CN115182706A - 一种滤砂管 - Google Patents

Abstract

本发明属于石油开采技术领域，具体的，涉及一种滤砂管。滤砂管包括从外到内依次套接的保护层、滤网、树脂过滤层和中心基管，所述保护层包括相互间隙式套设的外层和内层，在所述外层上设置有多个第一液流孔，在所述内层上设置有多个第二液流孔，所述第一液流孔与所述第二液流孔错位设置。本发明能够适应出砂严重的疏松砂岩油藏。

Description

一种滤砂管

技术领域

本发明属于石油开采技术领域，具体地，涉及一种滤砂管。

背景技术

随着油藏开发的不断深入，油井的出砂问题已经严重影响了油田的正常生产，若出砂问题不能得到及时治理，将会导致泵筒、活塞等零部件严重磨损，甚至发生卡堵等生产事故。因此，采用合理、高效的手段，既保证地层流体的流入，又阻止流体将砂石带入井筒内，成为国内外学者一直关注的热点。

根据防砂机制的不同，现有防砂技术主要有机械防砂、化学防砂和复合防砂等技术。随着油田开发普遍进入中后期，含水率上升、开采强度增大带来了一系列的开采问题。其中，对于出砂严重的疏松砂岩油藏，传统的机械防砂极易堵塞，造成提液困难；高开采强度对挡砂层的冲蚀作用增强，使得化学防砂有效期降低，需要通过工艺改进，开发新的材料，进一步提高挡砂层的强度。

因此，亟需设计一种能够适应出砂严重的疏松砂岩油藏的防砂装置。

发明内容

针对如上所述的技术问题，本发明旨在提出一种滤砂管，其能够适应出砂严重的疏松砂岩油藏。

根据本发明，提供了一种滤砂管，包括从外到内依次套接的保护层、滤网、树脂过滤层和中心基管，所述保护层包括相互间隙式套设的外层和内层，在所述外层上设置有多个第一液流孔，在所述内层上设置有多个第二液流孔，所述第一液流孔与所述第二液流孔错位设置。

在一个具体的实施例中，所述滤网的横截面为曲折的环形。

在一个具体的实施例中，在所述中心基管上设置有多个锥形孔，所述锥形孔的外侧孔径大于内侧孔径。

在一个具体的实施例中，从上到下设置在所述中心基管上的所述锥形孔外侧的孔径依次增大。

在一个具体的实施例中，所述树脂过滤层包括玻璃纤维、石英砂、树脂。

在一个具体的实施例中，在所述树脂过滤层和所述中心基管之间还设置有至少一个支撑环，所述支撑环使所述树脂过滤层和所述中心基管之间存在环空。

在一个具体的实施例中，所述树脂过滤层中的树脂材料为环氧树脂。

在一个具体的实施例中，在所述中心基管的上下两端均设置有接头。

在一个具体的实施例中，所述接头通过锥形套筒与所述中心基管连接，所述锥形套筒的倾斜角度为45°。

与现有技术相比，本申请的优点如下。

本发明的保护套包括外层和内层，在外层和内层上分别设置第一液流孔和第二液流孔，由于第一液流孔和第二液流孔错位设置，带砂的液体从第一液流孔流入之后会冲向内层的外壁，在内层和外层之间的环形空间流动之后才能通过第二液流孔流向滤网。本发明的这种设置，一方面起到缓冲作用，能够减弱液体冲向滤网的冲击力；另一方面，液体中的砂石通过第一液流孔撞击内层外壁后，会落至下方，从而减少通过第二液流孔的砂石，减轻滤网的过滤负担，延长滤网的使用寿命。

本发明的滤网采用曲折蜿蜒的形状，能够增加过滤面积，同时，曲折的滤网占用一部分环形空间，使得液体能够在环形空间内流动，从而改善冲刷角度。

本发明的中心基管上设置锥形孔，锥形孔能够加快液体通过时的流速，有利于提高油田产量。从上到下设置在中心基管上的锥形孔外侧的孔径依次增大，这是考虑到过滤的砂沉积到底部，会降低液流速度，通过相应扩大底部锥形孔的外侧孔径来提升液体流速。

此外，本发明的树脂过滤层使用玻璃纤维、石英砂、树脂按一定比例混合制成，通过这种方式制成的树脂过滤层的层壁上存在微小孔隙，能够允许液体流过并阻绝大部分砂石。并且，本发明提供的树脂过滤层质量轻、强度高，耐高温高压和耐腐蚀性能优越，可有效提升滤砂管的整体结构强度和可靠性，延长了管体的使用寿命；该树脂过滤层具有亲水疏油的性能，可有效解决现有结构中因油污堵塞造成的板结失效问题，具有自清洁功效，增强了渗透率。

