CN103711461B - 井下筛管制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种制造井下使用筛管的方法，其利用了相互扩散结合在一起的滤网层。在形成管状之前，或者其后在管状和处于内部的中心管从模具抽出以接合由搭叠边缘形成的接缝时，在附着在一起的片材被轧制成管时搭叠在一起以形成接缝的端部被压缩。由于边缘的压缩，当边缘搭叠在一起形成管时，搭叠处的壁厚度大约与筛管部分的其余厚度相同。可选择地，可以将弹性材料压缩到待搭叠在一起以形成基本上纵向的接缝的筛管部分的开口区域中。接缝可以平行于筛管轴线或者螺旋环绕筛管轴线。外穿孔罩板提供一压缩力，当外穿孔罩板、过滤管和处于内部的中心管组件从模具抽出时，该压缩力保持对沙粒在接缝搭叠表面之间流动的抵抗屏障。

Description

井下筛管制造方法
本申请是名称为“井下筛管制造方法”、国际申请日为2009年11月13日、国际申请号为PCT/US2009/064438、国家申请号为200980146007.1的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明的技术领域是井下筛管制造方法，更具体地说，是筛管材料制造方法和筛管材料在中心管上的附着方法。
背景技术
井下使用筛管通常绕一中心管形成，该中心管穿有孔或者具有一些开口。中心管附着成井下延伸管柱的一部分，这样能够将其适当地设置在采油区中。在中心管周围是过滤材料，在过滤材料周围是外罩。外罩通常为带有冲压开口的金属薄管，所述冲压开口设计成在下井或在从井中取出筛管时保护筛管材料不损坏。通气孔通常足够大，以便不会有意地限制对过滤材料的流动。排除的目标尺寸颗粒由筛管材料的开口尺寸确定。
过去，广泛使用的筛管材料是USP5611399中所示和所述的DutchTwill织物。该专利还披露了通过模具延伸管状组件以封闭由管形上弯曲并卷边的端部形成的搭叠纵向接缝的技术。涉及制作井下使用筛管的其他专利包括USP6305468和6607032。
以往这些技术的缺点在于，由于端部的卷边和折叠，形状明显失圆。于是，在接合到中心管的过程期间，所施加的企图将组件的端部固定到中心管或企图密封纵向接缝或螺旋接缝的压缩力不是最优的。这是因为形状失圆限制了在筛管结构整个外周均匀施加密封压缩力而不能使过滤介质的折叠和卷边材料的堆积区应力过大的能力。另一个解决方案是从试图形成接缝的成本和体积上的观点，使用Dutch Twill织物结构。
本发明涉及使用多层平织物网格材料和扩散结合这些层以制造粘结过滤层组件，其能够实现Dutch Twill织物的性能，但成本为其几分之一。另外，组件配合边缘被压缩而厚度减少，这样，当被轧制成管形时，端部将搭叠在一起，搭叠接缝的厚度大约与组件其他地方的厚度相等，从而使形状的外部或圆形最小，并使延长组件长度的接合更坚固以及端部连接更坚固。可选择地，一弹性材料可以放置在搭叠边缘上，并压缩成织物，或者在开始，当组件仍然是平片材形式时，或者而后，当组件为管形并穿过模具而与中心管一起移动时。本领域技术人员应更容易理解，本发明的优选方式的细节从下面的描述及相关联的视图中将变得清楚，同时应当承认，本发明的全部范围都将在权利要求书中找到。
发明内容
一种制造井下使用筛管的方法，其利用了相互扩散结合在一起的滤网层。在形成管状之前，或者其后，在管状和处于内部的中心管从模具抽出以接合由搭叠边缘形成的接缝时，在附着在一起的片材被轧制成管时搭叠在一起以形成接缝的端部被压缩。由于边缘的压缩，当边缘搭叠在一起形成管时，搭叠处的壁厚度大约与筛管部分的其余厚度相同。可选择地，可以将弹性材料压缩到待搭叠在一起以形成基本上纵向的接缝的筛管部分的开口区域中。接缝可以平行于筛管轴线或者螺旋环绕筛管轴线。外穿孔罩板提供一压缩力，当外穿孔罩板、过滤管和处于内部的中心管组件被抽拉穿过模具时，该压缩力保持对沙粒在接缝搭叠表面之间流动的抵抗屏障。
