專利名稱：粒度分選膨脹防砂管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于油田的疏松儲集層采油井的井下防砂管制造技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
當(dāng)遇到比較疏松的碎屑巖儲集層，由于井內(nèi)采油，使得地層壓力下降，組成地層骨架的碎屑顆粒開始松動脫落，隨同原油一起流入井內(nèi)；此時(shí)，由于組成巖的成分是由各種直徑的顆粒組成，加上原始儲集層橫向、縱向不均質(zhì)性，這樣，流入井內(nèi)的碎屑成分什么樣直徑的顆粒都有，可以用泥沙俱下來形容。在防砂時(shí)，如果不加區(qū)別地一味處理，則很容易按下葫蘆起了瓢，如在防砂中心內(nèi)管內(nèi)用較大孔的防砂介質(zhì)，只是防住粗粒的砂，較細(xì)的砂讓其進(jìn)入井內(nèi)是不行的；反之，用較細(xì)孔的防砂介質(zhì)，則粗粒和極細(xì)的砂絲毫沒有分選地一起防住，就很容易在防砂管外形成泥餅，最后降低滲透率，降低油井的產(chǎn)量，縮短油井生產(chǎn)周期(如圖6所示)。經(jīng)過國內(nèi)各個(gè)油田的調(diào)研和中外合資公司(美國EDC、阿帕奇、科麥奇等)在國內(nèi)防砂作業(yè)的咨詢，目前常用的防砂管有如下幾種1、管外礫石充填割縫防砂管；2、預(yù)充填繞絲篩管；3、預(yù)充填割縫篩管；4、金屬棉防砂管；5、金屬氈防砂管；6、金屬粉末顆粒燒結(jié)防砂管；7、陶瓷防砂管；8、聚脂防砂管；9、復(fù)合防砂管等多種。它們的共同缺點(diǎn)有四個(gè)(1)防砂管外徑保持不變，管外空間大，容易給出砂提供更多的儲存砂粒的空間，誘導(dǎo)地層出更多的砂，不利于起下工具作業(yè)；(2)增加作業(yè)頻率，其中管外礫石充填割縫防砂管生產(chǎn)時(shí)間為1～2年必需起下工具作業(yè)一次；但是每一次需要進(jìn)行沖砂作業(yè)，完成整個(gè)起下工具時(shí)間要3～5天；其它防砂管生產(chǎn)時(shí)間只有8～10個(gè)月就必需起下工具作業(yè)一次；(3)單一防砂介質(zhì)，容易形成泥餅，降低滲透率，減低油井的產(chǎn)量；(4)沖洗出來的含油碎屑物污染環(huán)境，處理困難較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種能克服上述缺陷，對隨原油流進(jìn)井內(nèi)的混合砂粒自外到內(nèi)，按粒度從粗粒到細(xì)粒進(jìn)行粒度分選截留，提高孔隙滲透率；且防砂管(包括內(nèi)、外割縫管和篩網(wǎng))具有膨脹及收縮功能，并能有效減少地層出砂數(shù)量的粒度分選膨脹防砂管。解決該技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是粒度分選膨脹防砂管，由割縫鋼管和篩網(wǎng)構(gòu)成的，其特征在于割縫鋼管除了包含內(nèi)割縫鋼管之外，還設(shè)有外割縫鋼管；外割縫鋼管的割縫寬度≤0.25mm，每條縫的長度180.0mm，相鄰兩條割縫的橫向距離7.85mm，同一方向兩條割縫間距20.0mm；內(nèi)割縫鋼管的割縫寬度≤0.25mm，每條割縫的長度180.0mm，相鄰兩條割縫的橫向距離7.85mm，同一方向兩條割縫間距20.0mm；篩網(wǎng)處于外割縫鋼管和內(nèi)割縫鋼管之間，篩網(wǎng)自外到內(nèi)由大網(wǎng)格不銹鋼篩網(wǎng)、中網(wǎng)格不銹鋼篩網(wǎng)、到小網(wǎng)格不銹鋼篩網(wǎng)按順序排列；所述的外割縫鋼管在受到4至5噸的軸向壓力時(shí)，其直徑膨脹量為20％，膨脹后每條割縫的縫隙寬度平均擴(kuò)大1.57mm；所述的內(nèi)割縫鋼管在受到3至4噸的軸向壓力時(shí)，其直徑膨脹量為20％，膨脹后每條割縫的縫隙寬度平均擴(kuò)大2.17mm；所述的篩網(wǎng)也可以由同一規(guī)格的多層不銹鋼篩網(wǎng)平行重疊或傾斜重疊而成。