CN204960899U

CN204960899U - 一种可溶性环保滤砂管

Info

Publication number: CN204960899U
Application number: CN201520504177.5U
Authority: CN
Inventors: 刘帅; 齐宁
Original assignee: China University of Petroleum East China
Current assignee: China University of Petroleum East China
Priority date: 2015-07-13
Filing date: 2015-07-13
Publication date: 2016-01-13
Anticipated expiration: 2025-07-13

Abstract

本实用新型涉及一种可溶性环保滤体、滤砂管。一种可溶性环保滤砂管，包括可溶性环保滤体、中心管、可溶性环保扶正器和固定装置，所述中心管的渗透区设置有中心管割缝，中心管的渗透区外表面套覆可溶性环保滤体，所述中心管的非渗透区外表面通过固定装置固定可溶性环保扶正器。本实用新型的结构配合采用聚乳酸为原料制备滤砂管的滤体和扶正器部件，经研究发现，在井下特殊环境和降解剂作用的条件下，能够在特定时间内溶解，其结构可保证可溶性环保滤砂管的中心管与滤体能够自动脱离，简化施工，降低成本。

Description

一种可溶性环保滤砂管

技术领域

本实用新型涉及一种可溶性环保滤砂管，属于石油开采技术领域。

背景技术

疏松砂岩油藏石油储量丰富，在我国的油气资源中占有十分重要的地位，然而其地质和岩石特征决定了该类油藏地层易出砂，随着油田开发的深入，长期的注水开采使得油井出砂较为严重，因此选用合适的防砂措施减少油井出砂成为疏松砂岩油藏稳产、增产的关键。

目前，疏松砂岩油藏中常用的防砂措施主要有化学防砂、机械防砂和复合防砂。化学防砂如环氧树脂滤砂管防砂，施工简单、成本低，对产能影响小，但是其质地较脆，在运输过程及复杂井筒条件下易损坏，成功率较低；机械防砂成功率高，防砂效果好，但是在粒径较小的油藏(特别是泥质粉细砂油藏)防砂时易堵塞，防砂有效期较短，增加采油成本；复合防砂适用范围广、防砂有效期长，但是其工艺复杂，成本较高，降低油井产能。可见，开发出一种新的防砂方法，使其能够集以上三种防砂方法的优点于一身，同时能够在一定程度上克服传统防砂方法的缺陷，这对防砂方法的发展、防砂思想的转变，提高疏松砂岩油藏的采收率具有重要意义。

近年来，已有相关学者对该领域进行一些研究，并取得一定进展。

中国专利文献CN2485420Y(申请号01220383.1)公开了一种复合防砂筛管，所述复合筛管包括均匀布有渗流孔眼的基管，基管外依次设置有内层金属丝网、过滤层、外层金属丝网和保护管，保护管上均匀布有渗流孔眼，保护管采用热熔性塑料制得，既可以保护过滤层不被破坏，又能在高温作用下很快分解。该发明的目的在于使用所述复合防砂筛管在热采井能够实现防砂作用，同时在解除和上提筛管时能够减小钻除阻力。该发明的适用范围较小，仅适用于热采井，另外，该热熔性塑料的分解时间无法确定，且分解后的产物会堵塞近井油层，降低其渗透率，造成储层伤害；长时间防砂后，保护管分解后留下的环形空间很容易被砂埋，导致无法减小钻除阻力。

中国专利文献CN2368971Y(申请号99223561.8)公开了一种用于油井生产过程的易解式塑料防砂筛管，所述易解式塑料防砂筛管由尼龙塑料或其它可溶性工程塑料制作的基管以及镶嵌在管壁内的过滤单元和装置在基管上端的接箍组成，所述基管在苯酚溶液或200℃以上水介质中能够很快分解，从而能够方便地将其解除。该发明的目的在于所述易解式塑料防砂筛管能够起到良好的防砂作用，满足油井防砂要求，同时能够方便地将其解除，避免大修作业。该发明中使用苯酚溶液将基管分解，苯酚溶液具有极强的腐蚀性、高热易燃，对油管、施工管柱等金属管具伤害较大，增加施工危险性；苯酚毒性高，危害施工人员健康，污染地层；分解温度在200℃以上，条件较为苛刻，使用范围窄。

