自動控水控流防砂篩管的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種自動控水控流防砂篩管，在基管外設有外套管，外套管的一端設有篩管，外套管和篩管的自由端頭通過前連接板和后連接板與基管固定密封連接；在外套管與篩管的連接位置設有帶孔圓環，帶孔圓環連接外套管的內壁和基管的外壁，在帶孔圓環上設有多個第一通孔；在帶孔圓環靠近外套管一側的基管上設有連通外套管外壁和內壁的節流孔，電磁鐵與基管滑動連接，電磁鐵的滑動行程覆蓋節流孔，在外套管與基管之間還固設有永磁鐵，永磁鐵與電磁鐵之間設有彈簧。通過采用電磁鐵配合節流孔的方案，主動調節節流孔的過流面積，調節凈生產壓差，以實現防砂控水的效果。
【專利說明】
自動控水控流防砂篩管
技術領域
[0001]本發明涉及石油、天然氣開采、鉆井工具領域，尤其是一種自動控水控流防砂篩管。
【背景技術】
[0002]
在油田開采過程中，當底層含砂量高時，在抽取的過程中會發生砂礫堵塞管道的問題，需要采用控砂措施。同時在一些油田中，水平井采油均不同程度的出現了水平井過早出水的現象，出水量日益增高，致使許多油井水淹嚴重，被迫停產。
[0003]目前國內外常用的油井防砂工藝主要分為化學防砂和機械防砂兩大類。化學防砂的優點是不影響各種作業措施的實施，但防砂強度和有效期受到一定的限制；機械防砂方法是油田常用的防砂方法，常見的機械防砂方法有濾砂管、繞絲篩管、割縫篩管、管外礫石充填篩管、可膨脹篩管等。
[0004]中國專利文獻CN102913211 A公開一種防砂篩管，由多層管狀結構組成，多層管狀結構由外至內依次為防護外殼層，防砂篩網層，礫石充填層和割縫篩管層。該方案以微細復合型腔割縫篩管作為不可膨脹的內支撐管，用高壓液攜帶礫石充填擠壓的方法來實現篩管的膨脹，實現整個膨脹段的“零環空”，適應性強，防砂效果好。
中國專利文獻CN 103452534 A公開了一種復合防砂篩管，包括設置有過流孔眼的基管和覆蓋在基管的過流孔眼段上的防砂過濾套，防砂過濾套為復合防砂過濾套，依次由與基管接觸的底層的內保護套、金屬網布擴散層、金屬網布過濾層、表層的外保護套復合而成，復合防砂過濾套通過設置在其兩端的端環固定在基管上。該方案解決了普通金屬網復合篩管靠多層金屬網布簡單疊加造成網孔尺寸變化、電阻焊焊接造成金屬過濾層受損和金屬網布和外保護套之間不貼合等缺陷，具有擋砂效果好，不易堵塞，抗內壓抗外擠強度高，可靠性尚等特點。
[0006]上述的方案均為對于結構加以的改進，為被動式防砂方案，防砂效果依賴結構自身的特性，存在可靠性和耐久性的不足。
【發明內容】
[0007]本發明所要解決的技術問題是提供一種自動控水控流防砂篩管，能夠通過主動調節凈生產壓差來實現防砂控水，延緩底水脊進。
[0008]為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是:一種自動控水控流防砂篩管，在基管外設有外套管，外套管的一端設有篩管，外套管和篩管的自由端頭通過前連接板和后連接板與基管固定密封連接；
在外套管與篩管的連接位置設有帶孔圓環，帶孔圓環連接外套管的內壁和基管的外壁，在帶孔圓環上設有多個第一通孔；
在帶孔圓環靠近外套管一側的基管上設有連通外套管外壁和內壁的節流孔，電磁鐵與基管滑動連接，電磁鐵的滑動行程覆蓋節流孔，在外套管與基管之間還固設有永磁鐵，永磁鐵與電磁鐵之間設有彈簧。
[0009]優選的方案中，所述帶孔圓環上的第一通孔在靠近篩管的一側設有沉頭孔。
[0010]進一步優選的方案中，所述的沉頭孔與第一通孔偏心設置。
[0011]優選的方案中，所述的篩管與基管之間形成環形腔，在環形腔內填充有礫石。
[0012]優選的方案中，在基管與外套管之間還設有電源、用于檢測含水率的傳感器和控制單元，控制單元與電磁鐵和傳感器電連接，電源與控制單元電連接。
[0013]優選的方案中，電磁鐵的動鐵芯伸入到彈簧內，動鐵芯與永磁鐵之間的距離大于或等于節流孔沿基管軸向的長度。
[0014]優選的方案中，在永磁鐵，與電磁鐵之間的基管外壁設有多個第二通孔。
