主要結(jié)構(gòu)組成
基管(中心管): 通常是API標(biāo)準(zhǔn)的套管或油管,上面鉆有孔或割縫,作為流體的主要通道。
縱向筋條: 均勻分布在基管外壁的金屬條,為繞絲提供支撐并形成連續(xù)過(guò)流通道。
繞絲(過(guò)濾絲): 關(guān)鍵的部分。通常采用梯形截面的不銹鋼絲(頂部窄,底部寬)。這種形狀保證了縫隙的內(nèi)窄外寬,具有“自清潔”功能,能防止砂??ㄋ?。
端環(huán)和支撐環(huán): 位于篩管兩端和中間,用于固定整體結(jié)構(gòu),保證其機(jī)械強(qiáng)度。
主要應(yīng)用場(chǎng)景
油氣井防砂: 是常規(guī)砂巖油藏、稠油油藏防砂的方案之一。
水平井和大斜度井: 因其高強(qiáng)度和連續(xù)過(guò)流優(yōu)勢(shì),在水平段應(yīng)用廣泛。
防砂完井管柱: 常作為優(yōu)質(zhì)篩管,與礫石充填(如繞絲篩管礫石充填)結(jié)合使用,形成雙重屏障,防砂效果。
注水井、氣井防砂。
施工與成井工藝
繞絲篩管與正確的成井工藝配合才能發(fā)揮效用:
鉆孔:鉆孔直徑需大于篩管外徑。
下管:將連接好的篩管柱(濾水管段)和實(shí)管(非濾水段)下入鉆孔預(yù)定深度。
填礫:在篩管與孔壁的環(huán)形空間內(nèi),均勻填入經(jīng)過(guò)篩選的石英砂濾料。濾料的粒徑級(jí)配也需要根據(jù)含水層顆粒進(jìn)行設(shè)計(jì)。其作用是形成一個(gè)人工過(guò)濾層,進(jìn)一步擴(kuò)大進(jìn)水面積并穩(wěn)定井壁。
止水:在非目標(biāo)含水層段,使用膨潤(rùn)土球或水泥等材料進(jìn)行密封隔離,防止不同含水層串通。
洗井:通過(guò)抽吸、噴射或化學(xué)方法,清除篩管周圍和濾料中的細(xì)顆粒泥漿,形成、清潔的進(jìn)水通道。
核心結(jié)構(gòu)與工作原理
結(jié)構(gòu)組成:
支撐骨架:通常是帶有均勻分布孔洞的基管(中心管),為整個(gè)篩管提供結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,并保證過(guò)水面積。
縱向支撐筋:焊接在基管外部的多條金屬筋,為纏繞過(guò)濾絲提供支撐點(diǎn),并形成水流通道。
V形過(guò)濾絲:核心部分。截面呈梯形或V形的金屬絲,以精確的間距(縫隙)螺旋纏繞在縱向筋上。V形設(shè)計(jì)能形成 “內(nèi)窄外寬” 的縫隙,具有自清潔、防堵塞的特性。
工作原理:
過(guò)濾:地下水在流向井管時(shí),通過(guò)V形絲之間的狹窄縫隙。大于縫隙尺寸的砂粒、礫石等固體顆粒被阻擋在外,形成天然的砂拱過(guò)濾層。
導(dǎo)流:被過(guò)濾的清水通過(guò)縫隙進(jìn)入篩管與縱向筋形成的流道,再通過(guò)基管上的孔洞進(jìn)入中心管內(nèi),終被水泵抽至地表。
防堵:V形絲縫隙內(nèi)寬外窄,顆粒物不易卡死在縫隙中,在抽水或反沖洗時(shí)更容易被帶走。
在地下水開采中的關(guān)鍵作用
防砂穩(wěn)井:防止細(xì)砂、粉砂進(jìn)入井內(nèi),保護(hù)水泵免受磨損,避免井筒淤積和地面沉降,保證水井的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。
增大出水效率:高開口率減少了水頭損失,使地下水更容易流入井中,提高了單井產(chǎn)水量。
形成人工過(guò)濾層:與井外的填礫(石英砂或礫石)配合使用,可以構(gòu)建一個(gè)多層級(jí)、高滲透性的人工過(guò)濾層,改善水質(zhì)和水量。
支撐孔壁:在松散或不穩(wěn)定地層中,篩管和填礫層共同起到支撐井壁、防止坍塌的作用
設(shè)計(jì)與選型要點(diǎn)
選擇繞絲篩管時(shí),進(jìn)行設(shè)計(jì),主要參數(shù)包括:
縫隙尺寸:這是關(guān)鍵的參數(shù)。通常根據(jù)地層顆粒的篩分曲線(如d50)來(lái)確定,要求能阻擋90%以上的地層砂。原則是 “擋粗不擋細(xì)”,在防砂的同時(shí)大化過(guò)水能力。
材質(zhì):根據(jù)水質(zhì)(腐蝕性)和預(yù)算選擇。
低碳鋼/普通鋼:成本低,適用于腐蝕性不強(qiáng)的淡水。
不銹鋼:常用,如304、316L,耐腐蝕性好,壽命長(zhǎng)。
特殊合金:如蒙乃爾合金、哈氏合金,用于強(qiáng)腐蝕性環(huán)境(如地?zé)猁u水、酸性水)。
直徑與長(zhǎng)度:根據(jù)鉆孔直徑、目標(biāo)含水層厚度和出水量需求確定。
基管類型與孔型:基管可以是穿孔管、橋式管等,其開孔圖案和密度影響整體強(qiáng)度與過(guò)流能力。
外層保護(hù):有時(shí)會(huì)加裝外層保護(hù)罩(如細(xì)目網(wǎng)布),用于在填礫時(shí)保護(hù)縫隙,或在極細(xì)粉砂地層中作為預(yù)過(guò)濾。