为了解决上述问题，研制出一种可溶性环保滤体、滤砂管。可溶性环保滤体采用可降解环保材料聚乳酸(PLA)制得，可溶性环保滤体强度高，机械性能良好，可塑性强、易加工，在高效降解剂的作用下能够快速溶解，降解产物清洁无污染；可溶性环保滤砂管适用范围管广、防砂成功率高、防砂有效期长，可溶性环保滤砂管防砂施工简便，成本低，套覆在中心管上的可溶性环保滤体溶解后中心管能够顺利脱离，井下不留金属管具，增加油井产能。

发明内容

本实用新型针对现有技术的不足，提供一种可溶性环保滤砂管。

本实用新型的技术方案如下：

一种可溶性环保滤砂管，包括可溶性环保滤体、中心管、可溶性环保扶正器和固定装置，所述中心管的渗透区设置有中心管割缝，中心管的渗透区外表面套覆可溶性环保滤体，所述中心管的非渗透区外表面通过固定装置固定可溶性环保扶正器。

根据本实用新型优选的，所述的可溶性环保滤体为一空心圆筒状结构，筒壁上设置有割缝，割缝贯穿可溶性环保滤体的内外表面，可溶性环保滤体的一端设置有凸缘，可溶性环保滤体的另一端设置有凹缘，凸缘与凹缘形状相对应。

根据本实用新型进一步优选的，所述的割缝位于可溶性环保滤体的外表面的宽度小于割缝位于可溶性环保滤体的内表面的宽度。最优的，所述的割缝的横截面为外表面割缝宽度窄内表面割缝宽度宽的等腰梯形。

根据本实用新型进一步优选的，所述可溶性环保滤体长125～135mm，内径68～78mm，外径80～86mm，所述割缝缝长110～120mm，割缝缝宽1～1.2mm，割缝数量为20～28条；

最优的，所述可溶性环保滤体长130mm，内径74mm，外径84mm，所述割缝缝长115mm，割缝缝宽1mm，割缝数量为24条。

根据本实用新型进一步优选的，所述的凸缘的高度为2～4mm，直径78～80mm；凹缘的深度为2～4mm，直径78～80mm。

最优的，所述的凸缘的直径79mm，高度3mm；凹缘的直径79mm，深度3mm。

根据本实用新型优选的，所述的中心管外径70～76mm，中心管内径60～66mm，中心管割缝缝长18～22mm，中心管割缝缝宽0.1～0.3mm，中心管割缝为20～28条。

根据本实用新型进一步优选的，所述的中心管外径73mm，中心管内径63mm，中心管割缝缝长20mm，中心管割缝缝宽0.2mm，中心管割缝为24条。

本实用新型所述固定装置按本领域现有技术，例如螺纹端环、销钉、焊接挡环或铆接箍圈等；

本实用新型所述中心管按本领域现有技术，一般是选用特定尺寸的油管，采用激光割缝法在其表面割缝，制得本实用新型所述中心管；中心管可以是割缝衬管、绕丝筛管或具有相同功能的类似管体。

