一种环空自充填防砂筛管的制作方法

本发明属于石油天然气完井技术领域，具体涉及一种环空自充填防砂筛管。

背景技术：

目前国内外常用的油气井防砂工艺主要分为化学防砂和机械防砂，其中机械防砂是应用最为广泛的防砂方式。现有技术中，机械防砂完井的方式要么存在防砂效果差的问题，要么存在施工工艺复杂和成本高的问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种防砂效果好、施工工艺简单和成本低的环空自充填防砂筛管。

为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种环空自充填防砂筛管，包括基管、挡砂层和卡环。其中，挡砂层套设在基管上，挡砂层通过卡环固定在基管两端。基管上设有均匀布置的第一流通孔。挡砂层包括由聚氨酯泡沫制成的骨架材料和在骨架材料中反复浸渍的热熔胶材料从而形成可压缩的复合泡沫。

根据本发明的环空自充填防砂筛管，其中的基管位于筛管的最里层，一方面支撑固定筛管的其他结构，一方面是地层流体流入管柱中的最后通道，基管的两端可以分别连接常规的油套管接头，用于与其他筛管、油套管等连接。由于挡砂层仅仅包括由常规的聚氨酯泡沫制成的骨架材料和在骨架材料中反复浸渍的热熔胶材料形成可压缩的复合泡沫，在室温下固化后粘结强度高，加热至确定温度后可熔，相比现有技术，加工工艺简单，成本更低。

本发明涉及的环空自充填防砂筛管下入地层后，在确定的温度和压力条件下，循环完井液后挡砂层开始自发膨胀，直到完全充满环空，在油气井生产过程中，挡砂层始终处于过盈膨胀状态，可以紧紧贴住裸眼井壁或套管内壁，可防止地层砂的运移，从而避免由于地层砂重新分布而形成井眼低渗透带。另外，本发明涉及的环空自充填防砂筛管应用在在裸眼井中，防砂层膨胀后能够起到支撑裸眼井壁的作用，保持井壁稳定，防止井壁坍塌，应用在套管井中可以起到减缓套管腐蚀的作用。因此，本发明涉及的环空自充填防砂筛管可以有效防砂挡砂，并且安全可靠。由于筛管膨胀前径向厚度相对膨胀后径向厚度要小得多，因此在完井工艺中可以选择内径较大的基管，并且基管内部没有变径，因此能够满足较大通径完井需求，在同一井眼尺寸下能够提供更大的完井内径，有利于生产后续作业。再次，本发明涉及的防砂筛管不需要大型的地面设备，施工工艺简单，有利于在各种井形中推广应用。

对于上述技术方案，还可进行如下所述的进一步的改进。

根据本发明的环空自充填防砂筛管，在一个优选的实施方式中，基管与挡砂层之间设有隔层，隔层上设有第二流通孔。

通过设置隔层，通过隔层上的流通孔，能够提高过滤面积和过流面积，从而能够尽可能地降低生产过程中筛管堵塞的风险。

具体地，在一个优选的实施方式中，隔层构造为网状结构。

构造为网状结构的隔层，能够进一步确保提高过滤面积和过流面积。

具体地，在一个优选的实施方式中，隔层上设有若干均匀布置的圆形通孔。

在隔层上设置圆形通孔的流通形式，加工简单便捷，流通效果好。

进一步地，在一个优选的实施方式中，挡砂层的外表面设有张紧保护层，张紧保护层由可溶性材料制成。

通过设置张紧保护层，一方面能够在挡砂层材料压缩到位冷却后将可膨胀材料张紧定型，另一方面能够防止挡砂层损坏或提前膨胀。张紧保护层由可溶性材料制成，下入井后逐渐熔化直至完全消失，从而避免影响挡砂层的挡砂效果。

具体地，在一个优选的实施方式中，张紧保护层包括pva薄膜。

pva薄膜在确定温度压缩时，能够将可溶保护层缚着在挡砂层外表面上。由于pva具有独特的强力粘接性、皮膜柔韧性、平滑性、耐油性、耐溶剂性、保护胶体性和耐磨性，可在80-90℃水中溶解，因此特别适用于挡砂层表面的张紧保护层。

