螺旋式可拆卸割縫斜絲濾砂管的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種螺旋式可拆卸割縫斜絲濾砂管，用于油氣井和稠油井防砂。該濾砂管首次將斜絲粗濾砂和割縫細(xì)濾砂技術(shù)有機(jī)結(jié)合，實現(xiàn)雙重濾砂，具有成本低、操作方便、防砂效果好、適應(yīng)范圍廣和防砂卡泵的特點；導(dǎo)液流器特有的變截面流道，實現(xiàn)井液提速而避免砂粒沉積；V形斜絲籠套通過引流罩、引流環(huán)和螺旋筋加固，使濾砂管強(qiáng)度高、剛度大且抗擠壓摩擦能力強(qiáng)，且不易擼絲和損壞套管；梯形斜絲和扇形割縫使絲縫和割縫具有自潔凈作用，而螺旋筋和斜絲螺旋式布置且螺旋筋縫隙和絲縫外窄內(nèi)寬，使螺旋筋和斜絲籠套具有自清洗功能；斜絲籠套可拆卸，使濾砂管便于更換或清洗；引流罩將井液引入濾砂管，而引流環(huán)將砂粒導(dǎo)出，集砂管則收集沉積砂粒。
【專利說明】螺旋式可拆卸割縫斜絲濾砂管
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種油氣井開采井下防砂器材，特別是涉及一種適合稠油井防砂用的濾砂管。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前，我國主要油田及氣田的開采已經(jīng)開始進(jìn)入中后期階段，井身結(jié)構(gòu)較差、油中高含水、稠油等現(xiàn)象非常普遍，經(jīng)過長期的注水、抽油泵強(qiáng)提升液、強(qiáng)注和強(qiáng)采以及稠油低品位油藏的動用，油層狀況發(fā)生了較大的改變，砂埋油層、砂卡油管、砂埋泵、砂卡泵以及砂磨油泵等“砂害”更加嚴(yán)重和復(fù)雜化。
[0003]目前，國內(nèi)外油氣井和稠油井防砂方面主要以機(jī)械防砂為主，通常用的機(jī)械濾砂管防砂法有繞絲篩管、割縫襯管、機(jī)械濾砂管+礫石充填等。其中，繞絲篩管是將不銹鋼繞絲纏繞至鋼管，具有耐腐蝕、縫隙連續(xù)和流通面積大等特點，但同時造價高，是割縫襯管的2?3倍；細(xì)砂粒易堵塞滲濾介質(zhì)，降低產(chǎn)能；自清潔性較差，砂粒易集結(jié)于通道內(nèi)；作業(yè)中繞絲難免與井壁或套管壁發(fā)生碰撞、摩擦和擠壓，造成篩管損壞或亂絲，降低完井質(zhì)量和防砂效果。割縫襯管是將套管經(jīng)過銑削加工而成，具有工藝簡單、操作方便、強(qiáng)度高的特點，然而其最小縫寬窄且深，適用砂粒的粒徑范圍較??；縫眼容易被細(xì)砂粒堵塞和磨損。機(jī)械濾砂管+礫石充填防砂的防砂時間較長，效果較好，但是這種管層預(yù)填充方法在阻擋固體顆粒的同時，也增加了井液進(jìn)入濾砂管的流動阻力，尤其是對于稠油井，加大了產(chǎn)能損失，而且成本相對較高，設(shè)計和施工相對復(fù)雜，防砂后井內(nèi)留有防砂管柱，打撈難，時間稍長濾砂管容易產(chǎn)生腐蝕。近幾年國內(nèi)開始探索應(yīng)用化學(xué)防砂，其優(yōu)點是施工后井內(nèi)無遺留物，并可用于異常高壓井層，而其缺點是對油層滲透率有一定傷害；注入劑存在老化現(xiàn)象，使其有效期有限；成功率不如機(jī)械防砂；同時不適用于裸眼完井的油井。
[0004]綜上所述，常規(guī)的機(jī)械防砂和化學(xué)防砂方法都沒有從根本上解決油氣井和稠油井出砂問題，由此通過研究井筒中的砂粒運(yùn)移和沉降規(guī)律，并依托現(xiàn)有可行性技術(shù)，設(shè)計出油氣井和稠油井防砂專用的割縫斜絲濾砂管，并依據(jù)固液兩相流體仿真分析和實驗室實驗結(jié)果對濾砂管的結(jié)構(gòu)及篩縫寬度等參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，以保證所設(shè)計的濾砂管能夠滿足開發(fā)生產(chǎn)需要，同時可以有效提高檢泵周期，避免處于中后期生產(chǎn)階段油氣井因防砂失敗而導(dǎo)致無法正常生產(chǎn)或者長期停產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了有效解決油氣井和稠油井出砂問題并克服現(xiàn)有機(jī)械濾砂管和化學(xué)防砂技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的是研制出一種新型的適合油氣井和稠油井防砂用的螺旋式可拆卸割縫斜絲濾砂管。該割縫斜絲濾砂管首次將斜絲絲縫粗濾砂和螺旋式割縫細(xì)濾砂兩種防砂技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，并依據(jù)其螺旋式斜絲和螺旋筋以及導(dǎo)液流器的特殊構(gòu)造和工藝，能夠?qū)崿F(xiàn)雙重濾砂、含砂井液提速、自潔凈和自清洗功能，具有成本低、操作方便、可拆卸、防砂效果好、砂粒粒徑適應(yīng)范圍廣、強(qiáng)度高且剛度大、經(jīng)過大斜度和水平井彎段時不易損壞、可避免套管損壞和砂卡泵等特點。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是開發(fā)一種螺旋式可拆卸割縫斜絲濾砂管，主要由導(dǎo)液流器、割縫管、螺旋筋、斜絲籠套、引流罩、引流環(huán)、集砂管和管帽組成。割縫斜絲濾砂管防砂機(jī)理是地層產(chǎn)出液依次流經(jīng)斜絲籠套、螺旋筋和割縫管的縫隙進(jìn)入濾砂管內(nèi)腔室，然后通過導(dǎo)液流器的提速后流入抽油泵和油管并被舉升至地面；同時依據(jù)斜絲籠套和割縫管的橋架作用實現(xiàn)雙重濾砂功能，粒徑大于絲縫的砂粒被阻擋在斜絲籠套外面，粒徑大于割縫的砂粒被阻擋在割縫管外面，并被送至井底口袋，而粒徑較小的少量砂粒隨產(chǎn)出液攜帶至濾砂管內(nèi)腔室并排出井筒。
[0007]導(dǎo)液流器位于螺旋式可拆卸割縫斜絲濾砂管的最上部，其表面進(jìn)行鎳磷鍍處理，實現(xiàn)含砂井液提速，避免地層產(chǎn)出液流量較低時引發(fā)砂粒在濾砂管內(nèi)腔室的沉積。導(dǎo)液流器包括導(dǎo)液流輪、輪桿、導(dǎo)液流殼和導(dǎo)液流罩，導(dǎo)液流輪材料選用60Si2Mn，調(diào)質(zhì)處理布氏硬度大于230，整體采用變截面的倒錐體，其軸向剖面外輪廓線的下部呈下凹式的圓弧，而上部呈上凸式的圓弧，兩圓弧結(jié)合處的法線重合，保證導(dǎo)液流輪表面流動井液的連續(xù)性和穩(wěn)定性；導(dǎo)液流輪內(nèi)環(huán)面上部為全環(huán)凹槽。輪桿用來實現(xiàn)導(dǎo)液流輪與導(dǎo)液流罩間的聯(lián)接，整體采用階梯軸結(jié)構(gòu)，它包括接頭、桿體、桿肩和桿頭，接頭通過外螺紋與導(dǎo)液流罩進(jìn)行聯(lián)接；桿體外表面進(jìn)行精加工，與導(dǎo)液流輪內(nèi)環(huán)面過盈配合；桿肩用來連接桿體和桿頭，同時其上端面與導(dǎo)液流輪下端面相結(jié)合實現(xiàn)導(dǎo)液流輪定位；桿頭采用錐度為60°的倒圓錐體，保證井液順利切入導(dǎo)液流輪的錐面。
[0008]導(dǎo)液流殼和導(dǎo)液流罩的材料選用35CrMo，表面氧化處理，同時調(diào)質(zhì)處理布氏硬度不低于220，以抵抗導(dǎo)液流殼和導(dǎo)液流罩內(nèi)流動井液的沖擊，導(dǎo)液流殼和導(dǎo)液流罩間通過丁腈橡膠墊進(jìn)行密封。導(dǎo)液流殼采用厚壁筒形結(jié)構(gòu)，頂部邊緣加工有均勻排列的螺釘孔，導(dǎo)液流殼外環(huán)面直徑等于割縫管內(nèi)環(huán)面直徑，并與割縫管過盈配合，實現(xiàn)導(dǎo)液流器與割縫管間的固定；導(dǎo)液流殼內(nèi)表面的上部采用環(huán)形結(jié)構(gòu)，而下部采用變截面的流線型結(jié)構(gòu)，其軸向剖面內(nèi)輪廓線與導(dǎo)液流輪剖面的外輪廓線相配合，導(dǎo)液流殼剖面內(nèi)輪廓線的下部呈上凸式的圓弧，圓弧半徑小于導(dǎo)液流輪剖面外輪廓線的下圓弧半徑；導(dǎo)液流殼內(nèi)輪廓線的中部呈下凹式的圓弧，圓弧半徑大于導(dǎo)液流輪外輪廓線的上圓弧半徑；導(dǎo)液流殼內(nèi)輪廓線的上部呈下凹式的圓弧，圓弧半徑小于內(nèi)輪廓線中部及下部圓弧半徑。導(dǎo)液流殼內(nèi)輪廓線各圓弧結(jié)合處的法線均重合，保證導(dǎo)液流殼內(nèi)表面上流動井液的穩(wěn)定性。導(dǎo)液流輪與導(dǎo)液流殼配合后的井液流道呈變截面的環(huán)形結(jié)構(gòu)，并且流道從入口至出口的截面面積逐漸減小，由此其內(nèi)的井液流速不斷提升。
[0009]導(dǎo)液流罩上部采用法蘭盤結(jié)構(gòu)，通過螺釘與導(dǎo)液流殼進(jìn)行聯(lián)接。導(dǎo)液流罩外表面的上部采用變截面的圓柱形結(jié)構(gòu)，圓柱橫截面直徑小于導(dǎo)液流殼上部內(nèi)環(huán)面直徑；外表面的中部采用錐度為60°的倒圓錐體，其錐面與導(dǎo)液流輪和導(dǎo)液流殼間的井液流道出口相吻合；外表面的下部采用圓柱形結(jié)構(gòu)，圓柱橫截面直徑小于導(dǎo)液流輪上部凹槽的直徑。導(dǎo)液流罩內(nèi)加工有圓形井液流動彎道，用來改變井液流動方向，保證導(dǎo)液流器入口和出口處井液流動方向一致，彎道沿圓周方向均勻布置，個數(shù)為8?12個，彎道直徑等于導(dǎo)液流輪和導(dǎo)液流殼間的井液流道出口寬度，彎道入口位于導(dǎo)液流罩外表面錐體的錐面上，以保證導(dǎo)液流器流動井液的連續(xù)性，而彎道出口則位于導(dǎo)液流罩的上端面。導(dǎo)液流罩內(nèi)環(huán)面采用階梯回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，其上部加工有內(nèi)螺紋，而中部環(huán)面的直徑大于輪桿桿體外徑。[0010]割縫管是對斜絲粗濾砂后的井液再次進(jìn)行深度過濾，即細(xì)濾，以達(dá)到較好的防砂效果，它由圓管加工而成，包括上下接頭、卡箍和管體幾部分，材料選用30Cr，內(nèi)外表面及割縫表面均涂覆超級雙向不銹鋼。上接頭和下接頭上均加工有密封性圓錐管螺紋，分別位于割縫管的最上部和最下部，上接頭通過接箍將割縫斜絲濾砂管與上部的抽油泵聯(lián)接在一起?？ü坑糜趯崿F(xiàn)斜絲籠套、螺旋筋、引流罩和引流環(huán)與割縫管間的固定，采用環(huán)形圓板，與管體外壁通過圓周焊的方式進(jìn)行聯(lián)接，卡箍內(nèi)環(huán)面的下部為一全環(huán)凹槽，槽壁上加工有密封性圓錐管螺紋，與其下部的引流罩進(jìn)行聯(lián)接。
[0011]管體是割縫管的主體，其上用刀具或者電火花等特種加工方式切割出螺旋線形的具有一定寬度和密度的割縫，即割縫是沿著螺旋線所加工出來的具有特殊形狀縫隙。該螺旋線沿管體圓柱面等間距展開，即割縫在軸向上等間距排列，螺旋線的展開線與割縫管軸線間的升角小于65°。各層面的割縫均勻布置，割縫數(shù)取150?300，割縫寬度取0.30?
