本實用新型涉及一種油氣井開采領(lǐng)域的防砂篩管技術(shù)，尤其涉及一種防砂篩管。

背景技術(shù)：

油氣井開采過程中，由于儲層膠結(jié)疏松、強(qiáng)度低或是流體沖刷，普遍存在地層出砂現(xiàn)象，致使油氣層砂埋、生產(chǎn)管柱和設(shè)備磨損，導(dǎo)致油氣井減產(chǎn)，采用防砂篩管是解決油氣井出砂問題的主要手段。防砂篩管在實際使用中會發(fā)生堵塞、沖蝕破壞、腐蝕破壞等故障，導(dǎo)致其失效。失效后的防砂篩管通常需要從油氣井中打撈出來，重新進(jìn)行防砂完井。對于一些復(fù)雜井，如水平井、深井、超深井等，篩管打撈的難度非常大，且作業(yè)成本高。部分油氣井因篩管不能成功打撈，而被迫關(guān)井，甚至報廢。另外，對于一些復(fù)雜儲層的新井，采用篩管防砂完井后，由于儲層的不確定性，導(dǎo)致試油失敗，部分油氣井需要打撈出防砂篩管，采取加深措施，重新去發(fā)現(xiàn)儲層。對于篩管打撈困難，打撈成本高油氣井，則需要采取篩管鉆磨的方式，將油氣井內(nèi)防砂篩管全部或部分鉆磨掉，再重新進(jìn)行防砂完井，這是一種解決油氣井防砂篩管失效或者試油失敗的新思路、新方法。

目前，防砂篩管采用的碳鋼金屬材料，可鉆性差，不能滿足篩管鉆磨的要求。研究人員發(fā)現(xiàn)，鋁合金材料具有良好的可鉆性，采用鋁合金制備的割縫防砂篩管能夠滿足篩管鉆磨的要求。中國專利CN204436351U公開了一種鋁合金割縫防砂篩管，其割縫結(jié)構(gòu)的橫截面為矩形。

但是，鋁合金割縫防砂篩管主要存在以下兩個問題：1)現(xiàn)有的矩形割縫，在矩形頂角處易出現(xiàn)應(yīng)力集中的現(xiàn)象，產(chǎn)生裂縫，導(dǎo)致篩管的抗擠壓強(qiáng)度低；2)單層割縫結(jié)構(gòu)導(dǎo)致防砂篩管整體過流面積低，過流能力差，并且在割縫處易發(fā)生堵塞。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型提供一種防砂篩管在滿足篩管鉆磨要求的前提下，能提高篩管的抗擠壓強(qiáng)度，耐腐蝕和耐沖蝕磨損能力；其中的過濾組件具備自清潔功能，提高抗堵塞能力，具有較高的過流面積和過流能力，因此也同時提高了自身的使用壽命。

本實用新型提供一種防砂篩管，設(shè)置在油氣管柱上，防砂篩管包括套管，套管管壁上開設(shè)有多個圓形篩孔，篩孔為管壁外側(cè)孔徑大于管壁內(nèi)側(cè)孔徑的階梯孔，每個篩孔的階梯面上均設(shè)置有過濾組件。

在上述的防砂篩管中，優(yōu)選的是，過濾組件包括支撐座和濾芯件，支撐座位于篩孔內(nèi)，支撐座為具有中空腔體的碗狀結(jié)構(gòu)，且中空腔體的朝向管壁外側(cè)的一端具有開口，中空腔體的朝向管壁內(nèi)側(cè)的一端開設(shè)有第一過濾孔，濾芯件設(shè)置在中空腔體中，濾芯件具有和開口方向相同的濾縫，濾縫的臨近開口的一端的縫寬大于遠(yuǎn)離開口一端的縫寬。

在上述的防砂篩管中，優(yōu)選的是，濾芯件包括多個直徑不同的同心環(huán)筒，相鄰?fù)沫h(huán)筒之間形成濾縫。

在上述的防砂篩管中，優(yōu)選的是，同心環(huán)筒的外壁上具有多個間隔排布的支撐凸起，支撐凸起的頂端均抵接在與同心環(huán)筒相鄰的外側(cè)同心環(huán)筒上。