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有如下優(yōu)點(diǎn)①本發(fā)明的防砂管的外割縫鋼管膨脹后緊靠油井套管內(nèi)壁，極大地減少了井筒內(nèi)可能存儲流砂的多余空間，有效地遏制由于出砂過多而進(jìn)一步引起地層垮塌和大量出砂的惡性循環(huán)現(xiàn)象的出現(xiàn)；②粒度分選后，重構(gòu)了高滲透率的孔隙系統(tǒng)，提高了油井的產(chǎn)量；③延長了生產(chǎn)周期，預(yù)計(jì)生產(chǎn)周期在兩年以上；④起下工具作業(yè)時(shí)，沖洗出來的含油碎屑污染物數(shù)量少，利于保護(hù)環(huán)境；⑤提高了油井的綜合經(jīng)濟(jì)效益。


圖1為本發(fā)明粒度分選膨脹防砂管在油井下套管內(nèi)初始狀態(tài)的橫向截面放大示意圖；圖2為本發(fā)明粒度分選膨脹防砂管在油井下套管內(nèi)初始狀態(tài)的縱向剖面示意圖；圖3為圖2在軸向壓力下的下部封隔器打開狀態(tài)的縱向剖面示意圖；圖4為圖3在軸向壓力繼續(xù)施壓下的本發(fā)明粒度分選膨脹防砂管膨脹打開狀態(tài)的縱向剖面示意圖；圖5為圖4在軸向壓力進(jìn)一步施壓下的上部封隔器打開狀態(tài)的縱向剖面示意圖；圖6為目前常用的防砂管在油井下套管內(nèi)油井投產(chǎn)狀態(tài)的縱向半側(cè)的剖面示意圖；圖7為圖5在油井投產(chǎn)狀態(tài)的局部縱向半側(cè)的剖面示意圖；圖8為內(nèi)或外割縫鋼管的外表面展開示意圖；圖9單層不銹鋼篩網(wǎng)的示意圖；圖10為同一規(guī)格的兩層不銹鋼篩網(wǎng)平行重疊的示意圖；圖11為同一規(guī)格的兩層不銹鋼篩網(wǎng)網(wǎng)線45°重疊時(shí)的示意圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)結(jié)合附圖，詳細(xì)闡述本發(fā)明的最佳實(shí)施例。為更好地說明實(shí)施例，參照附圖1至附圖11，首先列出各圖標(biāo)1—已射孔的油井套管；2—外割縫鋼管；3—多層粒度分選不銹鋼篩網(wǎng)；4—內(nèi)割縫鋼管；5—人工油井底；6—下部封隔器；7—油層；8—上部封隔器；9—上部接頭總成；10—下部接頭總成；11—防砂中心內(nèi)管；12—防砂介質(zhì)；13—泥餅；21—割縫鋼管上的單條割縫；22—中間隔著一條割縫的左右兩條割縫之間的間距；23—相鄰兩條割縫之間的間距；31—孔徑較大的不銹鋼篩網(wǎng)；32—孔徑適中的不銹鋼篩網(wǎng)；33—孔徑最小的不銹鋼篩網(wǎng)；34—最大碎屑顆粒直徑φo；35—鋼絲直徑Do；36—篩網(wǎng)平行重疊時(shí)容許通過的最大顆粒直徑φ2；37—篩網(wǎng)成45°角重疊時(shí)容許通過的最大顆粒直徑φ′2。如附圖8所示，一、分別制造能膨脹的外、內(nèi)割縫鋼管。我們知道，目前的割縫鋼管是不能膨脹的，經(jīng)過仔細(xì)分析，究其原因是割縫的長度和排列有問題。本發(fā)明人經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，得出結(jié)論對于一定厚度管壁和直徑的鋼管，則為了讓其膨脹，需要在鋼管的兩端施加一定的軸向壓力，所施加軸向壓力的大小與割縫鋼管上的割縫間均勻分布與軸向平行的割縫條數(shù)呈反相關(guān)、同時(shí)與每條割縫的長度呈反相關(guān)，要求總裝后施加軸向壓力為7～9噸。