專利名稱：預(yù)包裝平接式井管濾網(wǎng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在油井、水井或其他類似應(yīng)用中防止砂粒或其他碎石進(jìn)入產(chǎn)油或產(chǎn)水管子的濾網(wǎng)。
多年來，井管濾網(wǎng)用于限制在水、油及氣井中產(chǎn)生砂?；蚱渌槭＞転V網(wǎng)就是留住井中砂粒的一個(gè)簡單的過濾器，以免在生產(chǎn)后期再從所生產(chǎn)的流體中清除砂粒。
在一種典型的結(jié)構(gòu)中，一個(gè)井管下伸到井眼中，所生產(chǎn)的流體被泵吸到井管內(nèi)。在許多井中，都可使用一種有孔井管收集其流體。在某些地區(qū)，有一些可能夾入流體的巖層松散顆粒(通常稱為“砂?！保M管在技術(shù)上不是砂粒)。非常需要防止這類砂粒進(jìn)入生產(chǎn)井管。因此，把一種砂粒過濾器或井管濾網(wǎng)安裝在這種井管的底部。這樣一種井管濾網(wǎng)可以通過含礦巖層幾英尺。
某些井管濾網(wǎng)的設(shè)計(jì)相當(dāng)簡單它們是穿越其管壁切出或鉆出許多小的開口的一種鋼管。管壁上機(jī)加工的這些開口小于井中的砂粒，或者，顆粒尺寸大于開口的砂粒圍繞井眼濾網(wǎng)包裝作為過濾器。圍繞井管濾網(wǎng)的這種“礫石濾”過濾出較小的砂粒。其他濾網(wǎng)較復(fù)雜，要使用一種過濾介質(zhì)如多孔金屬或可控粒度砂，或者使用一種細(xì)濾網(wǎng)濾出砂粒。
最近發(fā)展了預(yù)包裝砂的玻璃纖維井管濾網(wǎng)，一種典型預(yù)包裝玻璃纖維井管濾網(wǎng)包括內(nèi)、外纖維增強(qiáng)環(huán)氧管。管之間的環(huán)形空間用作為過濾介質(zhì)的可控粒度的砂粒填充。內(nèi)外管均有切口，切口寬度小于填充在環(huán)形空間的砂粒尺寸。
普通的井管濾網(wǎng)用連接器頭尾相連地安裝，以達(dá)到井中濾網(wǎng)所要求的總長度。管連接器直徑大于井管濾網(wǎng)直徑。希望有一種大直徑井管濾網(wǎng)，因?yàn)檫@將提高濾網(wǎng)面積，即不僅提高通過濾網(wǎng)的流量，而且延長到被堵住前濾網(wǎng)的壽命?，F(xiàn)用連接器的一個(gè)問題在于裝于一個(gè)井眼的濾網(wǎng)必須明顯小于這個(gè)井眼，這樣，連接器才可裝入這個(gè)井中。例如，在一個(gè)4英寸(100mm)的井眼中，其井管濾網(wǎng)的連接器接近孔眼直徑，這種濾網(wǎng)本身外徑僅約73mm。由于這種連接器不能裝入到100mm的井眼，因此，不可使用較大的濾網(wǎng)。
因此，希望提供一種其外徑大致與連接器外徑相同的井管濾網(wǎng)。
在本發(fā)明的實(shí)踐中，按照目前一個(gè)最佳實(shí)施例，提供一個(gè)預(yù)包裝井管濾網(wǎng)，它有同心的內(nèi)、外管子，且其內(nèi)管至少沿縱向伸出外管的一端。管之間環(huán)形腔在每一端都封閉，并用過濾介質(zhì)填充。內(nèi)、外管壁打孔，使流體通過孔和過濾介質(zhì)流動(dòng)。在內(nèi)管伸出端上形成一段陽螺紋，以便安裝其外徑與外管外徑大致相同的陰螺紋連接器。
參考附圖，可以更好地理解本發(fā)明的所有特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。


圖1顯示局部縱向剖面的預(yù)包裝濾網(wǎng)裝置。
這種預(yù)包裝井管濾網(wǎng)包括一個(gè)內(nèi)管10及與其同心的外管11。內(nèi)、外管均由玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧，聚酯，酚醛或酚醛-硅氧烷樹脂制造。在用于4英寸(100mm)井眼的一個(gè)典型實(shí)施例中，其外管的外徑約為95mm，內(nèi)徑約為85mm。因此，外管壁厚約為5mm。這個(gè)實(shí)施例的內(nèi)管外徑約為74mm，內(nèi)徑約為63mm。內(nèi)管壁厚約為5.7mm。內(nèi)、外管之間的環(huán)形腔寬度約為5.3mm。