0.15mm，各層面間的割縫平行排列。相鄰割縫間的管體剖面呈扇形，扇形兩邊的夾角為25°，扇形小的弧面朝向割縫管軸線，為此割縫外窄內(nèi)寬，可以避免隨井液通過割縫的砂?？ㄋ涝诟羁p內(nèi)而發(fā)生堵塞，為此所設(shè)計的割縫管具有割縫自潔凈作用。
[0012]螺旋筋用于支撐斜絲籠套，材料選用不銹鋼并且涂覆雙向不銹鋼。螺旋筋是通過軋制的方法形成一根等截面的絲筋，該絲筋沿著割縫管上割縫的輪廓線螺旋纏繞于管體外壁，螺旋筋螺旋線的展開線與濾砂管軸線間的升角等于割縫螺旋線的升角，同時保證絲筋各部位均處于割縫管相鄰割縫的中間部位，由此螺旋筋整體上呈現(xiàn)彈簧式外形，其內(nèi)環(huán)面套于割縫管外，而外環(huán)面襯于斜絲籠套內(nèi)。螺旋筋的兩側(cè)切割出倒圓錐體形狀的切口，切口處分別與其上部的引流罩和下部的引流環(huán)進(jìn)行焊接而實現(xiàn)螺旋筋的定位。螺旋筋沿螺旋線方向的橫截面為等腰梯形，梯形兩邊的夾角為30°，梯形短邊的一面朝向割縫管，并與管體外壁緊密配合。一方面，螺旋筋螺旋線的升角也小于65°，可以保證粒徑小于割縫管割縫的砂粒隨井液順利通過割縫管，而粒徑大于割縫的砂粒會落在螺旋筋側(cè)面上，砂粒在井液沖刷及重力的作用下順利滑落，最終經(jīng)由引流環(huán)落入井底口袋中；另一方面，螺旋線上相鄰螺旋筋間形成縫隙的剖面外窄內(nèi)寬，在井液沖刷下可以避免砂粒發(fā)生積聚，為此所設(shè)計的螺旋筋具有自清洗功能。
[0013]斜絲籠套是對地層產(chǎn)出的含砂井液進(jìn)行初次過濾，即粗濾，材料選用不銹鋼并且涂覆超級雙向不銹鋼。所有斜絲沿割縫管軸線垂向放置并且沿螺旋筋彈簧式外環(huán)面均勻排列，斜絲根數(shù)取120?220，斜絲間的絲縫寬度取0.75?0.30mm，所有均布的斜絲形成具有一定強(qiáng)度的斜絲籠套，斜絲籠套的上下兩端分別通過引流罩和引流環(huán)進(jìn)行加固，而內(nèi)部通過彈簧式螺旋筋進(jìn)行支撐，斜絲和螺旋筋的每一個交叉接觸點均通過電阻焊按照單面角焊縫的方式進(jìn)行焊接，以保證斜絲籠套的強(qiáng)度和剛度，使其具有較強(qiáng)的抗擠壓摩擦能力，同時較之繞絲篩管等，在經(jīng)過大斜度和水平井彎段時不易損壞且不會發(fā)生擼絲現(xiàn)象，并可減少濾砂管與套管內(nèi)壁發(fā)生碰撞的概率，避免套管產(chǎn)生損壞。
[0014]斜絲籠套上每根斜絲體的中線為沿螺旋筋彈簧式外環(huán)面展開的螺旋線，該螺旋線的展開線與斜絲籠套橫截面間的夾角為60?75°，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于落在斜絲側(cè)面上砂粒的摩擦角，避免發(fā)生“自鎖效應(yīng)”，以保證砂粒在井液沖刷及重力的作用下可以順利滑落至井底口袋中，為此所設(shè)計的斜絲籠套具有自清洗功能。
[0015]每根斜絲均為通過軋制的方法形成等腰梯形的變截面絲體，一方面，斜絲梯形截面的高度沿螺旋筋外環(huán)面向下逐漸降低，使得斜絲籠套外輪廓呈現(xiàn)V形的倒圓錐體，錐度取為1:100?1:20，可以保證粒徑小于絲縫的砂粒隨井液順利通過斜絲籠套，而粒徑大于絲縫的砂粒會依靠自身重力作用及時沉積至井底口袋中，不會積聚在絲縫外面而造成濾砂管外砂粒的堆積，影響濾砂效果和井液流速；另一方面，斜絲梯形截面的兩斜邊夾角為35°，梯形短邊的一面朝向螺旋筋，使得相鄰斜絲間形成的絲縫剖面外窄內(nèi)寬，可以避免隨井液所攜帶砂粒卡死在絲縫內(nèi)而造成堵塞，為此所設(shè)計的斜絲籠套具有絲縫自潔凈作用。
[0016]引流罩和引流環(huán)材料均選用雙向不銹鋼，均采用階梯回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，包括上凸臺、本體和下凸臺，其內(nèi)環(huán)面的直徑等于割縫管管體的外徑，同時引流罩和引流環(huán)與割縫管間采用間隙配合。中部本體沿圓周方向切有形狀和大小相同的液槽口，所有液槽口均勻布置，槽口數(shù)等于斜絲籠套的斜絲根數(shù)，同時每個液槽口的位置與絲縫一一對應(yīng)。