上述可溶性环保滤砂管的制备方法，步骤如下：

(1)制备可溶性环保滤体；

(2)采用熔融浇注制备可溶性环保扶正器；

(3)制备中心管；

(4)将可溶性环保滤体套覆在中心管渗透区，在可溶性环保滤体两端和中部位加热固定，使其连接紧密；

(5)将可溶性环保扶正器套覆在中心管两端非渗透区，并用固定装置固定，制得可溶性环保滤砂管。

根据本实用新型优选的，所述步骤(1)中，制备可溶性环保滤体的步骤如下：

(i)称取聚乳酸，加热至熔融状态，制得熔融聚乳酸；

(ii)将步骤(i)制得的熔融聚乳酸注入空心圆柱型模具中，冷却、脱模，制得空心柱状聚乳酸管；

(iii)采用激光割缝法对步骤(ii)制得的空心柱状聚乳酸管进行表面割缝，制得割缝聚乳酸管；

(iv)将步骤(iii)制备的割缝聚乳酸管的两端加工出凸缘和凹缘，制得可溶性环保滤体。

有益效果

本实用新型的结构配合采用聚乳酸为原料制备滤砂管的滤体和扶正器部件，经研究发现，在井下特殊环境和降解剂作用的条件下，能够在特定时间内溶解，其结构可保证可溶性环保滤砂管的中心管与滤体能够自动脱离，简化施工，降低成本。

附图说明

图1为可溶性环保滤体的结构示意图；

图2为可溶性环保滤砂管的结构示意图；

其中：1、凸缘，2、割缝，3、凹缘，4、中心管，5、可溶性环保滤体，6、中心管割缝，7、固定装置，8、可溶性环保扶正器；

具体实施方式

下面结合实施例及说明书附图对本实用新型的技术方案做进一步说明，但本实用新型所保护范围不限于此。

原料来源

聚乳酸购自NatureWorks公司，型号3052D，结晶度34％，分子量20万，相对粘度3.0～3.5。

实施例1

一种可溶性环保滤体，结构如图1所示，采用聚乳酸作为原料，所述的可溶性环保滤体为一空心圆筒状结构，筒壁上设置有割缝2，割缝2贯穿可溶性环保滤体的内外表面，可溶性环保滤体的一端设置有凸缘1，可溶性环保滤体的另一端设置有凹缘3，凸缘1与凹缘3形状相对应。

所述的割缝2位于可溶性环保滤体5的外表面的宽度小于割缝2位于可溶性环保滤体5的内表面的宽度。

所述可溶性环保滤体5长130mm，内径74mm，外径84mm。

所述割缝2缝长115mm，割缝缝宽1mm，割缝数量为24条。

所述的凸缘1的直径79mm，高度为3mm，凹缘3的直径79mm，深度为3mm。

上述可溶性环保滤体的制备方法，步骤如下：

(1)称取聚乳酸300g，将其加热至200℃的熔融状态，制得熔融聚乳酸；

(2)将步骤(1)制得的熔融聚乳酸注入空心圆柱型模具中，冷却、脱模，制得空心柱状聚乳酸管；空心柱状聚乳酸管长130mm，内径74mm，外径84mm；

(3)采用激光割缝法在空心柱状聚乳酸管进行表面割缝，制得割缝聚乳酸管，缝数24条，缝长115mm，缝宽1mm；

(4)将步骤(3)制备的割缝聚乳酸管的两端加工出凸缘和凹缘，凸缘直径79mm，高度3mm，凹缘直径79mm，深度3mm，制得可溶性环保滤体。

实施例2

力学性能测试

取实施例1制得的可溶性环保滤体，并对其进行力学性能测试，测试采用石油天然气行业标准SY/T5276-2000《化学防砂人工岩心抗折强度、抗压强度及气体渗透率的测定》。

测试结果见表1，可溶性环保滤体抗压强度大，可达18.25MPa，变形量仅为1.30mm，能承受井下3000m左右的压强，力学性能优良，能够满足防砂施工要求。

表1力学性能测试数据

实施例3

溶解性能试验

取实施例1制得的可溶性环保滤体，并测量其质量；

选取氢氧化钠溶液作为高效降解剂，反应温度为50℃、60℃、70℃，反应时间为1-4h；

将可溶性环保滤体在高效降解剂中浸泡，然后将浸泡后的可溶性环保滤体洗净、烘干，测量其剩余质量；

计算溶解程度SD、溶解速率SR；

重复上述步骤，测量可溶性环保滤体在模拟地层水中的溶解程度SD、溶解速率SR。

表2模拟地层水成分

pH	单位	K⁺	Na⁺	Ca²⁺	Mg²⁺	Cl-	HCO₃-	CO₃ ²-	SO₄ ²-	矿化度
											7.5	(mg/L)	29.3	2450	66.5	24.9	4500	217	0	253	7548