每個(gè)內(nèi)、外管都有許多沿管壁延伸的縱向槽12。在一個(gè)典型實(shí)施例中，這些槽寬度為約0.25mm，長度為約75mm。它們是由圓盤形金剛石鋸加工形成的，并在管相互裝配前鋸成。在圖示實(shí)施例中，以三條彼此靠近的槽為一組，組與組之間有稍大的間隔，環(huán)繞管的周線有6～8組槽。沿井管濾網(wǎng)一個(gè)縱向截面長度上有6個(gè)槽或這樣的條帶。也可采用其他的槽結(jié)構(gòu)。
兩個(gè)管之間的環(huán)形腔用石英砂13填充。填充砂最好是通過20篩目的均勻顆粒，限制為40篩目。就是說，石英砂的粒度在0.37～0.76mm范圍。通過下列步驟把砂置于環(huán)形腔中使管直立，振動(dòng)它們并注入砂粒。填充時(shí)使管保持共軸，從而使顆粒過濾器介質(zhì)厚度均勻。
在內(nèi)、外管之間的環(huán)形腔內(nèi)也可使用其他過濾介質(zhì)。例如，在插入外管之前，先繞內(nèi)管纏上一層玻璃纖維。與此相類似，可在環(huán)形腔內(nèi)安置一層多孔金屬板。希望采用顆粒過濾介質(zhì)，因?yàn)樵诎惭b管子之后容易把砂注入其中，且很便宜。
外管比內(nèi)管短，因此，內(nèi)管的每一端都從外管端頭伸出。在接近每一端的內(nèi)、外管之間粘接一個(gè)環(huán)形墊圈或“隔圈”14。其中一個(gè)隔頭在填充顆粒過濾介質(zhì)之前粘接定位。在環(huán)形腔內(nèi)填砂后，把第二個(gè)隔圈粘接定位。
在管組件每一端的內(nèi)管伸出端或銷上形成一個(gè)陽螺紋16。一個(gè)典型螺紋有8圈螺紋，螺距3～6mm，螺紋深度約2mm。螺紋最好呈1°的錐形，以形成鎖定螺紋。這種螺紋銷在裝置的一端伸出外管60～70mm。在另一端使用相同的銷長度，在開始擰螺紋之前，內(nèi)管超出外管端部一個(gè)短的圓柱伸長段17。雖然在圖示實(shí)施例中使用一種淺的8圈螺紋，但也可使用其他螺紋形式和尺寸。
具有陰螺紋的連接器18擰到內(nèi)管的陽銷端。在附圖中；在井管濾網(wǎng)組件一端圖示了這樣一種連接器。井管濾網(wǎng)和連接器組件的長度一般約3.7mm，或者為典型生產(chǎn)管的長度的一半。這些連接器用于把許多的井管濾網(wǎng)頭尾相連組裝到井眼所要求的長度。在一組井管濾網(wǎng)的底部，使用一個(gè)封端連接器作為一個(gè)蓋帽封閉井管濾網(wǎng)的這個(gè)端部。在一組井管濾網(wǎng)的上部，連接器在一端有一個(gè)螺紋，以與內(nèi)管螺紋端嚙合，在另一端，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)API螺紋用于裝到從過濾器延伸到地表面的生產(chǎn)管。
當(dāng)這種連接器擰到在螺紋和外管端部之間具有一個(gè)圓柱形伸長段17的井管濾網(wǎng)這個(gè)端部的突出的銷上時(shí)，在到達(dá)外管端部之前，這個(gè)連接器鎖靠在錐形螺紋上，因此，留有一段間隙，其直徑小于連接器和外管。這個(gè)間隙可用于安裝一個(gè)在井管頭部應(yīng)用的C形板，以便在組裝和安裝幾段井管濾網(wǎng)時(shí)，支持井管濾網(wǎng)。
連接器外徑與外管外徑大致相同，但絕對(duì)不能明顯大于外管外徑。例如，在所述并圖示的這個(gè)典型實(shí)施例中，其連接器外徑約為95mm，適于100mm的井眼。由于外管外徑與連接器外徑大致相同，與現(xiàn)有的用外管連接器的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料井管濾網(wