堵塞能力较差，因此精度设计较低，其主要优势是其金属材料结构在高产高流速井底工况下具有良好的抗冲蚀性能，砾石充填层使用树脂预固化，结构稳定，精度较高，是筛管的主要挡砂介质。上述复合挡砂结构及精度的设计使筛管具有防砂效果好、抗冲蚀性能优异、抗堵塞能力强、流通能力佳的特点。将防砂筛管作为独立筛管应用于独立筛管防砂方法时，可直接将该防砂筛管下放至钻井中作为独立筛管，用于防砂，而不需要另外预置防砂结构。将防砂筛管作为独立筛管应用于独立筛管防砂方法，独立筛管防砂作业的其他未详述内容可参考现有技术中的相关公开，此处不做展开说明。

当本实施例的防砂筛管配合砾石充填防砂完井使用时，防砂筛管的旁通管50可在砾石充填发生堵塞或提前脱砂时提供旁通流道，使携砂液绕过堵塞点继续充填，解决长水平段砾石充填密实程度低、施工失败风险高的技术难题；此外，砾石充填层在长期生产过程中还可能因局部失效引起筛管冲蚀及防砂失效，此时，具有金属泡沫挡砂层的该防砂筛管还可在砾石充填层失去挡砂效果后有效承接井底防砂功能。本实施例的防砂筛管用于砾石充填防砂完井使用时，其他的相关未详述内容可参考现有技术中的相关公开，此处不做展开说明。

通过上述实施例，本发明具有以下有益效果或者优点：

1)本发明提供的防砂筛管，适用于深水油气开发防砂，通过在筛管内置多根旁通流道，有效提高深水储层长水平段砾石充填施工成功率，筛管自身带有新型金属泡沫材料挡砂介质，防砂精度针对地层砂中值粒径设计，不仅可在砾石充填过程中阻挡充填砾石进入井筒，而且可在砾石充填层因储层或井下工况出现挡砂失效后起到阻挡地层砂的作用，且针对高产高流速井底工况具有良好的抗冲蚀性能。

2)本发明提供的防砂筛管，适用于深水油气开发防砂，可用作长水平段砾石充填内层挡砂筛管，在长水平段砾石充填施工过程中出现脱砂意外工况时，旁通管可快速接替成为充填通道，避开充填障碍；同时，该筛管也可作为独立筛管进行防砂完井，防砂精度可根据储层实际情况进行调整，筛管防砂解堵效果好，抗冲蚀性能较优，对于深水油气开发高产、高流速的井底工况具有很好的适应性。

3)本发明提供的防砂筛管，适用于深水油气开发防砂，可极大提高深水油气储层采用水平井开发时使用砾石充填或独立筛管防砂工艺的可靠性，防砂完井可有效支撑、稳固井壁并帮助建立自然砂桥；可为深水储层油气开发提供一种安全、可靠、长效的防砂完井方法，极大提高储层近井地带渗流能力，满足生产过程防砂技术需求。

4)本发明提供的防砂筛管，适用于深水油气开发防砂，筛管自身带有的金属泡沫充填防砂介质层，除筛管外砾石充填层起到防砂作用外，变精度复合挡砂层同样具有极佳的防砂性能，不仅大大降低因砾石充填引起的防砂失效风险，且极大提高筛管抗冲蚀损坏能力，可有效应对深水油气高产高流速的井下工况带来的筛管冲蚀破坏引起的防砂失效风险。

5)本发明提供的防砂筛管，适用于深水油气开发防砂，旁通筛管优化流管结构强化砾石充填效率，专用的充填通道，增加流动面积和提高可靠性，环形旁通流道可最大限度的提高深水油气开发使用的长水平井井眼充填效率，可最大化将筛管与套管环空、套管与井壁环空进行填充，除可增加砾石挡砂层厚度，强化防砂效果外，还有利于保持水平段井壁力学结构，增加井壁稳定有利因素。

