防砂筛管的制作方法

本实用新型涉及一种油气井开采领域的防砂筛管技术，尤其涉及一种防砂筛管。

背景技术：

油气井开采过程中，由于储层胶结疏松、强度低或是流体冲刷，普遍存在地层出砂现象，致使油气层砂埋、生产管柱和设备磨损，导致油气井减产，采用防砂筛管是解决油气井出砂问题的主要手段。防砂筛管在实际使用中会发生堵塞、冲蚀破坏、腐蚀破坏等故障，导致其失效。失效后的防砂筛管通常需要从油气井中打捞出来，重新进行防砂完井。对于一些复杂井，如水平井、深井、超深井等，筛管打捞的难度非常大，且作业成本高。部分油气井因筛管不能成功打捞，而被迫关井，甚至报废。另外，对于一些复杂储层的新井，采用筛管防砂完井后，由于储层的不确定性，导致试油失败，部分油气井需要打捞出防砂筛管，采取加深措施，重新去发现储层。对于筛管打捞困难，打捞成本高油气井，则需要采取筛管钻磨的方式，将油气井内防砂筛管全部或部分钻磨掉，再重新进行防砂完井，这是一种解决油气井防砂筛管失效或者试油失败的新思路、新方法。

目前，防砂筛管采用的碳钢金属材料，可钻性差，不能满足筛管钻磨的要求。研究人员发现，铝合金材料具有良好的可钻性，采用铝合金制备的割缝防砂筛管能够满足筛管钻磨的要求。中国专利CN204436351U公开了一种铝合金割缝防砂筛管，其割缝结构的横截面为矩形。

但是，铝合金割缝防砂筛管主要存在以下两个问题：1)现有的矩形割缝，在矩形顶角处易出现应力集中的现象，产生裂缝，导致筛管的抗挤压强度低；2)单层割缝结构导致防砂筛管整体过流面积低，过流能力差，并且在割缝处易发生堵塞。

技术实现要素：

本实用新型提供一种防砂筛管在满足筛管钻磨要求的前提下，能提高筛管的抗挤压强度，耐腐蚀和耐冲蚀磨损能力；其中的过滤组件具备自清洁功能，提高抗堵塞能力，具有较高的过流面积和过流能力，因此也同时提高了自身的使用寿命。

本实用新型提供一种防砂筛管，设置在油气管柱上，防砂筛管包括套管，套管管壁上开设有多个圆形筛孔，筛孔为管壁外侧孔径大于管壁内侧孔径的阶梯孔，每个筛孔的阶梯面上均设置有过滤组件。

在上述的防砂筛管中，优选的是，过滤组件包括支撑座和滤芯件，支撑座位于筛孔内，支撑座为具有中空腔体的碗状结构，且中空腔体的朝向管壁外侧的一端具有开口，中空腔体的朝向管壁内侧的一端开设有第一过滤孔，滤芯件设置在中空腔体中，滤芯件具有和开口方向相同的滤缝，滤缝的临近开口的一端的缝宽大于远离开口一端的缝宽。

在上述的防砂筛管中，优选的是，滤芯件包括多个直径不同的同心环筒，相邻同心环筒之间形成滤缝。

在上述的防砂筛管中，优选的是，同心环筒的外壁上具有多个间隔排布的支撑凸起，支撑凸起的顶端均抵接在与同心环筒相邻的外侧同心环筒上。

在上述的防砂筛管中，优选的是，每个过滤组件还包括：内过滤板和外过滤板，内过滤板和外过滤板上均开设有第二过滤孔，内过滤板位于滤芯件和支撑座的朝向管壁内侧的一端之间，外过滤板位于滤芯件的朝向管壁外侧的一端，第二过滤孔的开孔面积大于第一过滤孔的开孔面积。

在上述的防砂筛管中，优选的是，第二过滤孔为多个扇形通孔，扇形通孔呈辐射状排列，其中，扇形通孔的尖端指向内过滤板或者外过滤板的中央，扇形通孔的弧边朝向内过滤板或者外过滤板的边缘。

在上述的防砂筛管中，优选的是，第一过滤孔为多个间隔排布的圆形通孔。

在上述的防砂筛管中，优选的是，内过滤板和外过滤板均为圆形板。

在上述的防砂筛管中，优选的是，套管为铝合金管，过滤组件为不锈钢过滤组件。

在上述的防砂筛管中，优选的是，过滤组件焊接在筛孔中。

本实用新型提供一种防砂筛管的套管处使用铝合金材料，使其在满足筛管钻磨要求的前提下，通过设置圆形筛孔和过滤组件能提高筛管的抗挤压强度；通过使用不锈钢材料制备过滤组件提高其耐腐蚀和耐冲蚀磨损能力；通过过滤组件中滤缝外窄内宽的结构设计使其具备自清洁功能，提高抗堵塞能力；通过使用多个同心环筒组成过滤组件，提高了过滤缝隙面积，使其具有较高的过流面积和过流能力，因此也同时提高了自身的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的防砂筛管的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的图1中A部分的局部放大示意图；

