CN114622855A - 预防砂埋的水平井井下装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种预防砂埋的水平井井下装置，包括：套管设于水平井内壁；多个防砂埋装置沿套管的长度方向依次设置于套管内，防砂埋装置包括依次连接的大径进气管柱、喇叭口连接段和小径出气管柱，大径进气管柱的管口朝向水平井的井底方向，小径出气管柱的管口朝向水平井的井口方向，小径出气管柱的侧壁上设有多个气孔；大径出气管柱的外壁与套管的内壁顶部和底部之间留有间隙；多个射孔，多个射孔设于套管的管壁。通过喇叭口连接段结构，使防砂埋装置的变化管径形成伯努利效应，造成变径区的负压，在装置与套管的内壁形成抽吸效应，实现对砂堤底部沉砂的抽动携带，预防砂埋，实现不停井、大气量的天然气水合物开发，以保证采气速度。
Description
技术领域
本发明属于石油开发技术领域，更具体地，涉及一种预防砂埋的水平井井下装置。
背景技术
天然气水合物是一种新型非常规资源，由甲烷等烃类气体与水在高压低温条件下形成的白色结晶状化合物，又名“可燃冰”。通常一单位体积的天然气水合物分解可产生164-180单位体积的甲烷气体。天然气水合物资源主要分布在北极冻土带、印度洋、太平洋、北冰洋、大西洋等沿海大陆架300米-3000米水深的深水区，初步估计其资源量为常规油气的近百倍，其中约95％储存在深海区域。
专利“一种天然气水合物储层多级防砂方式及装置(CN201910882553.7)”中，在井下防治沉砂收集装置，同时通过砾石充填形成前置过滤，并定期取出清理达到防砂目的。
专利“一种海洋天然气水合物开采井除砂的装置和方法(CN201410186558.3)”中，通过砾石充填形成初级过滤，随后通过井内离心装置将细粉砂砾分离至井底的集砂箱内，通过二级分离理念实现防砂。
专利“一种海洋天然气水合物降压开采的多级防砂方法”(CN201610224449.5)中，通过井下砾石充填将地层砂过滤截留于近井带，通过不同过滤区的不同压降控制实现压降开采、多级防砂。
在发明专利“海洋粉砂质储层天然气水合物多分支孔有限防砂开采方法”(CN201611024784.7)中，通过井下多径向井井眼进行充填防砂，达到压裂防砂的效果，解决了浅海地层不能压裂防砂的缺陷。
专利“一种海洋天然气水合物砂浆置换开采方法及开采装置”(CN201710941289.0)中，井壁进行筛管防砂，同时通过注入砂浆与地层形成动态循环生产实现高效开发。
目前，各类针对防砂的方法基本基于筛管，将地层砂滞留于地层内；而通过筛管防砂地层的产出砂随着开发时间的增加逐渐聚集于近井带，长期的聚集逐渐堵塞液流通道，造成产量降低。
因此，有必要开发一种预防砂埋的水平井井下装，实现不停井、大气量的天然气水合物开发。
发明内容
本发明提供一种本发明提供一种预防砂埋的水平井井下装置，能够携带已经堆积的沉砂，实现不停井、大气量的天然气水合物开发。
为了实现上述目的，本发明的提出一种预防砂埋的水平井井下装置，包括：
套管，所述套管设于水平井的内壁；
多个防砂埋装置，所述多个防砂埋装置沿所述套管的长度方向依次设置于所述套管内，所述防砂埋装置包括依次连接的大径进气管柱、喇叭口连接段和小径出气管柱，所述大径进气管柱的管口朝向所述水平井的井底方向，所述小径出气管柱的管口朝向所述水平井的井口方向，所述小径出气管柱的侧壁上设有多个气孔；所述大径出气管柱的外壁与所述套管的内壁顶部和底部之间留有间隙；
多个射孔，所述多个射孔设于所述套管的管壁。
优选地，所述射孔设置于相邻两个所述防砂埋装置之间。
优选地，沿所述套管的内壁顶部设置的所述射孔的范围小于沿所述套管的内壁底部设置的所述射孔的范围。
