CN102011568A - 用于石油开采防砂管的滤网材料 - Google Patents

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谢红雨
周永
邹超
谭水发
周小平
钟键明
李光辉
王辉
冯金桥
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Abstract

本发明提供了一种用于石油开采防砂管的滤网材料，具有三维网状结构，是由金属镍或含镍的合金金属构成其骨架的多孔材料，具有通过多面体小室相互连接而形成的连续微孔结构，其孔密度为30～95PPI，金属的体密度在1～3g/cm3。本发明的这种多孔金属材料具有大量的孔隙，拥有很大的比表面积，有更大的过滤面积和过流面积，因此防砂过滤效果更好、其容砂能力很强，使用寿命可能会大大延长(2～3年)；并且本发明材料具有一定的韧性，抗变形能力强，回收方法简单，可再生。

Description

用于石油开采防砂管的滤网材料
技术领域
本发明涉及石油开采用防砂管中的材料，特别涉及防砂管中使用的滤网材料。
背景技术
      目前，国内外常见的机械防砂方法有防砂管防砂和砾石充填防砂。由于滤砂管防砂具有施工工艺简单，不进行砾石充填作业，无需大型防砂设备以及施工成功率高等特点，近十年来发展很快，新产品、新技术不断涌现，以适应不同地质条件和不同油井类型防砂的需要。而在防砂管中的滤网材料目前则普遍采用的有金属网布、金属绵纱等，由于目前采用的这些滤网材料为平面结构，孔隙成二维状态，比表面积较小，因此其容砂能力有限，在无容砂能力后，就必须更换新的滤网材料，使用寿命较短；并且由于在井下使用，频繁更换，且不可再生，既造成材料成本过高，还因延误开采时间而带来其它成本增加。
发明内容
本发明旨在提供一种比表面积大、容砂能力较强、可提高使用寿命的防砂管滤网材料。
通过下述方案实现本发明：
用于石油开采防砂管的滤网材料，是一种具有三维网状结构的由金属镍或含镍的合金金属构成其骨架的多孔材料，具有通过多面体小室相互连接而形成的连续微孔结构，其孔密度为30～95PPI，金属的体密度在1～3g/cm3。
经过试验，材料的孔密度优选40～85 PPI，金属的体密度优选1.5～2.5g/m3时，性能更佳。
这种多孔材料的厚度需在1.0mm以上较合适，综合考虑材料制作、防砂应用等原因，材料的厚度优选3.0～10.0mm。
上述材料的制备方法可采用下述与现有泡沫金属相类似的方案：
在所需厚度、所需孔密度的海绵上采用物理气相沉积、化学镀、导电碳胶等方式先覆上少量的导电良好的金属，使基材导电化，之后，再采用电化学方式涂覆所需量的金属镍或镍合金，最后是热处理及还原，一方面是去除海绵基材，另一面则是改善其涂覆的金属，使材料具有优良的物理及化学性能。
与现有防砂管滤网材料相比，本发明的优点体现在：
一、由于本发明的这种多孔金属材料的显著特征是其内部具有大量的孔隙，拥有很大的比表面积，具备立体结构，相比于平面结构的不锈钢编织网，其具有更大的过滤面积和过流面积，因此防砂过滤效果更好。
二、因为本发明的这种多孔金属材料具有三维网络结构，其容砂能力很强，当砂子进入后，不仅不会造成堵塞，反而会形成更好的防砂结构（相当于砾石填充），因此其使用寿命可能会大大延长（2～3 年）。
三、本发明的多孔金属材料具有一定的韧性，抗变形能力强，因此其加工性能好，在加工过程中材料的损耗小，且泡沫金属的回收方法简单，可再生。
具体实施方式
实施例1
在厚度为3.5mm、孔密度为50PPI的海绵上，采用常规化学镀镍工艺，镀覆10g/m2的金属镍，之后在常规瓦特电镀条件下镀覆金属镍，当上镍量达到体密度为2 g/cm3时停止电镀，之后经水洗干燥，最后在还原热处理炉中进行还原及热处理，海绵基材被去除的同时，改善金属材料性能，得到最终材料。