图3为本实用新型实施例提供的图1中B部分的局部放大示意图；

图4为本实用新型实施例提供的筛孔的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的过滤组件的结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的多个同心环筒的俯视图；

图7为本实用新型实施例提供的单个同心环筒的俯视图；

图8为本实用新型实施例提供的单个同心环筒的右视图；

图9为本实用新型实施例提供的支撑座的主视图；

图10为本实用新型实施例提供的支撑座的俯视图；

图11为本实用新型实施例提供的内过滤板(外过滤板)的主视图；

图12为本实用新型实施例提供的内过滤板(外过滤板)的俯视图。

附图标记说明：

1-套管； 2-筛孔； 3-过滤组件；

4-接箍； 21-阶梯孔外圆； 22-阶梯孔内圆；

23-阶梯孔台阶； 31-支撑座； 32-滤芯件；

311-第一过滤孔； 321-滤缝； 322-同心环筒；

323-内过滤板； 324-外过滤板； 3211-滤缝直面；

3212-滤缝斜面； 3221-支撑凸起； 3231-第二过滤孔。

具体实施方式

图1为本实用新型实施例提供的防砂筛管的结构示意图，图2为本实用新型实施例提供的图1中A部分的局部放大示意图，图3为本实用新型实施例提供的图1中B部分的局部放大示意图，图4为本实用新型实施例提供的筛孔的结构示意图，图5为本实用新型实施例提供的过滤组件的结构示意图，图6为本实用新型实施例提供的多个同心环筒的俯视图，图7为本实用新型实施例提供的单个同心环筒的俯视图，图8为本实用新型实施例提供的单个同心环筒的右视图，图9为本实用新型实施例提供的支撑座的主视图，图10为本实用新型实施例提供的支撑座的俯视图，图11为本实用新型实施例提供的内过滤板(外过滤板)的主视图，图12为本实用新型实施例提供的内过滤板(外过滤板)的俯视图。

如图1-12所示，本实用新型提供的防砂筛管，设置在油气管柱上，防砂筛管包括套管1，套管1管壁上开设有多个圆形筛孔2，筛孔2为管壁外侧孔径大于管壁内侧孔径的阶梯孔，每个筛孔2的阶梯面上均设置有过滤组件3。

需要说明的是，在实际使用过程中，该防砂筛管优选的包括多根套管1，首尾相接组成，套设在油气管柱上。在首尾相接处采用接箍4固定，套管1两端通过机械加工形成螺纹结构，接箍4内侧具有与其配合的内螺纹结构，套管1与接箍4螺纹连接。优选的，单根套管1长度为9.4m，外径为139.7mm，内径为118.6mm。

筛孔2为圆形，避免出现现有技术中使用矩形割缝，在矩形顶角处出现应力集中现象，降低防砂筛管的抗挤压强度。筛孔2为阶梯孔结构，管壁外侧为阶梯孔外圆21，管壁内侧为阶梯孔内圆22。在阶梯孔外圆21和阶梯孔内圆22衔接处形成阶梯孔台阶23。优选的，阶梯孔外圆21直径为26mm，阶梯孔内圆22直径为16mm。过滤组件3设置在阶梯孔台阶23上。

可选的，过滤组件3包括支撑座31和滤芯件32，支撑座31位于筛孔2内，支撑座31为具有中空腔体的碗状结构，且中空腔体的朝向管壁外侧的一端具有开口，中空腔体的朝向管壁内侧的一端开设有第一过滤孔311，滤芯件32设置在中空腔体中，滤芯件32具有和开口方向相同的滤缝321，滤缝321的临近开口的一端的缝宽大于远离开口一端的缝宽。

可选的，滤芯件32包括多个直径不同的同心环筒322，相邻同心环筒322之间形成滤缝321。

需要说明的是，滤芯件32位于支撑座31中空腔体内部，滤芯件32由多个直径不同的同心环筒322套设在一起所组成。优选的，直径最大的同心环筒322直径为25mm，同心环筒322的数量为1-10个。相邻同心环筒322之间形成的滤缝321，朝向管壁外侧的滤缝321截面为滤缝直面3211，朝向管壁外侧的滤缝321截面为滤缝斜面3212，因此形成了滤缝321临近开口一端的缝宽大于远离开口一端的缝宽，即滤缝321为外窄内宽的结构。优选的，滤缝321临近开口一端的缝宽为0.05-1mm。当泥质颗粒和细沙粉体经过这样外窄内宽的滤缝321时，不会停留在其中为造成堵塞，因此，滤缝321具有自清洁功能，提高了防砂筛管的抗堵塞能力。