S D = \frac{m_{2} - m_{1}}{m_{2}}

SD-溶解程度

m₁-初始质量

m₂-溶解后质量

S R = \frac{{SD}_{T}}{T}

SR-溶解速率

SD_T-反应结束时溶解程度

T-反应结束时间

实验结果见表3-8。

表350℃各质量浓度、反应时间时的溶解程度(氢氧化钠溶液)

表460℃各质量浓度、反应时间时的溶解程度(氢氧化钠溶液)

表570℃各质量浓度、反应时间时的溶解程度(氢氧化钠溶液)

表6各温度、质量浓度时的溶解速率(氢氧化钠溶液)

表7各温度、反应时间的溶解程度(模拟地层水)

表8各温度时的溶解速率(模拟地层水)

表9综合分析

分析实验数据：

氢氧化钠溶液(见表3-6)：

温度一定时，随着氢氧化钠溶液浓度的增大、反应时间的增加，可溶性环保滤体的降解程度总体上随之增大。这是因为溶液中的OH^—能够促进聚乳酸的水解(见式Ⅰ)，且OH^—浓度越大，这种促进作用越强，因此随着氢氧化钠溶液浓度的增大，OH^—浓度随之增大、促进作用随之增强，聚乳酸水解程度越大，可溶性环保滤体的溶解程度也越大；反应时间越长，聚乳酸水解越充分，可溶性环保滤体溶解程度越大。

对于相同的浓度和反应时间，温度越高，溶解程度越大。这是因为温度越高，聚乳酸的水解反应越剧烈，水解越充分，可溶性环保滤体的溶解程度越大。

温度一定时，随着氢氧化钠溶液浓度的增大，溶解速率先增大后减小。这是因为氢氧化钠溶液中的存在OH^—和Na⁺，OH^—对聚乳酸的水解有促进作用，相反Na⁺会抑制聚乳酸的水解；随着氢氧化钠溶液浓度的增大，OH^—和Na⁺浓度增大，OH^—对聚乳酸水解的促进作用和Na⁺对聚乳酸水解的抑制作用也随之增强，其中Na⁺抑制作用增强的速率大于OH^—促进作用；当氢氧化钠溶液的浓度小于临界浓度时，OH^—对聚乳酸水解的促进作用强于Na⁺对聚乳酸水解的抑制作用，随着浓度的增大，聚乳酸水解的速率随之增大，可溶性环保滤体的溶解速率也随之增大，聚乳酸水解速率的增长率逐渐减小，可溶性环保滤体溶解速率的增加率也逐渐减小；当氢氧化钠溶液的浓度达到临界浓度时，OH^—的促进作用与Na⁺的抑制作用相平衡，聚乳酸水解的速率达到最大，可溶性环保滤体的溶解速率也达到最大；当氢氧化钠溶液的浓度继续增加时，Na⁺对聚乳酸水解的抑制作用强于OH^—对聚乳酸水解的促进作用，随着浓度的增大，聚乳酸水解的速率随之减小，可溶性环保滤体的溶解速率也随之减小，聚乳酸水解速率的减小率逐渐增大，可溶性环保滤体溶解速率减小率也逐渐增大。

温度越高，溶解速率极值所对应的临界浓度越小；当浓度小于30％时，温度越高，溶解速率越大，当浓度大于30％时，随着温度的升高，溶解速率先增大后减小。这是因为温度越高，Na⁺对聚乳酸水解的抑制作用越明显，Na⁺的抑制作用与OH^—的促进作用能够越早地达到平衡状态，因而临界浓度越小；温度能够影响OH^—和Na⁺对聚乳酸水解的促进和抑制作用，温度越高，促进和抑制作用越强，然而这种影响与氢氧化钠溶液的浓度有关，当浓度小于30％时，温度对OH^—的影响强于Na⁺，OH^—促进作用强于Na⁺抑制作用，即随着温度的升高，OH^—促进作用增强的幅度大于Na⁺抑制作用，故随着温度的升高，可溶性环保滤体的溶解速率随之增大，当浓度大于30％时，随着温度的升高，Na⁺抑制作用逐渐增强，直至与OH^—促进作用相平衡，最终超过OH^—促进作用，因而随着温度的增加，可溶性环保滤体的溶解速率先增大后减小。

