一种耐冲蚀防砂筛管的制作方法

本实用新型涉及一种用于油气井的防砂结构，特别涉及了一种耐冲蚀防砂筛管。

背景技术：

辽河油田储层多为疏松砂岩油气藏，出砂问题严重，生产过程中必须采取必要的防砂措施。筛管防砂技术作为一种简单有效的防砂方式得到广泛应用。在已有的筛管防砂技术中，根据过滤单元的不同可以分为缝隙型过滤单元筛管和网格状防砂单元筛管两大类。前者包括各种割缝筛管以及组合缝筛管，后者包括金属纤维、过滤棉以及网格状过滤单元的筛管。

其中，如图1及图2所示，现有以金属纤维作为过滤单元的筛管是将过滤单元焊接在钻有台阶圆孔的基管100上，过滤单元由保护层200、过滤层300和支撑层400组成，且保护层通过焊接部分500焊接在基管100上。

中国专利ZL200620013097.0公布了一种弹性单体筛管，另外，中国专利ZL201120242225.X公布了星孔烧结防砂筛管。该类筛管具有结构简单、成本低等优点。其缺点是保护层为打孔结构，过滤层直接面对流体过流路径，其流体过流路径请参见图3所示。在油井生产过程中，如果地层压力较大，高速流体直接冲蚀过滤层，容易造成过滤层被冲蚀破坏。

另一件中国专利ZL201420648331.1公布了一种防冲蚀筛管，主要在过滤单元外增加一层冲缝结构，以改变流体流动方向，避免流体直接冲蚀过滤层，达到筛管防冲蚀的目的。其缺点是结构复杂，基管壁需设计冲缝层和过滤层两套过滤单元。另外，冲缝层与过滤层之间容易堆积砂粒导致筛管堵塞。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种增加过滤层有效厚度，提高挡砂效果以及能改变流体流经过滤单元时的流动方向，减少流体对过滤层的直接冲蚀的耐冲蚀防砂筛管。

为达到上述目的，本实用新型提供了一种耐冲蚀防砂筛管，其中，所述耐冲蚀防砂筛管包括：

基管，所述基管的外表面上沿所述基管的径向凹设有多个容置槽，每个所述容置槽的底面沿所述基管的径向开设有至少一个通孔，所述通孔连通所述基管的内侧与所述基管的外侧；

多个过滤单元，多个所述过滤单元与多个所述容置槽对应设置，每个所述容置槽的内部均对应设有所述过滤单元；

所述过滤单元包括过滤层和保护层，所述过滤层设置在所述容置槽的底面上，并且所述过滤层覆盖所述通孔，所述保护层覆盖设置在所述过滤层上靠近所述基管的外表面的一侧，且所述保护层与所述基管固定连接，所述保护层上开设有至少一个穿孔，所述穿孔与所述通孔交错设置，所述穿孔与所述容置槽的底面上未开设所述通孔的位置相对应，且所述通孔与所述保护层上未开设所述穿孔的位置相对应。

如上所述的耐冲蚀防砂筛管，其中，所述过滤层的侧壁与所述容置槽的侧壁贴合。

如上所述的耐冲蚀防砂筛管，其中，沿所述基管的径向，由所述保护层的边缘朝向所述基管的内部延伸设有保护壁，所述保护壁的外侧与所述容置槽的侧壁贴合，所述过滤层的侧壁与所述保护壁的内侧贴合。

如上所述的耐冲蚀防砂筛管，其中，所述容置槽为圆形容置槽或方形容置槽或三角形容置槽或多边形容置槽。

如上所述的耐冲蚀防砂筛管，其中，所述过滤层为多层金属网结构。

如上所述的耐冲蚀防砂筛管，其中，在所述通孔为1个的状态下，所述穿孔的个数、所述穿孔的半径以及所述通孔的半径满足下列关系式：

其中，R为所述通孔的半径，r为所述穿孔的半径，n为所述穿孔的个数，n向下取整数。

如上所述的耐冲蚀防砂筛管，其中，所述穿孔设有8个。

如上所述的耐冲蚀防砂筛管，其中，所述保护层与所述基管通过焊接部固定连接。

如上所述的耐冲蚀防砂筛管，其中，所述过滤单元还包括支撑层，所述支撑层设在所述过滤层与所述容置槽的底面之间，所述支撑层上对应所述通孔的位置开设有至少一个流通孔，所述流通孔的孔径小于所述通孔的孔径。

如上所述的耐冲蚀防砂筛管，其中，所述穿孔、所述通孔和所述流通孔均为圆孔。

与现有技术相比，本实用新型的优点如下：

本实用新型通过设置保护层上的穿孔与容置槽底部未设置通孔的位置相对应，使得流体从保护层上的穿孔进入过滤单元后，由于受到了容置槽底部的阻挡，使流体无法继续沿着基管的径向流动，而是转向沿着基管的轴向流向容置槽底部的通孔，如此有效达到改变流体流动方向，既增加了过滤层的有效厚度，提高了挡砂效果，也减少地层高速流体对过滤层的冲蚀的目的，避免出现过滤层在流体的冲蚀下沿基管的径向朝向基管的内部凸出变形甚至损坏情况。