[0017]弓I流罩用來將濾砂管上方的含砂井液順利弓I入斜絲籠套內(nèi)，防止由于截面變化而引發(fā)砂粒在濾砂管上方產(chǎn)生聚集。引流罩上凸臺的外環(huán)面加工有密封性圓錐管螺紋，與割縫管卡箍下部的凹槽相配合，引流罩本體上端面與卡箍下端面結(jié)合處需產(chǎn)生足夠大的應(yīng)力，防止井液對螺紋產(chǎn)生腐蝕和工作中發(fā)生脫扣。引流罩本體上的液槽口兩側(cè)面分別與對應(yīng)位置絲縫的兩側(cè)面平齊，同時液槽口上部端線為弧線，該弧線所在圓的直徑等于割縫管卡箍外環(huán)面直徑，而且液槽口下部端線也為弧線，該弧線所在圓的直徑等于引流罩下凸臺外環(huán)面的直徑，由此保證含砂井液順利切入引流罩后引入斜絲籠套內(nèi)。引流罩下凸臺采用圓筒形結(jié)構(gòu)，其下端面采用圓錐體形結(jié)構(gòu)，錐體的錐面與螺旋筋上側(cè)的切口相平齊。
[0018]引流環(huán)用來將螺旋筋和斜絲籠套上滑落的砂粒順利導(dǎo)出濾砂管并送入井底口袋。引流環(huán)上凸臺采用圓筒形結(jié)構(gòu)，其上端面采用倒圓錐體形結(jié)構(gòu)，錐體的錐面與螺旋筋下側(cè)的切口相平齊。引流環(huán)本體上的液槽口兩側(cè)面分別與對應(yīng)位置絲縫的兩側(cè)面平齊，同時液槽口上部端線為弧線，該弧線所在圓的直徑等于引流環(huán)上凸臺外環(huán)面的直徑，而且液槽口下部端線也為弧線，該弧線所在圓的直徑等于引流環(huán)下凸臺大端圓面的直徑，由此保證砂?？梢皂樌腥胍鳝h(huán)并送至井底口袋。引流環(huán)下凸臺采用倒圓錐體結(jié)構(gòu)，錐體的錐度為30°，大于液槽口內(nèi)部端面的斜度。
[0019]集砂管用于及時收集濾砂管內(nèi)腔室井液流量變化時所產(chǎn)生的少量沉積砂粒，同時依據(jù)井液流量、出砂量、砂粒粒度分布和大小選取合適節(jié)數(shù)的集砂管。集砂管采用圓筒形結(jié)構(gòu)，材料選用中碳結(jié)構(gòu)鋼并且內(nèi)襯不銹鋼，由母螺紋接頭、管基體和公螺紋接頭組成。母螺紋接頭外環(huán)面采用圓柱體形結(jié)構(gòu)，外徑大于管基體外徑；而內(nèi)部通道采用變截面的階梯回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，通道上部加工有密封性圓錐管螺紋，并通過其上部的割縫管下接頭實現(xiàn)割縫管與集砂管間的聯(lián)接；通道下部采用倒錐形結(jié)構(gòu)過渡區(qū)，作用是避免母螺紋接頭截面和剛度的急劇變化，減小應(yīng)力集中。管基體內(nèi)環(huán)面直徑等于割縫管管體的內(nèi)徑。公螺紋接頭位于集砂管的最下部，加工有密封性圓錐管螺紋，實現(xiàn)不同節(jié)集砂管間的聯(lián)接。
[0020]管帽采用盲孔結(jié)構(gòu)，材料選用中碳結(jié)構(gòu)鋼且內(nèi)襯不銹鋼，其外環(huán)面采用圓柱體形結(jié)構(gòu)，外徑等于集砂管母螺紋接頭外徑；其內(nèi)環(huán)面的上部加工有密封性圓錐管螺紋，與集砂管公螺紋接頭進(jìn)行聯(lián)接；內(nèi)環(huán)面下部采用倒錐形結(jié)構(gòu)過渡區(qū)。
[0021]本發(fā)明所能達(dá)到的技術(shù)效果是，該割縫斜絲濾砂管將斜絲粗濾砂和割縫細(xì)濾砂兩種防砂技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，首次實現(xiàn)機(jī)械濾砂管的雙重濾砂功能，具有成本低、操作方便、防砂效果好、砂粒粒徑適應(yīng)范圍廣和防砂卡泵的特點；導(dǎo)液流輪與導(dǎo)液流殼配合后的井液流道呈面積逐漸減小的變截面環(huán)形結(jié)構(gòu)，且導(dǎo)液流罩內(nèi)加工有改變井液流動方向的圓形井液流動彎道，實現(xiàn)含砂井液提速，避免地層產(chǎn)出液流量較低時引發(fā)砂粒在濾砂管內(nèi)腔室的沉積；垂向斜絲均勻布置形成斜絲籠套，對地層產(chǎn)出的含砂井液進(jìn)行初次過濾，同時割縫管上切割出螺旋式割縫，其寬度小于絲縫，對井液進(jìn)行深度過濾，以達(dá)到較好的防砂效果；V形構(gòu)造的斜絲籠套兩端通過引流罩和引流環(huán)加固，內(nèi)部通過彈簧式螺旋筋支撐，保證濾砂管的強(qiáng)度高、剛度大且抗擠壓摩擦能力強(qiáng)，同時經(jīng)過大斜度和水平井彎段時不易損壞和擼絲，并可避免套管產(chǎn)生損壞；斜絲梯形截面和相鄰割縫間管體扇形截面的兩邊夾角依次減小，且梯形和扇形短邊的一面朝內(nèi)，可避免砂?？ㄋ涝诮z縫和割縫內(nèi)而發(fā)生堵塞，為此絲縫和割縫具有自潔凈作用；螺旋式螺旋筋的升角小于65°且螺旋式斜絲與濾砂管截面間的夾角大于60°，可避免砂粒發(fā)生“自鎖效應(yīng)”，同時絲縫和相鄰螺旋筋間縫隙外窄內(nèi)寬，保證砂粒在井液沖刷及重力作用下順利滑落至井底口袋，為此螺旋筋和斜絲籠套具有自清洗功能；引流罩將濾砂管上方的含砂井液順利引入斜絲籠套，而引流環(huán)將螺旋筋和斜絲上滑落的砂粒順利導(dǎo)出濾砂管，防止砂粒聚集，同時割縫管卡箍與引流罩間通過螺紋聯(lián)接，使濾砂管具有可拆卸性，方便濾砂管的更換或清洗；設(shè)計集砂管加管帽的結(jié)構(gòu)可及時收集濾砂管內(nèi)腔室沉積的少量砂粒。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但本發(fā)明并不局限于以下實施例。
[0023]圖1是根據(jù)本發(fā)明所提出的螺旋式可拆卸割縫斜絲濾砂管的典型結(jié)構(gòu)簡圖。
[0024]圖2是螺旋式可拆卸割縫斜絲濾砂管中導(dǎo)液流器的結(jié)構(gòu)簡圖。
[0025]圖3是螺旋式可拆卸割縫斜絲濾砂管中割縫管的結(jié)構(gòu)簡圖。
[0026]圖4是螺旋式可拆卸割縫斜絲濾砂管中螺旋筋的結(jié)構(gòu)簡圖。
[0027]圖5是螺旋式可拆卸割縫斜絲濾砂管中斜絲籠套的結(jié)構(gòu)簡圖。
[0028]圖6是螺旋式可拆卸割縫斜絲濾砂管中引流罩的俯視圖。
[0029]圖7是螺旋式可拆卸割縫斜絲濾砂管中引流環(huán)的仰視圖。
[0030]圖8是螺旋式可拆卸割縫斜絲濾砂管的防砂機(jī)理簡圖。
[0031]圖9是圖8的A— A剖視圖。
[0032]圖中I 一導(dǎo)液流器，2 —割縫管，3 —引流罩，4 一螺旋筋，5 —斜絲籠套，6 —引流環(huán)，7 —集砂管,8 一管帽,9 一導(dǎo)液流罩，10 一導(dǎo)液流殼,11 一導(dǎo)液流輪，12 一輪桿，13 一上接頭，14 一卡箍，15 一管體，16 一割縫，17 一下接頭，18 一絲縫。
【具體實施方式】
[0033]在圖1中，螺旋式可拆卸割縫斜絲濾砂管依次由導(dǎo)液流器1、割縫管2、引流罩3、螺旋筋4、斜絲籠套5、引流環(huán)6、集砂管7和管帽8組成。裝配前，首先，將割縫管2的割縫、螺旋筋4的筋體和斜絲籠套5的各斜絲清除毛刺然后清洗干凈；接著，檢查割縫管2內(nèi)外表面及割縫表面、螺旋筋4和斜絲籠套5表面涂覆層是否均勻以及是否存在缺陷；最后，檢查導(dǎo)液流器I的導(dǎo)液流殼與導(dǎo)液流罩間螺釘連接以及輪桿與導(dǎo)液流罩間螺紋聯(lián)接是否牢固，割縫管2上下接頭和卡箍、引流罩3、集砂管7和管帽8的各螺紋是否存在缺陷，割縫管2卡箍與管體焊縫結(jié)合處是否有松動或損傷。[0034]在圖1中，螺旋式可拆卸割縫斜絲濾砂管裝配時，首先，將組裝好的導(dǎo)液流器I導(dǎo)液流殼嵌入割縫管2內(nèi)環(huán)面頂部并通過過盈配合實現(xiàn)導(dǎo)液流器I與割縫管2間的固定；然后，將軋制好的螺旋筋4螺旋纏繞于割縫管2外壁；接著，將斜絲籠套5的上端通過引流罩3進(jìn)行加固，同時下端通過引流環(huán)6進(jìn)行加固，而內(nèi)部通過螺旋筋4進(jìn)行支撐；最后，將斜絲籠套5通過引流罩3與割縫管2聯(lián)接在一起，并依次將集砂管7與割縫管2下接頭、集砂管7間以及集砂管7和管帽8聯(lián)接在一起。
[0035]在圖1中，螺旋式可拆卸割縫斜絲濾砂管裝配后，首先，旋松引流罩3處的螺紋，斜絲籠套5應(yīng)可以順利拆卸和安裝，螺旋筋4置于割縫管2管體外往復(fù)拉動，應(yīng)輕快靈活無阻滯；然后，檢查斜絲籠套5與引流罩3、螺旋筋4以及引流環(huán)6焊縫結(jié)合處是否有松動或損傷；接著，檢查割縫管2與斜絲籠套5和集砂管7、集砂管7間以及集砂管7和管帽8間各螺紋連接處有無松動、損 傷和銹蝕；接著，在各焊縫結(jié)合處和螺紋連接處涂抹厭氧膠?’最后，檢驗合格后，集砂管7和管帽8的外表面應(yīng)進(jìn)行噴涂防銹漆等處理。
[0036]在圖1中，作業(yè)時，首先依次將抽油泵的泵筒和割縫斜絲濾砂管聯(lián)接于油管柱下端，然后用油管柱和輔助井下工具將泵筒和割縫斜絲濾砂管一起下入井筒并懸掛在井內(nèi)產(chǎn)出砂粒的層位，根據(jù)防砂要求設(shè)計集砂管7的高度和節(jié)數(shù)，總高度通常為100~500m。
[0037]在圖1中，檢泵維修時，首先將割縫斜絲濾砂管隨油管柱一起出井；然后打開集砂管7和管帽8并清除其中沉積的砂粒；接著旋松引流罩3與割縫管2間螺紋，將斜絲籠套5從割縫管2上拆卸下來；最后依次對斜絲籠套5絲縫、螺旋筋4縫隙和割縫管2割縫進(jìn)行清洗，頑固油污等污垢可用堿洗或者用洗油劑清洗，而水垢和銹渣等污垢，可用稀鹽酸清洗。