在上述的防砂篩管中，優(yōu)選的是，每個過濾組件還包括：內(nèi)過濾板和外過濾板，內(nèi)過濾板和外過濾板上均開設(shè)有第二過濾孔，內(nèi)過濾板位于濾芯件和支撐座的朝向管壁內(nèi)側(cè)的一端之間，外過濾板位于濾芯件的朝向管壁外側(cè)的一端，第二過濾孔的開孔面積大于第一過濾孔的開孔面積。

在上述的防砂篩管中，優(yōu)選的是，第二過濾孔為多個扇形通孔，扇形通孔呈輻射狀排列，其中，扇形通孔的尖端指向內(nèi)過濾板或者外過濾板的中央，扇形通孔的弧邊朝向內(nèi)過濾板或者外過濾板的邊緣。

在上述的防砂篩管中，優(yōu)選的是，第一過濾孔為多個間隔排布的圓形通孔。

在上述的防砂篩管中，優(yōu)選的是，內(nèi)過濾板和外過濾板均為圓形板。

在上述的防砂篩管中，優(yōu)選的是，套管為鋁合金管，過濾組件為不銹鋼過濾組件。

在上述的防砂篩管中，優(yōu)選的是，過濾組件焊接在篩孔中。

本實用新型提供一種防砂篩管的套管處使用鋁合金材料，使其在滿足篩管鉆磨要求的前提下，通過設(shè)置圓形篩孔和過濾組件能提高篩管的抗擠壓強(qiáng)度；通過使用不銹鋼材料制備過濾組件提高其耐腐蝕和耐沖蝕磨損能力；通過過濾組件中濾縫外窄內(nèi)寬的結(jié)構(gòu)設(shè)計使其具備自清潔功能，提高抗堵塞能力；通過使用多個同心環(huán)筒組成過濾組件，提高了過濾縫隙面積，使其具有較高的過流面積和過流能力，因此也同時提高了自身的使用壽命。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例提供的防砂篩管的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型實施例提供的圖1中A部分的局部放大示意圖；

圖3為本實用新型實施例提供的圖1中B部分的局部放大示意圖；

圖4為本實用新型實施例提供的篩孔的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本實用新型實施例提供的過濾組件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本實用新型實施例提供的多個同心環(huán)筒的俯視圖；

圖7為本實用新型實施例提供的單個同心環(huán)筒的俯視圖；

圖8為本實用新型實施例提供的單個同心環(huán)筒的右視圖；

圖9為本實用新型實施例提供的支撐座的主視圖；

圖10為本實用新型實施例提供的支撐座的俯視圖；

圖11為本實用新型實施例提供的內(nèi)過濾板(外過濾板)的主視圖；

圖12為本實用新型實施例提供的內(nèi)過濾板(外過濾板)的俯視圖。

附圖標(biāo)記說明：

1-套管； 2-篩孔； 3-過濾組件；

4-接箍； 21-階梯孔外圓； 22-階梯孔內(nèi)圓；

23-階梯孔臺階； 31-支撐座； 32-濾芯件；

311-第一過濾孔； 321-濾縫； 322-同心環(huán)筒；

323-內(nèi)過濾板； 324-外過濾板； 3211-濾縫直面；

3212-濾縫斜面； 3221-支撐凸起； 3231-第二過濾孔。

具體實施方式

圖1為本實用新型實施例提供的防砂篩管的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為本實用新型實施例提供的圖1中A部分的局部放大示意圖，圖3為本實用新型實施例提供的圖1中B部分的局部放大示意圖，圖4為本實用新型實施例提供的篩孔的結(jié)構(gòu)示意圖，圖5為本實用新型實施例提供的過濾組件的結(jié)構(gòu)示意圖，圖6為本實用新型實施例提供的多個同心環(huán)筒的俯視圖，圖7為本實用新型實施例提供的單個同心環(huán)筒的俯視圖，圖8為本實用新型實施例提供的單個同心環(huán)筒的右視圖，圖9為本實用新型實施例提供的支撐座的主視圖，圖10為本實用新型實施例提供的支撐座的俯視圖，圖11為本實用新型實施例提供的內(nèi)過濾板(外過濾板)的主視圖，圖12為本實用新型實施例提供的內(nèi)過濾板(外過濾板)的俯視圖。

