CN114753807A - 一种新型深海水合物生产防砂筛管 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新型深海水合物生产防砂筛管，包括如下部件：基管；套设在所述基管外的防砂外管，所述防砂外管与所述基管之间形成两端封闭的环形空腔；排砂叶片，数量若干，若干所述排砂叶片沿所述基管的轴向间隔设置于所述环形空腔中，所述排砂叶片的两端分别与所述基管的外壁、所述防砂外管的内壁连接；丝网捕雾器，设置于所述环形空腔中且位于最上端的所述排砂叶片的上方。本发明创新性的设计了丝网捕雾器，提高了气体与液体的分离效果，达到净化气体的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型深海水合物生产防砂筛管，属于天然气开采技术领域。
背景技术
随着工业化、城市化发展，能源短缺问题愈发严重，陆地油气资源勘探开发已难以满足发展需求，众多国内外学者已经认识到天然气水合物是一种储量丰富、燃烧高效的清洁能源，被称为后石油时代的重要替代能源，因此加强海洋天然气水合物的开采成为一种有效的缓解办法。水合物开采出砂问题一直都是海上油气资源开发过程中所面临的巨大挑战，直接决定了海上油气资源开发的成败。出砂过程本质上是井眼周围储层岩石所受应力超出颗粒胶结极限强度，固体颗粒之间的胶结被破坏并在驱动力下发生位移，并最终进入井筒，井筒大量出砂将导致井内沉砂、抽油设备损坏、井筒堵塞等危害井筒生产的问题，随着开采过程的进行，水合物的相态变化过程加快，在上覆地层压力的作用下导致水合物骨架坍塌，加之压降法开采时井眼与地层之间压差过大，出砂问题更为严重。深水井投入和生产成本较高，高速气流携砂会对防砂筛管造成严重的冲蚀磨损，缩短筛管使用寿命，极易引发防砂失效并加剧出砂情况。而发生冲蚀破坏的防砂筛管只能通过停产更换进行处理，且短时间内难以完成，会造成极大的经济损失并引发各类生产安全问题，为此，深海水合物井筒必须在完井阶段采用相应的防砂工艺技术进行防砂作业，以提高深海水合物井筒使用寿命，增大经济效益。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种新型深海水合物生产防砂筛管，该防砂管通过排砂叶片上部设有丝网捕雾器，气体的上升富集过程中会夹杂着水雾，在丝网捕雾器的作用下，液体雾珠被捕捉聚集变大，在重力的作用下下落，进而提高了气体与液体的分离效果。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种新型深海水合物生产防砂筛管，包括如下部件：
基管；
套设在所述基管外的防砂外管，所述防砂外管与所述基管之间形成两端封闭的环形空腔；
排砂叶片，数量若干，若干所述排砂叶片沿所述基管的轴向间隔设置于所述环形空腔中，所述排砂叶片的两端分别与所述基管的外壁、所述防砂外管的内壁连接；
丝网捕雾器，设置于所述环形空腔中且位于最上端的所述排砂叶片的上方。
所述的新型深海水合物生产防砂筛管，优选地，所述排砂叶片为具有螺旋通道的排砂叶片。
所述的新型深海水合物生产防砂筛管，优选地，所述排砂叶片的螺距为3～6cm。
所述的新型深海水合物生产防砂筛管，优选地，若干所述排砂叶片呈两排沿所述基管的轴向水平等间距对称分布于所述环形空腔中。
所述的新型深海水合物生产防砂筛管，优选地，所述防砂外管的上端对称设置有两进液口，下端对称设置有两排砂口。
所述的新型深海水合物生产防砂筛管，优选地，所述进液口为切向进液口。
所述的新型深海水合物生产防砂筛管，优选地，还包括过滤筛网，设置于所述进液口处。
所述的新型深海水合物生产防砂筛管，优选地，所述过滤筛网的孔径为地层砂中值粒径的为6～8倍。
所述的新型深海水合物生产防砂筛管，优选地，还包括挡砂片，倾斜设置于所述环形空腔中，所述挡砂片的上端与所述基管的外壁连接，下端与所述排砂口连接。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
