專利名稱：自適應(yīng)充填膨脹篩管及其膨脹方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于石油井下鉆采工具領(lǐng)域，涉及一種石油井下自適應(yīng)充填膨脹篩管及其膨脹方法，用于油氣井防砂。
背景技術(shù)：
油氣井出砂是困擾疏松砂巖油藏開采的一個主要問題，它不僅易造成油井的減產(chǎn)、停產(chǎn)，加劇地面和井下設(shè)備的磨損，而且嚴(yán)重時還會造成套管的損壞和油井報廢。資料報道，全世界的油井估計有40％的需要防砂，這個比例每年還在遞增，這是因為隨著油田進(jìn)入特高含水開發(fā)期，采出強度越來越高，使原本不出砂的油井開始出砂，原本輕微出砂的油井開始大量出砂。然而，現(xiàn)有的各種防砂方法大都難以勝任中后期出砂較嚴(yán)重或經(jīng)過多次防砂作業(yè)的油井，以及出細(xì)粉砂水平井的防砂任務(wù)，相應(yīng)的防砂作業(yè)費用越來越高。如何有效地防止與控制油井出砂是目前世界上各石油開采國競相研究的課題。
現(xiàn)有的各種可膨脹防砂篩管都是基于整體膨脹的原理設(shè)計的，其不可避免地存在下述問題若井眼極不規(guī)則，在井徑縮小處膨脹篩管會壓實近井地帶，生產(chǎn)時不易恢復(fù)地層原始狀態(tài)，對于井徑擴(kuò)大處，無法實現(xiàn)篩管與井壁或套管環(huán)空的“零間隙”，影響防砂效果；在篩管膨脹過程中，若遇井壁坍塌等復(fù)雜情況會致使膨脹中斷，很難得到滿意結(jié)果；無法實現(xiàn)分層開采和分層控制；完井工藝和設(shè)備復(fù)雜化、成本高、本體與絲扣連接處的抗拉和抗扭能力薄弱，遇卡時，活動能力受限制等缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種石油井下自適應(yīng)充填膨脹篩管及其膨脹方法，用于油氣井防砂。
本發(fā)明的原理所發(fā)明的自適應(yīng)充填膨脹篩管主要由內(nèi)支撐割縫管、專用充填接箍、可徑向擴(kuò)展罩、可徑向擴(kuò)展復(fù)合濾芯、支撐架、脹緊塊、脹緊螺釘和封堵等組成。井下施工作業(yè)時，要求自適應(yīng)充填膨脹篩管對準(zhǔn)油層部位，當(dāng)所用作業(yè)管柱下好后，采用泵車和專用充填工具向自適應(yīng)充填膨脹篩管內(nèi)充填攜帶固體顆粒的高壓液體，液體從自適應(yīng)充填膨脹篩管內(nèi)流出，固體顆粒被阻擋在內(nèi)支撐割縫管和可徑向擴(kuò)展復(fù)合濾芯之間，隨著充填液的不斷注入，充填的固體顆粒越來越多，其推擠膨脹壓力不斷升高，較大的膨脹力推擠可徑向擴(kuò)展復(fù)合濾芯和可徑向擴(kuò)展罩向外作基本無塑性變形的擴(kuò)展膨脹，使它們緊貼于生產(chǎn)套管的內(nèi)壁或裸眼井壁上，從而實現(xiàn)“零環(huán)空”的作業(yè)要求。由于可徑向擴(kuò)展復(fù)合濾芯和可徑向擴(kuò)展罩的高擴(kuò)展性，以及充填固體顆粒流動性，即使在井眼極不規(guī)則處，仍能很好地實現(xiàn)“零環(huán)空”和膨脹壓力的各向同性。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點1.本發(fā)明是采用部分膨脹的原理來設(shè)計自適應(yīng)充填膨脹篩管的，與目前常見的整體膨脹篩管相比，可使膨脹力降低2倍以上、降低作業(yè)成本2～3倍、且機械裝置簡單。
2.自適應(yīng)充填膨脹篩管的可徑向擴(kuò)展復(fù)合濾芯和可徑向擴(kuò)展罩具有較大的自由拓展儲備量，以及充填固體顆粒流動性，可使上述兩種膨脹層在攜帶固體顆粒高壓液的充填和推擠作用下作自由拓展膨脹，即使在井眼極不規(guī)則處，仍能很好地實現(xiàn)“零環(huán)空”和膨脹壓力的各向同性。
3.采用專用封隔器和膨脹工藝可以實現(xiàn)對油井的分層開采與分層控制。
4.針對目前常用的矩形縫割縫篩管易產(chǎn)生砂堵，以及單梯形縫割縫篩管縫口易被磨損擴(kuò)大，造成篩管失效的問題，本發(fā)明提出的自適應(yīng)充填膨脹篩管的內(nèi)支撐割縫管采用本發(fā)明人已獲得實用新型專利的“復(fù)合型腔割縫篩管”，該篩管的每條割縫的結(jié)構(gòu)都是由管外至管內(nèi)依次連接的外窄內(nèi)寬角度較小的梯形縫、過渡圓弧和角度較大的梯形縫構(gòu)成的。該篩管外層近似于矩形的梯形縫因角度很小，可有效地降低縫的磨損速度，提高篩管的使用壽命；內(nèi)層大角度的梯形縫可較大地降低縫對原油的流阻，有效地提高原油的采出率。


圖1為依據(jù)本發(fā)明所設(shè)計出的自適應(yīng)充填膨脹篩管的結(jié)構(gòu)示意圖，圖1為圖2中A-A位置的剖面圖。
