CN207332845U - 防砂装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种防砂装置，该防砂装置包括：套管、沉砂管、筛管、封隔器、丢手接头和油管。筛管悬挂在套管底端，浸入在油层，筛管与储层(油层)接触，油通过筛管的第一通孔进入筛管，将尺寸大于第一预设直径的大颗粒砂及垮塌物阻隔在地层中。封隔器与丢手接头相连，起到密封作用。沉砂管与油管相连接，由于封隔器的阻隔，油只能从沉砂管侧壁的第二通孔进入沉砂管中，这样尺寸大于第二预设直径的砂子被阻挡在沉砂管外面。而进入沉砂管中的砂子，由于重力的作用，在沉砂管中沉淀，经过筛管和沉砂管的两次过滤，实现了的油井生产管柱确保井筒防砂，并通过带筛孔的筛管有效沟通了储层，有利于储层完整并提供有效的流体通道。

Description

防砂装置

技术领域

本实用新型涉及石油开采技术，尤其涉及一种防砂装置。

背景技术

部分碳酸盐岩储层的油井在生产过程中，裸眼段地层容易发生井壁垮塌，垮塌物沿井筒下落并堆积于井底，致使油井中含有大量的泥砂。将原油从储油层中运移出来的过程中，砂不仅严重影响了原油的纯度，而且进入机采装置泵体内部会造成泵体损坏。

目前，主要采用的防砂技术是机械防砂。如机械防砂中的绕丝筛管砾石充填防砂，通过将绕丝筛管下入井内的防砂层段，用高渗透砾石充填于筛管和套管(油层)的环空之中，有的还将一部分砾石通过射孔孔眼挤入周围地层中，形成多级过滤屏障，阻止油井出砂。

然而，采用绕丝筛管砾石充填防砂技术，防砂效果不佳。

实用新型内容

本实用新型提供一种防砂装置，以提高裸眼井段的油井的防砂效果。

本实用新型提供一种防砂装置，包括：

套管，所述套管的底部悬挂有筛管，所述筛管的上底面、下底面以及筛管壁均设置有第一通孔，所述第一通孔的直径小于第一预设直径；

所述套管内设置有至少一个沉砂管，所述沉砂管套设在油管外，所述油管穿设于封隔器内，所述封隔器用于将所述套管封隔为上下两部分；所述沉砂管的内腔与所述油管连通，所述沉砂管的侧壁上部设置有第二通孔，所述第二通孔小于第二预设直径。即：通过在套管的底部悬挂有筛管阻挡储油层中大块的砂石及垮塌物阻在地层中，使得经过过滤进后进入筛管内的油减少了大颗粒状的砂石，减少了原油的杂质，提升了防砂效果。筛管防砂降低了筛管与储层(油层)之间的通道的流阻，从而节约了石油资源，并且，通过在套管内设置有至少一个沉砂管对筛管过滤后的油进行进一步过滤，既能防砂又能沉砂，进一步减少了原油的杂质，提升了防砂效果。

可选地，还包括：

丢手接头，所述丢手接头用于与其他部件连接，与封隔器连接可以起到密封作用，一端连接油管，另一端连接油管过抽油机管柱，方便石油的运输流通。

可选地，所述沉砂管为至少两个时，所述至少两个沉砂管沿所述套管的轴向均匀分布。经过两次沉砂管的过滤，这样可以进一步减少原油中的杂质。

可选地，所述沉砂管与所述油管通过螺纹连接。

可选地，所述沉砂管与所述油管焊接连接。

可选地，所述封隔器与所述套管通过打压膨胀密封，使得经过筛管过滤后的原油不会从上方溢出，只能流进沉砂管。

可选地，所述封隔器与所述套管之间设置有密封圈，使得封隔器与套管的密封性更好。

可选地，所述套管内侧设置有滑轨，所述封隔器与所述滑轨密封连接，且所述封隔器可在所述滑轨上沿所述套管的轴向上下滑动。

可选地，所述滑轨上设置有可活动的限位部，用于限制或者允许所述封隔器在所述滑轨上沿所述套管的轴向上下滑动。这样，方便了封隔器等组装的沉砂管到达指定位置。

可选地，所述限位部包括无线接收模块，用于接收无线信号，根据所述无线信号限制或者允许所述封隔器在所述滑轨上沿所述套管的轴向上下滑动。这样，方便了封隔器等组装的沉砂管到达指定位置。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型所提供的防砂装置实施例一的结构示意图；

