CN1006820B - 双层筒滤网 - Google Patents

Abstract

本发明为一种双层筒滤网，由内加固筒和外滤网筒组成。内加固筒由内杆件和绕在其上的螺旋状加固构件焊接而成；外滤网筒由滤网杆件和绕在其上的螺旋状的钢丝焊接而成。内加固筒上加固构件之间缝隙的宽度要比外滤网筒上的钢丝之间缝隙的宽度大。这种结构的滤网强度大，制造时不需要昂贵的夹具。

Description

本发明主要是关于石油井、水井、天然气井、地热井和注水井等适用的滤网，特别是关于适用于要承受强大的外压力、拉力、纵向弯曲力和扭转力的深井滤网。

根据所使用的设备的构造和进行作业的条件，处于地下数百米甚至数千米深处的井用滤网要求有足够的强度并能承受强大的外压力。以往，能满足上述要求的、一直在使用的滤网是在开有许多园形或长形吸水孔的钢管周围，沿轴向附设许多根支承杆，再在支承杆的周围把钢丝卷绕成螺旋状而成的管底滤网。然而，这种管底滤网，如果钢管上开的吸水孔数目过多，滤网抵抗外压力的强度就不够了，相反，如果数目过少，则流体的流入量就减少，因而聚水率降低，存在二律背反问题。通常，在深处使用滤网的情况下，为了获得足够的强度，往往不得不牺牲聚水率。

因此，本申请人为消除上述管底滤网的缺点，曾提出过如特公昭58-32275号公报上所记载的新颖滤网。这种滤网，作为一个整体，大体上由园筒状的加固构件、在该加固构件半径方向的外面，在轴向以一定间距附设在上面的许多根支承杆、以及在支承杆的外面以规定的螺距卷绕成螺旋状的钢丝组成，它在通过加固构件轴线的平面剖视图上，在加固构件的园周方向上，形成许多有一定间距的、大致连续的缝隙，借此来进行聚液，而不用打孔的管。

上述特公昭58-32275号公报上所记载的滤网（以下简称环形管底滤网），由于在加固构件的园周方向上形成许多连续的缝隙，所以与以往的管底滤网相比，空隙率高，可以大幅度提高聚水率，而且只要改变加固构件的断面形状和螺距，就可以随意改变加固构件的 强度。此外，它还具有易于为清除堵塞网眼的砂子而进行反洗等优点，虽然如此，但这种环形管底滤网在构造上，在滤网的制造工艺方面，以及在受到强大的外压力的情况下，还存在下列问题。

就是说，加固构件用轴向等间距配置的环箍来制造也好，或是用扁钢卷成螺旋线状来制造也好，无论那一种情况，制造这种加固构件首先要在外围沿着园周排好支承杆，在使支承杆和加固构件进行旋转的同时，在支承杆的外侧一边卷绕钢丝，一边进行焊接，来制成滤网。井用滤网本质上是长度比直径的尺寸大，所以加固构件也是长度尺寸比直径大。为此，在滤网的制作过程中，必须在加固构件的内部插入临时固定用的夹具。如果没有这种夹具，卷绕钢丝时就无法将旋转和送进的动力传给加固构件和支承杆，所以这种夹具是不可少的。滤网制成后，必须把夹具拔出来，但由于钢丝卷绕力的作用，使整个夹具受到强大的夹紧力，所以这种夹具必须具有在滤网制成后直径能够缩小的特殊构造。图10和图11是使用这种夹具制造现有的环形管底滤网的制造工艺图。园柱状的夹具50由分成三件的夹具元件50a、50b、50c和芯杆50d组成，夹具元件50a、50b、50c、借助于从芯杆50d上突出的液压千斤顶50e，可沿半径方向自由移动。把加固构件51套在夹具50上，使液压千斤顶50e升起，即可使夹具50紧贴在加固构件51上。接着，装上支承杆52，用图上未表示的装卡夹持器把夹具50、加固构件51、以及支承杆52固定住，一面旋转和送进，一面卷绕钢丝53，同时用焊接电极54把钢丝53和支承杆52的接触点焊住。滤网制成后，把液压千斤顶50e落下来，使夹具50的直径缩小，即可将其抽出。

液压千斤顶50e必须分布在园周上的三个位置上，而夹具50 通常长达6米至12米，所以总计至少需要几十个液压千斤顶。为液压千斤顶充液用的油泵是放置在夹具的外部的，所以还必须敷设通到每个液压千斤顶去的配油管。在制作滤网时，夹具本身是旋转的，所以这时必须切断放在外面的油泵和夹具内的配油管之间的联系，把阀门关上，防止操作时漏油。滤网制成后，重新把外面的泵与配油管接通，把液压千斤顶落下来，把滤网从夹具上抽出。因此，在夹具内要装设由许多配油管和阀组合而成的机构，而且这些机构在转动时要可靠耐用，所以非常复杂，并且操作费时，使制造成本增高。

