本發(fā)明涉及一種預(yù)充填篩管；屬機(jī)械防砂控水篩管技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

油井中有多套層系合采時(shí)，由于油層之間的壓力、油層物理性質(zhì)、原油性質(zhì)等差異，存在較為嚴(yán)重的層間干擾問題，使部分油層不能發(fā)揮應(yīng)有的作用。為減少或消除層間干擾，應(yīng)分層開采，包括分層采油、分層注水及其配套技術(shù)。目前用于油氣井的分層開采及其分層采油，是在油層分層部位通過(guò)下入的填篩管以達(dá)到油層分離、分層采油、防砂控水的效果。傳統(tǒng)礫石充填篩管為整體式，內(nèi)部只充填一種類型礫石，當(dāng)有砂粒進(jìn)入篩管內(nèi)部時(shí)，即當(dāng)?shù)[石空隙大小小于砂粒直徑時(shí)，砂粒將卡在篩管礫石中，卡入砂粒過(guò)多時(shí)，篩管整體滲透率變低，最終可能導(dǎo)致篩管的失效。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于：提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)用性好，以解決現(xiàn)有礫石充填篩管卡入砂粒過(guò)多時(shí)，篩管整體滲透率變低，最終可能導(dǎo)致篩管失效問題的預(yù)充填篩管。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種預(yù)充填篩管，它由基礎(chǔ)篩管、下沖縫管、上沖縫管和彈性塊固定環(huán)構(gòu)成；其特征在于：基礎(chǔ)篩管上端通過(guò)上支持環(huán)套裝有上沖縫管；基礎(chǔ)篩管下端通過(guò)下支持環(huán)套裝有下沖縫管；上沖縫管和下沖縫管之間設(shè)置有彈性固定環(huán)，下沖縫管和上沖縫管與基礎(chǔ)篩管之間的空腔內(nèi)分別裝填有充填陶粒，上沖縫管內(nèi)的充填陶粒與彈性固定環(huán)之間設(shè)置有上彈性塊，下沖縫管內(nèi)的充填陶粒與彈性固定環(huán)之間設(shè)置有下彈性塊。

所述的上支持環(huán)和下支持環(huán)分別與基礎(chǔ)篩管焊接。

所述的充填陶粒表面涂有親油去水性質(zhì)的涂層。

所述的基礎(chǔ)篩管上下兩端端頭分別設(shè)置有外螺紋。

所述的彈性固定環(huán)分別與上彈性塊和下彈性塊嵌合連接。

所述的下沖縫管與基礎(chǔ)篩管之間的充填陶粒粒徑大于上沖縫管與基礎(chǔ)篩管之間的充填陶粒粒徑。

所述的上彈性塊和下彈性塊分別由上活動(dòng)塊、下活動(dòng)塊和彈簧構(gòu)成，上活動(dòng)塊下方設(shè)置有下活動(dòng)塊，上活動(dòng)塊和下活動(dòng)塊的對(duì)應(yīng)面上分別設(shè)置有裝配孔，裝配孔內(nèi)設(shè)置有彈簧。

所述的上彈性塊和下彈性塊分別由上活動(dòng)塊、下活動(dòng)塊和彈簧構(gòu)成，上活動(dòng)塊底部設(shè)置有凹腔，凹腔內(nèi)滑動(dòng)套裝有下活動(dòng)塊；上活動(dòng)塊和下活動(dòng)塊之間的凹腔內(nèi)設(shè)置有彈簧。

所述的上活動(dòng)塊、下活動(dòng)塊分別由彈性材料制成。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

該預(yù)充填篩管結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)用性好，工作過(guò)程中，上、下彈性塊可根據(jù)對(duì)應(yīng)油層的壓力通過(guò)彈簧和材料特性產(chǎn)生微小彈性變形，由此可增大卡入砂粒區(qū)域的陶粒空隙度，使得砂粒可以隨著原油進(jìn)入基礎(chǔ)篩管中，進(jìn)而使得該篩管能保持一定的滲透率；同時(shí)，由于充填陶粒表面鍍有親油去水特性的涂層，使得該填篩管具有防砂控水作用，可有效降低開采出來(lái)的原油含水率。

為表明本發(fā)明的性能，申請(qǐng)人對(duì)其防砂效果及抗堵能力進(jìn)行了測(cè)試：

測(cè)試裝置整個(gè)裝置由油液儲(chǔ)存系統(tǒng)、加壓供液循環(huán)系統(tǒng)、出砂實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置、油砂分離系統(tǒng)、數(shù)據(jù)自動(dòng)采集系統(tǒng)五部分構(gòu)成；