图2为本实用新型所提供的防砂装置实施例二的结构示意图；

图3为本实用新型所提供的防砂装置实施例三的结构示意图；

图4为本实用新型所提供的防砂装置实施例四的结构示意图；

图5为本实用新型所提供的防砂装置实施例五的结构示意图；

图6为本实用新型所提供的防砂装置实施例六的结构示意图；

图7为本实用新型所提供的防砂装置实施例七的结构示意图；

图8为本实用新型所提供的防砂装置实施例八的结构示意图；

图9为本实用新型所提供的防砂装置实施例九的结构示意图；

图10为实用新型所提供的防砂装置实施例十的结构示意图；

图11为实用新型所提供的防砂装置实施例十一的结构示意图；

图12为实用新型本所提供的防砂装置实施例十二的结构示意图；

图13为实用新型本所提供的防砂装置实施例十三的结构示意图。

附图标记说明：

1：丢手接头；

2：封隔器；

3：油管；

4：套管；

5：沉砂管；

6：筛管；

7：抽油机管柱；

8：滑轨；

9：限位部；

10：无线信号；

11：砾石；

12：绕丝筛管。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术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，都属于本实用新型保护的范围。

现有技术中，为了防止油井出砂，主要采用机械防砂的工艺技术，确保油井的正常生产。机械防砂又可分为以下两类：第一类：绕丝筛管砾石充填防砂，是将绕丝筛管下入井内的防砂层段，用高渗透砾石充填于筛管和套管 (油层)的环空之中，有的还将一部分砾石通过射孔孔眼挤入周围地层中，形成多级过滤屏障，阻止油井出砂。这类防砂方法的缺点是会增加流阻，并且会使一部分油附着在砾石上，造成一定的资源浪费。

第二类：滤砂管防砂。例如下入割缝筛管、各种地面预制成型的滤砂器管柱(如双层预充填筛管、树脂砂滤砂管、金属棉纤维滤砂管、多孔陶瓷滤砂管、多层网布筛管等)。这类方法的缺点是滤砂器容易被细砂堵塞，有效期比砾石充填防砂短，只适用于中、粗砂粒地层，并且对原油粘度有要求，一般来说，原油粘度大于2000mPs，则不能使用滤砂管防砂。

现有技术中，化学防砂工艺也是为了防止油井出砂主要的工艺技术。化学防砂工艺，是将一定的材料按照一定的质量比进行混合，建造人工井壁，进行防砂。例如：水泥砂浆人工井壁，是以石英砂为支撑剂，按比例在地面拌合均匀，用水携至井下，挤入套管外，堆积于出砂层，凝固后形成具有一定强度和渗透性的人工井壁，防止油层出砂。该工艺只适用于浅井或低压油井防砂，且油层井段小于20m。

本实用新型提供的防砂装置，通过筛管和沉砂管的双重过滤原油中的杂质颗粒，旨在解决裸眼井段防井壁垮塌的油井防砂的问题，以便减少油井生产裸眼段地层中油中的砂石颗粒物损坏机采装置的技术难题。本实用新型实现了的油井生产管柱可确保井筒防砂，并通过带筛孔的筛管有效沟通了储层(油层)，有利于储层完整，筛管防砂降低了筛管与储层(油层) 之间的通道的流阻，从而节约了石油资源。

下面以具体的实施例对本实用新型的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

图1为本实施例所提供的防砂装置实施例一的结构示意图，如图1所示，该防砂装置包括：包括套管4和筛管6，沉砂管5，封隔器2，油管3。套管4的底部悬挂有筛管6，筛管6的上底面、下底面以及筛管壁均设置有第一通孔，所述第一通孔的直径小于第一预设直径；

