CN115012884A - 多级防砂筛管 - Google Patents

Abstract

本发明涉及石油天然气及储气库注采技术领域，公开了一种多级防砂筛管，包括四层结构，所述四层结构包括基管(1)、设置在所述基管(1)的外周面上的颗粒过滤层(2)、设置在所述颗粒过滤层(2)的外周面上的绕丝导流层(3)和设置在所述绕丝导流层(3)的外周面上的外保护管(4)，所述四层结构从外向内的筛孔尺寸逐渐减小以进行逐级防砂。通过以上技术内容，多级防砂筛管设置四级防砂结构，能够进行逐级防砂，依次对粗砂、中砂、细砂、粉砂进行阻隔，实现精准高效防砂，多级防砂筛管强度高，有效期长，挡砂精度高，特别适用于储气库中的防砂条件。

Description

多级防砂筛管

技术领域

本发明涉及石油天然气及储气库注采技术领域，具体地涉及一种多级防砂筛管。

背景技术

储气库建设得到越来越多的关注和重视，油气藏型储气库是在一种长周期的高流量交替注采的生产工况下发挥作用，由于应用方式和建设数量的限制，储气库注采速度和强度远远高于传统的气藏开采，在长期的交变式注采条件下，储气库砂岩储层的出砂风险大大增大，这将会大大的增加维护成本，严重时将产生更大的危害。

常规筛管完井具有防砂屏障单薄，防砂强度有限，注采交替环境下筛管易破碎等不足。砾石充填防砂具有工艺复杂、成本高充填率难以保证等问题。基于此，本发明提出一种成本较低、结构简单、施工安全、高效防砂、多重解堵、超高强度的适用于储气库苛刻工况开采条件的防砂筛管。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的防砂强度低、不适用于储气库完井问题，提供一种多级防砂筛管，该筛管结构简单、防砂强度高。

为了实现上述目的，本发明提供一种多级防砂筛管，包括四层结构，所述四层结构包括基管、设置在所述基管的外周面上的颗粒过滤层、设置在所述颗粒过滤层的外周面上的绕丝导流层和设置在所述绕丝导流层的外周面上的外保护管，所述四层结构从外向内的孔隙尺寸逐渐减小以进行逐级防砂。

可选地，所述基管上开设有沿轴向延伸的第二开口，所述第二开口中设有过滤件。

可选地，所述绕丝导流层包括若干周向间隔设置的钢筋和金属丝，所述金属丝设置为从若干所述钢筋围成的圆柱形外表面的第一端缠绕至第二端，相邻所述金属丝彼此间隔形成孔隙。

可选地，所述绕丝导流层和所述基管的两端平齐并同轴设置，所述绕丝导流层和所述基管之间形成环形腔，所述环形腔的两端设有环形挡板。

可选地，所述颗粒过滤层包括设置在所述环形腔内的可移动的过滤颗粒。

可选地，所述外保护管上设有多个沿周向和轴向间隔排列的第一开口。

可选地，所述第一开口的轴向两端连接有径向向内凹陷的连接板，所述连接板的周向两侧与所述外保护管之间形成绕流通道。

可选地，所述第二开口垂直于周向方向的截面为V型，所述过滤件包括壳体和设置在所述壳体内的过滤片。

可选地，所述过滤片设置为多个，相邻的所述过滤片之间形成间隙。

可选地，所述过滤片倾斜设置，所述间隙具有斜度，靠近所述基管外部的间隙尺寸小于靠近所述基管内部的间隙尺寸。

通过上述技术方案，多级防砂筛管设置四级防砂结构，能够进行逐级防砂，依次对粗砂、中砂、细砂、粉砂进行阻隔，实现精准高效防砂，多级防砂筛管强度高，有效期长，挡砂精度高，特别适用于储气库中的防砂条件。

附图说明

图1是本发明中的多级防砂筛管一种实施方式的结构示意图；

图2是本发明中的多级防砂筛管的一种实施方式的径向截面图；

图3是本发明中的基管的一种实施方式的结构示意图；

图4是本发明中的外保护管的一种实施方式的结构示意图；

图5是本发明中的外保护管中的第一开口的一种实施方式的示意图；

图6是本发明中的过滤件的一种实施方式的结构示意图；

图7是本发明中的过滤件的一种实施方式的俯视图。

附图标记说明

1-基管，2-颗粒过滤层，3-绕丝导流层，4-外保护管，5-第一开口，6- 第二开口，7-过滤件，8-壳体，9-过滤片，10-通孔，11-连接板，12-绕流通道。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明提供了一种多级防砂筛管，包括四层筛管，四层筛管包括基管1、设置在基管1的外周面上的颗粒过滤层2、设置在颗粒过滤层2的外周面上的绕丝导流层3和设置在绕丝导流层3的外周面上的外保护管4，四层筛管从外向内的筛孔尺寸逐渐减小以进行逐级防砂。

