CN101775973B - 复合防砂筛管及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高强度复合防砂筛管及其制造方法，尤其是既可用于直井、定向井，又能满足水平井油气开采过程中，使油砂分离的高强度复合防砂筛管。包括接箍、基管和复合防砂过滤套，接箍两端分别连接两根套管，基管的圆柱面上开设有多个均布的过流孔眼，该基管的过流孔眼外面套接复合防砂过滤套，该复合防砂过滤套是由外保护套、反向斜纹金属网布层、三角形绕丝筛套和端环，从外到内依序紧密套接而成，该三角形绕丝筛套以三角形截面顶角向内的金属丝均匀间隔地螺旋环绕，并以两端分别焊接在端环的两支承环内侧而构成。从而，具有过流面积大、不易堵塞、强度高、挡砂效果好、可靠性高等特点，同时在使用过程中抗变形能力更强。

Description

复合防砂筛管及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种复合防砂筛管及其制造方法，尤其是既可用于直井、定向井，又能满足水平井油气开采过程中，使油砂分离的复合防砂筛管。

背景技术

目前，为了防止油气井出砂造成套管、设备损坏和引起减产，大多数油气开采过程中，通常采用三种不同的防砂筛管。

割缝筛管是采用刀片或激光切割出一定长度一定宽度的窄缝，其加工设备复杂且效率低，产品防砂精度不高、易腐蚀、寿命不长。多用于产量较低，出砂不严重，出砂颗粒较大且需要地层支撑的井中。

绕丝筛管是用三角形不锈钢丝绕制成具有V型缝的滤网，再套焊在已钻完孔的套管上。其工艺较复杂，在遇高温时还易脱焊，不能适应热采井；同时由于圆柱形绕丝筛管易变形失去防砂能力，不能承受较大的弯曲，不适用于水平井作业，通常仅用在直井，定向井的管内砾石充填防砂作业。

金属网布筛管由基管和包裹在基管外的3-5层金属网布构成；金属网布外部同时设有外保护套，金属网布内部有时候也采用内保护套。由于金属网布筛管抗弯曲能力较强，可用在水平井作业。但是，该金属网布筛管是采用普通平纹编织密纹网，仍存在很多缺点：为了增加普通平纹编织密纹网强度和可靠性，往往采用多层金属网布的简单叠加，而使网孔尺寸容易发生改变，同时网布之间容易产生堵塞；金属网布是采用电阻焊焊接，会造成网布损伤和强度降低；金属网布和外保护套之间是没有配合的空套，往往存在很大间隙，容易堆积细纱，造成堵塞，且不易反洗；同时试验证明该类型筛管抗内压能力低，筛管反循环时容易造成网布焊缝撕裂，带来极大使用风险。

发明内容

本发明的目的是克服上述三种不同筛管存在的缺失，而提出一种复合防砂筛管及其制造方法，以一个三角形绕丝筛管，一层反向斜纹金属网布及一个外保护套紧压成一体，而构成一种分级过滤的复合防砂过滤套，并且套接在具有过流孔眼的基管外表面上。

本发明的技术方案是：

一种复合防砂筛管，包括接箍、基管和复合防砂过滤套，接箍两端分别连接两根套管，基管的圆柱面上开设有多个均布的过流孔眼，其特征是，该基管的过流孔眼外面套接复合防砂过滤套，该复合防砂过滤套是由外保护套、反向斜纹金属网布层、三角形绕丝筛套和端环，从外到内依序紧密套接而成，该三角形绕丝筛套以三角形截面顶角向内的金属丝均匀间隔地螺旋环绕，并以两端分别焊接在端环的两支承环内侧而构成。

一种复合防砂筛管的制造方法，其特征是，它的步骤为：

1)在基管有效的一段或两段长度的圆柱面上开设有多个均布的过流孔眼，该过流孔眼的直径为8mm至15mm之间，并在两端具有外螺纹，其中一端连接着接箍；

2)三角形绕丝筛套是以三角形截面顶角向内的金属丝均匀间隔地螺旋环绕，并以两端分别焊接在端环的两支承环内侧；

3)反向斜纹金属网布层采用不锈钢反向斜纹编织密纹网，该密纹网的孔径为60-350毫米，采用两边沿叠加起来形成圆状过滤筒，然后，以该过滤筒的两端分别套在端环的两支承环外圆上；