套管4内设置有至少一个沉砂管5，沉砂管5套设在油管外，所述油管3穿设于封隔器2内，封隔器2用于将所述套管封隔为上下两部分；沉砂管5的内腔与油管3连通，所述沉砂管5的侧壁上部设置有第二通孔，所述第二通孔小于第二预设直径。

具体的，在油井开采过程中，筛管6为一定硬度的管子，在此并不做限定。筛管6上面有很多尺寸均一的第一通孔，主要的作用就是防砂。筛管放入套管处，将筛管6送入套管4的底端的指定位置，例如：在套管4 底端偏上30m-40m，经过打压膨胀，筛管6悬挂在套管上，浸入在储油层中。由于筛管6上均匀分布第一通孔，直径小于第一预设直径，储层(油层)中的油通过筛管6的第一通孔进入筛管6内，将尺寸大于第一通孔的大颗粒砂及垮塌物阻隔在地层中，从而达到过滤防砂的目的。

接下来，将沉砂管5、油管3和封隔器2在组装好，将其送入指定位置。由于封隔器的2密封作用，使得油只能从沉砂管5的侧壁的第二通孔进入沉砂管内，一部分尺寸大于第二通孔的砂及颗粒物被阻隔，尺寸小于第二通孔的砂石及颗粒物进入沉砂管中砂子，由于受重力作用的影响沉淀在沉砂管中，经过过滤后的油进入油管。

本实施例通过筛管阻挡储油层中大块的砂石及垮塌物阻在地层中，使得经过过滤进后进入筛管内的油减少了大颗粒状的砂石，减少了原油的杂质，提升了防砂效果。筛管防砂结构使得筛管有效沟通了储层(油层)，不会增加流阻，并且不会造成石油资源的浪费。沉砂管对筛管防砂结构过滤后的油进行进一步过滤，既能防砂又能沉砂，进一步减少了原油的杂质，提升了防砂效果。

在图1所示实施例的基础上，此防砂装置不仅能够用在油井开采的过滤，也可以用在水层或是燃气层的开采，对此，本实用新型不作限制。

在图1的基础上，对所述装置中加入丢手接头1，将其与封隔器2，油管3相连，如图2所示。如图3丢手接头1上部连接着油管3，图4所示，丢手接头1上部连接着抽油机管柱7。

如图3所示，丢手接头1上部连接着油管3，在油井具有的自喷能力的情况下，考虑是否需要节省油管管柱，选择性地扭开丢手接头，使得本实用新型的运用更加灵活。

本实用新型的又一实施例为，如果油井具有自喷能力，且该丢手接头 1上部接的油管3比较长，在不节省油管管柱的情况下，那么在经过筛管 6防砂一级过滤和沉砂管5防砂二级过滤后，油进入与沉砂管5相连接的油管3。由于丢手接头1两端连接着油管3，可以不用通过扭开丢手接头1，使油通过丢手接头1两端来连接的油管3向上流动，从而进入后续的开采工作。

具体的，首先，将筛管6送到套管4内，经过打压膨胀后，悬挂在套管4底端的指定位置，例如：套管底端偏上30m-40m处。由于筛管6上分布的第一通孔，油通过筛管6的第一通孔进入筛管6，将尺寸大于第一通孔的大颗粒砂及垮塌物阻隔在地层中，从而达到过滤防砂的目的。其次，将沉砂管5、油管3和封隔器2在组装好后，下入到指定位置。经过筛管 6过滤后的油自下而上的流动时，由于丢手接头1和封隔器2密封作用，使得油只能从沉砂管5的侧壁的第二通孔进入沉砂管，一部分尺寸大于第二通孔的砂及颗粒物被阻隔，尺寸小于第二通孔的砂石及颗粒物进入沉砂管中，砂子受重力作用沉淀在沉砂管中。经过筛管6和沉砂管5过滤之后，由于丢手接头1是空心的，当油井具有自喷能力，并且不考虑节省油管长度的情况下，不需要扭开丢手接头，接入沉砂管5的油管3中的油通过丢手接头1进入其上部的油管3。