具体地，在一个优选的实施方式中，张紧保护层包括水溶性热熔胶。

水溶性热熔胶便于与挡砂层粘接紧缚。

进一步地，在一个优选的实施方式中，挡砂层与卡环的连接处设有防裂环，防裂环的其中一部分套设在挡砂层与卡环之间，防裂环的另一部分套设在挡砂层上。

由于挡砂层膨胀后挡砂层的外径会比卡环的外径大出很多，因此在挡砂层与卡环的连接处挡砂层容易出现裂缝，影响挡砂效果。通过设置防裂环，能够防止挡砂层膨胀时在卡环处形成裂缝。

进一步地，在一个优选的实施方式中，套设在挡砂层上的防裂环的部分包括通过割缝形成的条状结构。

环绕在挡砂层两端的防裂环的存在使得挡砂层开始膨胀时两端的膨胀速度小于中间部分的膨胀速度，到了确定程度挡砂层的两端也会撑开防裂环的条状结构，在该膨胀过程中，条状结构部分会始终紧密贴合在挡砂层上，防止挡砂层与卡环连接处出现裂缝。由于条状结构之间存在缝隙，完井液能够渗入，不会影响张紧保护层的溶化以及挡砂层的膨胀。

进一步地，在一个优选的实施方式中，挡砂层沿基管的轴向设置若干段，每段挡砂层之间通过中间卡环固定。

根据筛管的长度或者生产需要，将挡砂层合理分为若干段，通过中间卡环固定，这样能够使得整个筛管的结构更加稳定可靠和满足不同的生产需求。

具体地，在一个优选的实施方式中，第一流通孔采用割缝、打孔和开口的方式形成。

上述几种形式的流通孔形式都能很好地满足基管内井下流体的流通需求从而避免筛管被堵塞。

相比现有技术，本发明的优点在于：防砂效果好、施工工艺简单和成本低。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1示意性显示了本发明实施例的环空自充填防砂筛管膨胀前的整体结构；

图2示意性显示了本发明实施例的环空自充填防砂筛管膨胀后的整体结构。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明，但并不因此而限制本发明的保护范围。

图1示意性显示了本发明实施例的环空自充填防砂筛管10膨胀前的整体结构。图2示意性显示了本发明实施例的环空自充填防砂筛管10膨胀后的整体结构。

如图1和图2所示，根据本发明实施例的环空自充填防砂筛管10，包括基管1、挡砂层2和卡环3。其中，挡砂层2套设在基管1上，挡砂层2通过卡环3固定在基管1两端。基管1上设有均匀布置的第一流通孔11，挡砂层2与基管1之间设有用于流体流通的间隙。挡砂层2包括由聚氨酯泡沫制成的骨架材料和在骨架材料中反复浸渍的热熔胶材料从而形成可压缩的复合泡沫。根据本发明实施例的防砂筛管，其中的基管位于筛管的最里层，一方面支撑固定筛管的其他结构，一方面是地层流体流入管柱中的最后通道，基管的两端可以分别连接常规的油套管接头，用于与其他筛管、油套管等连接。由于挡砂层仅仅包括由常规的聚氨酯泡沫制成的骨架材料和在骨架材料中反复浸渍的热熔胶材料形成可压缩的复合泡沫，在室温下固化后粘结强度高，加热至确定温度后可熔，相比现有技术，加工工艺简单，成本更低。

本发明实施例涉及的环空自充填防砂筛管下入地层后，在确定的温度和压力条件下达到触发条件，循环完井液后挡砂层开始自发膨胀，直到完全充满环空，在油气井生产过程中，挡砂层始终处于过盈膨胀状态，可以紧紧贴住裸眼井壁或套管内壁，可防止地层砂的运移，从而避免由于地层砂重新分布而形成井眼低渗透带。另外，本发明涉及的防砂筛管应用在在裸眼井中，防砂层膨胀后能够起到支撑裸眼井壁的作用，保持井壁稳定，防止井壁坍塌，应用在套管井中可以起到减缓套管腐蚀的作用。因此，本发明涉及的环空自充填防砂筛管可以有效防砂挡砂，并且安全可靠，由于筛管膨胀前径向厚度相对膨胀后径向厚度要小得多，因此在完井工艺中可以选择内径较大的基管，并且基管内部没有变径，因此能够满足较大通径完井需求，在同一井眼尺寸下能够提供更大的完井内径，有利于生产后续作业。再次，本发明涉及的环空自充填防砂筛管不需要大型的地面设备，施工工艺简单，有利于在各种井形中推广应用。

进一步地，在本实施例中，如图1和图2所示，挡砂层2沿基管1的轴向设置若干段，每段挡砂层2之间通过中间卡环6固定。根据筛管的长度或者生产需要，将挡砂层合理分为若干段，通过中间卡环固定，这样能够使得整个筛管的结构更加稳定可靠和满足不同的生产需求。具体地，在本实施例中，第一流通孔11采用割缝、打孔和各种开口的方式形成。这几种形式的流通孔都能很好地满足基管内井下流体的流通需求从而避免筛管被堵塞。

具体地，在本实施例中，如图1和图2所示，卡环3为圆环形结构，并且卡环3的两端内壁上分别具有能够与基管1和挡砂层2的端部形成配合的安装槽，卡环3的两端均设有圆锥形倒角以便于筛管下井过程顺畅。中间卡环6为圆环形结构，并且中间卡环6的两端内壁上分别具有能够与挡砂层2的端部形成配合的安装槽，卡环3的两端均设有圆锥形倒角以便于筛管下井过程顺畅。卡环3和中间卡环6均通过螺钉8与基管1连接固定。

根据本发明实施例的环空自充填防砂筛管，如图1和图2所示，优选地，基管1与挡砂层2之间设有隔层4，隔层4上设有第二流通孔41。通过设置隔层，通过隔层上的流通孔，能够提高过滤面积和过流面积，从而能够尽可能地降低生产过程中筛管堵塞的风险。具体地，在本实施例中，隔层4构造为网状结构。构造为网状结构的隔层，能够进一步确保提高过滤面积和过流面积。优选地，在一个未示出的实施方式中，隔层4上设有若干均匀布置的圆形通孔。在隔层上设置圆形通孔的流通形式，加工简单便捷，流通效果好。

如图1和图2所示，进一步地，在本实施例中，挡砂层2的外表面设有张紧保护层5，张紧保护层5由可溶性材料制成。通过设置张紧保护层，一方面能够在挡砂层材料压缩到位冷却后将可膨胀材料张紧定型，另一方面能够防止挡砂层损坏或提前膨胀。张紧保护层由可溶性材料制成，下入井后逐渐熔化直至完全消失，从而避免影响挡砂层的挡砂效果。具体地，在一个优选的实施方式中，张紧保护层5包括pva薄膜。pva薄膜在确定温度压缩时，能够将可溶保护层缚着在挡砂层外表面上。由于pva具有独特的强力粘接性、皮膜柔韧性、平滑性、耐油性、耐溶剂性、保护胶体性和耐磨性，可在80-90℃水中溶解，因此特别适用于挡砂层表面的张紧保护层。具体地，在另一个优选的实施方式中，张紧保护层5包括水溶性热熔胶。水溶性热熔胶便于与挡砂层粘接紧缚。

如图1和图2所示，进一步地，在本实施例中，挡砂层2与卡环3的连接处设有防裂环7，防裂环7的其中一部分套设在挡砂层2与卡环3之间，防裂环7的另一部分套设在挡砂层2上。由于挡砂层膨胀后挡砂层的外径会比卡环的外径大出很多，因此在挡砂层与卡环的连接处挡砂层容易出现裂缝，影响挡砂效果。通过设置防裂环，能够防止挡砂层膨胀时在卡环处形成裂缝。进一步地，在本实施例中，套设在挡砂层2上的防裂环7的部分包括通过割缝形成的条状结构72。具体地，防裂环7环绕在挡砂层2两端，包括完整的圆环部分71和从圆环71上割缝形成的条状结构72。防裂环7通过卡环3固定，完整的圆环部分71深入到卡环3中。环绕在挡砂层两端的防裂环的存在使得挡砂层开始膨胀时两端的膨胀速度小于中间部分的膨胀速度，到了确定程度挡砂层的两端也会撑开防裂环的条状结构，在该膨胀过程中，条状结构部分会始终紧密贴合在挡砂层上，防止挡砂层与卡环连接处出现裂缝。由于条状结构之间存在缝隙，完井液能够渗入，不会影响张紧保护层的溶化以及挡砂层的膨胀。

根据上述实施例，可见，本发明涉及的环空自充填防砂筛管，防砂效果好、施工工艺简单和成本低。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。