模拟地层水(见表7-8)：

温度一定时，随着反应时间的增加，溶解程度随之缓慢增加；温度越高，相同反应时间内溶解程度有所增加。这是因为温度越高，反应时间越长，聚乳酸的水解反应越剧烈，水解程度越大，可溶性环保滤体的溶解程度越大。

随着温度的升高，溶解速率随之增大。这是因为温度越高，聚乳酸的水解反应越剧烈，水解速率越大，可溶性环保滤体的溶解速率也越大。

综上分析(见表9)：

可溶性环保滤体在氢氧化钠溶液的作用下，溶解程度最高可达100％，溶解速率最高为16.16％/h；而相同条件下模拟地层水的溶解程度、溶解速率最高仅为2.56％、0.51％/h。

可溶性环保滤体在地层中自行溶解的溶解速率小，溶解程度低，因此需要加入降解剂促进其溶解，选择氢氧化钠溶液作为高效降解剂溶解可溶性环保滤体，溶解程度、溶解速率均得到大幅度提高，极差分别为97.44％、15.65％/h，增加率分别为3806.25％、3068.63％，能够满足防砂施工要求。

根据现场试验，当可溶性环保滤体的溶解程度达到70％时，中心管即可与可溶性环保滤体能够自动脱离，因此可以根据不同的油层条件(温度)和防砂施工要求(反应时间、溶解速率)，选择不同浓度的氢氧化钠溶液作为高效降解剂对可溶性环保滤体进行溶解，以完成防砂施工。

实施例4

一种可溶性环保滤砂管(结构如图2所示)，包括实施例1所述的可溶性环保滤体5、中心管4、可溶性环保扶正器8和固定装置7，可溶性环保扶正器8采用聚乳酸做为原料，所述中心管4的渗透区设置有中心管割缝，中心管4的渗透区外表面套覆可溶性环保滤体5，所述中心管的非渗透区外表面通过固定装置7固定可溶性环保扶正器8。

所述中心管4为外径73mm、内径63mm，中心管割缝缝长20mm、缝宽0.2mm，中心管割缝数24条，可溶性环保扶正器内径为73mm。

上述可溶性环保滤砂管的制备方法，步骤如下：

(1)采用实施例1所述的方法制备可溶性环保滤体；

(2)采用熔融浇注制备可溶性环保扶正器；

(3)选取外径73mm、内径63mm的油管，油管长度根据施工要求确定，采用激光割缝法在其表面割缝，缝数24条，缝长20mm，缝宽0.2mm，带有中心管割缝的区域为中心管渗透区，未切割中心管割缝的区域为非渗透区，制成中心管；

实施例5：以草桥油田某井为例

1、刮管、试压：下油管底带刮管器及球座，刮管至1383m，在1310-1320m处反复刮削5次，2％氯化钾温度高于70℃本地处理后污水大排量洗井两周，全井油管试压25MPa，5分钟压力不降为合格。

2、下防砂管柱：自下而上依次为：丝堵+Φ89mm×3m油管短节1根(带扶正器)+可溶性环保滤砂管31m(带扶正器)+Φ89mm×9.6m油管2根+防砂补偿器+信号筛管+0.5m短节(带扶正器)+Φ89mm×9.6m油管1根+PFZ-150RD封隔高压一次充填装置一套+Φ89mm油管×1315m至井口；

3、座封、打开充填通道：反循环洗井一周，从油管内投入钢球，20min后用小排量正打压座封(注意避开套管接箍)：4.0MPa稳压3.0min，8.0MPa稳压3.0min，14.0MPa稳压3.0min，(座封完毕后，放压进行验封，座封正常后继续打压)继续打压至突降为零，完成座封和开启充填通道；

