机械防砂管是原油开采中广泛应用的防砂工具,其在高含泥沙量、高粘度的稠油井防砂中的地位越来越重要。但现有机械防砂管主要针对常规油田设计,没有对稠油井进行适应性改造,导致在稠油井采油作业中易堵塞、阻力过大、防砂作业维持时间短,降低了油井开采量,提升了开采作业成本。鉴于此,本文分析了现有机械防砂器防砂机理和存在不足,从防砂器结构和过滤器材质表面处理等方向入手,通过分析防砂器致堵原因和机理,给出新型防砂器设计思路和方法,研究了防砂器防砂滤材表面处理技术,给出了新型防砂器结构设计,研制了防砂器性能测试实验装置设计,进行了性能应用与测试。本文主要研究工作如下:(1)机械防砂器致堵原因及机理。选择具有典型性的LD27-1-1井实际测试技术资料,以该稠油井1260米出油层参数为分析数据,对防砂作业工艺及过程、防砂阻塞情况、阻塞地块基本地质情况等进行分析,研究防砂器致堵原理及机理。(2)新型防砂器研究思路和设计方法。通过分析现有防砂器存在问题与不足,提出从提升滤材抗粘性吸附能力、针对性设计过滤器滤道尺寸和形状、改进防砂器的“砂桥”防砂方法等新型防砂器的设计思路与方法。(3)新型防砂器防砂滤材表面处理技术。从增强防砂滤材表面抗稠油、泥质等流质粘性和电性吸附的能力考虑,确立了以表面改性增强滤材对抗泥质和原油吸附效应、降低阻塞发生的技术路线,设计了物理涂覆和化学镀层基材表面处理工艺。(4)新型防砂器结构设计。从排除泥砂堆积空间、提高产品自洁性能力、减少过滤器结构渗流阻力入手,采用去除外防护管、重新设计网套结构、增加中心管厚度、提出“蠕动”和“波动”结构设计方法、优化过滤器结构设计等手段,对新型防砂器进行设计。(5)新型防砂器实验与应用。设计了模拟稠油热采作业环境的防砂器专用实验装置,对过滤器滤材表面渗透性能等进行了比对实验、对防砂管进行了模拟渗流实验;制定防砂管在油井中应用评价标准,通过对其下井实际应用进行,验证了新型防砂管“弱吸附、抗泥质”特性。