[0015]優選的方案中，電磁鐵的內壁與基管的外壁之間為活動密封結構，電磁鐵的滑動行程大于或等于節流孔沿基管軸向的長度。
[0016]優選的方案中，所述的電磁鐵內設有多組線圈，每組線圈單獨與控制單元電連接。
[0017]優選的方案中，所述的節流孔為長圓孔；
或者可選的方案中，所述的節流孔為錐形孔，朝向永磁鐵的一端寬度較窄。
[0018]本發明提供的一種自動控水控流防砂篩管，通過采用電磁鐵配合節流孔的方案，主動調節節流孔的過流面積，調節凈生產壓差，以實現防砂控水的效果。在優選的方案中，采用內置的傳感器，通過對原有中含水率的檢測，智能化的控制過流面積的變化，達到延緩底水脊進，提高采油效率的效果。
【附圖說明】
[0019]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明:
圖1為本發明的主視結構剖視示意圖。
[0020]圖2為圖1的A_A#lj視不意圖。
[0021]圖3為圖1的B-B剖視示意圖。
[0022 ]圖4為本發明中節流孔的形狀示意圖。
[0023]圖5為本發明中節流孔的另一種形狀示意圖。
[0024]圖中:基管I，前連接板2，電源3，控制單元4，永磁鐵5，彈簧6，第二通孔7，外套管8，電磁鐵9，節流孔10，帶孔圓環11，第一通孔111，篩管12，后連接板13，礫石14，動鐵芯15。
【具體實施方式】
[0025]如圖1中，一種自動控水控流防砂篩管，在基管I外設有外套管8，外套管8的一端設有篩管12，外套管8和篩管12的自由端頭通過前連接板2和后連接板13與基管I固定密封連接；
在外套管8與篩管12的連接位置設有帶孔圓環11，帶孔圓環11連接外套管8的內壁和基管I的外壁，在帶孔圓環11上設有多個第一通孔111;
在帶孔圓環11靠近外套管8—側的基管I上設有連通外套管8外壁和內壁的節流孔10，優選的節流孔10為多個，在圓周上均布，電磁鐵9與基管I滑動連接，電磁鐵9的滑動行程覆蓋節流孔10，在外套管8與基管I之間還固設有永磁鐵5，永磁鐵5與電磁鐵9之間設有彈簧6。由此結構，通過控制電磁鐵9的電流，使電磁鐵9在基管I上滑動，并改變節流孔1的過流面積，從而調節凈生產壓差。
[0026]優選的方案如圖4中，所述的節流孔10為長圓孔；由此結構，使節流孔10有較長的行程范圍，以降低調節難度。
[0027]或者可選的方案如圖5中，所述的節流孔10為錐形孔，朝向永磁鐵5的一端寬度較窄。由于電磁鐵9與永磁鐵5之間的吸力并非成線性關系，越靠近永磁鐵5則吸力越大，即在靠近永磁鐵5的區域內，調節難度較大，因此設置成錐形孔，有利于實現接近線性的調節關系。即輸入電流與過流面積之間盡量成線性關系。
[0028]優選的方案如圖3中，所述帶孔圓環11上的第一通孔111在靠近篩管12的一側設有弧形的沉頭孔。由此結構，能夠緩沖油液的壓力變化，當油液產生瞬時壓力變化時，在弧形的沉頭孔處產生渦流，以降低油液的沖擊。
[0029]進一步優選的方案如圖3中，所述的沉頭孔與第一通孔111偏心設置。由此結構，進一步緩沖油液的壓力變化。
[0030]優選的方案如圖2中，所述的篩管12與基管I之間形成環形腔，在環形腔內填充有礫石14。礫石14充填的是與地層砂配伍的石英砂，其作用一是對原油進行再次過濾，形成二級擋砂屏障;二是作為可自適應膨脹防砂篩管的膨脹介質，在膨脹壓力的作用下，擠壓外層結構，向外膨脹，與套管壁貼合實現“零環空”。
[0031]優選的方案如圖1中，在基管I與外套管8之間還設有電源3、用于檢測含水率的傳感器和控制單元4，控制單元與電磁鐵9和傳感器電連接，電源3與控制單元4電連接。傳感器采用微波式傳感器或電容式傳感器。傳感器在圖中未示出。所述的電源3以采用固體電源，也可以采用熱能電源。
[0032]優選的方案如圖1中，電磁鐵9的動鐵芯15伸入到彈簧6內，動鐵芯15與永磁鐵5之間的距離大于或等于節流孔10沿基管I軸向的長度。彈簧6起到限位和復位的作用，采用動鐵芯15伸入到彈簧6內的結構，能夠降低電磁鐵9與永磁鐵5之間的吸合距離，降低能耗。