如圖1-12所示，本實用新型提供的防砂篩管，設(shè)置在油氣管柱上，防砂篩管包括套管1，套管1管壁上開設(shè)有多個圓形篩孔2，篩孔2為管壁外側(cè)孔徑大于管壁內(nèi)側(cè)孔徑的階梯孔，每個篩孔2的階梯面上均設(shè)置有過濾組件3。

需要說明的是，在實際使用過程中，該防砂篩管優(yōu)選的包括多根套管1，首尾相接組成，套設(shè)在油氣管柱上。在首尾相接處采用接箍4固定，套管1兩端通過機(jī)械加工形成螺紋結(jié)構(gòu)，接箍4內(nèi)側(cè)具有與其配合的內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu)，套管1與接箍4螺紋連接。優(yōu)選的，單根套管1長度為9.4m，外徑為139.7mm，內(nèi)徑為118.6mm。

篩孔2為圓形，避免出現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中使用矩形割縫，在矩形頂角處出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象，降低防砂篩管的抗擠壓強(qiáng)度。篩孔2為階梯孔結(jié)構(gòu)，管壁外側(cè)為階梯孔外圓21，管壁內(nèi)側(cè)為階梯孔內(nèi)圓22。在階梯孔外圓21和階梯孔內(nèi)圓22銜接處形成階梯孔臺階23。優(yōu)選的，階梯孔外圓21直徑為26mm，階梯孔內(nèi)圓22直徑為16mm。過濾組件3設(shè)置在階梯孔臺階23上。

可選的，過濾組件3包括支撐座31和濾芯件32，支撐座31位于篩孔2內(nèi)，支撐座31為具有中空腔體的碗狀結(jié)構(gòu)，且中空腔體的朝向管壁外側(cè)的一端具有開口，中空腔體的朝向管壁內(nèi)側(cè)的一端開設(shè)有第一過濾孔311，濾芯件32設(shè)置在中空腔體中，濾芯件32具有和開口方向相同的濾縫321，濾縫321的臨近開口的一端的縫寬大于遠(yuǎn)離開口一端的縫寬。

可選的，濾芯件32包括多個直徑不同的同心環(huán)筒322，相鄰?fù)沫h(huán)筒322之間形成濾縫321。

需要說明的是，濾芯件32位于支撐座31中空腔體內(nèi)部，濾芯件32由多個直徑不同的同心環(huán)筒322套設(shè)在一起所組成。優(yōu)選的，直徑最大的同心環(huán)筒322直徑為25mm，同心環(huán)筒322的數(shù)量為1-10個。相鄰?fù)沫h(huán)筒322之間形成的濾縫321，朝向管壁外側(cè)的濾縫321截面為濾縫直面3211，朝向管壁外側(cè)的濾縫321截面為濾縫斜面3212，因此形成了濾縫321臨近開口一端的縫寬大于遠(yuǎn)離開口一端的縫寬，即濾縫321為外窄內(nèi)寬的結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的，濾縫321臨近開口一端的縫寬為0.05-1mm。當(dāng)泥質(zhì)顆粒和細(xì)沙粉體經(jīng)過這樣外窄內(nèi)寬的濾縫321時，不會停留在其中為造成堵塞，因此，濾縫321具有自清潔功能，提高了防砂篩管的抗堵塞能力。

可選的，同心環(huán)筒322的外壁上具有多個間隔排布的支撐凸起3221，支撐凸起3221的頂端均抵接在與同心環(huán)筒322相鄰的外側(cè)同心環(huán)筒322上。

需要說明的是，每個同心環(huán)筒322外壁上還設(shè)置有多個間隔排布的支撐凸起3221，支撐凸起3221頂端抵接在相鄰的同心環(huán)筒322的外壁上，優(yōu)選的每個支撐凸起3221的寬度相同。支撐凸起3221用于固定相鄰?fù)沫h(huán)筒322之間的距離，保證每個濾縫321臨近開口的縫寬都相同。

可選的，每個過濾組件3還包括：內(nèi)過濾板323和外過濾板324，內(nèi)過濾板323和外過濾板324上均開設(shè)有第二過濾孔3231，內(nèi)過濾板323位于濾芯件32和支撐座31的朝向管壁內(nèi)側(cè)的一端之間，外過濾板324位于濾芯件32的朝向管壁外側(cè)的一端，第二過濾孔3231的開孔面積大于第一過濾孔311的開孔面積。