相對于內(nèi)徑φ162.0mm的油層套管，所使用的外割縫鋼管的管徑為φ135.0mm、厚度3.5mm，膨脹時(shí)要求施加的軸向壓力為4～5噸，要求其直徑膨脹量為20％，膨脹后每條縫隙寬度平均擴(kuò)大1.57mm。采用激光割縫，每條割縫的寬度≤0.25mm，相鄰兩條割縫的橫向距離為7.85mm，每條割縫的長度180.0mm，共割了54條割縫，同一方向的兩條割縫間的間距20.0mm不割，作為拉筋。所使用的內(nèi)割縫鋼管的管徑為φ99.0mm、厚度3.5mm，膨脹時(shí)要求施加的軸向壓力為3～4噸，要求其直徑膨脹量為20％，膨脹后每條縫隙寬度平均擴(kuò)大2.17mm。采用激光割縫，每條割縫的寬度≤0.25mm，相鄰兩條割縫的橫向距離為7.85mm，每條割縫的長度為180.0mm，共割了39條割縫，同一方向兩條割縫間的間距20.0mm不割，作為拉筋。
二、多層粒度分選不銹鋼篩網(wǎng)。如附圖1至附圖5、附圖7所示，方案一采用多層孔徑不同的不銹鋼篩網(wǎng)從自外到內(nèi)按大網(wǎng)格不銹鋼篩網(wǎng)、中網(wǎng)格不銹鋼篩網(wǎng)、小網(wǎng)格不銹鋼篩網(wǎng)順序排列，構(gòu)成多層粒度分選不銹鋼篩網(wǎng)。又如附圖9至附圖11所示，方案二為了使篩網(wǎng)與內(nèi)、外割縫鋼管同步膨脹或收縮，就要對篩網(wǎng)進(jìn)行特殊的加工和安裝，逐層纏繞，固定安裝，這樣能夠很好地與內(nèi)、外割縫鋼管實(shí)現(xiàn)同步膨脹或收縮。針對于單一層的不銹鋼篩網(wǎng)，如附圖9所示，鋼絲直徑Do，孔徑相當(dāng)于容許通過的最大碎屑顆粒直徑φo；如附圖10，針對于同一規(guī)格雙層的不銹鋼篩網(wǎng)，當(dāng)上下兩層網(wǎng)線平行重疊時(shí)，鋼絲直徑Do，則其形成的孔徑相當(dāng)于容許通過的最大碎屑顆粒直徑φ2＝φo/4-Do＞0；針對于同一規(guī)格上下兩層篩網(wǎng)，當(dāng)網(wǎng)線成45°角重疊時(shí)，鋼絲直徑Do，則其形成的孔徑相當(dāng)于容許通過的最大碎屑顆粒直徑φ′2＝2tang22.5°φo/4-Do＝0.8183φo/4-Do＞0；如附圖11所示，當(dāng)同一規(guī)格上下兩層篩網(wǎng)的網(wǎng)線為任意角度重疊時(shí)，則其形成的孔徑介于上述兩者之間。針對于同一規(guī)格三層不銹鋼篩網(wǎng)，當(dāng)上下三層網(wǎng)線平行重疊時(shí)，鋼絲直徑Do，則其形成的孔徑相當(dāng)于容許通過的最大碎屑顆粒直徑φ3＝φo/8-2Do＞0；對于同一規(guī)格三層互為45°相交重疊的不銹鋼篩網(wǎng)，鋼絲直徑Do，則其形成的孔徑相當(dāng)于容許通過的最大碎屑顆粒直徑φ3＝(2tang22.5°)2φo/8-2Do＝0.6696φo/8-2Do＞0；當(dāng)同一規(guī)格上下三層不銹鋼篩網(wǎng)的網(wǎng)線為任意角度重疊時(shí)，則其形成的孔徑介于上述兩者之間。
三、制造本發(fā)明粒度分選膨脹防砂管。把上述制得的多層粒度分選不銹鋼篩網(wǎng)(無論是方案一中的或方案二中的篩網(wǎng))放置、裝設(shè)于能膨脹的外、內(nèi)割縫鋼管之間，便構(gòu)成本發(fā)明創(chuàng)造的產(chǎn)品。將它們裝設(shè)于油井套管內(nèi)，其截面示意圖如附圖1所示。將上、下接頭總成，上、下部封隔器與本發(fā)明創(chuàng)造的產(chǎn)品兩端牢固連接，并與標(biāo)準(zhǔn)油管絲扣對接后，放置至油井的套管中的油層處，便可開始生產(chǎn)石油。