附图说明
图1是局部剖取以显示本发明的筛管组装方法的透视图；
图2是沿图1中的线2-2剖取的剖视图；
图3显示了扩散结合之后带有较薄端部的片状筛管材料。
具体实施方式
图1示出了多片网格材料10，这些网格材料10基本上位于单个平面内，它们彼此对齐，并优选通过扩散结合技术彼此结合在一起，如箭头12示意性所标记的。中心管14具有在平行列上显示的孔或开口16，但是，本发明包括中心管14上的任何型式、任何开口尺寸或任何开口区域。最终，筛管组件30将覆在开口16在罩板24的端部20和22之间所处的区域上。网格材料10的长度比端部20、22之间的间距略短。罩板24以带有开口28的平片材开始，开口28的尺寸配置成使得罩板在下到井眼中时保持结构整体性以保护网格材料10，但在运行时，开口28提供足够的开放区域和大的开口尺寸，这样，它们的过滤量可以忽略，并在通过组件的期望流量下形成最小的压降。接缝26位于罩板24上，其方向可以为纵向或螺旋。优选进行焊接。
扩散结合在一起之后的网格层10，如图3箭头12所表示的，形成组件30，组件30则具有相对的边缘32、34。这些边缘32和34可以被机械压缩或者以其他方式压缩，这样在组件30被轧制成管形时，边缘32和34搭叠在一起，如图2所示，使得它们的总厚度优选等于或稍微大于组件30的不搭叠边缘部分的厚度。作为选择，片材10也可以在扩散结合之前组叠在一起，在形成管形时搭叠在一起的优选相对的端部上形成更薄的边缘。尽管优选整个外周厚度均一，但是组件30在接缝处的壁厚度为其他地方厚度的大约10%之内的变化是可以接受的。组件30中片材10的数量可以随应用而变化，许多应用的范围是3-6层。待搭叠在一起的薄端部32、34还可以具有装在一个边缘或两个边缘上的弹性材料36。优选地，材料36为橡胶或另一种与井状况相适合的材料。优选在压缩边缘32或34之前施加材料36，这样，它直接进入组件30的网格中的开放空间中。作为选择，边缘32和34的压缩也可以在它们搭叠成管形并被强制通过如附图标记38示意性所示的模具之后进行。同样，也可以在使用模具38用于最后组装之前将材料36施加到一个或两个边缘上。
组装的优先次序是形成平片材形式的组件30，然后压缩边缘32、34，或者也可以由片材组叠的方式形成更薄的端部。组件可以被轧制成比中心管14外径更小的直径，这样，在轧制组件30被强制开启以套到中心管14上时，其具有充足的记忆留在适当位置处，边缘32、34与已经推到搭叠端部的开口中的材料36（如果使用）搭叠在一起。理想地，在端部32和34对齐并彼此搭叠情况下，轧制的组件30的尺寸为中心管14的外径，这样组件30的外部不会有隆起或者隆起极少。当组件30位于中心管14上时，已经为管形的罩板24在组件30上滑动，它们之间优选为间隙配合。在采用模具38向中心管14压缩组件30和罩板24之前，在中心管上标记罩板24的位置。端部20和22被正好推到中心管14上。其间，罩板24被压紧在组件30上，而组件30又被紧紧地推压在中心管14上，如图2所示。可选择地，端部20或22或者两者都可以焊接到中心管14上。
本领域技术人员应当明白，上述方法允许使用由多层10制成的组件30，这些层10为基本上在一平面内的网格筛管（mesh screen），网格筛管的制造比在世界上高制造成本场所制造的Dutch Twill织物更便宜。类似于筛门所使用的类型的基本网格筛管能够由世界上许多低成本场所制造。当这些层10优选扩散结合在一起时，组件30能够起到与Dutch Twill的筛管材料同等的功能，但是更便宜。通过利用多层制造组件30，形成了封闭纵向接缝或螺旋接缝的新方案，其不需焊接，而焊接在某些条件的井下可能会失效。虽然Dutch Twill使用单层，并且搭叠边缘不会像组装问题一样带来这样大的隆起，但是，至少为厚度接近0.040英寸的现有Dutch Twill结构两倍厚的组件30需要进行边缘处理来解决更大厚度的问题，但是仍不需要许多操作人员所不希望的焊接。因此，本发明允许利用更便宜的、但更厚的筛管组件，并找到了一个通过边缘厚度减少而不是焊接来密封其中的接缝的方法，但能实现并具有增加接缝密封材料36的柔性，所述接缝密封材料36通过一次或两次密封而密封网格中的开口或/和通过在端部搭叠时双倍进行密封。