需要說明的是，在過濾組件3中同心環(huán)筒322內(nèi)外兩側(cè)還設(shè)置有內(nèi)過濾板323和外過濾板324，內(nèi)過濾板323和外過濾板324上開設(shè)有第二過濾孔3231。外過濾板324上開設(shè)的第二過濾孔3231能增大濾縫321與沙體的接觸面積，增加過濾沙體的體積。內(nèi)過濾板323上開設(shè)的第二過濾孔3231具有泄流的功能，因為第二過濾孔3231的孔面積大于第一過濾孔311的孔面積，當(dāng)沙體通過濾縫321后，首先接觸內(nèi)過濾板323，通過孔面積較大的第二過濾孔3231。而后接觸支撐座31，通過孔面積較小的第一過濾孔311?？酌娣e沿沙體流動方向依次減小，保證細(xì)小的沙體能快速通過過濾組件3，避免造成堵塞。

可選的，第二過濾孔3231為多個扇形通孔，扇形通孔呈輻射狀排列，其中，扇形通孔的尖端指向內(nèi)過濾板323或者外過濾板324的中央，扇形通孔的弧邊朝向內(nèi)過濾板323或者外過濾板324的邊緣。

需要說明的是，第二過濾孔3231設(shè)置為扇形，扇形的邊緣不存在頂角，可以避免形成應(yīng)力集中現(xiàn)象。并且扇形尖端指向內(nèi)過濾板323或外過濾板324的中央，扇形通孔朝向內(nèi)過濾板323或外過濾板324的邊緣，這樣的設(shè)置能保證沙體在沖擊力的作用下，均勻分布在內(nèi)過濾板323或外過濾板324的表面，防止其聚集在內(nèi)過濾板323或外過濾板324的中央部分，造成過濾組件3的堵塞。

可選的，第一過濾孔311為多個間隔排布的圓形通孔。

可選的，內(nèi)過濾板323和外過濾板324均為圓形板。

需要說明的是，第一過濾孔311設(shè)置為多個間隔排布分圓形通孔，是為防止在孔邊緣形成應(yīng)力集中的現(xiàn)象，并且第一過濾孔311是設(shè)置在支撐座31朝向管壁內(nèi)側(cè)的一端，若其孔面積過大會造成支撐座31的支撐強(qiáng)度下降，因此為保證其能完成支撐作用，其孔面積不易設(shè)置過大，保證沙體通過即可。

可選的，套管1為鋁合金管，過濾組件3為不銹鋼過濾組件3。

需要說明的是，鋁合金材料較現(xiàn)有技術(shù)中使用的鈦鋼材料材質(zhì)柔軟，套管1使用鋁合金材料能保證其具有良好的可鉆性，便于報廢套管1被鉆磨打撈。而過濾組件3使用不銹鋼材料，既能避免沙體中的水分和油分腐蝕過濾組件3，又能防止沙體磨損沖擊而破壞過濾組件3，提高其的耐沖擊磨損能力和耐腐蝕性能。

可選的，過濾組件3焊接在篩孔2中。

需要說明的是，過濾組件3嵌入篩孔2后，通過焊接固定在篩孔2內(nèi)部，焊接部位優(yōu)選在支撐座31外側(cè)壁與階梯孔外圓21內(nèi)側(cè)壁之間。

本實用新型提供一種防砂篩管的套管1處使用鋁合金材料，使其在滿足篩管鉆磨要求的前提下，通過設(shè)置圓形篩孔2和過濾組件3能提高篩管的抗擠壓強(qiáng)度；通過使用不銹鋼材料制備過濾組件3提高其耐腐蝕和耐沖蝕磨損能力；通過過濾組件3中濾縫321外窄內(nèi)寬的結(jié)構(gòu)設(shè)計使其具備自清潔功能，提高抗堵塞能力；通過使用多個同心環(huán)筒322組成過濾組件3，提高了過濾縫321隙面積，使其具有較高的過流面積和過流能力，因此也同時提高了自身的使用壽命。

最后應(yīng)說明的是：以上各實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本實用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實用新型各實施例技術(shù)方案的范圍。