如图1和图2所示，基管1、颗粒过滤层2、绕丝导流层3和外保护管4 由内向外依次布置，每层筛管的筛孔尺寸从外向内逐渐减小，能够进行逐级防砂，依次对粗砂、中砂、细砂、粉砂进行阻隔，其筛孔尺寸不光是指孔状的尺寸，也包括个体与个体之间的缝隙尺寸，例如金属丝之间的缝隙、颗粒球体之间的缝隙等；储气库完井不仅需要抽气工序，同时也需要灌气工序，因此对于筛管的要求较高，本发明中的多级防砂筛管强度高，有效期长，挡砂精度高，特别适用于储气库中的防砂条件。

进一步地，基管1上开设有沿轴向延伸的第二开口6，第二开口6中设有过滤件7。

如图3所示，油气通过第二开口6流入到基管1的内部，并沿着基管1 输送到下一工位，过滤件7设置在第二开口6上，过滤件7的过滤尺寸设置为能够对粉砂进行过滤，对油气进行最后一步过滤，保证防砂效果。

进一步地，绕丝导流层3包括若干周向间隔设置的钢筋和金属丝，金属丝设置为从若干钢筋围成的圆柱形外表面的第一端缠绕至第二端，相邻金属丝彼此间隔形成筛孔。

如图1所示，若干钢筋围成的圆柱形外表面的第一端和第二端分别指圆柱形外边面的两端，金属丝和钢筋可以通过焊接等方式实现固连；通过调节相邻金属丝之间的距离来控制筛孔的大小，以此来过滤对应尺寸的砂粒，相邻金属丝之间的缝隙为导流通道，具有良好的导通性，能够有效防止砂粒堵塞；通过钢筋和金属丝设置的绕丝导流层3具有高强度的支撑，能够增大筛管的强度，同时能够进一步提高多级筛管在储气库生产过程中的防砂强度。

其中，绕丝导流层3和基管1的两端平齐并同轴设置，绕丝导流层3和基管1之间形成环形腔，环形腔的两端设有环形挡板。

如图1所示，环形挡板与环形腔的端面配合安装，可以通过焊接的方式将环形腔的端面进行封堵，同时绕丝导流层3和基管1通过环形挡板实现固连，即环形挡板的外圈与绕丝导流层3贴合，环形挡板的内圈与基管1贴合，并且通过焊接将缝隙进行封堵并固定。其安装方式为：先将基管1竖直放置在地面上，再将绕丝导流层3套在基管1外，最后再通过环形挡板将绕丝导流层3和基管1的两端进行固定。

作为一种实施方式，颗粒过滤层2包括设置在所述环形腔内的可移动的过滤颗粒。

结合图1和图2所示，将环形腔的一端通过环形挡板进行封堵固定后，再将过滤颗粒从未封堵的环形腔第二端灌入，等到过滤颗粒灌满环形腔后再将环形腔的第二端通过环形挡板进行封堵固定，未固结可移动的颗粒可以随着压差的波动主动地调节挡砂层内的空间，其中过滤颗粒具有高圆球性，可以在其空间内滚动，推移进入筛管中的砂粒，起到精准过滤，并且具有高效率解堵的作用，其过滤颗粒可以选用陶瓷球或陶瓷粒以及其他聚合物类颗粒等，具有耐压、耐温、耐酸等性质，能够有效减少筛管结构被冲蚀破坏的可能性，提高使用寿命。

其中，外保护管4上设有多个沿周向和轴向间隔排列的第一开口5。

如图4所示，第一开口5作为油气的流通入口，并且能够对油气进行初步过滤，第一开口5的尺寸即为油气中砂粒允许通过尺寸，将尺寸过大的砂粒阻隔在筛管外面，将过滤后的油气通过第一开口5向下一级流动，为了保证足够的流通量，第一开口5的数量可以根据实际需求设置。

进一步地，第一开口5的轴向两端连接有径向向内凹陷的连接板11，连接板11的周向两侧与外保护管4之间形成绕流通道12。

结合图4和图5所示，为了保证外保护管4的结构强度足够高，以增加其使用寿命，同时也为了保证油气的流通量，第一开口5可以设置为直梯形缝或矩形缝等任意形状的缝隙，作为一种可选的实施方式，本申请选用直梯形缝，在第一开口5上设有向内凹陷的连接板11，连接板11的两侧具有开口，两个开口之间形成了绕流通道12，增大了外保护管4与下一级筛管之间的空间，以此增大了油气的流通量，并且能够有效防止砂粒堵塞，适用于长周期的高流量交替注采的生产工况；同时直梯形缝具有良好的支撑效果，增大了筛管的强度。

