CN104929589A - 镶焊过滤块的防砂筛管及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种镶焊过滤块的防砂筛管及其制备方法，该防砂筛管包括：基管，该基管的管壁外侧开设有多个长圆阶梯凹槽，该长圆阶梯凹槽的底部设有通孔与基管内部相通；以及多个过滤块，该过滤块的形状与该长圆阶梯凹槽的形状相同，每个长圆阶梯凹槽内均镶入一个过滤块；其中，该过滤块与该长圆阶梯凹槽的配合面采用焊接的方式成为一体。本发明提供的防砂筛管，内径外径与基管管体相同，易于下入水平井内；过滤块与基管镶嵌焊接为一体，保证了管体的整体强度及可靠性。

Description

镶焊过滤块的防砂筛管及其制备方法

技术领域

本发明涉及石油天然气开采技术领域，尤其是一种镶焊过滤块的防砂筛管及其制备方法。

背景技术

在疏松砂岩储层的石油天然气开采过程中，一般都存在地层出砂问题，地层砂随着油气水带到井筒或地面的设备内，给生产带来麻烦。为了防止油气井生产时出砂，需要使用能够有效过滤油气水的防砂筛管。

现有技术中常用的防砂筛管可以大致分为两种结构类型：

一种是在基管外面套设过滤套的结构，过滤套种类较多，包括绕丝过滤套、冲缝过滤套、复合网过滤套、金属棉过滤套、金属粉末烧结过滤套等各种类型，其共同特点之一是防砂筛管的外径明显大于基管外径，在水平井中下入比较困难，容易造成过滤套损坏。

另一种是在基管管壁上设置过滤单元的结构，包括割缝筛管、镶块式筛管。其共同特点之一是筛管的外径和内径与基管相同，容易下入水平井内，但存在的问题是过滤面积受限制，同时由于井下腐蚀环境造成割缝筛管的缝宽变化和镶块式筛管的掉块问题。现有的镶块式筛管的过滤块与基管通孔之间采用螺纹连接，基管螺纹腐蚀会直接导致过滤块脱落、防砂失效。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种镶焊过滤块的防砂筛管及其制备方法，以使防砂筛管易于下入水平井内，并提高筛管的过滤面积，解决过滤块脱落问题。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种镶焊过滤块的防砂筛管，包括：基管，该基管的管壁外侧开设有多个长圆阶梯凹槽，该长圆阶梯凹槽的底部设有通孔与基管内部相通；以及多个过滤块，该过滤块的形状与该长圆阶梯凹槽的形状相同，每个长圆阶梯凹槽内均镶入一个过滤块；其中，该过滤块与该长圆阶梯凹槽的配合面采用焊接的方式成为一体。

上述方案中，所述多个长圆阶梯凹槽，呈周期性排布于基管的管壁外侧。

上述方案中，所述过滤块包括不锈钢开孔盒和复合过滤层，其中该不锈钢开孔盒底部密布有多个滤孔，该复合过滤层封装于该不锈钢开孔盒内，封装有复合过滤层的不锈钢开孔盒倒扣镶焊于该长圆阶梯凹槽内。

上述方案中，所述不锈钢开孔盒底部密布的多个滤孔，其直径为2～5mm。所述复合过滤层采用多层不锈钢编织网复合而成，或者采用不锈钢编织网与不锈钢纤维毡复合而成。所述不锈钢编织网的网孔尺寸范围为0.05mm～0.30mm；所述不锈钢纤维毡的丝径范围为0.05mm～0.20mm，压缩厚度范围为1～5mm，过滤精度与地层砂粒度中值相匹配。

上述方案中，所述复合过滤层采用不锈钢编织网与不锈钢纤维毡复合而成时，所述不锈钢纤维毡夹持在双层或多层不锈钢编织网之间。

为达到上述目的，本发明还提供了一种制备所述的镶焊过滤块的防砂筛管的方法，包括：在基管的管壁外侧开设多个长圆阶梯凹槽；制备多个形状与长圆阶梯凹槽的形状相同的过滤块；以及将过滤块镶嵌到基管管壁外侧的长圆阶梯凹槽内，采用焊接的方式将过滤块与长圆孔的配合面熔化焊接为一体，打磨焊接处实现过滤块与基管表面的无缝连接。

上述方案中，所述在基管的管壁外侧开设多个长圆阶梯凹槽，是采用铣削键槽的方法实现的。

上述方案中，所述过滤块包括不锈钢开孔盒和复合过滤层，其中该不锈钢开孔盒底部密布有多个滤孔，该复合过滤层封装于该不锈钢开孔盒内，封装有复合过滤层的不锈钢开孔盒倒扣镶焊于该长圆阶梯凹槽内。