上文示例性描述了优选实施例和各种变形，不意味着对本发明最大范围的体现，本发明最大范围由下面所附的权利要求书确定，该权利要求书适当给出了字面或等同的全部范围。

Claims (18)

1.一种制造井下筛管组件的方法，其包括：
将分散的多层筛管材料相互组装在一起；
不使用焊接，在中心管的开口上使所组装的层的相对边缘彼此接合；
在所组装的层形成管形之前，减少所组装的层的至少一个边缘的厚度。
2.如权利要求1所述的方法，包括：在所组装的层形成管形之前，减少所组装的层的所述相对边缘的厚度。
3.如权利要求2所述的方法，包括：使得搭叠边缘的厚度不大于所组装的层上的其他地方的厚度。
4.一种制造井下筛管组件的方法，其包括：
将分散的多层筛管材料相互组装在一起；
不使用焊接，在中心管的开口上使所组装的层的相对边缘彼此接合；
在所组装的层搭叠之前，使用机械压缩来减少所组装的层的至少一个边缘的厚度。
5.一种制造井下筛管组件的方法，其包括：
将分散的多层筛管材料相互组装在一起；
不使用焊接，在中心管的开口上使所组装的层的相对边缘彼此接合；
在压缩所述边缘以减少其厚度之前，在所组装的层的至少一个边缘上增加密封材料。
6.如权利要求5所述的方法，包括：施力迫使密封材料进入所组装的层的边缘处的开口中。
7.一种制造井下筛管组件的方法，其包括：
将分散的多层筛管材料相互组装在一起；
不使用焊接，在中心管的开口上使所组装的层的相对边缘彼此接合；
当所组装的层位于中心管上时，将一罩板放到所组装的层上；
对带有所组装的层和罩板的所述中心管施加作用力以使其穿过模具，从而将罩板和组装的层接合到中心管上。
8.一种制造井下筛管组件的方法，其包括：
将分散的多层筛管材料相互组装在一起；
不使用焊接，在中心管的开口上使所组装的层的相对边缘彼此接合；
将所组装的层轧制到直径比中心管外径小；
打开所轧制的组件，以将其置于中心管上；
依靠所轧制的组装层的记忆，使所轧制的组件保持在中心管的适当位置，且端部搭叠。
9.如权利要求8所述的方法，包括：
使管状罩板在所组装的中心管和所轧制的组装层上滑动；
推动带有所轧制的组装层和所述罩板的所述中心管穿过模具，以将罩板接合到中心管上，并密封罩板下方所组装的层的接缝。
10.如权利要求9所述的方法，包括：在轧制所组装的层之前，或者作为穿过模具进行所述推动的结果，减少所组装的层的至少一个边缘的厚度。
11.如权利要求10所述的方法，包括：在将所组装的层轧制成管形之前，减少所组装的层的所述相对边缘的厚度。
12.如权利要求11所述的方法，包括：在所组装的层搭叠之前，使用机械压缩减少所组装的层的至少一个边缘的厚度。
13.如权利要求12所述的方法，包括：使得搭叠边缘的厚度不大于所组装的层上的其他地方的厚度。
14.如权利要求13所述的方法，包括：在压缩所述边缘以减少其厚度之前，在所组装的层的至少一个边缘上增加密封材料。
15.如权利要求14所述的方法，包括：施力迫使密封材料进入所组装的层的边缘处的开口中。
16.如权利要求15所述的方法，包括：不使用焊接，将所组装的层的端部固定到中心管上。
17.如权利要求16所述的方法，包括：在罩板的端部施力将罩板压在中心管上，以将所组装的层的端部固定到中心管上。
18.如权利要求17所述的方法，包括：在罩板两端将罩板焊接到中心管上。
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