可选的，同心环筒322的外壁上具有多个间隔排布的支撑凸起3221，支撑凸起3221的顶端均抵接在与同心环筒322相邻的外侧同心环筒322上。

需要说明的是，每个同心环筒322外壁上还设置有多个间隔排布的支撑凸起3221，支撑凸起3221顶端抵接在相邻的同心环筒322的外壁上，优选的每个支撑凸起3221的宽度相同。支撑凸起3221用于固定相邻同心环筒322之间的距离，保证每个滤缝321临近开口的缝宽都相同。

可选的，每个过滤组件3还包括：内过滤板323和外过滤板324，内过滤板323和外过滤板324上均开设有第二过滤孔3231，内过滤板323位于滤芯件32和支撑座31的朝向管壁内侧的一端之间，外过滤板324位于滤芯件32的朝向管壁外侧的一端，第二过滤孔3231的开孔面积大于第一过滤孔311的开孔面积。

需要说明的是，在过滤组件3中同心环筒322内外两侧还设置有内过滤板323和外过滤板324，内过滤板323和外过滤板324上开设有第二过滤孔3231。外过滤板324上开设的第二过滤孔3231能增大滤缝321与沙体的接触面积，增加过滤沙体的体积。内过滤板323上开设的第二过滤孔3231具有泄流的功能，因为第二过滤孔3231的孔面积大于第一过滤孔311的孔面积，当沙体通过滤缝321后，首先接触内过滤板323，通过孔面积较大的第二过滤孔3231。而后接触支撑座31，通过孔面积较小的第一过滤孔311。孔面积沿沙体流动方向依次减小，保证细小的沙体能快速通过过滤组件3，避免造成堵塞。

可选的，第二过滤孔3231为多个扇形通孔，扇形通孔呈辐射状排列，其中，扇形通孔的尖端指向内过滤板323或者外过滤板324的中央，扇形通孔的弧边朝向内过滤板323或者外过滤板324的边缘。

需要说明的是，第二过滤孔3231设置为扇形，扇形的边缘不存在顶角，可以避免形成应力集中现象。并且扇形尖端指向内过滤板323或外过滤板324的中央，扇形通孔朝向内过滤板323或外过滤板324的边缘，这样的设置能保证沙体在冲击力的作用下，均匀分布在内过滤板323或外过滤板324的表面，防止其聚集在内过滤板323或外过滤板324的中央部分，造成过滤组件3的堵塞。

可选的，第一过滤孔311为多个间隔排布的圆形通孔。

可选的，内过滤板323和外过滤板324均为圆形板。

需要说明的是，第一过滤孔311设置为多个间隔排布分圆形通孔，是为防止在孔边缘形成应力集中的现象，并且第一过滤孔311是设置在支撑座31朝向管壁内侧的一端，若其孔面积过大会造成支撑座31的支撑强度下降，因此为保证其能完成支撑作用，其孔面积不易设置过大，保证沙体通过即可。

可选的，套管1为铝合金管，过滤组件3为不锈钢过滤组件3。

需要说明的是，铝合金材料较现有技术中使用的钛钢材料材质柔软，套管1使用铝合金材料能保证其具有良好的可钻性，便于报废套管1被钻磨打捞。而过滤组件3使用不锈钢材料，既能避免沙体中的水分和油分腐蚀过滤组件3，又能防止沙体磨损冲击而破坏过滤组件3，提高其的耐冲击磨损能力和耐腐蚀性能。

可选的，过滤组件3焊接在筛孔2中。

需要说明的是，过滤组件3嵌入筛孔2后，通过焊接固定在筛孔2内部，焊接部位优选在支撑座31外侧壁与阶梯孔外圆21内侧壁之间。

本实用新型提供一种防砂筛管的套管1处使用铝合金材料，使其在满足筛管钻磨要求的前提下，通过设置圆形筛孔2和过滤组件3能提高筛管的抗挤压强度；通过使用不锈钢材料制备过滤组件3提高其耐腐蚀和耐冲蚀磨损能力；通过过滤组件3中滤缝321外窄内宽的结构设计使其具备自清洁功能，提高抗堵塞能力；通过使用多个同心环筒322组成过滤组件3，提高了过滤缝321隙面积，使其具有较高的过流面积和过流能力，因此也同时提高了自身的使用寿命。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。