防砂篩管及其制作方法與流程

本發明涉及油氣井的防砂結構，尤其涉及防砂篩管及其制作方法。

背景技術：

油氣井開采過程中，普遍存在地層出砂現象，采取防砂措施是解決油氣井出砂問題的主要手段，而防砂篩管是防砂措施中最重要、應用最廣泛的工具。

目前在油氣井中使用的防砂篩管容易產生堵塞、沖蝕破壞、腐蝕破壞等故障，導致篩管失效，并且篩管失效后，往往難以打撈，甚至有油氣井因篩管不能成功打撈，而被迫關井，甚至報廢。對于篩管打撈困難或打撈成本高的油氣井，可以采取篩管鉆磨的方式，將井內防砂篩管全部或部分鉆磨掉，再重新進行防砂完井。目前油井多采用割縫防砂篩管，該割縫防砂篩管實際是在基管側壁上設置多個平行于該基管中心軸的縫隙。

然而，該割縫防砂篩管的過流面積低，過流能力差，難以滿足防砂需求。

技術實現要素：

本發明提供一種防砂篩管及其制作方法，以提高過流面積，提高過流能力，從而滿足防砂需求。

本發明提供的防砂篩管，包括：基管和多個過濾單元；所述基管的管壁上設置有多個通孔，一個過濾單元設置在一個通孔內；每個過濾單元包括：過濾組件和保護片，所述過濾組件沿所述基管的外管壁到所述基管的內管壁的方向設置有多個環形縫，所述保護片上設置有通孔；所述過濾組件設置在所述管壁上的通孔內遠離所述外管壁的位置，所述保護片設置在所述管壁上的通孔內靠近所述外管壁的位置。

可選的，所述保護片為圓形片狀結構，所述保護片上設置有多個通孔。

可選的，所述保護片上設置有多個扇形通孔，所述扇形通孔呈輻射狀排列，其中，所述扇形通孔的尖端指向所述保護片的中央，所述扇形通孔的弧邊朝向所述保護片的邊緣。

可選的，所述管壁上的通孔為由所述外管壁至所述內管壁方向上半徑減小的臺階通孔，所述過濾單元設置在所述管壁上的通孔內最大半徑位置對應的臺階上。

可選的，所述管壁上的通孔為由所述外管壁至所述內管壁方向上半徑減小的臺階通孔；

所述每個過濾單元還包括支撐座，所述支撐座包括側板、底板和空腔；所述側板與所述底板垂直設置，所述底板上設置有至少一個通孔，所述空腔為所述側板和所述底板所形成的空腔；所述底板設置在所述管壁上的通孔內最大半徑位置對應的臺階上；

所述側板與所述管壁上的通孔貼合，所述過濾組件設置在所述空腔內。

可選的，所述過濾組件由半徑不同的多個過濾環套設組成，相鄰過濾環之間設置有支撐條，用以在所述相鄰過濾環間形成環形縫，且相鄰環形縫寬度相等。

可選的，在所述外管壁到所述內管壁方向上，每個過濾環厚度逐漸減小，所述相鄰過濾環間的環形縫寬度逐漸增大。

可選的，所述基管的一端設置有連接件，所述連接件為接箍；所述基管的一端與所述連接件螺紋連接。

本發明提供的防砂篩管的制作方法，包括：

在基管的管壁上均勻鉆取多個通孔；

將一個過濾組件和一個保護片組裝，形成多個過濾單元中的一個過濾單元；其中，所述過濾組件沿所述基管的外管壁到所述基管的內管壁的方向設置有多個環形縫；所述保護片上設置有通孔；

將每個過濾單元中的過濾組件安裝在所述管壁上的通孔內遠離所述外管壁的位置，所述保護片安裝在所述管壁上的通孔內靠近所述外管壁的位置。

本發明提供的防砂篩管，包括：基管和多個過濾單元；該基管的管壁上設置有多個圓形通孔，一個過濾單元設置在一個通孔內；每個過濾單元包括：過濾組件和保護片，該過濾組件沿該基管的外管壁到該基管的內管壁的方向設置有多個環形縫，該保護片上設置有通孔；該過濾組件設置在該管壁上的通孔內遠離該外管壁的位置，該保護片設置在該管壁上的通孔內靠近該外管壁的位置。該防砂篩管中，由于基管的管壁上設置有多個圓形通孔，每個通孔內包括一個過濾組件，且過濾組件沿基管的外管壁到基管的內管壁的方向設置有多個環形縫，因而增加了防砂篩管的過流面積，提高過流能力，從而提高防砂效率。