4)用冲压机冲压形成为两短斜边的桥式沉孔结构的不锈钢带，该沉孔的底部向下凹，在沉孔侧面上开设有流体流通通道，然后，把该不锈钢带外保护套以直缝焊接或螺旋焊接形成外保护套，并焊接在端环外表面上；

5)把外保护套、反向斜纹金属网布层、三角形绕丝筛套和端环采用静压力机压合成一体，构成具有整体抗压强度的复合防砂过滤套；

6)最后，把复合防砂过滤套套接在开设有多个均布的过流孔眼的基管圆柱面上，以端环的两侧面焊接在基管外圆柱面上；根据基管长度不同，该复合防砂过滤套可以采用一级也可以采用两级。

所述反向斜纹金属网布层以两边沿叠加起来形成圆状筒紧密贴合在三角形绕丝筛套外圆上和外保护套内壁上。

所述外保护套为两短斜边的桥式沉孔结构，并在沉孔侧面上开设有流体流通通道。

本发明的有利效果是：三角形绕丝筛套具有不易堵塞的特点；反向斜纹金属网布不需要焊接，具有强度高，开口面积大等特点；外保护套增加油气过流面积，从而，具有过流面积大、不易堵塞、强度高、挡砂效果好、可靠性高等特点，同时在使用过程中抗变形能力更强。

附图说明

图1本发明典型实施例结构示意图；

图2为图1的局部放大图；

图3本发明典型实施例的复合防砂过滤套图；

图4为图3的局部放大图；

图5本发明典型实施例的三角形绕丝筛管局部放大图；

图6本发明典型实施例的外保护套立体图；

图7本发明典型实施例的外保护套剖面放大图；

图8本发明典型实施例的反向斜纹金属网布层剖面图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

本发明的典型实施例包括：接箍1、基管2及复合防砂过滤套3组成，如图1、2所示。

接箍1是两端具有内螺纹，并以内螺纹分别连接两根基管2的管接头，属现有技术；

基管2是在有效的一段或两段长度(根据基管2长度不同而定)的圆柱面上开设有多个均布的过流孔眼8，该过流孔眼8的直径为8mm至15mm之间，并在两端具有外螺纹，其中一端连接着接箍1，另一端以供在井下连接其它构件或工具而备用。

复合防砂过滤套3是由外保护套6、反向斜纹金属网布层5、三角形绕丝筛套4和端环7从外到内依序紧密套接(压配合连接)而组成，确保抗内压，抗外挤强度高。如图3、4所示，该复合防砂过滤套3以端环7套接在基管2上，并且覆盖该基管2的过流孔眼8上，复合防砂过滤套3既作为阻挡砂粒进入基管2内的屏障，又作为油气通道，其中：

端环7是中间具有大空洞而两端为支承环的长筒，以其两支承环焊接在基管2上，属现有技术；

三角形绕丝筛套4以三角形截面顶角向内的金属丝均匀间隔地螺旋环绕，并以两端分别焊接在端环7的两支承环内侧而构成，如图5所示，由于金属丝之间形成楔形缝，流体进口小而出口大，具有开口面积大(约占20％)、不易堵塞、易反洗等特点。

反向斜纹金属网布层5是用不锈钢丝反向斜纹编织密纹网，如图8所示，该密纹网的孔径为60-350毫米，由于反向斜纹编织网强度高，一层反向斜纹金属网布层5可以取代多层普通平纹编织密纹网复合结构；同时该反向斜纹金属网布层5流体通道的开口面积是普通平纹编织密纹网的2倍，流通性好，不易堵塞。反向斜纹编织金属网不用焊接，而采用两边沿叠加起来形成圆状过滤筒，在与外保护套6和三角形绕丝筛套4复合过程中，可以更加紧密贴合在外保护套6内壁上；同时在使用过程中抗变形能力更强，该反向斜纹金属网布过滤层作为中间过滤层。

外保护套6上为两短斜边的桥式沉孔9结构(梯形凹槽结构)，如图6、7所示，该沉孔的底部11向下凹，在沉孔底部11上开设有通道10，该外保护套6焊接在端环7上；

当流体通过桥式沉孔时，可以改变流体流动方向，降低流速，减轻流体对金属网布过滤层5的冲击而造成过快腐蚀，并且采用桥式结构的外保护套6，其开口尺寸可以精确控制，同时具有改变流体流动方向与速度，减缓对内部过滤层腐蚀的功能。但是，现有的桥式沉孔结构采用两长斜边的桥式结构，譬如：流体进口边(上边)长度设置为13毫米，两斜边长度为6毫米时，通道10的长度为4毫米，而两短斜边的桥式结构，在同样流体进口边(上边)长度为13毫米，两斜边长度为4.3毫米时，通道10的长度为10毫米，因此，两短斜边的桥式结构开口面积比现有的两长斜边的桥式结构增大(250％)，作为首层过滤粗选。

本发明制造方法的步骤是：

1，在基管2有效的一段或两段长度(根据基管2长度不同而定)的圆柱面上开设有多个均布的过流孔眼8，该过流孔眼8的直径为8mm至15mm之间，并在两端具有外螺纹，其中一端连接着接箍1；

2，三角形绕丝筛套4以三角形截面顶角向内的金属丝均匀间隔地螺旋环绕，并以两端分别焊接在端环7的两支承环内侧；

3，反向斜纹金属网布层5采用不锈钢反向斜纹编织密纹网，该密纹网的孔径为60-350毫米，采用两边沿叠加起来形成圆状过滤筒，然后，以该过滤筒的两端分别套在端环7的两支承环外圆上；

4，用冲压机冲压形成为两短斜边的桥式沉孔结构的不锈钢带，该沉孔9的底部11向下凹，在沉孔底部11侧面上开设有通道10，然后，把该不锈钢带外保护套以直缝焊接或螺旋焊接形成外保护套6，并焊接在端环7外表面上；

5，把外保护套6、反向斜纹金属网布层5、三角形绕丝筛套4和端环7采用静压力机压合成一体，构成具有整体抗压强度的复合防砂过滤套3；

6，最后，把复合防砂过滤套3套接在开设有多个均布的过流孔眼8的基管2圆柱面上，以端环7的两侧面焊接在基管2外圆柱面上；根据基管2长度不同，该复合防砂过滤套3可以采用一级也可以采用两级。

从以上可以看出，本发明具有过流面积大、不易堵塞、强度高、挡砂效果好、可靠性高等特点，同时在使用过程中抗变形能力更强。适用于各种复杂井况的油气井防砂，尤其适合水平井的使用，是油气井防砂作业的理想换代产品。

Claims (4)

1.一种复合防砂筛管，包括接箍、基管和复合防砂过滤套，接箍两端分别连接两根套管，基管的圆柱面上开设有多个均布的过流孔眼，其特征是，该基管的过流孔眼外面套接复合防砂过滤套，该复合防砂过滤套是由外保护套、反向斜纹金属网布层、三角形绕丝筛套和端环，从外到内依序紧密套接而成，该三角形绕丝筛套以三角形截面顶角向内的金属丝均匀间隔地螺旋环绕，并以两端分别焊接在端环的两支承环内侧而构成。

2.根据权利要求1所述的一种复合防砂筛管，其特征是，所述反向斜纹金属网布层是以两边沿叠加起来形成圆状筒，紧密贴合在三角形绕丝筛套外圆上和外保护套内壁上。

3.根据权利要求1所述的一种复合防砂筛管，其特征是，所述外保护套为两短斜边的桥式沉孔结构，并在沉孔侧面上开设有流体流通通道。

4.一种复合防砂筛管的制造方法，其特征是，它的步骤为：

1)在基管有效的一段或两段长度的圆柱面上开设有多个均布的过流孔眼，该过流孔眼的直径在8mm至15mm之间，并在所述基管的两端具有外螺纹，其中一端连接着接箍；

2)三角形绕丝筛套是以三角形截面顶角向内的金属丝均匀间隔地螺旋环绕，并以两端分别焊接在端环的两支承环内侧；

3)反向斜纹金属网布层采用不锈钢反向斜纹编织密纹网，该密纹网的孔径为60-350毫米，采用两边沿叠加起来形成圆状过滤筒，然后，以该过滤筒的两端分别套在端环的两支承环外圆上；

4)用冲压机冲压形成为两短斜边的桥式沉孔结构的不锈钢带，该沉孔的底部向下凹，在沉孔侧面上开设有流体流通通道，然后，把该不锈钢带外保护套以直缝焊接或螺旋焊接形成外保护套，并焊接在端环外表面上；

5)把外保护套、反向斜纹金属网布层、三角形绕丝筛套和端环采用静压力机压合成一体，构成具有整体抗压强度的复合防砂过滤套；

6)最后，把复合防砂过滤套套接在开设有多个均布的过流孔眼的基管圆柱面上，以端环的两侧面焊接在基管外圆柱面上；根据基管长度不同，该复合防砂过滤套采用一级或两级设置。

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