圖2為自適應(yīng)充填膨脹篩管的外形結(jié)構(gòu)示意圖，也是圖1的俯視圖。
具體實施例方式
參見圖1。本發(fā)明的自適應(yīng)充填膨脹篩管是采用圓周上均勻分布的多個脹緊螺釘和脹緊塊把可徑向擴(kuò)展復(fù)合濾芯和可徑向擴(kuò)展罩固定于專用充填接箍上的，專用充填接箍的軸向上還開有充填孔，以提供充填液的通道。
參見圖2。本發(fā)明的自適應(yīng)充填膨脹篩管主要由八部分組成。1是專用充填接箍，主要用于自適應(yīng)充填膨脹篩管間的連接、提供充填通道、支撐脹緊塊等的作用；2是可徑向擴(kuò)展罩，為徑向波折管狀結(jié)構(gòu)，其上帶有徑向通孔或徑向通縫，膨脹時以自由拓展為主，基本無塑性變形，主要用于保護(hù)可徑向擴(kuò)展復(fù)合濾芯、提高篩管的膨脹均勻性和可靠性；3是可徑向擴(kuò)展復(fù)合濾芯，它是采用不銹鋼絲編制或燒結(jié)而成的具有復(fù)合網(wǎng)孔的徑向波折管狀結(jié)構(gòu)，主要用于阻擋地層砂和控制采出砂的粒徑，同時阻擋充填固體顆粒的外泄，它可在充填固體顆粒的推擠作用下向外擴(kuò)展膨脹，該層向外擴(kuò)展時主要是把徑向波折結(jié)構(gòu)展成圓形，基本不產(chǎn)生塑性變形，因而膨脹后濾芯的網(wǎng)孔尺寸基本不變，即膨脹后不影響防砂效果；4支撐架，用于支撐可徑向擴(kuò)展復(fù)合濾芯和可徑向擴(kuò)展罩，并使它們與內(nèi)支撐割縫管間保持所設(shè)計的間隙，以利于攜帶固體顆粒高壓液的順利充填；5是脹緊塊，其上攻有螺紋孔，并與專用充填接箍上的槽作過盈配合，用于固定可徑向擴(kuò)展復(fù)合濾芯和可徑向擴(kuò)展罩；5是脹緊螺釘，用于連接脹緊塊、可徑向擴(kuò)展復(fù)合濾芯和可徑向擴(kuò)展罩；7是封堵，被焊接在油管或套管上，用于固定脹緊塊，支撐可徑向擴(kuò)展復(fù)合濾芯和可徑向擴(kuò)展罩，并阻止固體顆粒的流出；8是內(nèi)支撐割縫管，其壁厚較厚，主要起支撐固體顆粒和外膨脹管，以及防砂作用。
權(quán)利要求
1.一種自適應(yīng)充填膨脹篩管，該篩管主要包括專用充填接箍1、可徑向擴(kuò)展罩2、可徑向擴(kuò)展復(fù)合濾芯3、支撐架4、脹緊塊5、脹緊螺釘6、封堵7、內(nèi)支撐割縫管8。
2.如權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)充填膨脹篩管，其特征在于所述的專用充填接箍由兩段不同直徑的軸套組成，粗、細(xì)軸套上都有溝槽，兩端內(nèi)孔有螺紋，整個接箍的軸向上有通孔。
3.如權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)充填膨脹篩管，其特征在于所述的可徑向擴(kuò)展罩是帶有徑向波折的管狀結(jié)構(gòu)，其上開有徑向通孔或徑向通縫。
4.如權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)充填膨脹篩管，其特征在于所述的可徑向擴(kuò)展復(fù)合濾芯是帶有徑向波折的管狀結(jié)構(gòu)，用不朽鋼絲編制或燒制而成。
5.如權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)充填膨脹篩管，其特征在于所述的支撐架是采用鋼桿折彎而成的徑向波折結(jié)構(gòu)。
6.一種自適應(yīng)充填膨脹篩管的膨脹方法，其特征在于采用攜帶固體顆粒的高壓液體充填擠壓的方法來實現(xiàn)篩管膨脹。
全文摘要
本發(fā)明提供一種自適應(yīng)充填膨脹篩管，用于油氣井防砂，屬于石油井下鉆采工具領(lǐng)域。所發(fā)明的篩管主要由內(nèi)支撐割縫管、專用充填接箍、可徑向擴(kuò)展罩、可徑向擴(kuò)展復(fù)合濾芯、支撐架、脹緊塊、脹緊螺釘和封堵等組成。井下施工作業(yè)時，要求自適應(yīng)充填膨脹篩管對準(zhǔn)油層部位，采用泵車和專用充填工具向自適應(yīng)充填膨脹篩管內(nèi)充填攜帶固體顆粒的高壓液體，利用固體顆粒的擠壓作用使可徑向擴(kuò)展復(fù)合濾芯和可徑向擴(kuò)展罩產(chǎn)生擴(kuò)展膨脹，脹緊于生產(chǎn)套管的內(nèi)壁或裸眼井壁上，用以阻擋地層砂和控制采出砂的粒徑。與常見的整體膨脹篩管相比，本發(fā)明的篩管可使膨脹力降低2倍以上、降低作業(yè)成本2～3倍；可在井眼極不規(guī)則處實現(xiàn)“零環(huán)空”和膨脹壓力的各向同性。
文檔編號E21B43/02GK101067370SQ200710014348
公開日2007年11月7日 申請日期2007年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月23日
發(fā)明者劉永紅, 李慶云, 李小朋 申請人:中國石油大學(xué)(華東)