优选地，所述套管的内壁顶部的所述射孔的数量小于所述套管的内壁底部的所述射孔的数量。
优选地，所述套管的内壁顶部的所述射孔的数量小于或等于套管的内壁底部的所述射孔的数量的1/3。
优选地，还包括扶正固定装置，所述扶正固定装置为环形，套设于所述小径出气管柱的外周，以便固定所述防砂埋装置。
优选地，所述防砂埋装置的轴线与所述水平井的轴线平行。
优选地，所述多个气孔靠近所述喇叭口连接段。
优选地，所述大径进气管柱的外壁顶部与所述套管的内壁顶部的距离小于所述大径进气管柱的外壁底部与所述套管的内壁底部的距离。
优选地，所述多个防砂埋装置设置于所述水平井的出砂点或水平段的低点。
本发明提供的有益效果在于：防砂埋装置包括依次连接的大径进气管柱、喇叭口连接段和小径出气管柱，通过喇叭口连接段结构，使防砂埋装置的变化管径形成伯努利效应，造成变径区的负压，在装置与套管的内壁形成抽吸效应，实现对砂堤底部沉砂的抽动携带，预防砂埋，而且通过在套管内依次设置多个防砂埋装置，可针对性的布置于出砂点或水平段低点，通过协同作用有效防止生产过程中的砂埋现象，大气量开采同时将储层出砂携带至井口，实现不停井、大气量的天然气水合物开发，以保证采气速度。
本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。其中，在示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了本发明一个实施例中的预防砂埋的水平井井下装置的结构示意图。
图2示出了本发明一个实施例中的水平井筒内的气流方向示意图。
图3示出了本发明一个实施例中的水平井筒内形成砂埋砂堤时的气流方向示意图。
附图标记说明：
1、水平井；2、套管；3、井下防砂埋装置；4、射孔；5、扶正固定装置；6、砂埋砂堤；31、气孔。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的优选实施例。虽然附图中显示了本发明的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明，而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
本发明的实施例提供一种预防砂埋的水平井井下装置，包括：
套管，套管设于水平井的内壁；多个防砂埋装置，多个防砂埋装置沿套管的长度方向依次设置于套管内，防砂埋装置包括依次连接的大径进气管柱、喇叭口连接段和小径出气管柱，大径进气管柱的管口朝向水平井的井底方向，小径出气管柱的管口朝向水平井的井口方向，小径出气管柱的侧壁上设有多个气孔；大径出气管柱的外壁与套管的内壁顶部和底部之间留有间隙；多个射孔，多个射孔设于套管的管壁。
具体地，水平井钻井结束后进行套管固井，进行射孔。正常产气时，流体经由射孔孔眼进入井下套管，经由喇叭口连接段进入小径出气管柱直至井口；部分流体进入防砂埋装置与套管的之间，通过气孔进入小径出气管柱直至井口；当生产过程中出现出砂现象时，少量出砂可通过气流携带，不形成砂埋砂堤；当产量下降或其他原因出现明显沉砂现象时，只要本井还具备产量，砂堤上部的气流可将部分沉砂携带，经由喇叭口连接段进入小径出气管柱进而携带至井口；当流体通过喇叭口连接段时，由于伯努利效应，在喇叭口连接段处产生低压区，低压经由气孔传递至防砂埋装置与套管的间隙，对砂堤的底部形成抽吸作用，在抽吸作用和砂堤外部气压共同作用下，砂堤底部的沉砂可被携带经由气孔至小径出气管柱，最终携带至井口，砂堤的部分沉砂均可得到有效的携带，有效防止砂堤增长变大，预防管柱砂埋；多个井下防砂埋装置沿套管的长度方向依次设置，可针对性的布置于出砂点或水平段低点，通过协同作用有效防止生产过程中的砂埋现象，最适宜的开发方式是大气量开采同时将储层出砂携带至井口，实现不停井、大气量的天然气水合物开发，以保证采气速度。