相反，如果油井具有自喷能力时，但需要考虑节省管柱的情况下，只需将丢手接头1拧到适当的位置，使油可以通过丢手接头1两端连接的油管3向上流动，进行输送，从而进入后续的开采工作。这样的方式，使得本实用新型的运用更加灵活。

图4为本实施例所提供的防砂装置实施例四的结构示意图。丢手接头 1上部连接着抽油机管柱7，油井无自喷能力，需要扭开丢手接头，将其与抽油机管柱相连接。

如果开采的油井没有自喷能力，为了使经过筛管6一级过滤和沉砂管5二级过滤后的油从油井运输出来，需要扭开丢手接头1。由于地层压力比较小，导致向上流动的流量比较小，需要下入新的抽油机管柱7，将其与丢手接头1的上端相连接，扭开丢手接头1后，使油可以通过丢手接头两端连接的管柱向上流动，进行运输，从而进入后续的开采工作。

具体的，首先，将筛管送到套管内，经过打压膨胀后，悬挂在套管底端的指定位置，例如：套管底端偏上30m-40m处。由于筛管上分布的第一通孔，油通过筛管的第一通孔进入筛管，将尺寸大于第一通孔的大颗粒砂及垮塌物阻隔在地层中，从而达到过滤防砂的目的。其次，沉砂管5与封隔器2，油管3和丢手接头1在组装好后，下入到指定位置。经过筛管过滤后的油自下而上的流动时，由于丢手接头1和封隔器2的密封作用，使油只能从中的沉砂管5的侧壁的第二通孔进入沉砂管，一部分尺寸大于第二通孔的砂及颗粒物被阻隔，尺寸小于第二通孔的砂石及颗粒物进入沉砂管中，砂子受重力作用沉淀在沉砂管中。由于丢手接头是空心的，当开采的油井不具有自喷能力时，需要增加油的流量，扭开丢手接头，下入新的抽油机管柱，将其与丢手接头的上部相连接。此时，接入沉砂管的油管中的油通过丢手接头进入其上部的抽油机管柱，从而进入后续的开采工作。

图5为本实施例所提供的防砂装置实施例五的结构示意图。图5是在图1所示结构的基础上，沉砂管为至少两个时(图5中以2个为例示出)，两个沉砂管沿套管的轴向均匀分布，可以起到三级过滤或者多级过滤的作用。

具体的，首先，将筛管送到套管内，经过打压膨胀后，悬挂在套管底端的指定位置，例如：套管底端偏上30m-40m处。由于筛管上分布的第一通孔，油通过筛管的第一通孔进入筛管，将尺寸大于第一通孔的大颗粒砂及垮塌物阻隔在地层中，从而达到过滤防砂的目的。其次，两个沉砂管 5与封隔器2，油管3和丢手接头1组装好后，均下入到指定位置。经过筛管防砂结构过滤后的油自下而上的流动时，由于丢手接头1和封隔器2 的密封作用，使得油只能从距离筛管最近的沉砂管5的侧壁的第二通孔进入沉砂管5，一部分尺寸大于第二通孔的砂及颗粒物被阻隔，尺寸小于第二通孔的砂石及颗粒物进入沉砂管中，砂子受重力作用沉淀在沉砂管中。扭开丢手接头，油从丢手接头向外流出，再从上方的沉砂管侧壁进入沉砂管，尺寸小于第二通孔的砂石及颗粒物进入沉砂管中，砂子受重力作用沉淀在沉砂管中。这样的方式可以进一步减少原油中的杂质。

基于上述图1、图2、图3、图4和图5的叙述，在本实用新型中，可选地，沉砂管5与油管3通过螺纹连接，可选地，沉砂管5与油管3通过焊接连接。不论是螺纹连接，还是焊接的连接方式，都使得沉砂管5与油管3的连接更加牢固，使用寿命更长。