经过上述方法制备得到的材料，是一种具有三维网状结构的由金属镍构成其骨架的多孔材料，具有通过多面体小室相互连接而形成的连续微孔结构，其孔密度为50PPI，金属镍的体密度2g/cm3,厚度为3.5mm。将这种材料应用于采油管的防砂管滤网，实验发现，可以有效过滤石油，容砂能力较相同厚度的其它滤网材料明显提高。
实施例2
在厚度为1.0mm、孔密度为95PPI的海绵上，采用常规化学镀铜工艺，镀覆8g/m2的金属铜，之后在常规瓦特电镀条件下镀覆金属镍，当上镍量达到体密度为 3g/cm3时停止电镀，之后经水洗干燥，最后在还原热处理炉中进行还原及热处理，海绵基材被去除的同时，改善金属材料性能，得到最终材料。
经过上述方法制备得到的材料，是一种具有三维网状结构的由金属含铜的镍铜合金构成其骨架的多孔材料，具有通过多面体小室相互连接而形成的连续微孔结构，其孔密度为95PPI，金属镍的体密度3g/cm3,厚度为1.0mm。将这种材料应用于采油管的防砂管滤网，实验发现，可以有效过滤石油，容砂能力较相同厚度的其它滤网材料明显提高。
实施例3
在厚度为10mm、孔密度为30PPI的海绵上，采用常规化学镀镍工艺，镀覆12g/m2的金属镍，之后在常规镍铁合金电镀条件，当金属量达到体密度为 0.8g/cm3时停止电镀，之后再在上述材料表面继续采用镀铬工艺覆上金属铬，当上铬量达到体密度为0.2 g/cm3时停止电镀,之后经水洗干燥，最后在还原热处理炉中进行还原及热处理，海绵基材被去除的同时，改善金属材料性能，得到最终材料。
经过上述方法制备得到的材料，是一种具有三维网状结构的由金属镍－铁－铬合金构成其骨架的多孔材料，具有通过多面体小室相互连接而形成的连续微孔结构，其孔密度为30PPI，金属镍的体密度1g/cm3,厚度为10mm。将这种材料应用于采油管的防砂管滤网，实验发现，可以有效过滤石油，容砂能力较相同厚度的其它滤网材料明显提高。
实施例4
在厚度为4mm、孔密度为65PPI的海绵上，采用常规磁控气相物理沉积工艺，镀覆4g/m2的金属镍，之后在常规瓦特镍电镀条件，当金属镍量达到体密度为 1.2g/cm3时停止电镀，之后再在上述材料表面继续采用镍钨合金电镀液，当镍－钨合金量达到体密度为0.3 g/cm3时停止电镀,之后经水洗干燥，最后在还原热处理炉中进行还原及热处理，海绵基材被去除的同时，改善金属材料性能，得到最终材料。
经过上述方法制备得到的材料，是一种具有三维网状结构的由金属镍－铁－铬合金构成其骨架的多孔材料，具有通过多面体小室相互连接而形成的连续微孔结构，其孔密度为65PPI，金属镍及镍钨合金总体密度1.5g/cm3,厚度为4mm。将这种材料应用于采油管的防砂管滤网，实验发现，可以有效过滤石油，容砂能力较相同厚度的其它滤网材料明显提高。
 

Claims (5)

1.用于石油开采防砂管的滤网材料，其特征在于：一种具有三维网状结构的由金属镍或含镍的合金金属构成其骨架的多孔材料，具有通过多面体小室相互连接而形成的连续微孔结构，其孔密度为30～95PPI，金属的体密度在1～3g/cm3。
2.如权利要求1所述的用于石油开采防砂管的滤网材料，其特征在于：其孔密度优选40～85PPI，金属的体密度优选1.5～2.5g/m3。
3.如权利要求1或2所述的用于石油开采防砂管的滤网材料，其特征在于：材料的厚度为1.0mm以上。
4.如权利要求1或2所述的用于石油开采防砂管的滤网材料，其特征在于：材料的厚度优选3.0～10.0mm。
5.如权利要求3所述的用于石油开采防砂管的滤网材料，其特征在于：材料的厚度优选3.0～10.0mm。
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