油井篩管(sand screen)是下入油井生產(chǎn)段的過濾管材,核心是擋砂不擋油 / 氣 / 水,防止地層砂進(jìn)入井筒磨蝕泵、堵塞管線,同時(shí)保證流體順暢通過;常用于疏松砂巖油氣藏,是機(jī)械防砂的主流方案。
工作原理:利用縫隙 / 網(wǎng)孔尺寸攔截地層砂,縫隙常設(shè)計(jì)為內(nèi)窄外寬,具備一定自潔能力,減少砂??ㄋ琅c堵塞。
主流類型、結(jié)構(gòu)與適用場景
割縫篩管:結(jié)構(gòu)簡單,直接在套管上加工,適合預(yù)算有限、砂粒較粗的井;
繞絲(約翰遜)篩管:你關(guān)注的楔形 / 梯形絲結(jié)構(gòu),是行業(yè)中主流;縫隙由梯形絲與縱筋焊接形成,V 形流道能讓砂粒更易被反排,減少堵塞;
復(fù)合篩管:多層過濾 + 保護(hù)套,適合嚴(yán)苛工況(高溫、腐蝕、細(xì)粉砂)。
關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)與選型依據(jù)
擋砂精度:小于地層砂粒中值(d??)的 1/2–2/3;如 d??=0.2 mm,篩縫選 0.1–0.12 mm;
材質(zhì)與防腐:碳鋼用于常規(guī)井;316/316L 不銹鋼、雙相鋼用于含硫 / CO?、海水環(huán)境;表面可做防腐涂層;
孔隙率與過流面積:孔隙率越高,流動(dòng)阻力越??;繞絲篩管可達(dá) 20%–30%,優(yōu)于割縫;
機(jī)械強(qiáng)度:抗外擠、抗拉、抗沖蝕,匹配井深與井眼尺寸。
安裝與配套工藝
裸眼完井:篩管直接下入裸眼段,配合封隔器 / 懸掛器;
套管完井:篩管 + 礫石充填(GP),形成 “篩管 + 礫石層” 雙重?fù)跎?,效果佳?br />
水平井 / 大位移井:常采用繞絲篩管 + 裸眼封隔器分段或復(fù)合篩管 + 礫石充填。
常見失效與維護(hù)建議
砂卡 / 堵塞:因精度不匹配、反排不足;需優(yōu)化縫隙尺寸,定期反洗或氣舉;
腐蝕 / 沖蝕:材質(zhì)選錯(cuò)或流速過高;用耐蝕合金,控制生產(chǎn)流速;
結(jié)構(gòu)損壞:下井時(shí)碰撞或地層坍塌;加強(qiáng)入井保護(hù),優(yōu)化井眼準(zhǔn)備。
約翰遜油管(標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語:約翰遜篩管 / 楔形繞絲篩管),是油氣井機(jī)械防砂的核心工具,本質(zhì)是在基管外(或純繞絲骨架)用梯形 / 楔形不銹鋼絲螺旋纏繞并焊接于縱向支撐筋上,形成均勻、精確的 V 型縫隙;核心作用是擋砂不擋油氣流,保護(hù)井下泵與管線,同時(shí)具備自潔性減少堵塞;區(qū)別于普通油管僅做流體輸送、無過濾能力。
工作原理:V 型縫隙外寬內(nèi)窄,砂粒被攔截在外側(cè),反洗時(shí)易被沖脫,避免卡死;流體則順暢通過縫隙進(jìn)入管內(nèi)。
結(jié)構(gòu)組成
基管(可選,用于高壓 / 深井):API 標(biāo)準(zhǔn)油管 / 套管(N80、316 不銹鋼等),提供抗外擠 / 內(nèi)壓強(qiáng)度;
縱向支撐筋:不銹鋼圓鋼 / 扁鋼,沿軸向分布,保證整體剛性;
楔形 / 梯形繞絲:304/316 / 雙相不銹鋼材質(zhì),螺旋纏繞,每接觸點(diǎn)電阻焊固定;
上下接頭:API 標(biāo)準(zhǔn)扣型(如油管扣、套管扣),便于與井筒管柱連接;
可選外保護(hù)罩,用于裸眼 / 礫石充填工況防磕碰。
繞絲篩管(又稱楔形 / 梯形絲篩管、約翰遜管)是一種、高強(qiáng)度的過濾 / 防砂管材,通過梯形(V 型)絲螺旋纏繞并焊接在軸向支撐筋 / 中心基管上制成,縫隙呈外窄內(nèi)寬的 V 形結(jié)構(gòu),具備自潔與強(qiáng)抗堵能力。
結(jié)構(gòu)組成
中心基管:帶孔 / 割縫的鋼管(API 油管 / 套管),作為流體通道;
縱向支撐筋:均勻分布于基管外壁,支撐繞絲并形成過流間隙;
梯形繞絲:頂部窄、底部寬的不銹鋼絲,螺旋纏繞,焊接固定,形成精確縫隙;
端環(huán) / 支撐環(huán):固定兩端與中間結(jié)構(gòu),保證圓度和抗壓強(qiáng)度。
定義與基本結(jié)構(gòu)
復(fù)合防砂篩管是石油 / 天然氣 / 地?zé)峋畽C(jī)械防砂的核心工具,采用多層復(fù)合過濾 + 支撐結(jié)構(gòu)集成在帶孔基管外,實(shí)現(xiàn)擋砂、高流通性、抗變形 / 抗腐蝕,解決單一篩管(如單純繞絲、割縫)在細(xì)粉砂、高溫高壓、強(qiáng)腐蝕井況下防砂失效的問題。
典型結(jié)構(gòu)從內(nèi)到外:
基管:API 標(biāo)準(zhǔn)套管 / 油管,帶過流孔,提供結(jié)構(gòu)強(qiáng)度;
內(nèi)保護(hù) / 支撐層:防止過濾層受壓內(nèi)陷,改善流體分布;
復(fù)合過濾層(核心):常為金屬編織網(wǎng) + 繞絲 / 燒結(jié)層雙重過濾,精度可至 60–300μm;
外保護(hù) / 繞絲層:抗沖蝕、防井下硬物刮擦,部分為橋式 / 螺旋結(jié)構(gòu);
端環(huán) / 焊接密封:保證整體密封性與連接強(qiáng)度。

應(yīng)用場景與施工要點(diǎn)
主要應(yīng)用:油氣田疏松砂巖、粉細(xì)砂地層防砂;稠油熱采井;水平井 / 大位移井;含腐蝕介質(zhì)(H?S/CO?)的井;地?zé)峋郎埃?br />
配套工藝:常與礫石充填、裸眼完井、可膨脹封隔器組合,形成 “篩管 + 礫石 + 井壁” 的復(fù)合擋砂屏障;
安裝:嚴(yán)禁強(qiáng)力碰撞過濾層;下井前檢查密封與過流孔;按 API 規(guī)范連接與坐封。
優(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn):防砂精度高、耐沖蝕、抗變形、流通性好、壽命長,適應(yīng)復(fù)雜井下環(huán)境;
缺點(diǎn):成本高于普通割縫 / 繞絲篩管;對施工與選型要求嚴(yán)格,選型失誤易導(dǎo)致早期堵塞或防砂失效。
與傳統(tǒng)篩管對比