CN1060136A - 割缝筛管及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种用于油田油井、气井完井、砾石充填防沙的 割缝筛管及加工方法，在油管或套管上开有多条预定 长度的缝，管内表面缝宽大于外表面缝宽，缝表面向 内有一段直缝。该割缝的制法是：在管上需割缝的位 置上加工出预定长度且比要求缝宽的开口，与其相适 应在开口中镶入比开口稍小的金属块，再将金属块与 开口的接触边连成一体，未连接的金属块与开口的接 触边之间构成割缝。本方法加工筛管的外表面缝宽 可达0.1mm，误差不超过0.02mm，加工成本低，汲油 防沙效果好，具有工业实用性。

Description

本发明涉及一种主要用于油田油井、气井完井，砾石充填防沙的割缝筛管，该筛管的内缝宽大于外表面缝宽。本发明的另一主题是关于制造这种割缝筛管的工艺方法。

多年来，国内外许多专家均在研究如何加工制造一种用于油田油井、气井完井，砾石充填防沙和组成某些油井生产管柱的梯形割缝筛管。所谓梯形割缝筛管，就是在油管或套管上，用一定方式割出多条一定长度的纵向或横向缝，而这些缝的横剖面均是呈梯形结构，即管子外表面缝口宽度小于内表面缝口宽度。对于一根较长的管子（通常为2米以上），要在管子上割出多条表面缝宽仅为0.1mm或稍宽而缝的形状呈梯形向管内壁伸展，这种筛管的加工是十分困难的。西德DE2600897号专利曾经介绍应用激光技术在管子上割出V形缝，通过移动和旋转管子相对于照射在管子上的激光束而获得螺旋形缝隙，为了在缝隙横截面产生V形缝隙，采用两束激光加工，这种筛管应用于深井汲水防沙，筛管外表面缝口比吸油防沙筛管外缝口宽，加工难度相对较小;特别是两束激光切割的这种V形缝，由于从外表缝直接以一定角度向内扩展，缝口形成角刃所承受的压力小，容易受泥石流冲压变形发生阻塞，而且应用激光割缝技术复杂，加工费用较昂贵，很难形成工业化生产。到目前为止，还未找到一种有效的方法，加工制造出适于汲油防沙且缝口承受外力高，不易变形阻塞，具有实用价值的梯形割缝筛管。

本发明的任务是提供一种简单实用的机械加工方法，利用此方法仅需要普通的车、铣设备，即可加工所需用的筛管。本发明的另一任务是利用该方法来得到一种适于汲油防沙缝口不易变形阻塞的梯形割缝筛管。

为了实现上述目的，本发明采取的技术措施是：在油管或套管上开出多条预定长度的缝，管内表面缝口宽度大于外表面缝宽，缝的横截面呈近似梯形向管内壁伸展，要使该筛管适用于油井、气井完井汲油阻沙，根据地层各部位的勘测情况，外表面缝口宽度控制在0.1～2mm。由于割缝初始就产生的斜面承受压力小，为防止缝口变形阻塞，在缝表面到缝内的一段距离深度开成直缝。

筛管外表面缝口宽度是本发明的技术关键之一，外缝宽的确定主要根据具体油井、气井的地下钻测情况，通常选择为0.1～0.8mm，一般在同一口井使用的割缝筛管外表面缝宽是相同的，每一个缝的两个缝面夹角也是相同的，缝面夹角可以选择为5～40°角，缝面夹角的选择主要与地层结构、压力、岩层疏松程度、油量等因素有关，缝面夹角小，能承受的压力大;夹角大则承受力小。筛管缝长根据管径的大小和割缝排列形状选定，可选择缝长度为20～300mm，通常选择为20～200mm，由于管子的轴向强度大于径向强度，所以横向排列的缝比纵向排列缝的长度要短，一般横向缝长为20～50mm，纵向缝长为50～300mm。割缝在管子上的排列形式可以是纵向、横向、螺旋状等，随着所选的管子外表面缝宽和排列形式不同，在管子每单位长度的外表面缝面积为8～320cm²/M。

制作上述筛管的方法是：在管上需要割缝的位置加工出预定长度但比要求缝稍宽的开口，开口的横截面近似梯形，然后按照开口的大小体积镶入一条比开口稍小的金属块，再将金属块与开口的接触边连成一体，未连接的金属块与开口接触边之间就构成了割缝。

开口事先用铣床铣出，开口内的两端加工成凸台，金属块两端相应位置上加工成凹台配合镶装在开口内，可以起到支托金属块和使其复位的作用。金属块与管子的材质相同或基本相同，制作割缝筛管的管子可以是不同型号的油管或套管，如2″TBG、3″TBG油管，5.5″LCSG、7″LCSG套管等。采用焊接的方法将镶装好的金属块与开口相连接，金属块两端留有斜面焊口，焊接前在金属块与开口形成的缝中插入一垫片，以防止当焊点部位温度骤然升高，该部位的缝口变形和虚连，待焊接处冷却后再拢出垫片，焊接后将管子表面磨光即可。

金属块与开口组缝时，可以一次组合一条缝，也可以一次镶块组合两条缝，将金属块与开口的一条接触边相连，另一条接触边与金属块则构成一条缝，将金属与开口的两端相联接，金属块两条斜边则与开口的两条接触边同时构成两条缝。