附圖說明

圖1為本發明的防砂篩管的結構示意圖；

圖2為圖1中A處局部放大圖；

圖3為圖1中B處局部放大圖；

圖4為本發明的保護片的主視圖；

圖5為本發明的保護片的俯視圖；

圖6為本發明基管上的通孔的徑向剖視圖；

圖7為本發明的過濾單元的徑向剖視圖；

圖8為本發明的支撐座的主視圖；

圖9為本發明的支撐座的俯視圖；

圖10為本發明過濾組件的俯視圖；

圖11為本發明的過濾環的俯視圖；

圖12為本發明的過濾環的剖視圖；

圖13為本發明的防砂篩管與連接件的連接結構示意圖；

圖14為本發明防砂篩管制作方法的流程圖。

附圖標記說明：1-基管；2-連接件；3-過濾單元；4-通孔；31-過濾組件；32-支撐座；33-保護片；311-過濾環；312-環形縫；313-支撐條；321-通孔；331-通孔。

具體實施方式

本發明提供的防砂篩管可以應用于油井、氣井等油氣井的開采作業，主要用于將砂粒阻擋在篩管之外實現防砂作用。應用時，首先需要將防砂篩管置入井中，可以為將防砂篩管通過連接件2與油管連接后入井，置于產層附近，經防砂篩管過濾后的介質進入油管中并被抽出，產層中的砂粒被阻擋在防砂篩管之外，從而隔離在油管或套管之外，使得砂粒留在產層中能對地層起到支撐作用。

圖1為本發明的防砂篩管的結構示意圖。如圖1所示，本發明提供的防砂篩管，包括：基管1和多個過濾單元3；該基管1的管壁上設置有多個通孔，一個過濾單元3設置在一個通孔4內。

舉例來說，該基管1的長度為9.4m，外徑139.7mm，內徑為118.6mm。

通孔4為圓形，避免出現現有技術中使用矩形割縫，在矩形頂角處出現應力集中現象，降低防砂篩管的抗擠壓強度。而將過濾單元3設置在通孔4內，與基管1形成一體式結構，同樣避免了割縫篩管的過濾縫存在的應力集中問題，提高了抗擠壓強度。同時可以避免將過濾單元3設置在基管1外部，避免基管1外徑尺寸過大，減小對完井后井眼尺寸的影響。

圖2為圖1中A處局部放大圖，圖3為圖1中B處局部放大圖。如圖2、圖3所示，每個過濾單元3包括：過濾組件31和保護片33，該過濾組件31沿該基管1的外管壁到該基管1的內管壁的方向設置有多個環形縫312。舉例來說，每個過濾組件31上設置的環形縫312可以為1-9條。過濾組件31上的環形縫312可使得流體中的雜質顆粒無法通過，用以對流體進行過濾。

該過濾組件31設置在該管壁上的通孔4內遠離該外管壁的位置，該保護片33設置在該管壁上的通孔4內靠近該外管壁的位置。具體地，該過濾組件31的外側壁可以是與該通孔4的內側壁緊密結貼合，以防止流體中的雜質顆粒從過濾組件31的外側壁與通孔4的內側壁之間的縫隙進入基管1中。

保護片33設置在該管壁上的通孔內靠近該外管壁的位置；保護片33上設置有通孔331。該保護片33上的通孔為扇形通孔，該扇形通孔呈輻射狀排列，其中，該扇形通孔的尖端指向所述保護片的中央，該扇形通孔的弧邊朝向保護片33的邊緣。保護片33設置在該管壁上的通孔內靠近該外管壁的位置，因而，保護片33還可稱為外部保護片。通過在過濾組件31上方設置保護片33，能有效減緩流體對過濾組件31的沖擊，對過濾組件31具有保護作用，降低了過濾組件31被沖蝕破壞的可能性，保證了過濾組件31的使用壽命。

本實施例中，由于基管1的管壁上設置有多個通孔4，每個通孔4內包括一個過濾組件31，且過濾組件31沿基管1的外管壁到基管1的內管壁的方向設置有多個環形縫312，因而增加了防砂篩管的過流面積，提高了過流能力，從而提高防砂效率；通過在過濾組件31上方設置保護片33，能有效減緩流體對過濾組件31的沖擊，對過濾組件31具有保護作用，降低了過濾組件31被沖蝕破壞的可能性，保證了過濾組件31的使用壽命。

同時，本發明提供的防砂篩管還避免了過濾縫導致的應力集中，提高抗擠壓強度。

可選的，在如上所述的防砂篩管的基礎上，本發明還提供一種保護片。圖4為本發明的保護片33的主視圖，圖5為本發明的保護片33的俯視圖。如圖4、圖5所示，該保護片33為圓形片狀結構，該保護片33上設置有多個扇形通孔331，該扇形通孔331呈輻射狀排列，其中，該扇形通孔331的尖端指向保護片33的中央，扇形通孔331的弧邊朝向保護片33的邊緣。