4、试压：接地面管线，单车试压25.0MPa，稳压3min不刺不漏为合格；

5、试挤：排量不小于2000L/min，记录压力；

6、管内环填防砂施工：正挤加交联剂瓜胶携砂液20m³，施工排量2.5m³/min，用0.4mm-0.8mm树脂涂覆砂40t，施工排量2.5m³/min(根据地层滤失情况确定施工排量)，80m³加交联剂瓜胶携砂液防砂施工；

7、关井候凝24h；

8、正挤高效降解剂，关井3h；

9、平稳起出充填中心管柱，严禁猛提猛放，施工结束，转下一步工序。

该井防砂层位ES31¹，平均孔隙度30.43％，渗透率0.2μm²，粒度中值0.14mm，属细砂岩，泥质含量15％，地面原油粘度14003mPa·s，地层水矿化度5679mg/L，油层温度65.7℃，射孔厚度7.4m。该井经过三轮次吞吐后，地层滤失较大，因此防砂施工采用加交联携砂液体系，施工排量设计2.5m³/min，起到建立稳定的防砂体系的作用。

2015年5月28日采用可溶性环保滤砂管防砂技术，现场施工排量2.5m³/min，实际挤入0.4mm-0.8mm树脂涂覆砂40t，施工泵压由11MPa上升至18MPa，现场施工顺利。该井于2015年6月1日开井，开井初期日液28.0m³/d，日油3.1t/d，含水88.9％，目前日液31.5m³/d，日油4.2t/d，含水86.7％，含砂0.01％，已正常生产30天，无出砂迹象。

Claims

1.一种可溶性环保滤砂管，其特征在于，包括可溶性环保滤体、中心管、可溶性环保扶正器和固定装置，所述中心管的渗透区设置有中心管割缝，中心管的渗透区外表面套覆可溶性环保滤体，所述中心管的非渗透区外表面通过固定装置固定可溶性环保扶正器。

2.如权利要求1所述的可溶性环保滤砂管，其特征在于，所述的可溶性环保滤体为一空心圆筒状结构，筒壁上设置有割缝，割缝贯穿可溶性环保滤体的内外表面，可溶性环保滤体的一端设置有凸缘，可溶性环保滤体的另一端设置有凹缘，凸缘与凹缘形状相对应。

3.如权利要求2所述的可溶性环保滤砂管，其特征在于，所述的割缝位于可溶性环保滤体的外表面的宽度小于割缝位于可溶性环保滤体的内表面的宽度。

4.如权利要求2所述的可溶性环保滤砂管，其特征在于，所述可溶性环保滤体长125～135mm，内径68～78mm，外径80～86mm，所述割缝缝长110～120mm，割缝缝宽1～1.2mm，割缝数量为20～28条。

5.如权利要求4所述的可溶性环保滤砂管，其特征在于，所述可溶性环保滤体长130mm，内径74mm，外径84mm，所述割缝缝长115mm，割缝缝宽1mm，割缝数量为24条。

6.如权利要求2所述的可溶性环保滤砂管，其特征在于，所述的凸缘的高度为2～4mm，直径78～80mm；凹缘的深度为2～4mm，直径78～80mm。

7.如权利要求6所述的可溶性环保滤砂管，其特征在于，所述的凸缘的直径79mm，长度3mm；凹缘的直径79mm，深度3mm。

8.如权利要求1所述的可溶性环保滤砂管，其特征在于，所述的中心管外径70～76mm，中心管内径60～66mm，中心管割缝缝长18～22mm，中心管割缝缝宽0.1～0.3mm，中心管割缝为20～28条。

9.如权利要求8所述的可溶性环保滤砂管，其特征在于，所述的中心管外径73mm，中心管内径63mm，中心管割缝缝长20mm，中心管割缝缝宽0.2mm，中心管割缝为24条。