本发明与现有筛管及其加工方法相比有如下优点：

1、按照本发明所述的加工方法制造的梯形割缝筛管外表面缝宽可达到0.1mm，误差不超过0.02mm，而且缝的形状严格地保持梯形结构，这是现有的加工方法所无法达到的;

2、加工该割缝筛管仅需普通车，铣床等设备，与以往的加工方法相比较大大降低了成本，使梯形割缝筛管真正进入了工业性生产和达到实用阶段;

3、由于在缝口部位采用直缝结构，增大了割缝承受外力的能力，汲油防沙效果好，适于油田油井、气井完井，特别是弯井和水平井时使用。

下面通过附图结合本发明具体实施方式作一详细描述。

图1为本发明所述割缝筛管的结构示意图和沿A-A方向剖面的割缝放大图。管1上割有缝2，缝表面到缝内的一段间距为直缝2′，直缝的深度为0.5～2.0mm，由直缝开始向管内壁扩展缝呈近似梯形，两个缝面夹角α相同，缝面夹角可选择为20～30°角。图1、图2和图7中筛管的割缝为纵向排列，图3、图4、图5和图6为横向排列，图2、图4、图6和图7割缝也是螺旋状排列。图5为割缝横向排列的筛管示意图和沿B-B方向剖面的割缝放大图。当使用2吋TBG油管，缝宽为0.25mm，管子外表面采用竖缝排列，管子每单位长度所割外表面缝面积为21cm²/M，5.5吋LCSG套管外表面缝面积为41cm²/M。

1、一次镶装组成一条缝：

图8为金属块及剖面图，图11为镶装前开口剖视图。金属块3与开口6的拼接两端开有凹台4和凸台7，金属块3上留有斜面焊口5，镶装金属块后，将金属块与开口的一条接触边焊接固定，开口的另一条接触边2b与金属块斜边2a构成一条缝2，金属块与开口组缝的两条边上加工一段直边，使其构成直缝2′。

2、一次镶装组成二条缝：

图9为金属块及其剖视图，图12为镶装前开口的剖视图，图7为一次镶装两条缝的筛管示意图和沿C-C方向剖面割缝放大图。金属块3为对称楔形，两个组缝斜边2a上留有直边，与开口直边组成直缝2′，金属块斜边2a与开口斜边2b组成缝2，镶装后将金属块与开口的两端缝隙焊死，由于焊接面积较一条缝面积小，所以金属块两端的焊口5相应增大。

3、一次镶装组成三条缝：

图10为金属块及其剖视图，图13为镶块前开口剖视图。金属块3为对称形状，预先在金属块上铣出一条缝，将该金属块镶入对应的开口内，使斜边2a与开口斜边2b组成缝2，再将金属块与开口的两端缝隙焊接固定。由于一次镶装组两条或三条缝的筛管所能承受的外力较一次组拼一缝要小，通常一次组拼2～3条缝的排列形式只限于纵向或纵向螺旋状。

Claims (10)

1、用于油田油井、气井完井、砾石充填防沙的割缝筛管，在油管或套管1上开有多条预定长度的缝2，管内表面缝宽大于外表面缝宽，其特征在于在缝表面到缝内的一段距离为直缝2′，缝的横截面呈近似梯形向管内壁伸展，外表面缝口宽为0.1～2mm。

2、按照权利要求1所述的割缝筛管，其特征是外表面缝口宽度通常选择为0.1～0.8mm，每一个缝的二个缝面夹角α是相同的，缝面夹角可以选为5～40°角。

3、按照权利要求1或2所述的割缝筛管，其特征是缝的长度为20～300mm，直缝的深度为0.5～2.0mm，筛管单位长度外表面缝面积为8～320cm²/M。

4、按照权利要求3所述的割缝筛管，其特征是割缝在管子上的排列形式可以是纵向、横向、螺旋状等。

5、用于油田油井、气井完井、砾石充填防沙割缝筛管的制造方法，其特征是在管上需要割缝的位置加工出预定长度且比要求缝稍宽的开口6，开口的横截面近似梯形，与其相适应在开口中镶入比开口稍小的金属块3，再将金属块3与开口的接触边连成一体，未连接的金属块与开口接触边之间构成割缝2。

6、按照权利要求5所述的割缝筛管的制造方法，其特征在于开口用铣床铣出，开口内的两端加工成凸台7，两端带有凹台4的金属块配合镶装在开口6内。

7、按照权利要求5或6所述的割缝筛管的制造方法，其特征在于金属块与开口组缝时，可以一次组合一条缝，也可以一次镶块同时组合两条缝，将金属块与开口的一条接触边相连，另一条接触边2b与金属块斜边2a则构成一条缝2;将金属块与开口的两端相连接，金属块的两条斜边2a与开口的接触边2b同时构成两条缝。

8、按照权利要求7所述的割缝筛管的制造方法，其特征在于一次组合成三条缝的方法是预先在金属块上铣出一条缝，将金属块镶入对应的开口，再将金属块与开口6的两端相连接。

9、按照权利要求5所述的割缝筛管的制造方法，其特征在于在金属块与开口接触边上分别加工出一段直边，使其构成直缝。

10、按照权利要求5所述的割缝筛管的制造方法，其特征在于用焊接方法将金属块与开口连接，金属块上留有焊口5，焊接后将管子表面磨光。

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