本實施例通過在保護片33上設置多個通孔331，能增大環形縫312與沙體的接觸面積，增加過濾沙體的體積，進而提高過流能力，從而提高防砂效率。

需要說明的是，圖4和圖5所示的保護片33的結構僅為一種結構實例，本發明提供的防砂篩管中的保護片33還可以為其他類似的結構，在此不再贅述。

進一步的，圖6為本發明基管1上的通孔4的徑向剖視圖，如圖6所示，管壁上的通孔4為由該外管壁至該內管壁方向上半徑減小的臺階通孔，舉例來說，該臺階通孔的半徑最大為13mm，最小為8mm，該過濾單元3設置在該管壁上的通孔4內最大半徑位置對應的臺階上。通孔4內部的臺階對過濾組件31有支撐作用，同時圓形臺階通孔4受力更為均勻，可以最大程度上保持基管1的強度。

進一步的，在如上所述的防砂篩管的基礎上，本發明還提供一種過濾單元。圖7為本發明過濾單元3的徑向剖視圖，如圖7所示，每個過濾單元3還包括支撐座32，該支撐座32包括側板、底板和空腔；該側板與該底板垂直設置，該底板上設置有至少一個通孔321，該空腔為該側板和該底板所形成的空腔；該底板設置在該管壁上的通孔4內最大半徑位置對應的臺階上；該側板與該管壁上的通孔4貼合，該過濾組件31設置在該空腔內。其中，支撐座32用于對過濾組件31進行支撐，將支撐座32設置為上述結構，可以對過濾組件31的側壁進行保護。

可選的，如圖7所示的過濾單元3中還包括內支撐泄流片。內支撐泄流片設置在空腔內靠近底板的位置。內支撐泄流片可對過濾單元中的過濾組件起到支撐作用，同時，內支撐泄流片上開設的通孔具有泄流的功能，因為內支撐泄流片的通孔面積大于支撐座底板的通孔321的孔面積，當沙體通過環形縫312后，首先接觸內支撐泄流片，而后接觸支撐座32；孔面積沿沙體流動方向依次減小，保證細小的沙體能快速通過過濾單元3，避免造成堵塞。

需要說明的是，內支撐泄流片的具體結構可以與上述保護片的具體結構類似，在此不再贅述。

進一步的，在如上所述的防砂篩管的基礎上，本發明還提供一種過濾單元的支撐座。圖8為本發明的支撐座32的主視圖，圖9為本發明的支撐座32的俯視圖，如圖8、圖9所示，支撐座32的底板至少設置有一個通孔321，流體流經環形縫312進行過濾之后，通過通孔321進入基管1內部，該通孔321可均勻設置多個，保證經過過濾組件31過濾的流體快速進入基管1內部。

可選的，該支撐座是將直徑為24-32mm的鋁合金金屬棒切成厚度為1-2mm的鋁合金片后，再通過沖壓方式加工而成。

需要說明的是，圖8和圖9中所示的支撐座32的結構僅為一種結構實例，本發明提供的防砂篩管中的支撐座32還可以為其他類似的結構，在此不再贅述。

進一步的，在如上所述的防砂篩管的基礎上，本發明還提供一種過濾組件。圖10為本發明過濾組件31的俯視圖，如圖10所示，過濾組件31由半徑不同的多個過濾環311套設組成，相鄰過濾環311之間設置有支撐條313，內過濾環311外側壁設置有2-8個支撐條313，用以在該相鄰過濾環311間形成環形縫312，且相鄰環形縫312寬度相等。

進一步的，該過濾組件的直徑最大例如可以是25mm。

進一步的，在如上所述的防砂篩管的基礎上，本發明還提供一種過濾組件中的過濾環。圖11為本發明的過濾環311的俯視圖，圖12為本發明的過濾環311的剖視圖，如圖11、圖12所示，沿該基管1外壁到該基管1內壁的方向，每個過濾環311厚度逐漸減小，每個環形縫312寬度逐漸增大。外窄內寬的環形縫312設計，使得泥質顆粒和細砂進入過濾縫后不會在過濾縫中停留而造成堵塞，具有“自潔”功能，抗堵塞能力強。