井下防砂埋装置可实现对砂埋的自适应干预。当砂埋程度小，砂堤高度未超过大径进气管柱时，正常生产；当砂堤高度超过大径进气管柱时，装置与套管边壁出现压力屏蔽，喇叭口连接段通过伯努利效应形成负压对套管内壁形成抽吸作用，伯努利效应自动开启，具备一定的自适应性。
作为优选方案，射孔设置于相邻两个防砂埋装置之间，为减少埋砂风险，避免相邻两个防砂埋装置之间出现明显沉砂现象。
作为优选方案，沿沿所述套管的内壁顶部设置的所述射孔的范围小于沿所述套管的内壁底部设置的所述射孔的范围。套管的内壁顶部和内壁底部非均匀设置射孔，套管的内壁顶部设置的射孔范围小于内壁下部设置的射孔范围，能够减小储层砂体进入套管的概率。
作为优选方案，套管的内壁顶部的射孔的数量小于套管的内壁底部的射孔的数量，有利于使套管的内壁底部的少量沉砂通过气流携带，从而减小砂埋风险。
作为优选方案，套管的内壁顶部的射孔的数量小于或等于套管的内壁底部的射孔的数量的1/3。
作为优选方案，还包括扶正固定装置，扶正固定装置为环形，套设于小径出气管柱的外周，以便固定防砂埋装置。
具体地，通过扶正固定装置将多个井下防砂埋装置依次安装到位。
作为优选方案，防砂埋装置的轴线与水平井的轴线平行，从而使防砂埋装置与套管中的流体方向一致。
作为优选方案，多个气孔靠近喇叭口连接段。
作为一个示例，当流体通过喇叭口连接段时，在喇叭口连接段的外壁处产生低压区，在靠近喇叭口连接段设置多个气孔，能够使低压经由气孔传递至防砂埋装置与套管的内壁之间，便于砂堤底部的沉砂经由气孔被携带至小径出气管柱，从而将砂堤携带至井口，有效防止砂堤增大。
作为优选方案，大径进气管柱的外壁顶部与套管的内壁顶部的距离小于大径进气管柱的外壁底部与套管的内壁底部的距离，增大套管的内壁底部的流道空间，提高伯努利效应对砂堤底部沉砂的抽动携带作用，避免形成砂堤。
作为优选方案，多个井下防砂埋装置设置于水平井的出砂点或水平段的低点。
具体地，井下防砂埋装置设置于水平井的出砂点或低点位置，这些位置极易出现砂埋现象，通过在水平井内多点协同作用有效防止生产过程中的砂埋现象。
实施例
图1示出了本发明一个实施例中的预防砂埋的水平井井下装置的结构示意图，图2示出了本发明一个实施例中的水平井筒内的气流方向示意图，图3示出了本发明一个实施例中的水平井筒内形成砂埋砂堤时的气流方向示意图。
如图1至图2所示，实施例提供一种预防砂埋的水平井井下装置，包括：
套管2，套管2设于水平井1的内壁；多个防砂埋装置3，多个防砂埋装置3沿套管2的长度方向依次设置于套管2内，设置于水平井1的出砂点或水平段的低点，防砂埋装置3包括依次连接的大径进气管柱、喇叭口连接段和小径出气管柱，大径进气管柱的管口朝向水平井1的井底方向，小径出气管柱的管口朝向水平井1的井口方向，小径出气管柱的侧壁上设有多个气孔31，多个气孔31靠近喇叭口连接段。；大径出气管柱的外壁与套管2的内壁顶部和底部之间留有间隙；多个射孔4，多个射孔4设于套管2的管壁，射孔4设置于相邻两个防砂埋装置3之间。沿套管2的内壁顶部设置的射孔4的范围小于沿套管2的内壁底部设置的射孔4的范围。套管2的内壁顶部的射孔4的数量小于套管2的内壁底部的射孔4的数量。套管2的内壁顶部的射孔4的数量小于或等于套管2的内壁底部的射孔4的数量的1/3。
预防砂埋的水平井井下装置还包括扶正固定装置5，扶正固定装置5为环形，套设于小径出气管柱的外周，以便固定防砂埋装置3，防砂埋装置3的轴线与水平井1的轴线平行。大径进气管柱的外壁顶部与套管2的内壁顶部的距离小于大径进气管柱的外壁底部与套管2的内壁底部的距离。