[0038]在圖2中，導(dǎo)液流器I的導(dǎo)液流輪11與輪桿12桿體間通過過盈配合進(jìn)行聯(lián)接，并通過輪桿12接頭固定于導(dǎo)液流罩9下部；導(dǎo)液流罩9通過螺釘與導(dǎo)液流殼10進(jìn)行聯(lián)接；對于固定后的導(dǎo)液流器1，導(dǎo)液流罩9上端面與割縫管2上接頭的上端面平齊。導(dǎo)液流器I內(nèi)導(dǎo)液流輪11與導(dǎo)液流殼10配合后的井液流道呈變截面的環(huán)形結(jié)構(gòu)，流道入口軸線與濾砂管軸線平行，而流道出口與導(dǎo)液流罩9內(nèi)的圓形彎道入口相吻合，導(dǎo)液流罩9彎道出口軸線也與濾砂管軸線平行。
[0039]在圖3中，割縫管2通過上接頭13及接箍與抽油泵的泵筒進(jìn)行聯(lián)接，并通過下接頭17與集砂管7進(jìn)行聯(lián)接；卡箍14通過焊接與管體15實現(xiàn)固定，并通過凹槽內(nèi)螺紋與引流罩3進(jìn)行聯(lián)接；割縫16在管體15上螺旋式布置，并在軸向上等間距排列，割縫16的寬度依據(jù)井下工況和防砂要求進(jìn)行優(yōu)化選取。
[0040]在圖4中，螺旋筋4沿著割縫管2相鄰割縫16的中間部位螺旋纏繞于管體15外，螺旋筋4梯形截面的兩邊夾角設(shè)計為30°，梯形短邊的一面朝向割縫管2。彈簧式螺旋筋4的上下兩側(cè)分別割出切口，上切口與引流罩3而下切口與引流環(huán)6進(jìn)行焊接來實現(xiàn)螺旋筋4在斜絲籠套5內(nèi)的定位。
[0041]在圖5中，所有斜絲沿螺旋筋4外環(huán)面垂向均勻排列形成倒圓錐體形的斜絲籠套5，斜絲間的絲縫18寬度依據(jù)井下工況、防砂要求和割縫16的寬度進(jìn)行設(shè)計，保證絲縫18的寬度大于割縫16的寬度，并且斜絲在螺旋筋4上呈螺旋式布置。斜絲籠套5通過引流罩
3、螺旋筋4和引流環(huán)6的加固構(gòu)成一個具有足夠強(qiáng)度和剛度的整體。
[0042]在圖6中，引流罩3通過上凸臺外螺紋與割縫管2的卡箍14實現(xiàn)聯(lián)接，引流罩3下凸臺通過焊接與上端面切平的斜絲籠套5斜絲進(jìn)行固定，引流罩3液槽口與斜絲籠套5絲縫18的位置相對應(yīng)，焊接后的引流罩3液槽口兩側(cè)面需保證與絲縫18的兩側(cè)面平齊。
[0043]在圖7中，引流環(huán)6與割縫管2管體15通過間隙配合進(jìn)行聯(lián)接，引流環(huán)6上凸臺通過焊接與下端面切平的斜絲籠套5斜絲進(jìn)行固定，引流環(huán)6液槽口與斜絲籠套5絲縫18的位置相對應(yīng)，引流罩3液槽口、引流環(huán)6液槽口與絲縫18的兩側(cè)面需保證在同一平面上。
[0044]在圖8和圖9中，割縫斜絲濾砂管的防砂機(jī)理是，地層產(chǎn)出液依次流經(jīng)斜絲籠套5絲縫18、螺旋筋4縫隙和割縫管2割縫16進(jìn)入濾砂管內(nèi)腔室，然后通過導(dǎo)液流器I流道提速后流入抽油泵和油管并被舉升至地面；同時砂粒在井液的攜帶下通過引流罩3切入割縫斜絲濾砂管進(jìn)行雙重過濾，粒徑大于絲縫18的砂粒被阻擋在倒圓錐體形斜絲籠套5外面，并依靠自身重力作用及時沉積至井底口袋；而粒徑大于割縫16的砂粒被阻擋在割縫管2與斜絲籠套5間螺旋筋4的縫隙內(nèi)，并在井液沖刷及重力的作用下順利滑落，最終經(jīng)由引流環(huán)6落入井底口袋；而粒徑小于割縫16的部分砂粒隨產(chǎn)出液攜帶至濾砂管內(nèi)腔室并經(jīng)導(dǎo)液流器I流道提速后排出井筒。濾砂過程中，落在螺旋式斜絲側(cè)面上的砂粒依據(jù)斜絲籠套5的自清洗功能，在井液沖刷及重力的作用下順利滑落并經(jīng)由引流環(huán)6落入井底口袋；井液流量變化時，尤其對于流速較低的工況，濾砂管內(nèi)腔室所產(chǎn)生的少量沉積砂粒經(jīng)由割縫管2下接頭17內(nèi)孔通道聚集于集砂管7。斜絲梯形截面、螺旋筋4梯形截面和相鄰割縫16間管體15扇形截面的兩邊夾角依次減小，分別設(shè)計為35°、30°和25°，以避免砂?？ㄋ涝诮z縫18和割縫16內(nèi)而發(fā)生堵塞，保證絲縫18和割縫16的自潔凈作用。
【權(quán)利要求】