附图说明

下面将参照附图对本发明进行说明。

图1显示了根据本发明提供的滤砂管的一种实施例的立体结构示意图；

图2显示了根据本发明提供的滤砂管的剖面结构示意图；

图3显示了图2中A-A方向的剖面示意图；

图4显示了根据本发明提供的保护层的结构示意图；

图5显示了根据本发明提供的滤网的立体示意图；

图6显示了根据本发明提供的中心基管的立体示意图；

图7显示了根据本发明提供的接头的立体示意图；

图8显示了根据本发明提供的锥形套筒的立体示意图。

图中：1、保护层；11、外层；12、内层；13、第一液流孔；14、第二液流孔；2、滤网；3、中心基管；31、锥形孔；4、树脂过滤层；5、支撑环；6、接头；7、锥形套筒；100、滤砂管。

在本申请中，所有附图均为示意性的附图，仅用于说明本发明的原理，并且未按实际比例绘制。

具体实施方式

下面通过附图来对本发明进行介绍。

需要说明的是，本申请中使用的方向性用语或限定词“上”、“下”、“内”、“外”等均是针对所参照的图1而言，其中，“内”指的是靠近滤砂管100的中心轴线的方向，“外”指的是远离滤砂管100的中心轴线的方向。它们并不用于限定所涉及零部件的绝对位置，而是可以根据具体情况而变化。

实施例一：

如图1和图2所示，滤砂管100包括相互套设的保护层1、滤网2和中心基管3。其中，中心基管3位于最内层，材质按照API标准套管或油管确定，钢级可根据要求确定。保护层1位于最外层，采用316L不锈钢制成。滤网2位于中心基管3和保护层1之间，采用316L不锈钢制成。

具体的，如图4所示，在本实施例中，保护层1包括相互间隙式套设的外层11和内层12。在外层11上设置有多个第一液流孔13，第一液流孔13从上到下均匀设置有数圈，每一圈的第一液流孔13的数量一致，并沿周向均匀分布；在内层12上设置有多个第二液流孔14，第二液流孔14从上到下均匀设置有数圈，每一圈的第二液流孔14的数量一致，并沿周向均匀分布。其中，第一液流孔13与第二液流孔14错位设置，即液体通过第一液流孔13进入保护层1之后，不会直接通过第二液流孔14，而是先冲击到内层12的外壁，然后在内层12与外层11之间形成的环形空间内流动一段距离之后才能通过第二液流孔14，继续向内部流动。其中，第一液流孔13和第二液流孔14不限于图4所示的方形孔，也不限于图4中的这种排列方式，只要能够保证第一液流孔13和第二液流孔14相互错位即可。

本实施例的这种保护层1的结构，会使带砂的液体通过第一液流孔13之后冲击内层12的外壁，从而起到缓冲作用，使液体中的部分砂石沉积，外层11和内层12之间的环形空间能够为沉积的砂石提供空间。同时，这种结构能避免液体直接冲击滤网2，从而增强滤网2的使用寿命。此外，内层12和外层11均具有一定的厚度，具备一定的强度，能够有效保护内部零件。

容易理解，外层11和内层12之间的环形空间上下两端是封闭状态。

实施例二：

如图3和图5所示，滤网2的横截面为曲折的环形，整体采用316L不锈钢金属丝密纹编织而成。滤网2的横截面可以是多个“W”形状依次首尾连接而形成的环形。

通过这种设置，一方面增加了滤网2的过滤面积，增强过滤效果；另一方面改善了冲刷角度，因为曲折的滤网2的部分会形成一个环形空间，液体进入该环形空间之后，部分液体会顺着环形空间进行周向流动，从而从不同的角度冲刷滤网2，不易形成堵塞。此外，本实施例中滤网2的形状使其具备一定的形变能力，并且具备发生形变的空间，因此受到强力的液流冲击之后不易破损，结构空间性好。

其他结构与前述实施例相同。

实施例三：

如图1、图2和图6所示，在中心基管3上设置有多个锥形孔31，锥形孔31的外侧孔径大于内侧孔径，即锥形孔31的孔径从中心基管3的内壁向外壁逐渐扩大。首先，圆形孔相比于其他形状的孔能够减少应力集中的情况，并且，在周长一定的情况下，圆孔形相比其他形状孔的过流面积要大，同样的时间通过的液体体积大，其次，在本实施例中，将圆形孔优化为锥形孔31，可以增加液体流过时的流速，增强举升效果，提高油田的产量。

由于重力的作用，滤砂管100的各个零部件之间都会有砂石沉积在底部，砂石沉积过多之后会增加底部液体的流通阻力，为了适应这种情况，在一个优选的实施例中，锥形孔31沿着中心基管3的母线方向从上到下均匀设置有数圈，并且，从上到下的各个锥形孔31的外侧孔径逐渐增大。