進一步的，該環形縫312寬度為最小例如可以是0.05mm，最大例如可以是1mm。

需要說明的是，圖11和圖12所示的過濾環311的結構僅為一種結構實例，本發明提供的防砂篩管中的過濾環311還可以為其他類似的結構，在此不再贅述。

進一步的，在如上所述的防砂篩管的基礎上，本發明還提供一種防砂篩管與外部連接件的連接結構。圖13為本發明的防砂篩管與連接件的連接結構示意圖，如圖13所示，防砂篩管中的基管1一端與連接件2之間螺紋連接，即在基管1的一端設置有外螺紋，在連接件2的一端設置有與基管1的外螺紋相匹配的內螺紋，基管1與連接件2之間以螺紋方式固定為一體，本實施例中，連接件2另一端需要與油管相連，因此，連接件2另一端也可以與油管以螺紋方式連接，本實施例中，基管1與連接件2以螺紋方式連接時，基管1與連接件2之間為可拆卸的，這樣方便安裝和拆卸。

需要說明的是，圖13所示的基管1與連接件2的螺紋連接方式僅為一種連接方式的實例，本發明提供的防砂篩管中的基管1與連接件2的連接方式還可以為其他類似的連接方式，在此不再贅述。

進一步的，本實施例基管1和連接件2采用可鉆性良好的鋁合金材料加工制成，過濾組件31、支撐座32、保護片33則采用不銹鋼材料加工制成。

現有技術防砂篩管多由合金鋼制成，但合金鋼硬度、強度較大，抗壓性較強，但是現有防砂篩管一旦堵塞或掩埋，砂子難以清理，同時防砂篩管不易鉆成碎片，這樣現有的防砂篩管出現堵塞或掩埋一般都無法打撈出來，嚴重影響油井開采效率，甚至造成油井報廢，本實施例中，防砂篩管的基管1采用鋁合金制成，與合金鋼相比，其密度較低，相同體積下質量較輕，硬度低，耐腐蝕性好，使用壽命長，易破碎，當防砂篩管被掩埋后，只需要一般的鉆磨工具即可將防砂篩管鉆成碎片，同時由于其密度較小，鉆成碎片后易于打撈，將篩管碎片打撈出來后可以繼續對油井進行開采，從而減少油井報廢量，進而減少了經濟損失。

優選的，本實施例中，過濾組件31、支撐座32、保護片33采用不銹鋼材料制成，不銹鋼材料耐沖蝕、耐腐蝕，降低了過濾組件31被沖蝕破壞的可能性。

本發明還提供一種防砂篩管的制作方法。圖14為本發明防砂篩管制作方法的流程圖。如圖14所示，該方法可包括以下步驟：

S1401、在基管1的管壁上均勻鉆取多個通孔4。

具體的，該管壁上的通孔4為由該外管壁至該內管壁方向上半徑減小的臺階通孔，該過濾單元3設置在該管壁上的通孔4內最大半徑位置對應的臺階上。通孔4內部的臺階對過濾組件31有支撐作用，同時圓形臺階通孔受力更為均勻，可以最大程度上保持基管1的強度。

S1402、將一個過濾組件31和一個保護片33組裝，形成多個過濾單元3中的一個過濾單元3；其中，該過濾組件31沿該基管1的外管壁到該基管1的內管壁的方向設置有多個環形縫312；該保護片33上設置有通孔331。

可選的，該保護片33采用直徑為22-24mm的鋁合金金屬棒切割成厚度為1-2mm的鋁合金片，通過沖壓方式加工成為圓形片狀結構，該保護片33上設置有多個通孔331；該過濾組件31由半徑不同的多個過濾環311套設組成，該過濾環31由不同直徑的不銹鋼金屬棒切割成厚度為3-6mm的金屬片后，采用數控機床通過切削方式將金屬片加工而成，相鄰過濾環311之間設置有支撐條313，用以在該相鄰過濾環311間形成環形縫312，且相鄰環形縫312寬度相等；在該外管壁到該內管壁方向上，每個過濾環311厚度逐漸減小，該相鄰過濾環311間的環形縫312寬度逐漸增大；該防砂篩管中，由于基管1的管壁上設置有多個通孔，每個通孔內包括一個過濾組件31，且過濾組件31沿基管1的外管壁到基管1的內管壁的方向設置有多個環形縫312，因而增加了防砂篩管的過流面積，提高過流能力，從而提高防砂效率。

S1403、將每個過濾單元3中的過濾組件31安裝在該管壁上的通孔4內遠離該外管壁的位置，該保護片33安裝在該管壁上的通孔4內靠近該外管壁的位置。

采用該方法制造的防砂篩管，將過濾單元3安裝在通孔4內，與基管1形成一體式結構，避免了割縫篩管的過濾縫存在的應力集中問題，提高了防砂篩管的抗擠壓強度。

最后應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的范圍。