[发明专利]石油水平井膨胀防砂筛管装置和膨胀工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及石油套管技术，特别是一种石油水平井膨胀防砂筛管装置和膨胀工艺方法，它是一种简单结构的大油流界面膨胀复合防砂筛管。

背景技术

为了提高油田原油产量和质量，目前广泛使用不膨胀的水平井防砂衬管。由于传统防砂衬管内径较小，衬管与钻井裸眼壁之间有较大空隙，局部造成瘫塌，形成死砂层，缩小了油流界面，则影响原油产出；另外衬管本身有0.3-0.4mm的宽缝影响除沙效果。胜利油田河口采油厂沾18-P5#水平井采用非膨胀防沙管筛，尽管产出一定效果，但除砂效果不好。

目前Bake、Harriburdon、Weatherford三公司提出多层防砂筛管，为避免事先充填砾石，其主要除砂设计使用多孔滤网或编制绕丝，但价格昂贵，难以大面积推广。另外，油流界面依然偏小，日产量有待进一步提高，为扩大油流界面，Weatherford推出旋转膨胀多层筛管。它由于采取旋转碾压膨胀，其创程滚球本身受力不均，内表面凹凸不平，筛管层间错动；此外，过弯道采用大量带滑球钻杆，经济耗费巨大。

发明内容

本发明的目的是提供一种石油水平井膨胀防砂筛管装置和膨胀工艺方法。本发明是利用滑珠管套有效地减少套管弯道阻力，提高钻杆使用的通用性。本发明能大幅度提高石油单井抽油产量，与垂直井比较，水平井膨胀筛管单井原油日产可提高5～10倍。本发明特别匹配了油流与地层渗透速度，合理使用资源，能持续达到稳产高产的目的。具有结构简单、施工方便、经济实惠、稳定可靠等特点。

本发明提供的石油水平井膨胀防砂筛管装置包括普通套管、水平套管、膨胀装置三部分。

所述的普通套管包括上部垂直走向套管和下部弯曲套管两部分，整个套管用管接头螺纹连接各根套管而成，套管外部按传统工艺先行注浆固井。弯曲套管的初始端到终端逐渐弯曲转向，其尾端与水平套管前端组成悬挂副。悬挂副为带外胶带的水平套管前端插入弯曲套管的尾端，经胀头膨胀压合，形成相互固定式连接。

所述的弯曲套管的初始端到终端逐渐弯曲转向是每米近1°，积累转向90°。

所述的水平套管包括依次连接的前端悬挂副，中间的水平套管筛管，相对后部的发射室和后端部的地矛。

所述的水平套管的地矛包括滑块、连杆、支持端、定位块和矛爪。滑块与连杆之间、连杆与矛爪之间、矛爪与支持端之间均用铰链连接，可以相对转动。所述的滑块端部带有密封橡胶。

所述的水平套管的发射室包括一段实体管，其前端有胀头，后端有滑块，形成密闭空间。由胀头底部中孔注水馈给水压，可以推动胀头和滑块前后运动，设计膨胀管的推动力大于滑块支起的推动力，以使滑块的右移运动先干胀头左移。

所述的水平套管筛管由单一定长的筛管组成，单一筛管之间借助筛管管接头用螺纹连接，筛管本体是多层复合管，按自外而内的顺序由外圆孔层、包石层、绕孔层和内圆孔层组成。

所述的外圆孔层紧靠油井的裸眼壁，外圆孔层的孔呈有序分布，周向排孔位置均分圆周，排孔中心的管轴方向距离大于圆的直径，相邻排孔位置错落分布。

通用的防砂管装置采用外围填充砾石，预先工程量大技术也非常复杂。本发明将砾石包容于管壁之中，施工方便、简单实用。所述的筛管次外层的包石层，是指该层金属管本身有排列有序的圆孔，孔中充填近等直径的砾石或陶粒。砾石或陶粒直径D决定于阻止砂粒的最小直径d_o，有：

D＝6.45d_o；

其间缝隙油液可自由通行，但防止大于内切圆直径d_o砂粒通过。

所述的筛管绕孔层，是都分布着连续环绕三角形的孔。

所述的筛管实质由外圆孔层管、内圆孔层管和包石层管组成，相邻管的两个界面：即外圆孔层与包石层的界面，内圆孔层与包石层的界面都分布着绕孔层。正三角形的边长L于阻止砂粒最小尺寸d_o关系如下该层界面：

L＝1.732d_o，

对底边为L的等腰三角形有

L＝ctgθ/2·d_o

孔中油流汇集到贯通壁的圆孔中排入筛管内。油层渗透的油流通过外圆孔层，再经过绕孔层和包石层砾石缝隙的过滤，馈给到绕孔层，汇集到内圆孔，最后流入筛管内腔。