上述方案中，所述不锈钢开孔盒采用模压或铣削加工而成。

上述方案中，所述复合过滤层采用多层不锈钢编织网复合而成，或者采用不锈钢编织网与不锈钢纤维毡复合而成。

上述方案中，所述复合过滤层采用不锈钢编织网与不锈钢纤维毡复合而成时，所述不锈钢纤维毡夹持在双层或多层不锈钢编织网之间。

上述方案中，所述采用焊接的方式将过滤块与长圆孔的配合面熔化焊接为一体，是采用氩弧焊或等离子焊接工艺实现的。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：

1、本发明提供的这种镶焊过滤块的防砂筛管及其制备方法，在装配时，先将过滤块镶嵌到基管外壁上的长圆孔腔内，再采用氩弧焊或等离子焊接工艺将过滤块与长圆孔的配合面熔化焊接为一体，经打磨后在外观上过滤块与基管表面无缝连接，筛管的外径和内径与基管一致，便于下井作业，使防砂筛管易于下入水平井内，提高了产品应用的可靠性。

2、本发明提供的这种镶焊过滤块的防砂筛管及其制备方法，在防砂筛管的管壁外侧开设有多个周期性排布的长圆阶梯凹槽，长圆阶梯凹槽的底部设有通孔与基管内部相通，并且每个长圆阶梯凹槽内均镶入一个过滤块，大大提高了筛管的过滤面积，彻底解决了过滤块脱落问题

3、本发明提供的这种镶焊过滤块的防砂筛管及其制备方法，便于规模化生产和质量控制，有利于提高生产效率、降低制造成本，同时便于下井作业，提高了产品应用的可靠性。

附图说明

图1为本发明提供的镶焊过滤块的防砂筛管的结构示意图；

图2为本发明在防砂筛管的管壁外侧开设有的多个周期性排布的长圆阶梯凹槽的结构示意图；

图3为本发明提供的不锈钢开孔盒的结构示意图；

图4为本发明提供的过滤块的结构示意图；

图5为本发明提供的制备镶焊过滤块的防砂筛管的方法流程图；

图6为本发明提供的过滤块在基管上的装配焊接示意图；

图7为本发明提供的过滤块与基管的镶嵌焊接打磨后的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

本发明对传统的镶块式筛管的结构和制造方法进行了改进，采用在防砂筛管的管壁外侧开设多个周期性排布的长圆阶梯凹槽，长圆阶梯凹槽的底部设有通孔与基管内部相通，并且每个长圆阶梯凹槽内均镶入一个过滤块，过滤块与长圆阶梯凹槽的配合面采用焊接的方式成为一体，经打磨后在外观上过滤块与基管表面无缝连接。筛管的外径和内径与基管一致，使防砂筛管易于下入水平井内，提高了产品应用的可靠性。在防砂筛管的管壁外侧开设多个周期性排布的长圆阶梯凹槽，长圆阶梯凹槽的底部设有通孔与基管内部相通，能够有效提高防砂筛管的过滤面积。过滤块与基管镶嵌焊接为一体，保证了管体的整体强度及可靠性，彻底解决过滤块脱落问题，而且有利于提高生产效率、降低制造成本。

如图1至图4所示，本发明提供的镶焊过滤块的防砂筛管包括基管1和多个过滤块2，其中基管1的管壁外侧开设有多个长圆阶梯凹槽5，该长圆阶梯凹槽5的底部设有通孔6与基管1的内部相通；该过滤块2的形状与该长圆阶梯凹槽5的形状相同，每个长圆阶梯凹槽5内均镶入一个过滤块2，该过滤块2与该长圆阶梯凹槽5的配合面采用焊接的方式成为一体。将过滤块与基管镶嵌焊接为一体，保证了管体的整体强度及可靠性，彻底解决过滤块脱落问题。

参照图1和图2，本发明提供的镶焊过滤块的防砂筛管，采用标准的石油套管作为基管1，在基管1的一端有接箍3，另一端有连接螺纹4，在基管1的管壁外侧铣出若干个长圆阶梯凹槽5，在长圆阶梯凹槽5的底部钻出若干个通孔6与基管1内部相通，在长圆阶梯孔5中镶入过滤块2，然后采用氩弧焊或等离子焊接沿过滤块2与长圆阶梯凹槽5之间的配合面连续焊接一圈(图5和图6中焊缝12)，与基管1形成融为一体，形成可靠的防砂结构。其中，多个长圆阶梯凹槽5呈周期性排布于基管1的管壁外侧。长圆阶梯凹槽的底部设有通孔与基管内部相通，能够有效提高防砂筛管的过滤面积。