再有，如果夹具50的外径不到150毫米时，则夹具的制造在安排油压千斤顶方面是有困难的。即使是制造内径大于150毫米的滤网，价格也非常贵，而且，这种机构的伸缩范围是有限的，所以必须为各种直径的滤网准备相应的多种不同直径的夹具，因而滤网的制造成本增加了。而且，这种夹具的操作也很麻烦，制造滤网费工又费事。

再如以往的环形管底滤网，当环形加固构件51如图12（a）那样保持水平位置（与支承杆成直角的位置）时，管底滤网具有与外加压力相抗衡的足够的强度，可是当加上巨大的外压力时，则如图12（b）所示，产生了加固构件51不能继续保持水平位置，抗压强度急剧下降的问题。

因此，本发明的目的在于解决上述环形管底滤网结构上存在的问题，提供一种制造简便，成本低，能进一步提高强度的，改进了的环状管底滤网。而且，由于不需要园盘形的夹具，所以也能制造内径小于150毫米的滤网。

为达到上述目的，本发明的改良型环状管底滤网的特征为，它由内加固筒和外滤网筒组成。内加固筒是把许多根内杆件以一定间距在 轴向排列成园筒状，在内杆件的外面，按规定的螺距卷绕上螺旋状的加固构件，然后，将上述加固构件与上述内杆件焊成一体。外滤网筒是在上述内加固筒的外面，以一定的间隔在轴向排列上许多根滤网杆件，在此滤网杆件的外侧，按规定的螺距卷绕上螺旋状的钢丝，然后将上述钢丝与上述滤网杆件焊成一体，而且上述内加固筒中的上述加固构件间的缝隙的宽度，要比外滤网筒上的上述钢丝间的缝隙的宽度大。

由加固构件和内杆件焊成一体而成的内加固筒，本身就构成了坚固而能承受外力的部件，在制造滤网的过程中，就是不用插入筒内的临时装卡夹持器，它也能抵抗住卷绕钢丝工序中钢丝的绕紧力，保持其直径不变。再有，内加固筒本身就可以承担传递旋转和钢丝螺距的送进任务。还有，内加固筒的结构是把加固构件焊接在内杆件上，所以即使在强大的外力作用下，加固构件仍能保持其水平位置，从而达到充分发挥它耐外压的作用的目的。

参照图1～图8，对本发明的实施例说明如下。图1是本发明的双层筒滤网在主要部位剖开后的立体图。图2是该滤网的顶视图。

如图1和图2所示，本发明的双层筒滤网A的功能有很大的不同，它由对承受外部压力起加固作用的内加固筒1和起过滤作用的外滤网筒组成。内加固筒1是在滤网A的轴向以一定的间距排列成园筒状的许多根内杆件3的外侧，按规定的螺距卷绕上半径方向的尺寸比轴线方向尺寸大的长方形截面的螺旋状加固构件4，并在加固构件4与内杆件3的各接触点上焊接，把它们焊成一体。在本实施例中，如图2所示，内杆件3的一边大致与加固构件4的内园周面4b成为一个面。加固构件4和每一根内杆件3的所有接触点都焊接。外滤网筒2是在 内加固筒1的外园周上，在长轴方向以一定的间距装设许多根滤网杆件5，并在此杆件上按规定的螺距卷绕上螺旋状的楔形钢丝，将楔形钢丝6和滤网杆件5的接触点焊接住，使之成为一个整体。在本实施例中，楔形钢丝6和滤网杆件5的所有接触点都焊接。内加固筒1的加固构件4的缝隙a的宽度要比外滤网筒的缝隙b的宽度大。

如图3所示，这种双层筒滤网A在两端有接头部7、8，把许多根按上述方法制成的滤网A连接起来，即可构成所需要的井筒。

下面参照图4和图5说明本发明的双层筒滤网A的制造方法。图4和图5是双层筒滤网的典型制造方法，图中滤网的两端被切掉了，而且图中所示的内杆件的数目适当减少。此外，为便于表示起见，图5中外滤网筒的右侧部分被切掉了。

旋转式焊机9由园柱形内焊接电极11和位于内焊接电极11的一端的园盘形外焊接电极10构成，这种焊机的构造是公知的。首先，把规定根数的内杆件3按规定的间距装在内焊接电极11上排成园筒状，其一端（图4中的右端）用装卡夹持器（图中未表示）夹住。该装卡夹持器既可以旋转，又可以向左、右移动。