如图3所示，箭头方向为流体流动方向。常产气时，流体经由射孔4孔眼进入井下防砂埋装置3，经由大径进气管柱、喇叭口连接段进入小径出气管柱直至井口；部分流体进入防砂埋装置3与套管2的内壁底部的间隙，通过气孔进入小径出气管柱直至井口；当生产过程中出现出砂现象时，少量出砂可通过气流携带，不形成砂埋砂堤，当产量下降或其他原因出现明显沉砂现象时，只要本井还具备产量，砂堤上部的气流可将部分沉砂携带，经由喇叭口连接段进入小径出气管柱进而携带至井口；当流体通过喇叭口连接段，由于伯努利效应，在喇叭口连接段处产生低压区，低压经由气孔传递至防砂埋装置3与套管2的间隙，对砂堤的底部形成抽吸作用，在抽吸作用和砂堤外部气压共同作用下，砂堤底部的沉砂可经由气孔31被携带至小径出气管柱，最终携带至井口，砂堤的沉砂均可得到有效的携带，有效防止砂堤增长变大，预防管柱砂埋。当砂埋超过边壁高度时，伯努利效应自动开启，具备一定的自适应性，实现不停井、大气量的天然气水合物开发，以保证采气速度。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。
Claims (10)
1.一种预防砂埋的水平井井下装置，其特征在于，包括：
套管(2)，所述套管(2)设于水平井(1)的内壁；
多个防砂埋装置(3)，所述多个防砂埋装置(3)沿所述套管(2)的长度方向依次设置于所述套管(2)内，所述防砂埋装置(3)包括依次连接的大径进气管柱、喇叭口连接段和小径出气管柱，所述大径进气管柱的管口朝向所述水平井(1)的井底方向，所述小径出气管柱的管口朝向所述水平井(1)的井口方向，所述小径出气管柱的侧壁上设有多个气孔(31)；所述大径出气管柱的外壁与所述套管(2)的内壁顶部和底部之间留有间隙；
多个射孔(4)，所述多个射孔(4)设于所述套管(2)的管壁。
2.根据权利要求1所述的预防砂埋的水平井井下装置，其特征在于，所述射孔(4)设置于相邻两个所述防砂埋装置(3)之间。
3.根据权利要求1所述的预防砂埋的水平井井下装置，其特征在于，沿所述套管(2)的内壁顶部设置的所述射孔(4)的范围小于沿所述套管(2)的内壁底部设置的所述射孔(4)的范围。
4.根据权利要求3所述的预防砂埋的水平井井下装置，其特征在于，所述套管(2)的内壁顶部的所述射孔(4)的数量小于所述套管(2)的内壁底部的所述射孔(4)的数量。
5.根据权利要求4所述的预防砂埋的水平井井下装置，其特征在于，所述套管(2)的内壁顶部的所述射孔(4)的数量小于或等于套管(2)的内壁底部的所述射孔(4)的数量的1/3。
6.根据权利要求1所述的预防砂埋的水平井井下装置，其特征在于，还包括扶正固定装置(5)，所述扶正固定装置(5)为环形，套设于所述小径出气管柱的外周，以便固定所述防砂埋装置(3)。
7.根据权利要求1所述的预防砂埋的水平井井下装置，其特征在于，所述防砂埋装置(3)的轴线与所述水平井(1)的轴线平行。
8.根据权利要求1所述的预防砂埋的水平井井下装置，其特征在于，所述多个气孔(31)靠近所述喇叭口连接段。
9.根据权利要求1所述的预防砂埋的水平井井下装置，其特征在于，所述大径进气管柱的外壁顶部与所述套管(2)的内壁顶部的距离小于所述大径进气管柱的外壁底部与所述套管(2)的内壁底部的距离。
10.根据权利要求9所述的预防砂埋的水平井井下装置，其特征在于，所述多个防砂埋装置(3)设置于所述水平井(1)的出砂点或水平段的低点。
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| CN114622855B (zh) | 2024-03-26 |
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