1、本发明在排砂叶片上部设有丝网捕雾器，气体的上升富集过程中会夹杂着水雾，在丝网捕雾器的作用下，液体雾珠被捕捉聚集变大，在重力的作用下下落，进而提高了气体与液体的分离效果。
2、本发明优选了筛管挡砂精度，既满足适度出砂的要求，又确保了开采产能的高效，另一方面创新性的设计了丝网捕雾器，提高了气体与液体的分离效果，达到净化气体的目的。
3、本发明所提供的防砂筛管可极大提高深海水合物储层开发时使用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，为深海水合物储层开发提供一种安全、可靠、长期高效的防砂完井方法。
4、本发明装置结构简单，一次安装不需要重复拆卸，可有效地将采出物携带的液体、细粉砂颗粒分离出来而不影响产出气的输送。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的深海水合物生产防砂筛管的总体结构示意图；
图2为图1水的局部放大图；
图3为丝网捕雾器的结构示意图；
图中各标记如下：
1-丝网捕雾器；2-进液口；3-过滤筛网；4-基管；5-排砂叶片；6-挡砂片；7-排砂口；8-防砂外管；9-外护套；10-第一过滤网；11-隔离网；12-第二隔离网。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”、“第三”、“第四”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
为解决现有的筛管防砂技术在深海水合物储层应用时所存在的以下不足：裸眼筛管防砂对于泥质含量高、非均质性强的水合物储层挡砂效果不佳且使用期限不长，难以建立高挡砂性能的自然砂桥，且若防砂过度，则又降低了流通性能，不利于保持较高的产能要求，本发明提供一种新型深海水合物生产防砂筛管。
如图1所示，本发明所提供的新型深海水合物生产防砂筛管为可拆卸连接的防砂筛管，包括：基管4、套设在基管4外的防砂外管8，防砂外管8与基管4之间形成两端封闭的环形空腔。防砂外管8左右两侧各有一进液口2，进液口2上设置有过滤筛网3；基管4与防砂外管8所形成的环形空腔中沿基管4的轴向等间距对称分布有四个排砂叶片5，排砂叶片5水平安装于环形空腔内部，排砂叶片5的两端分别与基管4的外壁、防砂外管8的内壁相连接，且排砂叶片5上为螺旋通道，有利于将水和地层砂通过离心力和重力排至挡砂片6上，掉落至挡砂片6上的水和砂粒将通过排砂口7排出。
进一步地，在排砂叶片5上方设有丝网捕雾器1，气体的上升富集过程中会夹杂着水雾，在丝网捕雾器1的作用下，液体雾珠被捕捉聚集变大，在重力的作用下下落，进而提高了气体与液体的分离效果。丝网捕雾器1由三层式筛网结构组成，从上至下分别是外护套9+第一过滤网10+隔离网11+第二过滤网12，外护套9为橡胶材质，设计目的为保护内部筛网结构，第一过滤网10、第二过滤网12与隔离网11均为不锈钢材质，各层的层间间隔小于0.5cm，第一过滤网10和第二过滤网12的最大目数为为120目，隔离网11的最大目数为20目。通过筛网结构可防止地层砂进入上部环空，设计筛网结构也可保证环空流通，实现生产过程中的环空压力监测与控制；筛网结构也可使游离水附着在筛网表面并逐渐聚集，最终在重力的作用下下落。
进液口为切向入口，该设计可增大携砂流体的流速速度，切向进液口与螺旋形的排砂叶片5有协同作用对产生高速运动涡流，高速涡流可提高排砂叶片5的转速，从而充分发挥其液固分离效果，即使在地层流体流速不大的工况下，提高排砂效率。
分离气经丝网捕雾器1去除一部分游离水后，较为干燥，且无杂质，为后续的天然气净化工艺节约了成本。
如图1、2所示，两个挡砂片6分别固定于环形空腔内部，倾斜设置于环形空腔中，挡砂片6的上端与基管4的外壁连接，下端与排砂口8连接，负责承载上部排砂叶片5分离出的水和砂粒，然后在重力的作用下通过排砂口排出。