然后，把扁钢卷绕成卷筒状的加固构件4的一端插入并卡在外焊接电极10和内杆件3之间，焊机9通电，加固构件4端部和内杆件3的接触部位就焊上了。接着，一面使装卡夹持器和内焊接电极11按顺时针方向同步旋转，一面使装卡夹持器在电极11每转一转的间隔内按规定的螺距向图中的右方移动，这时，加固构件4从材料卷上抽出，在内焊接电极11上排列成园筒状的内杆件3的周围卷绕成螺旋形。然后，随着加固构件4逐渐形成螺旋形，由焊机9把加固构件4和各内杆件3的接触点依次进行焊接。另外，外焊接电极10被带 动向着图中的反时针方向旋转。这样，制成了内加固筒1之后，把装卡夹持器移到开始位置，于是内加固筒1就被撤回到内焊接电极11上的起始位置。接着，把一定数量的滤网杆件5按规定的间距排列装配在内加固筒1的外周，用装卡夹持器把内加固筒1和滤网杆件5的右端卡住。然后，把成卷的楔形钢丝的一端插入并卡在外焊接电极10和滤网杆件5之间，把楔形钢丝6的端部与滤网杆件5的接触点焊住。然后，像图4那样，一面使装卡夹持器和内焊接电极11按顺时针方向同步旋转，一面使装卡夹持器向右方移动，这时，内加固筒1和滤网杆件5好象要从内焊接电极11上拔出来那样向右方移动，而楔形钢丝6则从料卷上抽出，在滤网杆件5的周围卷绕成螺旋状。随着楔形钢丝6形成螺旋，用焊机9把楔形钢丝6和滤网杆件5的接触点依次进行焊接。这样，在内加固筒1的外周上就形成了外滤网筒2。另外，除了将楔形钢丝卷绕到内加固筒1上去时，由于楔形钢丝的卷紧力而使外滤网筒2紧压在内加固筒1上之外，由于外滤网筒2是在焊接受热膨胀时压在内加固筒1上的，在它以后冷却收缩时，对内加固筒1就压得更紧了，所以内加固筒1就和外滤网筒2紧紧地压紧固定在一起，两者之间不需要再用焊接之类的方法进行固定。

在内加固筒1的外周上形成了外滤网筒之后，从装卡夹持器上把它卸下来，在两个筒的两端焊接上如图3所示那样的接头部7、8，就制成了双层筒滤网。

下面说明上述构造的双层筒滤网的作用。当将本滤网A作为石油、水等聚液用的情况下，流体从外滤网筒2的楔形钢丝6的缝隙b通过内加固筒1的加固构件4的缝隙a流入筒内而聚集起来。因为加固构件4的缝隙a比楔形钢丝6的缝隙b大，所以流体流进滤网的阻力最 小。再有，因为在使用中有砂子堵塞缝隙而使开口率减少时，可以采用让水从筒内向筒外反向流动，或者称为反洗的方法来洗涤滤网，这时，因为缝隙a比缝隙b大，反洗的效率就高。

由于加固构件4与内杆件3在构造上是焊接成一体的，所以即使受到强大的外压力，加固构件仍能保持其水平位置，从而能承受强大的外压力（图6）。不仅如此，还因为从内加固筒1的内杆件3的内侧到楔形钢丝6的外周面之间的距离（图2中的T）在承受外压力的强度方面可以使这种滤网与结构钢钢管的厚度相当。而且，这种结构的抗扭性能也是非常好的。

滤网的反洗通常使用如图7、图8所示的公知的装置。图7中的反洗装置12是一种把橡胶制的上、下洗涤盖14、14固定在管子13上的装置，它一边移动管子15一边把水从管子的洗涤喷口15中喷出，进行反洗。图8的反洗装置16是在管子17上装上固定位置的构件18、18，和19、19，用许多喷嘴喷水，进行反洗。反洗时，不论使用那种装置，双层筒滤网的内杆件都能起反洗装置12的洗涤盖14、14和反洗装置16的托板19、19的导向部件的作用，反洗装置12和16就能顺利地插进去和拔出来。

