专利名称：双层预充填可膨胀防砂筛管的制作方法
技术领域：
本发明属于石油井下钻采工具领域，涉及一种石油双层预充填可膨胀防砂筛管。
背景技术：
油气井出砂是石油开采中遇到的重要问题之一，出砂的主要危害是易造成油井的减产或停产、加剧地面和井下设备的磨损，以及造成套管的损坏和油井报废等。资料报道，全世界的油井估计有40％需要防砂，如果井下防砂方法选择不当会使油井产量和效益急剧下降。
目前油田上常用的砾石充填和独立筛管完井防砂方法都存在着一些缺陷。如，砾石充填完井易产生深度过滤，造成筛管堵塞，影响产量；此外，其作业设备复杂、费用较高。独立筛管完井易于安装，且价格便宜，其缺点是在疏松地层中，易在筛管与套管的环空中形成泥砂饼层，堵塞渗油通道。因此研究开发防砂效果好、作业费用低的防砂装置和工艺具有十分重要的技术和经济意义。
为了更有效地控制井下出砂，国际Weatherford Petroline Aberdeenbased公司研制出可膨胀防砂筛管(ESS)，它是在壳牌石油公司扩张式钻杆专利技术的基础上研制成功的。经过膨胀作业之后，膨胀筛管的外壁可以紧紧地贴紧生产套管的内壁或者裸眼的井壁，实现“零环空”的作业要求。由于“零环空”的存在，大大降低了生产过程中地层微粒的重新排列程度，防止膨胀筛管堵塞，且近地层压降减小，从而降低了地层表皮系数和生产过程中的近井眼损害程度，提高了产能。近井眼生产压差低，降低了筛管冲蚀破坏的可能性，提高了膨胀筛管寿命和单井寿命，延缓了底水的推进速度，提高了油气藏的采收率。此外，膨胀筛管防砂技术还可以对一些损坏套管起到一定程度的修复作用。该技术被认为是21世纪石油钻采行业的核心技术之一。
膨胀筛管防砂完井技术除上述优点外，还存在无法实现分层开采和分层控制、完井工艺和设备复杂化、所需膨胀力大、本体与丝扣连接处的抗拉和抗扭能力薄弱，遇卡时，活动能力受限制等缺陷。目前，该技术在国外油田已得到推广应用，在我国油田中未得到推广应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种石油双层预充填可膨胀防砂筛管，用于石油采油防砂。
本发明的原理所发明的双层预充填可膨胀防砂筛管主要由内割缝筛管、充填层、外防砂卷管和防护罩四部分组成。该膨胀筛管在下井前先在地面上向内割缝筛管和外防砂卷管间充填砾石(或其它过滤介质)，充填后的膨胀筛管外径应小于油井套管内径10mm左右，以利于该筛管能顺利地下入到油井的油层部位。当该膨胀筛管下到油层部位后，再一次向内割缝筛管和外膨胀筛管间充填砾石(或其它过滤介质)，由于内割缝管的强度比外防砂卷管和外防护罩的强度高得多，因此，外层防砂管在充填砾石(或其它过滤介质)的作用下向外扩张膨胀，经过膨胀作业之后，外防护罩和外防砂卷管紧紧地胀在生产套管的内壁或者裸眼的井壁，实现“零环空”的作业要求。该膨胀筛管的外防砂卷管、充填层和内割缝筛管均具有防砂功能。
本发明与现有技术相比具有如下优点1.本发明提出的双层预充填可膨胀割缝防砂筛管是采用向内外层防砂管间充填砾石(或其它过滤介质)的方法，使外防砂卷管和防护罩胀紧在生产套管的内壁或裸眼的井壁上，与目前常见的可膨胀筛管防砂方法相比，可使膨胀力降低1～2倍、降低作业成本2～3倍、且机械装置简单。
2.针对现有的可膨胀筛管防砂方法难于防粉细砂的问题，本发明提出的双层预充填可膨胀割缝防砂筛管采用外防砂卷管阻挡原油携带的较粗的砂粒，较细的砂粒进入外层割缝管后被充填的砾石(或其它过滤介质)层阻挡，很细的砂粒被原油带至地面，避免堵塞筛管的渗油通道，较大的砂粒在筛管外面堆积成“砂桥”，达到进一步防砂的目的和支撑骨架的作用。