本发明的新型深海水合物生产防砂筛管提供了一种利用离心力和重力分离气液固三相的方法，当水合物藏采出的气液固混合物从切向进液口2进入筛管内，将流经排砂叶片5上的螺旋通道，且受到离心力和重力的作用，产生高速运动涡流，同时，在离心力作用下，气、液、固三相中最轻的气相被最先分离出来，富集的气体将上升至丝网捕雾器1，水和砂粒将会在重力作用下下落至挡砂片6上，通过排砂口7排出。
本发明装置通过在进液口2上设置过滤筛网3，过滤筛网3的孔径大小为地层砂中值粒径的6～8倍。挡砂精度设计遵循Saucier(索西埃)原理，当砾石层-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。精度设计主要考虑对地层砂进行“防粗疏细”，细颗粒经导流通道进入筛管内，有序防砂的同时强化筛管过流能力，延长其使用周期，具有良好的经济效益。
过滤筛网3的作用是形成初级挡砂屏障，对产出液进行初步过滤，其优选的挡砂精度能保证大多数地层砂粒被阻隔在筛管外，又允许适量的细砂粒进入筛管内，不存在把筛管进液口堵塞的情况，稳固井壁并帮助建立自然砂桥。
本发明所提供的防砂管具有挡砂层厚、有效期长、挡砂效果良好和开采井高产量的优点，适用于常规疏松砂岩油气藏以及天然气水合物藏细粉砂防砂。本发明充分利用了适度出砂技术，通过控制地层出砂或有限排砂，改善地层砂堵的状况，从而恢复水合物藏开采产能，极大提高了深海水合物储层开采防砂工艺的可靠性，有效期长，挡砂精度高。本发明结构简单，一次安装不需要重复拆卸，可有效地将采出物携带的液体、细粉砂颗粒分离出来而不影响产出气的输送。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种新型深海水合物生产防砂筛管，其特征在于，包括如下部件：
基管(4)；
套设在所述基管(4)外的防砂外管(8)，所述防砂外管(8)与所述基管(4)之间形成两端封闭的环形空腔；
排砂叶片(5)，数量若干，若干所述排砂叶片(5)沿所述基管(4)的轴向间隔设置于所述环形空腔中，所述排砂叶片(5)的两端分别与所述基管(4)的外壁、所述防砂外管(8)的内壁连接；
丝网捕雾器(1)，设置于所述环形空腔中且位于最上端的所述排砂叶片(5)的上方。
2.根据权利要求1所述的新型深海水合物生产防砂筛管，其特征在于，所述丝网捕雾器(1)包括壳体以及位于所述壳体内从上至下依次间隔布置的外护套(9)、第一过滤网(10)、隔离网(11)和第二过滤网(12)。
3.根据权利要求1所述的新型深海水合物生产防砂筛管，其特征在于，所述排砂叶片(5)为具有螺旋通道的排砂叶片。
4.根据权利要求3所述的新型深海水合物生产防砂筛管，其特征在于，所述排砂叶片(5)的螺距为3～6cm。
5.根据权利要求1所述的新型深海水合物生产防砂筛管，其特征在于，若干所述排砂叶片(5)呈两排沿所述基管(4)的轴向水平等间距对称分布于所述环形空腔中。
6.根据权利要求1所述的新型深海水合物生产防砂筛管，其特征在于，所述防砂外管(8)的上端对称设置有两进液口(2)，下端对称设置有两排砂口(7)。
7.根据权利要求6所述的新型深海水合物生产防砂筛管，其特征在于，所述进液口(2)为切向进液口。
8.根据权利要求6所述的新型深海水合物生产防砂筛管，其特征在于，还包括过滤筛网(3)，设置于所述进液口(2)处。
9.根据权利要求8所述的新型深海水合物生产防砂筛管，其特征在于，所述过滤筛网(3)的孔径为地层砂中值粒径的为6～8倍。
10.根据权利要求6所述的新型深海水合物生产防砂筛管，其特征在于，还包括挡砂片(6)，倾斜设置于所述环形空腔中，所述挡砂片(6)的上端与所述基管(4)的外壁连接，下端与所述排砂口(8)连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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