图3和图4中，过滤块包括不锈钢开孔盒7和复合过滤层(9、10、11)，其中该不锈钢开孔盒7底部密布有多个滤孔8，该复合过滤层封装于该不锈钢开孔盒7内。图1中，封装有复合过滤层的不锈钢开孔盒倒扣镶焊于该长圆阶梯凹槽内。

图3和图4中，不锈钢开孔盒7底部密布的多个滤孔8，其直径为2～5mm。复合过滤层可以采用多层不锈钢编织网复合而成，也可以采用不锈钢编织网与不锈钢纤维毡复合而成。当复合过滤层采用不锈钢编织网与不锈钢纤维毡复合而成时，不锈钢纤维毡夹持在双层或多层不锈钢编织网之间。

不锈钢编织网的网孔尺寸范围为0.05mm～0.30mm，与地层砂粒度中值相匹配；不锈钢纤维毡的丝径范围为0.05mm～0.20mm，压缩厚度范围为1～5mm，过滤精度与地层砂粒度中值相匹配。

基于图1至图4所示的镶焊过滤块的防砂筛管，图5示出了本发明提供的制备镶焊过滤块的防砂筛管的方法流程图，该方法包括以下步骤：

步骤1：在基管的管壁外侧开设多个长圆阶梯凹槽；

步骤2：制备多个形状与长圆阶梯凹槽的形状相同的过滤块；

步骤3：将过滤块镶嵌到基管管壁外侧的长圆阶梯凹槽内，采用焊接的方式将过滤块与长圆孔的配合面熔化焊接为一体，打磨焊接处实现过滤块与基管表面的无缝连接。将过滤块与基管镶嵌焊接为一体，保证了管体的整体强度及可靠性，彻底解决过滤块脱落问题。

其中，步骤1中所述在基管的管壁外侧开设多个长圆阶梯凹槽，是采用铣削键槽的方法实现的。长圆阶梯凹槽的底部设有通孔与基管内部相通，能够有效提高防砂筛管的过滤面积。

步骤2中所述过滤块包括不锈钢开孔盒和复合过滤层，其中该不锈钢开孔盒底部密布有多个滤孔，该复合过滤层封装于该不锈钢开孔盒内，封装有复合过滤层的不锈钢开孔盒倒扣镶焊于该长圆阶梯凹槽内。不锈钢开孔盒采用模压或铣削加工而成。复合过滤层采用多层不锈钢编织网复合而成，或者采用不锈钢编织网与不锈钢纤维毡复合而成，当复合过滤层采用不锈钢编织网与不锈钢纤维毡复合而成时，不锈钢纤维毡夹持在双层或多层不锈钢编织网之间。

实施例1：

本实施例的镶焊过滤块的防砂筛管，采用标准的石油套管作为基管1，在基管1管壁外侧铣出若干个长圆阶梯凹槽5，在长圆阶梯凹槽5的底部钻出若干个通孔6与基管1内部相通，在长圆阶梯凹槽5中镶入过滤块2，然后采用氩弧焊或等离子焊接沿过滤块2与长圆阶梯凹槽5之间的配合面连续焊接一圈，打磨焊接处使过滤块2与基管1融为一体，形成可靠的防砂结构，保证了管体的整体强度及可靠性，彻底解决过滤块脱落问题，如图1和图2所示。

如图3和图4所示，过滤块2由不锈钢开孔盒7和复合过滤层组成，不锈钢开孔盒7中间为凹槽，在凹槽底部密布若干个滤孔8，其直径为2～5mm，复合过滤层由不锈钢方孔网9、不锈钢纤维毡10和不锈钢编织网11组成，复合过滤层封装在不锈钢开孔盒7的凹槽内，不锈钢开孔盒7的开口边缘与不锈钢编织网11采用电阻焊焊接在一起。

本实施例提供的镶焊过滤块的防砂筛管的制造方法，其具体步骤如下：

步骤10：按长圆阶梯凹槽5的设计尺寸和分布形式，采用数控排铣床在基管1的管壁外侧铣出多个长圆阶梯凹槽5；

步骤20：在长圆阶梯凹槽5的底部钻出若干个通孔6与基管内部相通，每个长圆阶梯凹槽5的底部至少为一个通孔6，图2所示的实施例中显示的是2个；

步骤30：将不锈钢板冲压拉伸成底部密布有多个滤孔8的不锈钢开孔盒7；

步骤40：选择不锈钢编织网9、11和不锈钢纤维毡10，将其冲压剪切成与不锈钢开孔盒7匹配的大小和尺寸；

步骤50：将不锈钢编织网9、11和不锈钢纤维毡10按照图4的结构顺序填充装配到不锈钢开孔盒7内，即将不锈钢纤维毡10夹在不锈钢编织网9、11之间，不锈钢编织网11与不锈钢开孔盒7的开口边缘处采用电阻焊固定，形成过滤块2；