其他结构与前述实施例相同。

实施例四：

一种树脂过滤层4，采用玻璃纤维、石英砂、树脂等按一定比例混合后装入模具高温固化成型。其中，树脂材料具体可以选用环氧树脂，在树脂过滤层4中还可以加入固化剂和增韧剂等，固化剂和增韧剂为现有技术中的常用材料，在此不再赘述。通过这种设置形成的树脂过滤层4具有紧密而且均匀的孔隙，能够满足正常的过滤要求。同时，本实施例中的树脂过滤层4加入玻璃纤维之后质量轻、强度高，耐高温高压和耐腐蚀性能优越，可有效提升整体结构强度和可靠性，延长了树脂过滤层4的使用寿命。此外，树脂过滤层4亲水疏油，可有效解决现有结构中因油污堵塞造成的板结失效问题，具有自清洁功效，增强整体结构的渗透率。

实施例五：

实施例四中的树脂过滤层4可用于本发明提出的滤砂管100内，如图1～图3所示，在中心基管3和滤网2之间套设有树脂过滤层4。在本实施例中，玻璃纤维占总重量的10%～20%，石英砂占总重量的60%~80%，树脂、固化剂、增韧剂等组分占总重量的10%~20%，其具体比例可以根据实际情况调配，不限于本实施例提供的比例。

在一个优选的实施例中，在树脂过滤层4和中心基管3之间还设置有至少一个环状的支撑环5，支撑环5使树脂过滤层4和中心基管3之间存在环空。在本实施例中，支撑环5的数量为三个，材质选用不锈钢或合金钢，从上到下均匀分布，并通过焊接的方式固定设置在中心基管3的外壁上，支撑环5的外壁与树脂过滤层4紧密贴合。相邻支撑环5之间的空隙可以作为导流间隙，有利于加快液体流通。同时，还可以防止树脂过滤层4和中心基管3在井下作业的过程中相互碰撞摩擦而影响寿命，为树脂过滤层4和中心基管3在意外压力下产生的形变提供空间。

其他结构与前述实施例相同。

实施例六：

如图1、图2、图7和图8所示，在中心基管3的上下两端均设置有接头6，接头6通过锥形套筒7与中心基管3连接。接头6为外壁带有螺纹的圆柱筒，采用316L不锈钢制成。在中心基管3的上下两端的外壁上也设置有螺纹，接头6的外径与中心基管3上下两端的外径相等。锥形套筒7的内壁带有螺纹，采用316L不锈钢制成，可以同时与接头6和中心基管3上的螺纹配合。在连接的过程中，锥形套筒7通过螺纹同时连接接头6和中心基管3。

在一个优选的实施例中，锥形套筒7的倾斜角度为45°，有利于在下井过程中减少下井阻力，井下油液附着在锥形套筒7上时更容易脱落流下，从而减少对锥形套筒7的腐蚀，增大了锥形套筒7的可靠性，延长其使用寿命。同时，锥形套筒7安装之后还会抵住保护层1和树脂过滤层4的上下端面，使其更加稳固，有效提升滤砂管100抗冲击和抗挤压性能。

在一个优选的实施例中，锥形套筒7与保护层1通过焊接的方式固定连接。

其他结构与前述实施例相同。

在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

最后应说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施方案而已，并不构成对本发明的任何限制。尽管参照前述实施方案对本发明进行了详细的说明，但是对于本领域的技术人员来说，依然可以对前述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。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种滤砂管，包括从外到内依次套接的保护层（1）、滤网（2）、树脂过滤层（4）和中心基管（3），其特征在于，所述保护层（1）包括相互间隙式套设的外层（11）和内层（12），在所述外层（11）上设置有多个第一液流孔（13），在所述内层（12）上设置有多个第二液流孔（14），所述第一液流孔（13）与所述第二液流孔（14）错位设置，所述滤网（2）的横截面为曲折的环形。

2.根据权利要求1所述的滤砂管，其特征在于，在所述中心基管（3）上设置有多个锥形孔（31），所述锥形孔（31）的外侧孔径大于内侧孔径。

3.根据权利要求2所述的滤砂管，其特征在于，从上到下设置在所述中心基管（3）上的所述锥形孔（31）外侧的孔径依次增大。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的滤砂管，其特征在于，所述树脂过滤层（4）包括玻璃纤维、石英砂、树脂。

5.根据权利要求4所述的滤砂管，其特征在于，在所述树脂过滤层（4）和所述中心基管（3）之间还设置有至少一个支撑环（5），所述支撑环（5）使所述树脂过滤层（4）和所述中心基管（3）之间存在环空。

6.根据权利要求4所述的滤砂管，其特征在于，所述树脂过滤层（4）中的树脂材料为环氧树脂。

7.根据权利要求1～3中任一项所述的滤砂管，其特征在于，在所述中心基管（3）的上下两端均设置有接头（6）。

8.根据权利要求7所述的滤砂管，其特征在于，所述接头（6）通过锥形套筒（7）与所述中心基管（3）连接，所述锥形套筒（7）的倾斜角度为45°。

Images