[发明专利]一种自适应预充填陶粒防砂筛管及自适应方法

说明书

本发明提供一种自适应预充填陶粒防砂筛管，由内至外依次包括：基管，内层滤网，外层滤网，位于内层滤网与外层滤网之间的自解堵和自压实预充填陶粒层，套设在外层滤网外侧的外保护罩；所述的自解堵和自压实预充填陶粒层包括预充填陶粒层和用于压实、解堵预充填陶粒层的自适应调整机构，预充填陶粒层内填充有人造陶粒。本发明与现有的常规预充填筛管相比，具有自压实功能，能够长期保持预充填陶粒处于密实充填状态；能够保持稳定的挡砂精度和挡砂效果；具有自解堵和自恢复功能，能够保持预充填陶粒不被过度堵塞，保持挡砂介质层良好的流通性能和油气井产能，延长预充填筛管的防砂有效期，提高总体防砂生产效果。

技术领域

本发明涉及一种自适应预充填陶粒防砂筛管及自适应方法，属于石油与天然气开采井下防砂完井工具技术领域。

背景技术

我国及世界上疏松砂岩油气藏分布广泛，目前其储量及产量占主导地位。疏松砂岩油气藏开采面临的主要棘手问题之一是油气井出砂，造成生产设备损害及产量大幅降低。近年来，国内外天然气水合物藏的试验性开发与开采也逐步进行。天然气水合物储层由于储层岩石颗粒的胶结物大部分是水合物，开采分解后失去胶结作用造成大量出砂。对上述油气藏的出砂问题，正常开采均需要采取防砂措施；对于石油与天然气疏松砂岩储层粉细砂(粒级50μm)，尤其是天然气水合物储层的超粉细砂(粒级达到10-15μm)，目前防砂十分困难。

在众多的防砂方法中，砾石充填类和独立机械筛管类防砂方式占主要地位。砾石充填防砂是将石英砂或陶粒充填于机械筛管与套管或井筒环空以及近井储层，利用充填颗粒堆积形成的多孔介质起到挡砂与导流作用；独立机械筛管防砂是在井底正对生产层位悬挂机械筛管，筛管允许流体通过但可阻挡地层砂，从而达到防止地层砂进入井筒的目的；机械筛管防砂工艺技术简单，施工方便。机械防砂筛管是早期防砂完井或后期防砂中的关键井下设备。传统的砾石充填类和独立机械筛管类防砂对出砂严重且泥质含量高、地层砂粒径小的天然气水合物泥质粉细砂储层综合防砂效果达不到生产要求。

预充填砾石防砂筛管是一种重要的防砂筛管类型，广泛应用与油井、气井及天然气水合物井的防砂作业中。目前已有的预充填防砂筛管，是在两层割缝或绕丝间充填一定粒径范围的石英砂或人造陶粒，将独立机械筛管防砂和砾石充填防砂结合起来，起到较好的防砂作用。但其仍存在一些问题：

(1)筛管内预充填的固体颗粒材料(石英砂砾石或人造陶粒)形成的孔隙结构容易被储层中随流体产出的粘土泥质、细砂粒、稠油等吸附堵塞；堵塞以后筛管介质渗透率会大大降低，严重损害油气井产量，筛管使用寿命缩短，整体防砂效果变差。由于现有的预充填筛管中，预充填材料被完全固定、封堵，筛管缺少自洁能力，发生地层砂侵入堵塞后，筛管流通能力下降且很难恢复。

(2)预充填的固体颗粒尺寸一般为某一粒径范围(如20-40目，30-60目)，颗粒粒径不均。防砂投产后，预充填的固体颗粒材料在流体冲击下会发生移动从而排列重组，逐渐使预充填层结构松散，孔喉尺寸增大，挡砂效果逐渐变差。

(3)对于上述提到的预充填筛管被堵塞或结构冲击松散失去挡砂作用后，意味着预充填筛管防砂失效；应对的措施是拔除筛管，重新进行防砂作业。最终使得现有预充填筛管防砂有效期短、油气井防砂成本高。

中国专利文献CN204827393U一种预充填防砂筛管，实现对油井的防砂，尤其适用于稠油热采大斜度井的套管防砂施工，可延长防砂周期。本防砂筛管包括中心管和内绕丝管，中心管设有液流孔，内绕丝管安装在中心管的外面，中心管的两端分别固定下承接帽和上压帽用于安装预充填层和外绕丝管，在预充填层的上方与上压帽之间安装压实补偿机构，外绕丝管的上端通过连接套与压实补偿机构连接，对预充填层施加预紧力，保证预充填层的密实；虽然该预充填防砂筛管能对预充填层进行压紧，保证预充填层的密实程度，提高预充填层的强度，但下承接帽位置是固定的，只有上压帽能够在补偿套内滑动对充填层的压紧，只能借助外力往下压实,无法实现装置本身自适应调节，即无法根据预充填层的情况自动补偿压实或回缩的自调整功能，也无自解堵功能和无自压实功能。

发明内容