步骤60：将过滤块2镶嵌到基管1的长圆阶梯凹槽5内，压实后点焊固定，如图6所示；

步骤70：采用氩弧焊或等离子焊将过滤块2与长圆阶梯凹槽5之间的配合面连续焊接一圈，实现无缝连接，保证了管体的整体强度及可靠性，彻底解决过滤块脱落问题；

步骤80：所有过滤块装配焊接完成后，打磨清理焊缝12，如图7所示。筛管的外径和内径与基管一致，使防砂筛管易于下入水平井内，提高了产品应用的可靠性。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种镶焊过滤块的防砂筛管，其特征在于，包括：

基管，该基管的管壁外侧开设有多个长圆阶梯凹槽，该长圆阶梯凹槽的底部设有通孔与基管内部相通；以及

多个过滤块，该过滤块的形状与该长圆阶梯凹槽的形状相同，每个长圆阶梯凹槽内均镶入一个过滤块；

其中，该过滤块与该长圆阶梯凹槽的配合面采用焊接的方式成为一体。

2.根据权利要求1所述的镶焊过滤块的防砂筛管，其特征在于，所述多个长圆阶梯凹槽，呈周期性排布于基管的管壁外侧。

3.根据权利要求1所述的镶焊过滤块的防砂筛管，其特征在于，所述过滤块包括不锈钢开孔盒和复合过滤层，其中该不锈钢开孔盒底部密布有多个滤孔，该复合过滤层封装于该不锈钢开孔盒内，封装有复合过滤层的不锈钢开孔盒倒扣镶焊于该长圆阶梯凹槽内。

4.根据权利要求3所述的镶焊过滤块的防砂筛管，其特征在于，所述不锈钢开孔盒底部密布的多个滤孔，其直径为2～5mm。

5.根据权利要求3所述的镶焊过滤块的防砂筛管，其特征在于，所述复合过滤层采用多层不锈钢编织网复合而成，或者采用不锈钢编织网与不锈钢纤维毡复合而成。

6.根据权利要求5所述的镶焊过滤块的防砂筛管，其特征在于，

所述不锈钢编织网的网孔尺寸范围为0.05mm～0.30mm；

所述不锈钢纤维毡的丝径范围为0.05mm～0.20mm，压缩厚度范围为1～5mm，过滤精度与地层砂粒度中值相匹配。

7.根据权利要求5所述的镶焊过滤块的防砂筛管，其特征在于，所述复合过滤层采用不锈钢编织网与不锈钢纤维毡复合而成时，所述不锈钢纤维毡夹持在双层或多层不锈钢编织网之间。

8.一种制备权利要求1至7中任一项所述的镶焊过滤块的防砂筛管的方法，其特征在于，包括：

在基管的管壁外侧开设多个长圆阶梯凹槽；

制备多个形状与长圆阶梯凹槽的形状相同的过滤块；以及

将过滤块镶嵌到基管管壁外侧的长圆阶梯凹槽内，采用焊接的方式将过滤块与长圆孔的配合面熔化焊接为一体，打磨焊接处实现过滤块与基管表面的无缝连接。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述在基管的管壁外侧开设多个长圆阶梯凹槽，是采用铣削键槽的方法实现的。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述过滤块包括不锈钢开孔盒和复合过滤层，其中该不锈钢开孔盒底部密布有多个滤孔，该复合过滤层封装于该不锈钢开孔盒内，封装有复合过滤层的不锈钢开孔盒倒扣镶焊于该长圆阶梯凹槽内。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述不锈钢开孔盒采用模压或铣削加工而成。

12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述复合过滤层采用多层不锈钢编织网复合而成，或者采用不锈钢编织网与不锈钢纤维毡复合而成。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述复合过滤层采用不锈钢编织网与不锈钢纤维毡复合而成时，所述不锈钢纤维毡夹持在双层或多层不锈钢编织网之间。

14.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述采用焊接的方式将过滤块与长圆孔的配合面熔化焊接为一体，是采用氩弧焊或等离子焊接工艺实现的。