如附圖2至附圖5及附圖7所示，在本發(fā)明創(chuàng)造的產(chǎn)品放置至油層處，給上部封隔器施加軸向壓力5噸時(shí)，則下部封隔器開始打開座封，如附圖3；繼續(xù)施加軸向壓力至8至10噸時(shí)，本發(fā)明粒度分選膨脹防砂管開始膨脹、緊貼油井套管內(nèi)壁，如附圖4；繼續(xù)施加軸向壓力至15至18噸時(shí)，上部封隔器打開，如附圖5及附圖7，本發(fā)明粒度分選膨脹防砂管開始工作，油層中的原油經(jīng)油層套管、外割縫鋼管、多層粒度分選不銹鋼篩網(wǎng)、內(nèi)割縫鋼管流入油管，通向地面集油容器；由于使用了本發(fā)明創(chuàng)造產(chǎn)品，它能有效地自外到內(nèi)按大、中、小顆粒粒度分級選擇防阻油層中的大、中、小顆粒隨原油流入油管、到達(dá)地面，達(dá)到穩(wěn)產(chǎn)、增產(chǎn)的目的。同時(shí)也提高管件的使用壽命，延長檢修時(shí)間間隔，產(chǎn)出高品質(zhì)原油，效益可觀，適于推廣應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.粒度分選膨脹防砂管，由割縫鋼管和篩網(wǎng)構(gòu)成的，其特征在于割縫鋼管除了包含內(nèi)割縫鋼管之外，還設(shè)有外割縫鋼管；外割縫鋼管的割縫寬度≤0.25mm，每條縫的長度180.0mm，相鄰兩條割縫的橫向距離7.85mm，同一方向兩條割縫間距20.0mm；內(nèi)割縫鋼管的割縫寬度≤0.25mm，每條割縫的長度180.0mm，相鄰兩條割縫的橫向距離7.85mm，同一方向兩條割縫間距20.0mm；篩網(wǎng)處于外割縫鋼管和內(nèi)割縫鋼管之間，篩網(wǎng)自外到內(nèi)由大網(wǎng)格不銹鋼篩網(wǎng)、中網(wǎng)格不銹鋼篩網(wǎng)、到小網(wǎng)格不銹鋼篩網(wǎng)按順序排列。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粒度分選膨脹防砂管，其特征在于外割縫鋼管在受到4至5噸的軸向壓力時(shí)，其直徑膨脹量為20％，膨脹后每條割縫的縫隙寬度平均擴(kuò)大1.57mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粒度分選膨脹防砂管，其特征在于所述的內(nèi)割縫鋼管在受到3至4噸的軸向壓力時(shí)，其直徑膨脹量為20％，膨脹后每條割縫的縫隙寬度平均擴(kuò)大2.17mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粒度分選膨脹防砂管，其特征在于所述的篩網(wǎng)也可以由同一規(guī)格的多層不銹鋼篩網(wǎng)平行重疊或傾斜重疊而成。
全文摘要
本發(fā)明粒度分選膨脹防砂管屬于油田的疏松儲集層采油井的井下防砂管制造技術(shù)領(lǐng)域。它解決了隨原油流進(jìn)井內(nèi)的混合砂粒不能自外到內(nèi)，按粒度從粗粒到細(xì)粒進(jìn)行分選截留，提高孔隙滲透率，減少地層出砂數(shù)量的技術(shù)問題。解決該技術(shù)問題采用的主要技術(shù)方案粒度分選膨脹防砂管，由割縫鋼管和篩網(wǎng)構(gòu)成的，其特征在于割縫鋼管除了包含內(nèi)割縫鋼管之外，還設(shè)有外割縫鋼管；內(nèi)、外割縫鋼管的割縫寬度均為≤0.25mm，每條縫的長度180.0mm，相鄰兩條割縫的橫向距離7.85mm，同一方向兩條割縫間距20.0mm；篩網(wǎng)處于外、內(nèi)割縫鋼管之間，篩網(wǎng)自外到內(nèi)分別由大、中、小網(wǎng)格的不銹鋼篩網(wǎng)按順序排列。使用它可穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)，產(chǎn)出高品質(zhì)原油。
文檔編號E21B43/02GK1632283SQ200410011670
公開日2005年6月29日 申請日期2004年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月28日
發(fā)明者劉風(fēng)元, 劉喬珊 申請人:劉風(fēng)元, 劉喬珊