1.一種螺旋式可拆卸割縫斜絲濾砂管，地層產(chǎn)出液依次流經(jīng)斜絲籠套、螺旋筋和割縫管的縫隙進(jìn)入濾砂管，通過導(dǎo)液流器的提速后流入抽油泵；同時依據(jù)斜絲籠套和割縫管的橋架作用實現(xiàn)雙重濾砂功能，粒徑大于絲縫的砂粒被阻擋在斜絲籠套外面，粒徑大于割縫的砂粒被阻擋在割縫管外面，而粒徑較小的少量砂粒隨產(chǎn)出液攜帶至濾砂管內(nèi)，其特征在于: 一導(dǎo)液流器；所述導(dǎo)液流器的導(dǎo)液流輪整體采用變截面的倒錐體，其軸向剖面外輪廓線的下部呈下凹式的圓弧，而上部呈上凸式的圓弧，兩圓弧結(jié)合處的法線重合；輪桿的桿體外表面與導(dǎo)液流輪內(nèi)環(huán)面過盈配合；導(dǎo)液流殼采用厚壁筒形結(jié)構(gòu)，內(nèi)表面的上部采用環(huán)形結(jié)構(gòu)，而下部采用變截面的流線型結(jié)構(gòu)；導(dǎo)液流輪與導(dǎo)液流殼配合后的井液流道呈變截面的環(huán)形結(jié)構(gòu)，并且流道從入口至出口的截面面積逐漸減?。粚?dǎo)液流罩內(nèi)加工有圓形井液流動彎道，保證導(dǎo)液流器入口和出口處井液流動方向一致，彎道直徑等于導(dǎo)液流輪和導(dǎo)液流殼間的井液流道出口寬度； 一割縫管；所述割縫管包括上下接頭、卡箍和管體，卡箍采用環(huán)形圓板，內(nèi)環(huán)面的下部為一全環(huán)凹槽；管體上用刀具或者電火花等特種加工方式切割出螺旋線形的具有一定寬度和密度的割縫，該螺旋線沿管體圓柱面等間距展開，螺旋線的展開線與割縫管軸線間的升角小于65° ;各層面的割縫均勻布置，各層面間的割縫平行排列，割縫外窄內(nèi)寬； 一螺旋筋；所述螺旋筋是通過軋制的方法形成一根等截面的絲筋，該絲筋沿著割縫管上割縫的輪廓線螺旋纏繞于管體外壁，同時保證絲筋各部位均處于割縫管相鄰割縫的中間部位；螺旋筋螺旋線的升角也小于65°，螺旋線上相鄰螺旋筋間形成縫隙的剖面外窄內(nèi)寬； 一斜絲籠套；所述斜絲籠套的所有斜絲沿割縫管軸線垂向放置并且沿螺旋筋彈簧式外環(huán)面均勻排列，斜絲 籠套的上下兩端分別通過引流罩和引流環(huán)進(jìn)行加固，而內(nèi)部通過彈簧式螺旋筋進(jìn)行支撐；斜絲籠套上每根斜絲體的中線為沿螺旋筋彈簧式外環(huán)面展開的螺旋線；每根斜絲均為通過軋制的方法形成等腰梯形的變截面絲體，斜絲梯形截面的高度沿螺旋筋外環(huán)面向下逐漸降低；相鄰斜絲間形成的絲縫剖面外窄內(nèi)寬； 一引流罩和引流環(huán)；所述引流罩和引流環(huán)與割縫管間采用間隙配合，中部本體沿圓周方向切有形狀和大小相同的液槽口，所有液槽口均勻布置，槽口數(shù)等于斜絲籠套的斜絲根數(shù)，同時每個液槽口的位置與絲縫一一對應(yīng)；引流罩和引流環(huán)本體上的液槽口兩側(cè)面分別與對應(yīng)位置絲縫的兩側(cè)面平齊，同時液槽口上部端線為弧線，液槽口下部端線也為弧線；一集砂管；所述集砂管采用圓筒形結(jié)構(gòu)，母螺紋接頭內(nèi)部通道采用變截面的階梯回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，管基體內(nèi)環(huán)面直徑等于割縫管管體的內(nèi)徑，公螺紋接頭位于集砂管的最下部；一管帽；所述管帽采用盲孔結(jié)構(gòu)，外徑等于集砂管母螺紋接頭外徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺旋式可拆卸割縫斜絲濾砂管，其特征在于:所述導(dǎo)液流器輪桿的桿肩上端面與導(dǎo)液流輪下端面相結(jié)合實現(xiàn)導(dǎo)液流輪定位，輪桿的桿頭采用錐度為60°的倒圓錐體； 所述導(dǎo)液流殼外環(huán)面直徑等于割縫管內(nèi)環(huán)面直徑，并與割縫管過盈配合；導(dǎo)液流殼軸向剖面內(nèi)輪廓線與導(dǎo)液流輪剖面的外輪廓線相配合； 所述導(dǎo)液流罩外表面的上部采用變截面的圓柱形結(jié)構(gòu)，中部采用錐度為60°的倒圓錐體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的螺旋式可拆卸割縫斜絲濾砂管，其特征在于:所述導(dǎo)液流器的導(dǎo)液流殼剖面內(nèi)輪廓線的下部呈上凸式的圓弧，圓弧半徑小于導(dǎo)液流輪剖面外輪廓線的下圓弧半徑；導(dǎo)液流殼內(nèi)輪廓線的中部呈下凹式的圓弧，圓弧半徑大于導(dǎo)液流輪外輪廓線的上圓弧半徑；導(dǎo)液流殼內(nèi)輪廓線的上部呈下凹式的圓弧，圓弧半徑小于內(nèi)輪廓線中部及下部圓弧半徑；導(dǎo)液流殼內(nèi)輪廓線各圓弧結(jié)合處的法線均重合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的螺旋式可拆卸割縫斜絲濾砂管，其特征在于:所述導(dǎo)液流罩外表面上部的圓柱橫截面直徑小于導(dǎo)液流殼上部內(nèi)環(huán)面直徑，中部錐面與導(dǎo)液流輪和導(dǎo)液流殼間的井液流道出口相吻合，下部圓柱橫截面直徑小于導(dǎo)液流輪上部凹槽的直徑； 