附图说明

以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中：

图1是现有防砂筛管的局部剖面结构示意图；

图2是现有防砂筛管的局部外观示意图；

图3是现有防砂筛管中流体过流路径示意图；

图4是本实用新型耐冲蚀防砂筛管的结构示意图；

图5是本实用新型耐冲蚀防砂筛管的局部剖面结构示意图；

图6是本实用新型耐冲蚀防砂筛管的局部外观示意图；

图7是本实用新型耐冲蚀防砂筛管的流体过流路径示意图；

图8是本实用新型耐冲蚀防砂筛管的基管的局部放大示意图；

图9是本实用新型耐冲蚀防砂筛管的过滤单元的保护层的结构示意图；

图10是本实用新型提供的另一种耐冲蚀防砂筛管的局部剖面结构示意图。

附图标号说明：

现有技术：

100 基管

200 保护层

300 过滤层

400 支撑层

500 焊接部分

本实用新型：

1 基管

11 容置槽

12 通孔

2 过滤单元

21 过滤层

22 保护层

221 穿孔

222 保护壁

23 焊接部

24 支撑层

241 流通孔

具体实施方式

为了对本实用新型的技术方案、目的和效果有更清楚的理解，现结合附图说明本实用新型的具体实施方式。

实施例一

如图4～图9所示，本实用新型实施例一提供了一种耐冲蚀防砂筛管，其中，耐冲蚀防砂筛管包括：

基管1，基管1的外表面上沿基管1的径向凹设有多个容置槽11，每个容置槽11的底面沿基管1的径向开设有至少一个通孔12，通孔12连通基管1的内侧与基管1的外侧，其中，多个容置槽11均匀分布于基管1的外表面上，以便于流体能够从基管1周围的各个位置均匀流入基管1的内部；

多个过滤单元2，多个过滤单元2与多个容置槽11一一对应设置，每个容置槽11的内部均对应设有过滤单元2，使得从各个容置槽11进入基管1内部的流体均需经过过滤单元2的过滤处理，有效减少随流体进入基管1内部的颗粒杂质；

过滤单元2包括过滤层21和保护层22，过滤层21设置在容置槽11的底面上，并且过滤层21覆盖通孔12，保护层22覆盖设置在过滤层21上靠近基管1的外表面的一侧，且保护层22与基管1固定连接，保护层22上开设有至少一个穿孔221，穿孔221与通孔12交错设置，穿孔221与容置槽11的底面上未开设通孔12的位置相对应，且通孔12与保护层22上未开设穿孔221的位置相对应。基管1外部的流体穿过保护层22上的穿孔221到达过滤层21中，由于穿孔221与容置槽11的底面上未开设通孔12的位置相对应，因此流体穿过保护层22和过滤层21后受到容置槽11的底面的阻挡无法继续沿基管1的径向流动，但是此时基管1外的流体仍然朝向流入基管1内部的方向流动，基于流体的流动性，推动流体穿过过滤层21并沿着基管1的轴向朝向通孔12所在的位置流动，并从通孔12流入基管1的内部，改变了流体的流动方向，有效减弱了流体的冲击力，同时延长了过滤层21对流体的过滤路径，提高了过滤层21对流体的过滤效率，从根本上达到了耐冲蚀并提高过滤效率的目的。

进一步地，本实用新型实施例一提供了一种耐冲蚀防砂筛管，其中，过滤层21的侧壁与容置槽11的侧壁贴合，使通过穿孔221到达容置槽11的流体直接进入过滤层21进行过滤，提高过滤效率，同时防止流体中的杂质颗粒积存在过滤层21与容置槽11之间的缝隙中，避免出现后期对容置槽11进行清理时杂质颗粒积存在容置槽11底部边缘的角落里而不易清理的情况发生。

进一步地，如图5、图7及图9所示，本实用新型实施例一提供了一种耐冲蚀防砂筛管，其中，沿基管1的径向，由保护层22的边缘朝向基管1的内部延伸设有保护壁222，相当于一个倒扣的碗式结构，保护壁222的外侧与容置槽11的侧壁贴合，过滤层21的侧壁与保护壁222的内侧贴合，通过设置保护壁222能对过滤层21进行保持及保护，与未设置保护壁222的保护层22相比，通过设置保护壁222，能防止过滤单元2与容置槽11的内壁之间出现缝隙而积存杂质颗粒，便于后期对过滤层21进行更换时对容置槽11进行清理工作。

更进一步地，本实用新型实施例一提供了一种耐冲蚀防砂筛管，其中，容置槽11为圆形容置槽或方形容置槽或三角形容置槽或多边形容置槽，同样地，过滤单元2的形状应当与容置槽11的形状完全匹配，以减少过滤单元2与容置槽11内壁之间的间隙。其中，作为优选，容置槽11设置为圆形，将容置槽11设置为圆形能够从最大限度上减少容置槽11内壁与过滤单元2之间产生间隙或死角的可能性，从而减少杂质颗粒积存在容置槽11内的可能性；同时圆形的容置槽11受力较为均匀，可以从最大程度上保持基管1的强度，并且由于现有打孔设备大多都是用于加工圆形孔，将容置槽11设置为圆形还具有便于加工的特点。

作为优选，本实用新型实施例一提供了一种耐冲蚀防砂筛管，其中，过滤层21为多层金属网结构，多层金属网结构具有强度较高、抗破坏能力强的优点。

作为优选，如图5所示，本实用新型实施例一提供了一种耐冲蚀防砂筛管，其中，在通孔12为1个的状态下，穿孔221的个数、穿孔221的半径以及通孔12的半径满足下列关系式：

其中，R为通孔12的半径，r为穿孔221的半径，n为穿孔221的个数，n向下取整数。

例如，穿孔221的半径为6mm，通孔12的半径20mm，则：

则n取11。

可以理解的是，n取值时，小数点后的数值均直接省略。

在穿孔221的个数、穿孔221的半径以及容置槽11的半径满足该关系式时，能够保证流体穿过基管1不会导致基管1被流体的冲击力损坏。

作为优选，本实用新型实施例一提供了一种耐冲蚀防砂筛管，其中，穿孔221设有8个，在穿孔221的个数设定的情况下，可以通过上述关系式确定穿孔221的最大半径，其最大半径的取值方法与穿孔221个数取值方法相同，均为向下取整数，将小数点后的数值省略，以保证基管1的正常使用。或者，穿孔221的数量还可以是其他正整数，本实用新型并不以此为限。

作为优选，本实用新型实施例一提供了一种耐冲蚀防砂筛管，其中，保护层22与基管1通过焊接部23固定连接。即可以理解为，将保护层22与基管1焊接在一起，可以防止保护层22在流体长时间冲击的情况下从基管1脱落的情况发生。

因此，本实用新型实施例一提供了一种新型的耐冲蚀防砂筛管，其原理是：在工作过程中，通过改变流体流经过滤单元2时的流动方向，避免流体对过滤层21的直接冲蚀，达到筛管耐冲蚀的目的。其主要特点为：(1)结构简单，简化过滤单元2，只保留保护层22和过滤层21，基管1壁厚度一定的情况下，可以增加过滤层21厚度；(2)耐冲蚀性能良好，改变流体在过滤层21中的流动方向，避免流体对过滤层21的直接冲蚀；(3)过滤层21内流体的流动方向不仅有指向基管1轴心的径向流，还有过滤层21内指向过滤单元2圆心的平面流，所以增加了过滤层21的有效挡砂厚度，挡砂效果更好。

本实用新型的效果是：通过对基管上容置槽以及保护层上穿孔的位置及大小的设置，改变基管工作时流体自地层进入井筒的流动方向，减少了流体对过滤层进行直接冲蚀，从而起到了防冲蚀作用。由于过滤层内流体的流动方向不仅有指向基管轴心的径向流，还有过滤层内指向过滤单元圆心的平面流，使得即使正对保护层穿孔的过滤层被冲蚀坏，仍不影响该基管的防砂性能。同时本实用新型的过滤单元由保护层和过滤层组成，减少了支撑层，简化了设计，节约了成本。

实施例二

作为优选，如图10所示，本实用新型实施例二提供了一种耐冲蚀防砂筛管，其中，实施例二提供的耐冲蚀防砂筛管与实施例一大致相同，其差异之处在于：过滤单元2还包括支撑层24，支撑层24设在过滤层21与容置槽11的底面之间，支撑层24上对应通孔12的位置开设有至少一个流通孔241，流通孔241的孔径小于通孔12的孔径。通过设置支撑层24，能更进一步地对过滤层21进行保护，防止其在流体的冲击作用下发生变形，延长过滤层21的使用寿命。

作为优选，本实用新型提供了一种耐冲蚀防砂筛管，其中，穿孔221、通孔12和流通孔241均为圆孔。圆形的孔受力较为均匀，可以从最大程度上保护层22、基管1及支撑层24的强度，并且由于现有打孔设备大多都是用于加工圆形孔，将穿孔221、通孔12和流通孔241均设置为圆形还具有便于加工的特点。

与现有技术相比，本实用新型的优点如下：

本实用新型通过设置保护层上的穿孔与容置槽底部未设置通孔的位置相对应，使得流体从保护层上的穿孔进入过滤单元后，由于受到了容置槽底部的阻挡，使流体无法继续沿着基管的径向流动，而是转向沿着基管的轴向流向容置槽底部的通孔，如此有效达到改变流体流动方向，并减少流体对过滤层的冲蚀的目的，避免出现过滤层在地层高速流体的冲蚀下沿基管的径向朝向基管的内部凸出变形甚至损坏的情况。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。