[发明专利]螺旋式可拆卸割缝斜丝滤砂管

说明书

技术领域

本发明涉及一种油气井开采井下防砂器材，特别是涉及一种适合稠油井防砂用的滤砂管。

背景技术

当前，我国主要油田及气田的开采已经开始进入中后期阶段，井身结构较差、油中高含水、稠油等现象非常普遍，经过长期的注水、抽油泵强提升液、强注和强采以及稠油低品位油藏的动用，油层状况发生了较大的改变，砂埋油层、砂卡油管、砂埋泵、砂卡泵以及砂磨油泵等“砂害”更加严重和复杂化。

目前，国内外油气井和稠油井防砂方面主要以机械防砂为主，通常用的机械滤砂管防砂法有绕丝筛管、割缝衬管、机械滤砂管+砾石充填等。其中，绕丝筛管是将不锈钢绕丝缠绕至钢管，具有耐腐蚀、缝隙连续和流通面积大等特点，但同时造价高，是割缝衬管的2～3倍；细砂粒易堵塞渗滤介质，降低产能；自清洁性较差，砂粒易集结于通道内；作业中绕丝难免与井壁或套管壁发生碰撞、摩擦和挤压，造成筛管损坏或乱丝，降低完井质量和防砂效果。割缝衬管是将套管经过铣削加工而成，具有工艺简单、操作方便、强度高的特点，然而其最小缝宽窄且深，适用砂粒的粒径范围较小；缝眼容易被细砂粒堵塞和磨损。机械滤砂管+砾石充填防砂的防砂时间较长，效果较好，但是这种管层预填充方法在阻挡固体颗粒的同时，也增加了井液进入滤砂管的流动阻力，尤其是对于稠油井，加大了产能损失，而且成本相对较高，设计和施工相对复杂，防砂后井内留有防砂管柱，打捞难，时间稍长滤砂管容易产生腐蚀。近几年国内开始探索应用化学防砂，其优点是施工后井内无遗留物，并可用于异常高压井层，而其缺点是对油层渗透率有一定伤害；注入剂存在老化现象，使其有效期有限；成功率不如机械防砂；同时不适用于裸眼完井的油井。

综上所述，常规的机械防砂和化学防砂方法都没有从根本上解决油气井和稠油井出砂问题，由此通过研究井筒中的砂粒运移和沉降规律，并依托现有可行性技术，设计出油气井和稠油井防砂专用的割缝斜丝滤砂管，并依据固液两相流体仿真分析和实验室实验结果对滤砂管的结构及筛缝宽度等参数进行优化设计，以保证所设计的滤砂管能够满足开发生产需要，同时可以有效提高检泵周期，避免处于中后期生产阶段油气井因防砂失败而导致无法正常生产或者长期停产。

发明内容

为了有效解决油气井和稠油井出砂问题并克服现有机械滤砂管和化学防砂技术存在的不足，本发明的目的是研制出一种新型的适合油气井和稠油井防砂用的螺旋式可拆卸割缝斜丝滤砂管。该割缝斜丝滤砂管首次将斜丝丝缝粗滤砂和螺旋式割缝细滤砂两种防砂技术进行有机结合，并依据其螺旋式斜丝和螺旋筋以及导液流器的特殊构造和工艺，能够实现双重滤砂、含砂井液提速、自洁净和自清洗功能，具有成本低、操作方便、可拆卸、防砂效果好、砂粒粒径适应范围广、强度高且刚度大、经过大斜度和水平井弯段时不易损坏、可避免套管损坏和砂卡泵等特点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是开发一种螺旋式可拆卸割缝斜丝滤砂管，主要由导液流器、割缝管、螺旋筋、斜丝笼套、引流罩、引流环、集砂管和管帽组成。割缝斜丝滤砂管防砂机理是地层产出液依次流经斜丝笼套、螺旋筋和割缝管的缝隙进入滤砂管内腔室，然后通过导液流器的提速后流入抽油泵和油管并被举升至地面；同时依据斜丝笼套和割缝管的桥架作用实现双重滤砂功能，粒径大于丝缝的砂粒被阻挡在斜丝笼套外面，粒径大于割缝的砂粒被阻挡在割缝管外面，并被送至井底口袋，而粒径较小的少量砂粒随产出液携带至滤砂管内腔室并排出井筒。

导液流器位于螺旋式可拆卸割缝斜丝滤砂管的最上部，其表面进行镍磷镀处理，实现含砂井液提速，避免地层产出液流量较低时引发砂粒在滤砂管内腔室的沉积。导液流器包括导液流轮、轮杆、导液流壳和导液流罩，导液流轮材料选用60Si2Mn，调质处理布氏硬度大于230，整体采用变截面的倒锥体，其轴向剖面外轮廓线的下部呈下凹式的圆弧，而上部呈上凸式的圆弧，两圆弧结合处的法线重合，保证导液流轮表面流动井液的连续性和稳定性；导液流轮内环面上部为全环凹槽。轮杆用来实现导液流轮与导液流罩间的联接，整体采用阶梯轴结构，它包括接头、杆体、杆肩和杆头，接头通过外螺纹与导液流罩进行联接；杆体外表面进行精加工，与导液流轮内环面过盈配合；杆肩用来连接杆体和杆头，同时其上端面与导液流轮下端面相结合实现导液流轮定位；杆头采用锥度为60°的倒圆锥体，保证井液顺利切入导液流轮的锥面。