滤网杆件5的断面形状不限于附图中所示的形状，可以选择使用长方形、椭园形、工字形等任意的截面形状。

钢丝6虽然以楔形截面最为适宜，但也并不仅限于此。

还有加固构件4也不限于使用上述实施例中的、半径方向的尺寸比轴线方向的尺寸大的长方形断面的扁钢，工字形、楔形、椭园形等各种断面的型材都可以使用。无论采用那一种截面形状，虽然希望加固构件4半径方向的尺寸比轴线方向的尺寸大，以使它在具备足够的 强度的同时能保证足够的开口率，但这也并不是一成不变的，例如，也可以采用正方形截面的型材。作为内杆件3，在上述实施例中采用的是三角形截面，但也不仅限于此，其它的截面形状，例如园形截面，也可以采用。再有，在上述实施例中是使内杆条3的一条边与加固构件4的内园周面4b成为一个面。这一点特别适于顺利插入反洗装置和从中抽出来。然而，也不是只能这样，使内杆条3稍稍突出于加固构件的内园周面4b再进行焊接，也是可以的。

上述实施例中，是把内加固筒1的加固构件4和内杆件3的所有接触点，以及外滤网筒2的楔形钢丝6和滤网杆件5的所有接触点都焊接住。这样，使得内加固筒1与外滤网筒2分别构成坚固的整体结构，能获得较大的强度，是一种很好的结构。但是，根据滤网的使用条件，也可以不把所有接触点都焊上，而是跳档焊接。此外，如上所述，在滤网制造过程中，外滤网筒2紧压在内加固筒1上，筒1和筒2之间没有必要焊接，然而，如果把两个筒焊接在一起，当然也可以。

此外，本发明的双层筒滤网也可以用来制造三层以上的多层筒滤网。如图9中所示，由内杆件3和加固部件4制造成头一层内加固筒后，可用同样的方法，用内杆件3′和加固构件4′制成第二层内加固筒1′，然后再在它外面制造出由滤网杆件5和楔形钢丝6制成的滤网筒2，这样就用双层筒滤网制成了更加坚固的三层筒滤网。所使用的材料可以是金属、塑料、或玻璃纤维等。

从以上描述可以明显看出，本发明的双层筒滤网具有下列效果。

（1）由于在制造滤网的过程中，滤网内部完全不需要临时固定用的夹具，所以滤网的制造工艺简单，而且制造成本低。

（2）从焊接工序来看，以往的环状管底滤网由于没有从内部支 撑加固构件的部件，所以加固构件与其外侧的支撑杆件必须焊接，而在本发明中，根据上面提到的理由，外滤网筒和内加固筒之间不一定要进行焊接，所以，尽管制成滤网所需要的焊接工序数目与制造以往的环状管底滤网一样，同样是两道工序，但所得到的强度远远超过现有的环状管底滤网。

（3）由于内加固筒的结构是把加固部件焊接固定在内杆件上的，所以即使加上巨大的外压力，加固部件仍能保持其水平位置，与以往的环状管底滤网相比，滤网抵抗外部压力的强度大大增加了。

（4）由于内加固筒的结构是焊成一体的，滤网筒作为一个整体，弹性增加了，而且因为扭转强度大，即使井筒有些弯曲，滤网筒也能出入井筒而不致损坏。

（5）不局限于双层筒滤网，也可以制造三层筒以上的多层筒滤网，能很简便地制造出甚至在地下数千米的深处也能经受强大的外部压力的高强度滤网筒。

（6）内加固筒的内杆件在反洗时可以起插入滤网筒内的各种工具的导向部件的作用，防止了工具卡在螺旋形加固部件上的危险。

在附图中，图1是本发明的双层筒滤网的主要部分的立体图，图2是双层筒滤网的主要部分的顶视图，图3是双层筒滤网切去一部分后的侧视图，图4、图5是双层筒滤网的典型制造工艺图，图6是双层筒滤网中加固构件保持水平位置时的标准状态图，图7、图8是典型的反洗装置图，图9是应用本发明制成的三层筒滤网的顶视图，图10是以往的环状管底滤网的制造工艺图，图11是在上述工艺中使用的夹具构造的顶视图，图12是以往的环状管底滤网的加固构件保持水平位置的状态图。

1.……内加固筒，

2.……外滤网筒

3.……内杆件，

4.……加固构件，

5.……滤网杆件，

6.……钢丝。

Claims (1)

1. 一种双层筒滤网，包括内加固筒和外滤网筒，其特征在于，所说内加固筒是把许多根内杆件以一定间距轴向排列成圆筒状，在内杆件的外面，按规定的螺距卷绕上螺旋状的加固构件，然后，将上述加固构件与上述内杆件焊接成一整体，外滤网筒是在上述内加固筒的外面，以一定的间隔轴向排列许多根滤网杆件，在此滤网杆件的外侧，按规定的螺距卷绕上螺旋状的钢丝，然后将上述钢丝与上述滤网杆焊接成一体，该外滤网筒与该内加固筒相互分离，而且上述内加固筒中的上述加固构件间的缝隙的宽度，要比外滤网筒上的上述钢丝间的缝隙的宽度大。

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