[0033]優選的方案如圖1中，在永磁鐵5，與電磁鐵9之間的基管I外壁設有多個第二通孔
7。由此結構，使油液能夠被傳感器檢測，同時也利于適應因為電磁鐵9的滑動而造成的容積變化。
[0034]優選的方案中，電磁鐵9的內壁與基管I的外壁之間為活動密封結構，電磁鐵9的滑動行程大于或等于節流孔10沿基管I軸向的長度。由此結構，使節流孔10的過流面積能夠在O?100%的范圍區間內進行調節。
[0035]優選的方案中，所述的電磁鐵9內設有多組線圈，每組線圈單獨與控制單元電連接。通過設置多組線圈，能夠更好的調節電磁鐵9的位置，例如當需要較小吸合力的時候，僅啟動一組線圈，即便此時對電流的調節范圍為O?100%，由于是單組的線圈，其行程也會被限定在較小的范圍內，從而降低提高控制精度;而且由于電磁鐵9的滑動阻力隨著使用時限的延長而增大，因此通過設置多組線圈，以更好的克服不斷增加的滑動阻力。
[0036]上述的實施例僅為本發明的優選技術方案，而不應視為對于本發明的限制，本申請中的實施例及實施例中的特征在不沖突的情況下，可以相互任意組合。本發明的保護范圍應以權利要求記載的技術方案，包括權利要求記載的技術方案中技術特征的等同替換方案為保護范圍。即在此范圍內的等同替換改進，也在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種自動控水控流防砂篩管，在基管(I)外設有外套管(8)，外套管(8)的一端設有篩管(12)，外套管(8)和篩管(12)的自由端頭通過前連接板(2)和后連接板(13)與基管(I)固定密封連接，其特征是: 在外套管(8)與篩管(12)的連接位置設有帶孔圓環(11)，帶孔圓環(11)連接外套管(8)的內壁和基管(I)的外壁，在帶孔圓環(11)上設有多個第一通孔(111); 在帶孔圓環(11)靠近外套管(8)—側的基管(I)上設有連通外套管(8)外壁和內壁的節流孔(10)，電磁鐵(9)與基管(I)滑動連接，電磁鐵(9)的滑動行程覆蓋節流孔(10)，在外套管(8)與基管(I)之間還固設有永磁鐵(5)，永磁鐵(5)與電磁鐵(9)之間設有彈簧(6)。2.根據權利要求1所述的一種自動控水控流防砂篩管，其特征是:所述帶孔圓環(11)上的第一通孔(111)在靠近篩管(12)的一側設有沉頭孔。3.根據權利要求2所述的一種自動控水控流防砂篩管，其特征是:所述的沉頭孔與第一通孔(111)偏心設置。4.根據權利要求1所述的一種自動控水控流防砂篩管，其特征是:所述的篩管(12)與基管(I)之間形成環形腔，在環形腔內填充有礫石(14)。5.根據權利要求1所述的一種自動控水控流防砂篩管，其特征是:在基管(I)與外套管(8)之間還設有電源(3)、用于檢測含水率的傳感器和控制單元(4)，控制單元與電磁鐵(9)和傳感器電連接，電源(3)與控制單元(4)電連接。6.根據權利要求1所述的一種自動控水控流防砂篩管，其特征是:電磁鐵(9)的動鐵芯(15)伸入到彈簧(6)內，動鐵芯(15)與永磁鐵(5)之間的距離大于或等于節流孔(10)沿基管(I)軸向的長度。7.根據權利要求1所述的一種自動控水控流防砂篩管，其特征是:在永磁鐵(5)，與電磁鐵(9)之間的基管(I)外壁設有多個第二通孔(7)。8.根據權利要求1所述的一種自動控水控流防砂篩管，其特征是:電磁鐵(9)的內壁與基管(I)的外壁之間為活動密封結構，電磁鐵(9)的滑動行程大于或等于節流孔(10)沿基管(I)軸向的長度。9.根據權利要求1所述的一種自動控水控流防砂篩管，其特征是:所述的電磁鐵(9)內設有多組線圈，每組線圈單獨與控制單元電連接。10.根據權利要求1所述的一種自動控水控流防砂篩管，其特征是:所述的節流孔(10)為長圓孔； 或者所述的節流孔(10)為錐形孔，朝向永磁鐵(5)的一端寬度較窄。
【文檔編號】G01N27/22GK105888622SQ201610416736
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年6月12日
【發明人】鄧福成, 鄧自強, 王杰, 馮定
【申請人】長江大學