油液儲(chǔ)存系統(tǒng)用于存儲(chǔ)測(cè)試油液；

加壓供液循環(huán)系統(tǒng)主要由高壓柱塞隔膜泵與變頻電機(jī)組成，可以改變輸送壓力以及流量，對(duì)模擬裝置循環(huán)供入油砂混合液。

出砂實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置是整套設(shè)備的主體，直徑1m，高度0.6m，壁厚25mm，最大承壓能力30mpa，整個(gè)高壓釜體由16錳鋼鍛造，里外鍍鋅防銹蝕。釜體四周中部對(duì)稱設(shè)置四個(gè)進(jìn)油口，底部設(shè)置一個(gè)出油口，高壓釜體內(nèi)部沿徑向在不同位置設(shè)置3個(gè)壓力傳感器，以便測(cè)試防砂管堵塞前后的壓力變化。釜體內(nèi)壁沿周向成螺旋形分別設(shè)置四個(gè)透視口，安裝高壓鋼化玻璃以及微型攝像頭，以便在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中觀察防砂管外表面的堵塞情形。

油砂分離系統(tǒng)由兩臺(tái)旋震篩與一臺(tái)超聲波清洗機(jī)組成，旋震篩內(nèi)安裝400目精密過(guò)濾篩布，可以過(guò)濾所有大于38μm的顆粒，達(dá)到油砂分離的目的。超聲波清洗機(jī)將通過(guò)防砂管后由旋震篩分離的砂進(jìn)行洗油干燥，以便對(duì)樣品進(jìn)行后續(xù)測(cè)量。

數(shù)據(jù)自動(dòng)采集系統(tǒng)包括一臺(tái)計(jì)算機(jī)、一張36通道的數(shù)據(jù)采集卡以及一套數(shù)據(jù)采集軟件，能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、顯示以及存儲(chǔ)功能。

裝置測(cè)量參數(shù)

設(shè)置三個(gè)壓力傳感器，分別測(cè)量進(jìn)口壓力、防砂管外壓力、出口壓力；

設(shè)置流量傳感器，測(cè)量實(shí)驗(yàn)流量；

測(cè)定出砂量，計(jì)算油中產(chǎn)出砂含砂量；

對(duì)產(chǎn)出砂進(jìn)行粒度分析，評(píng)價(jià)擋砂精度；

可進(jìn)行不同礫石充填厚度下模擬實(shí)驗(yàn)。

防砂方式選擇實(shí)驗(yàn)研究

（1）實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)

通過(guò)模擬目標(biāo)不同儲(chǔ)層特性，評(píng)價(jià)不同防砂方式下的產(chǎn)能、出砂量以及擋砂精度，建立適合目標(biāo)油氣田最優(yōu)的防砂方式。

（2）實(shí)驗(yàn)原理

本實(shí)驗(yàn)通過(guò)模擬一定儲(chǔ)層條件下的粒度分布、泥質(zhì)含量、粘土礦物組份、流體粘度，測(cè)試通過(guò)防砂管的流量、壓差與出砂量，計(jì)算米采油指數(shù)ip來(lái)評(píng)價(jià)防砂管的過(guò)流能力與抗堵性能。

（3）實(shí)驗(yàn)過(guò)程及流程

1)設(shè)備調(diào)試、安裝。首先注入實(shí)驗(yàn)油，確保各注進(jìn)油口都有流體流出，同時(shí)對(duì)壓力測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行校對(duì)；

2)根據(jù)模擬地層的粒度分布進(jìn)行配砂，將篩管放入高壓釜，并將所配的地層砂填在篩管周圍，再進(jìn)行高壓釜密封；

3)關(guān)閉高壓釜出口，啟動(dòng)加壓供液循環(huán)系統(tǒng)，循環(huán)流體，穩(wěn)定于試驗(yàn)壓力，打開出口閥，同時(shí)打開計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，開始實(shí)驗(yàn)，記錄流量、各點(diǎn)壓力等數(shù)據(jù)；

4)針對(duì)實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)出砂，進(jìn)行激光粒度分析并測(cè)量不同時(shí)段內(nèi)砂粒的質(zhì)量；

5)當(dāng)流量、壓力等參數(shù)均穩(wěn)定40分鐘，停泵，拆出防砂管，拍照，循環(huán)泵，疏通管線，清洗設(shè)備。

（4）實(shí)驗(yàn)條件

1)儲(chǔ)層粒度中值：250um

2)泥質(zhì)含量：10%

3)原油粘度：200mpa.s

4)礫石尺寸：16-30目

5)篩管樣式：本發(fā)明篩管、固定式充填篩管、優(yōu)質(zhì)篩管

（5）實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較

。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1中的a處放大結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明改進(jìn)后的彈性塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明再次改進(jìn)后的彈性塊的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、基礎(chǔ)篩管，2、上沖縫管，3、下沖縫管，4、彈性塊固定環(huán)，5、上支持環(huán)，6、下支持環(huán)，7、上彈性塊，8、下彈性塊，9、充填陶粒，10、上活動(dòng)塊，11、下活動(dòng)塊，12、彈簧，13、凹腔。

具體實(shí)施方式

該預(yù)充填篩管由基礎(chǔ)篩管1、上沖縫管2、下沖縫管3和彈性塊固定環(huán)4構(gòu)成；基礎(chǔ)篩管1上端通過(guò)焊接的上支持環(huán)5套裝有上沖縫管2；基礎(chǔ)篩管1下端通過(guò)焊接的下支持環(huán)6套裝有下沖縫管3；上沖縫管2和下沖縫管3之間安裝有彈性固定環(huán)4；下沖縫管3和上沖縫管2與基礎(chǔ)篩管1之間的空腔內(nèi)分別裝填有充填陶粒9，充填陶粒9表面涂有親油去水性質(zhì)的涂層。下沖縫管3與基礎(chǔ)篩管1之間的充填陶粒9粒徑大于上沖縫管2與基礎(chǔ)篩管1之間的充填陶粒9粒徑。上沖縫管2內(nèi)的充填陶粒9與彈性固定環(huán)4之間設(shè)置有上彈性塊7，下沖縫管3內(nèi)的充填陶粒9與彈性固定環(huán)4之間設(shè)置有下彈性塊8。上彈性塊7和下彈性塊8分別與彈性固定環(huán)4嵌合連接（參見附圖1—2）。

上彈性塊7和下彈性塊8分別由上活動(dòng)塊10、下活動(dòng)塊11和彈簧12構(gòu)成，上活動(dòng)塊10下方設(shè)置有下活動(dòng)塊11，上活動(dòng)塊10和下活動(dòng)塊11的對(duì)應(yīng)面上分別設(shè)置有裝配孔，裝配孔內(nèi)設(shè)置有彈簧12（參見附圖3），裝配時(shí)，通過(guò)基礎(chǔ)篩管1和沖縫管對(duì)上彈性塊7和下彈性塊8的兩側(cè)形成密封，以防止砂粒沉淀于上活動(dòng)塊10和下活動(dòng)塊11之間兒導(dǎo)致上活動(dòng)塊10與下活動(dòng)塊11之間不能閉合。

該預(yù)充填篩管的基礎(chǔ)篩管1上下兩端端頭分別設(shè)置有外螺紋，以在使用時(shí)用于和接箍連接。工作時(shí)，將該預(yù)充填篩管下入井中指定油層分離層，由于下沖縫管3與基礎(chǔ)篩管1之間的充填陶粒9粒徑大于上沖縫管2與基礎(chǔ)篩管1之間的充填陶粒9粒徑，使得下沖縫管3的滲透率相對(duì)更大；并且由于上彈性塊7和下彈性塊8分別由彈性材料制成。工作過(guò)程中可以根據(jù)對(duì)應(yīng)油層的壓力通過(guò)彈簧12和材料特性產(chǎn)生微小的壓縮彈性變形，由此可增大充填陶粒9之間的空隙度，使得砂?？梢噪S著原油進(jìn)入基礎(chǔ)篩管1中，從而使得該預(yù)充填篩管保持一定的滲透率。同時(shí)，由于充填陶粒9表面涂有親油去水性質(zhì)的涂層；使得該預(yù)充填篩管具有防砂和控水作用，可有效減少開采出原油的含水率。

作為上彈性塊7和下彈性塊8的改進(jìn)，上彈性塊7和下彈性塊8分別由上活動(dòng)塊10、下活動(dòng)塊11和彈簧12構(gòu)成，上活動(dòng)塊7底部設(shè)置有凹腔13，凹腔13內(nèi)滑動(dòng)套裝有下活動(dòng)塊8；上活動(dòng)塊7和下活動(dòng)塊8之間的內(nèi)凹腔13內(nèi)設(shè)置有彈簧12。通過(guò)上活動(dòng)塊10和下活動(dòng)塊11之間的相互套裝，可有效增大上活動(dòng)塊10和下活動(dòng)塊11之間的密封性能，工作過(guò)程中可以根據(jù)對(duì)應(yīng)油層的壓力通過(guò)材料特性和結(jié)構(gòu)的壓縮變形，增大充填陶粒9之間的空隙度，使得砂?？梢噪S著原油進(jìn)入基礎(chǔ)篩管1中，從而使得該預(yù)充填篩管保持一定的滲透率。