在本实用新型中，可选地，封隔器2与套管4通过打压膨胀密封，封隔器2与套管4之间设置有密封圈。通过密封圈的设置，使得封隔器2与套管4的密封性更好，从而使经过筛管6过滤后的原油只能进入沉砂管5 中。

图6为本实施例所提供的防砂装置实施例六的结构示意图。如图6所示，在图1、图2、图3、图4或图5的所示结构的基础上，本实用新型中，还包括滑轨8，如图6所示。滑轨8置于套管4内侧，封隔器2与滑轨8 密封连接，使得封隔器2可在滑轨8上沿套管4的轴向上下滑动。

具体的，将封隔器2，沉砂管5，油管3，丢手接头1在地面组装好之后，将组装好的装置下入油井。封隔器2一部分与滑轨8密封相连，一部分与套管4相连。这样，封隔器2就可以在滑轨8上眼套管4的轴向上下移动，从而可以将与沉砂管5放入指定位置，进行防砂沉砂的作用。

如图7，图8所示，滑轨8示置于在套管4内部，的封隔器2与所示滑轨8上的卡槽相匹配，置于形状，图7和图8为方形，在此不做限制。

图9是在图6、图7、图8的基础上，在滑轨上8设置了有很多可活动的限位部9。用于限制或者允许封隔器在滑轨上沿套管的轴向上下滑动。

具体的，当封隔器2沿着滑轨8下滑，达到指定位置时，滑轨8上的限位部9可以移出，从而让封隔器2卡在移出的限位部9的卡槽上。当封隔器2需要移动至别的限位部9时，可以将封隔器2从已经卡在限位部9 的卡槽上移出，在滑轨8上下移动到指定位置，再卡入指定的限位部9的卡槽上。

图10是在图9的基础上，对可活动的限位部9建立了接收模块，用于接收无线信号10，使其根据接收到的无线信号10限制或允许封隔器2 在滑轨上沿套管的轴向上下滑动。

具体的，当封隔器2沿着滑轨8下滑时，滑轨8上的限位部9上的无线接收模块，接收到井外的无线信号10。如果允许封隔器2等组装好的装置继续在滑轨8上滑动，则封隔器2继续滑动，以达到指定位置。如果限制封隔器2等组装好的装置继续滑动，此时，滑轨8上的限位部9将会自动移出，留下卡槽，从而让封隔器2卡在移出的限位部9的卡槽上。当限位部9接收到无线信号10不允许封隔器2留在当前的限位部时，封隔器2 从卡槽内移出，移出的限位部9回到原来的卡槽内。而封隔器2在滑轨8 上下移动到指定位置移动至别的限位部9，再卡入指定的限位部9的卡槽上，方便了封隔器2到达指定位置。

图11为本实施例所提供的防砂装置实施例十一的结构示意图。如图 11所示，在图2所示结构的基础上，在沉砂管结构上方，又增加一组筛管和沉砂管结构，这样就进一步减少了原油的杂质，提升了防砂效果。

具体的，首先，将筛管送到套管内，经过打压膨胀后，悬挂在套管底端的指定位置。例如：套管底端偏上30m-40m处。由于筛管上分布的第一通孔，油通过筛管的第一通孔进入筛管，将尺寸大于第一通孔的大颗粒砂及垮塌物阻隔在地层中，从而达到过滤防砂的目的。其次，沉砂管5与封隔器2，油管3和丢手接头1在地面组装好，下入到指定位置。上端安装筛管6，再将一组沉砂管5与封隔器2，油管3和丢手接头1在地面组装好，下放至指定位置。经过筛管6过滤之后，由于丢手接头1和封隔器 2密封作用，使得油只能从沉砂管防砂装置中的沉砂管5的侧壁的第二通孔进入沉砂管，一部分尺寸大于第二通孔的砂及颗粒物被阻隔，尺寸小于第二通孔的砂石及颗粒物进入沉砂管中，砂子受重力作用沉淀在沉砂管5 中。扭开丢手接头，油从丢手接头1向外流出，流入上方的筛管6，将一部分砂石进行过滤后，又流入上方的沉砂管6中，尺寸小于第二通孔的砂石及颗粒物进入沉砂管中，砂子受重力作用沉淀在沉砂管中。这样的方式，进一步减少了原油的杂质，提升了防砂效果。