作为一种实施方式，第二开口6垂直于周向方向的截面为V型，过滤件 7包括壳体8和设置在壳体8内的过滤片9。

结合图3和图6所示，基管1具有V型缝结构，过流面积是普通割缝管的5倍，并且强度高、耐内压、防堵塞；壳体8设置在第二开口6内，在壳体8内设置过滤片9，能够对砂粒进行有效过滤，具体地可以根据实际生产需求，调整过滤片9之间的筛孔尺寸进而对不同尺寸的砂粒进行过滤。第二开口6也可以设置为割缝等其他缝隙结构，通过割缝的宽度大小来限制允许进入的砂粒尺寸。

进一步地，过滤片9设置为多个，相邻的过滤片9之间形成间隙。

如图6所示，相邻的过滤片9之间的缝隙即为筛孔尺寸，可以根据地层砂粒度组成或用户要求来设置过滤片9的数量和彼此之间的缝隙尺寸，多条缝隙可使流通面积扩大，这样的缝隙尺寸能够最大限度地满足注采要求。

作为一种实施方式，过滤片9倾斜设置，间隙具有斜度，靠近基管1外部的间隙尺寸小于靠近基管1内部的间隙尺寸。

如图6所示，过滤片9倾斜设置后形成的斜度缝隙形成外小内大的形状，这样对于许可被吸入的砂粒，可以顺利进入管道内又不会堵在第二开口6上，具有自洁功能，且做到不堵塞，大大提高了其使用的寿命。使用过滤件7与基管1结合形成整体，增加了筛管强度。

进一步地，壳体8上间隔设置有多个通孔10。

如图7所示，壳体8的上表面设有通孔10，通孔10靠近基管1的外表面，通孔可以为任意形状，如圆形、椭圆形、长条形等，其目的是将油气流通到过滤片9进行过滤并输送到基管1内。

多级防砂筛管的工作原理：首先通过外保护管4的第一开孔5对流体中的粗砂进行筛除，并将过滤后的流体流通至绕丝导流层中，通过导流层中的金属丝之间的缝隙对流体中的中砂进行筛除，并将过滤后的流体通过缝隙流通至颗粒过滤层中，通过颗粒之间的缝隙对流体中的细砂进行筛除，并且下一级粒径砂可以被推动运移到基管1处，最后通过基管1中的过滤件7将流体中的粉砂进行筛除，经过四层过滤的流体流通至筛管的内部流通至下一工位，这就是对流体进行多级防砂的工序。

同时，基管1的V型缝结构、绕丝导流层与外保护管的直梯形缝结构具有三重高强度结构，基管1的V型缝隙结构外小内大、超轻挡砂颗粒介质与外保护管的梯形缝进行支撑形成绕流通道具有三重自清洁解堵功能。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种多级防砂筛管，其特征在于，包括四层结构，所述四层结构包括基管(1)、设置在所述基管(1)的外周面上的颗粒过滤层(2)、设置在所述颗粒过滤层(2)的外周面上的绕丝导流层(3)和设置在所述绕丝导流层(3)的外周面上的外保护管(4)，所述四层结构从外向内的孔隙尺寸逐渐减小以进行逐级防砂。

2.根据权利要求1所述的多级防砂筛管，其特征在于，所述基管(1)上开设有沿轴向延伸的第二开口(6)，所述第二开口(6)中设有过滤件(7)。

3.根据权利要求1所述的多级防砂筛管，其特征在于，所述绕丝导流层(3)包括若干周向间隔设置的钢筋和金属丝，所述金属丝设置为从若干所述钢筋围成的圆柱形外表面的第一端缠绕至第二端，相邻所述金属丝彼此间隔形成孔隙。

4.根据权利要求3所述的多级防砂筛管，其特征在于，所述绕丝导流层(3)和所述基管(1)的两端平齐并同轴设置，所述绕丝导流层(3)和所述基管(1)之间形成环形腔，所述环形腔的两端设有环形挡板。

5.根据权利要求4所述的多级防砂筛管，其特征在于，所述颗粒过滤层(2)包括设置在所述环形腔内的可移动的过滤颗粒。

6.根据权利要求1所述的多级防砂筛管，其特征在于，所述外保护管(4)上设有多个沿周向和轴向间隔排列的第一开口(5)。

7.根据权利要求6所述的多级防砂筛管，其特征在于，所述第一开口(5)的轴向两端连接有径向向内凹陷的连接板(11)，所述连接板(11)的周向两侧与所述外保护管(4)之间形成绕流通道(12)。

8.根据权利要求2所述的多级防砂筛管，其特征在于，所述第二开口(6)垂直于周向方向的截面为V型，所述过滤件(7)包括壳体(8)和设置在所述壳体(8)内的过滤片(9)。

9.根据权利要求8所述的多级防砂筛管，其特征在于，所述过滤片(9)设置为多个，相邻的所述过滤片(9)之间形成间隙。

10.根据权利要求9所述的多级防砂筛管，其特征在于，所述过滤片(9)倾斜设置，所述间隙具有斜度，靠近所述基管(1)外部的间隙尺寸小于靠近所述基管(1)内部的间隙尺寸。

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