3.针对目前常用的矩形缝割缝筛管易产生砂堵，以及单梯形缝割缝筛管缝口易被磨损扩大，造成筛管失效的问题，本发明提出的双层预充填可膨胀割缝防砂筛管的内割缝筛管采用本发明人已获得实用新型专利的“复合型腔割缝筛管”，该筛管的每条割缝的结构都是由管外至管内依次连接的外窄内宽角度较小的梯形缝、过渡圆弧和角度较大的梯形缝构成的。该筛管外层近似于矩形的梯形缝因角度很小，可有效地降低缝的磨损速度，提高筛管的使用寿命；内层大角度的梯形缝可较大地降低缝对原油的流阻，有效地提高原油的采出率，透油率可提高1倍以上。
图1为依据本实用新型所设计出的双层预充填可膨胀防砂筛管的结构示意图，图1为图2中A-A位置的剖面图。
图2为双层预充填可膨胀防砂筛管外形结构示意图，也是图1的俯视图。
图3为内割缝筛管的结构示意图，图3为图4中A-A位置的剖面图。
图4为内割缝筛管的割缝布置示意图，也是图3的俯视图。
具体实施例方式
参见图1。本发明的双层预充填可膨胀防砂筛管主要由四部分组成。1是内割缝防砂筛管，其壁厚较厚，主要起支撑砾石(或其它过滤介质)和外膨胀管，以及防砂的作用；2是充填砾石(或其它过滤介质)层，主要起胀开外防砂卷管和防护罩，使它们紧紧地胀紧在油层套管地内壁上，同时还起防砂作用；3是外防砂卷管，它是采用割缝钢板或金属丝网卷制而成的，其在充填砾石(或其它过滤介质)层的推挤作用下向扩展膨胀，该层卷管的壁厚较薄，其向外扩展时缝宽基本保持不变，具有良好的防砂作用；4是防护罩，主要防止外防砂卷管松脱和砾石(或其它过滤介质)向外泄露的作用，同时还可以控制外防砂卷管向外均匀膨胀扩展，达到良好的膨胀与防砂效果。
参见图2。本发明的双层预充填可膨胀防砂筛管所采用防护罩的壁厚较薄，在其上开设了许多通孔或透缝，它既可以起到防止外防砂卷管松脱和砾石(或其它过滤介质)泄露的作用，同时又可以起到均衡膨胀力的作用。
参见图3。本发明的双层预充填可膨胀防砂筛管所采用的内割缝筛管为复合型腔割缝防砂筛管，该筛管上的每条缝腔在管外层的一段壁厚内缝的形状为矩形或呈外窄内宽角度变化较小的变截面缝，其下端连接一个外窄内宽角度变化较大的变截面缝。该筛管外层的一段割缝用于防砂，当有微小的砂粒进入缝腔时易被原油带走，使割缝始终保持畅通，该缝口的磨损速度慢，可有效地提高筛管的使用寿命。管壁内部段呈外窄内宽角度变化较大的变截面缝可较大地降低缝对原油的流阻，有效地提高原油的采出率。
权利要求
1.一种双层预充填可膨胀防砂筛管，该膨胀筛管主要包括内割缝防砂筛管1、充填层2、外防砂卷管3、防护罩4。
2.如权利要求1所述的双层预充填可膨胀防砂筛管，其特征在于所述的内层割缝防砂筛管的管体上有透缝。
3.如权利要求1所述的双层预充填可膨胀防砂筛管，其特征在于所述的外防砂卷管是采用割缝钢板或金属丝网卷制而成的，该卷管卷制后的接口处存在一定的重叠。
4.如权利要求1所述的双层预充填可膨胀防砂筛管，其特征在于通过向内层防砂管与外防砂卷管间充填砾石或其它过滤介质，使外防砂卷管向外扩张膨胀。
5.如权利要求1所述的双层预充填可膨胀防砂筛管，其特征在于防护罩为其上开有通孔或透缝的管体。
全文摘要
本发明涉及一种具有双层预充填的可膨胀防砂筛管。该筛管主要由四部分组成。1是内割缝防砂筛管，其壁厚较厚，主要起支撑充填层和外膨胀管，以及防砂作用；2是充填层，主要起胀开外层防砂卷管和防护罩，以及防砂作用；3是外防砂卷管，在充填层的推挤作用下向外扩展膨胀，主要起阻止充填材料外漏和防砂作用；4是防护罩，主要防止外层割缝防砂卷管松脱和充填层向外泄漏的作用，同时还起到均衡膨胀力的作用。与现有的砾石充填防砂和膨胀筛管防砂方法相比，本发明的可膨胀筛管的寿命提高1倍以上、降低作业成本2～3倍、膨胀力降低1～2倍、透油率提高1倍以上。
文档编号E21B43/02GK1601051SQ20041003541
公开日2005年3月30日 申请日期2004年7月15日 优先权日2004年7月15日
发明者刘永红 申请人:石油大学(华东)