图12为本实施例所提供的防砂装置实施例十二的结构示意图。如图 12所示，在图2所示结构的基础上，对沉砂管5进行了简单的改造。如图 12所示的沉砂管5，与油管3相连接的沉砂管5为两个，将两个相同的沉砂管5叠放，这样可以加快原油的过滤速度。

具体的，首先，将筛管送到套管内，经过打压膨胀后，悬挂在套管底端的指定位置。例如：套管底端偏上30m-40m处。由于筛管上分布的第一通孔，油通过筛管的第一通孔进入筛管，将尺寸大于第一通孔的大颗粒砂及垮塌物阻隔在地层中，从而达到过滤防砂的目的。其次，将改造后的沉砂管防砂装置下入套管的指定位置。沉砂管防砂装置在滑轨上移动时，滑轨上的限位部根据接收到的无线信号，限制或者允许封隔器在滑轨上沿套管的轴向上下移动，从而停到指定位置。

经过筛管过滤之后，由于丢手接头1和封隔器2的密封作用，使得油只能从沉砂管5中的沉砂管5的侧壁的第二通孔进入沉砂管。由于增加了一个沉砂管5，使得从筛管6过滤之后的原油可以从上下两个沉砂管5的第二孔径流入沉砂管5，一部分尺寸大于第二通孔直径的砂及颗粒物被阻隔，尺寸小于第二通孔的砂石及颗粒物进入沉砂管5中，砂子受重力作用沉淀在沉砂管5中。这样，可以加快过滤速度。

图13为本实施例所提供的防砂装置实施例十三的结构示意图。如图 13所示，是将绕丝筛管防砂技术与本方案进行结合的方式。

具体的，如图13所示，将绕丝筛管下入井内的防砂层段，用高渗透砾石充填于筛管和套管(油层)的环空之中，有的还将一部分砾石通过射孔孔眼挤入周围地层中，形成多级过滤屏障，阻止油井出砂。油经过绕丝筛管砾石充填防砂装置进入筛管。油自下而上的流动，依次流入筛管防砂结构，沉砂管防砂结构。这样经过三次过滤，能够进一步减少了原油的杂质，提升了防砂效果。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，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，或者对其中部分或者全部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实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种防砂装置，其特征在于，包括：

套管，所述套管的底部悬挂有筛管，所述筛管的上底面、下底面以及筛管壁均设置有第一通孔，所述第一通孔的直径小于第一预设直径；

所述套管内设置有至少一个沉砂管，所述沉砂管套设在油管外，所述油管穿设于封隔器内，所述封隔器用于将所述套管封隔为上下两部分；所述沉砂管的内腔与所述油管连通，所述沉砂管的侧壁上部设置有第二通孔，所述第二通孔小于第二预设直径。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：

丢手接头，所述丢手接头用于与其他部件连接。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述沉砂管为至少两个时，所述至少两个沉砂管沿所述套管的轴向均匀分布。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述沉砂管与所述油管通过螺纹连接。

5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述沉砂管与所述油管焊接连接。

6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述封隔器与所述套管通过打压膨胀密封。

7.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述封隔器与所述套管之间设置有密封圈。

8.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述套管内侧设置有滑轨，所述封隔器与所述滑轨密封连接，且所述封隔器可在所述滑轨上沿所述套管的轴向上下滑动。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述滑轨上设置有可活动的限位部，用于限制或者允许所述封隔器在所述滑轨上沿所述套管的轴向上下滑动。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述限位部包括无线接收模块，用于接收无线信号，根据所述无线信号限制或者允许所述封隔器在所述滑轨上沿所述套管的轴向上下滑动。