6)本发明提供的防砂筛管，多元多级复合防砂方式提高井底防砂解堵能力。筛管在结构上是旁通筛管与金属泡沫筛管的有机复合体，在功能上兼具砾石充填防砂和独立筛管防砂等多级多元复合防砂效果。使用过程中，可作为独立筛管防砂完井使用，具有防砂效果好、抗冲蚀性能优异、抗堵塞能力强、流通能力优的特点；配合砾石充填防砂完井使用时，不仅可解决长水平段砾石充填密实程度低、施工失败风险高的技术难题，还可在砾石充填层失去挡砂效果后有效承接井底防砂功能。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种防砂筛管，其特征在于：包括由外至内依次设置的外护套、外过滤网、变精度复合挡砂层和开孔基管；所述变精度复合挡砂层包括2层以上防砂精度不同的挡砂层，2层以上所述挡砂层的防砂精度由外层至内层依次升高；所述变精度复合挡砂层中的至少1层所述挡砂层为金属泡沫挡砂层。

2.如权利要求1所述的防砂筛管，其特征在于：所述变精度复合挡砂层包括由外至内依次设置的金属泡沫复合挡砂层和胶结砾石充填层，所述金属泡沫复合挡砂层包括1层以上的所述金属泡沫挡砂层；或者所述变精度复合挡砂层包括由2层以上的所述金属泡沫挡砂层构成的金属泡沫复合挡砂层。

3.如权利要求2所述的防砂筛管，其特征在于：所述胶结砾石充填层的砾石尺寸为4～6倍地层砂中值粒径；所述金属泡沫挡砂层的孔径大小为6～14倍地层砂中值粒径；当所述金属泡沫复合挡砂层的层数在3层以上时，最外层的所述金属泡沫挡砂层的孔径大小为11～14倍地层砂中值粒径，中间层的所述金属泡沫挡砂层的孔径大小为9～11倍地层砂中值粒径，最内层的所述金属泡沫挡砂层孔径大小为6～9倍地层砂中值粒径；所述外过滤网的孔径大小不小于14倍地层砂中值粒径。

4.如权利要求2所述的防砂筛管，其特征在于：所述胶结砾石充填层的厚度为10～15mm；当所述金属泡沫复合挡砂层为单层结构时，所述金属泡沫复合挡砂层的厚度不超过10mm；当所述金属泡沫复合挡砂层为多层结构时，所述金属泡沫复合挡砂层的厚度不超过25mm；所述变精度复合挡砂层的总厚度不小于18mm。

5.如权利要求1所述的防砂筛管，其特征在于：所述防砂筛管还包括内泄流网和内护套，所述内护套、所述内泄流网、所述变精度复合挡砂层、所述外过滤网和所述外护套由内至外依次套装于所述开孔基管上，构成防砂过滤层。

6.如权利要求5所述的防砂筛管，其特征在于：所述防砂过滤层通过支撑环安装于所述开孔基管上；或者所述防砂过滤层中的所述内护套焊接固定于所述基管上，所述内泄流网、所述变精度复合挡砂层、所述外过滤网和所述外护套通过支撑环安装于所述开孔基管上。

7.如权利要求5所述的防砂筛管，其特征在于：所述外护套为桥式外护套，所述桥式外护套上开设有缝隙或孔；所述外过滤网为金属网布；所述内护套为桥式内护套或绕丝结构，所述桥式内护套上开设有缝隙或孔。

8.如权利要求1-7中任一项所述的防砂筛管，其特征在于：所述防砂筛管还包括2根以上旁通管，2根以上所述旁通管沿周向布置，形成旁通单元总成，所述旁通单元总成设置于所述外护套与所述变精度复合挡砂层之间；所述旁通管上设置有2个以上间隔分布的开口。

9.一种权利要求8所述的防砂筛管的应用，其特征在于，将所述防砂筛管应用于砾石充填防砂方法，具体包括：将所述防砂筛管作为长水平段砾石充填的内层挡砂筛管；在所述长水平段砾石充填施工过程中出现脱砂意外工况时，将所述防砂筛管的所述旁通管作为充填通道，以避开充填障碍。

10.一种权利要求1-8中任一项所述的防砂筛管的应用，其特征在于，将防砂筛管作为独立筛管应用于独立筛管防砂方法。

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