所述導(dǎo)液流罩內(nèi)彎道沿圓周方向均勻布置，個數(shù)為8~12個；彎道入口位于導(dǎo)液流罩外表面錐體的錐面上，而彎道出口則位于導(dǎo)液流罩的上端面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺旋式可拆卸割縫斜絲濾砂管，其特征在于:所述割縫管的內(nèi)外表面及割縫表面均涂覆超級雙向不銹鋼，卡箍與管體外壁通過圓周焊的方式進(jìn)行聯(lián)接，卡箍槽壁上加工有密封性圓錐管螺紋，與其下部的引流罩進(jìn)行聯(lián)接； 所述管體上的割縫是沿著螺旋線所加工出來的具有特殊形狀縫隙，割縫在軸向上等間距排列；各層面的割縫數(shù)取150~300，割縫寬度取0.30~0.15mm ;相鄰割縫間的管體剖面呈扇形，扇形兩邊的夾角為25。，扇形小的弧面朝向割縫管軸線。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺旋式可拆卸割縫斜絲濾砂管，其特征在于:所述螺旋筋選用不銹鋼并且涂覆雙向不銹鋼，螺旋筋螺旋線的展開線與濾砂管軸線間的升角等于割縫螺旋線的升角，螺旋筋整體上呈現(xiàn)彈簧式外形，其內(nèi)環(huán)面套于割縫管外，而外環(huán)面襯于斜絲籠套內(nèi)；螺旋筋的兩側(cè) 切割出倒圓錐體形狀的切口，切口處分別與其上部的引流罩和下部的引流環(huán)進(jìn)行焊接而實現(xiàn)螺旋筋的定位； 所述螺旋筋沿螺旋線方向的橫截面為等腰梯形，梯形兩邊的夾角為30°，梯形短邊的一面朝向割縫管，并與管體外壁緊密配合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺旋式可拆卸割縫斜絲濾砂管，其特征在于:所述斜絲籠套的材料選用不銹鋼并且涂覆超級雙向不銹鋼，斜絲根數(shù)取120~220，斜絲間的絲縫寬度取0.75~0.30mm ;所有均布的斜絲形成具有一定強(qiáng)度的斜絲籠套，斜絲和螺旋筋的每一個交叉接觸點均通過電阻焊按照單面角焊縫的方式進(jìn)行焊接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺旋式可拆卸割縫斜絲濾砂管，其特征在于:所述斜絲籠套上斜絲螺旋線的展開線與斜絲籠套橫截面間的夾角為60~75°，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于落在斜絲側(cè)面上砂粒的摩擦角； 所述斜絲籠套外輪廓呈現(xiàn)V形的倒圓錐體，錐度取為1:100~1:20 ; 所述斜絲梯形截面的兩斜邊夾角為35°，梯形短邊的一面朝向螺旋筋。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺旋式可拆卸割縫斜絲濾砂管，其特征在于:所述引流罩上凸臺與割縫管卡箍下部的凹槽相配合； 所述引流罩液槽口上部弧線所在圓的直徑等于割縫管卡箍外環(huán)面直徑，而引流罩液槽口下部弧線所在圓的直徑等于引流罩下凸臺外環(huán)面的直徑； 所述引流罩下凸臺的下端面采用圓錐體形結(jié)構(gòu)，錐體的錐面與螺旋筋上側(cè)的切口相平齊。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺旋式可拆卸割縫斜絲濾砂管，其特征在于:所述引流環(huán)上凸臺的上端面采用倒圓錐體形結(jié)構(gòu)，錐體的錐面與螺旋筋下側(cè)的切口相平齊； 所述引流環(huán) 液槽口上部弧線所在圓的直徑等于引流環(huán)上凸臺外環(huán)面的直徑，而引流環(huán)液槽口下部弧線所在圓的直徑等于引流環(huán)下凸臺大端圓面的直徑； 所述引流環(huán)下凸臺采用倒圓錐體結(jié)構(gòu)，錐體的錐度為30°，大于液槽口內(nèi)部端面的斜度。
【文檔編號】E21B43/08GK103939061SQ201410201647
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年5月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月14日
【發(fā)明者】劉春花, 劉新福, 周超 申請人:中國石油大學(xué)(華東)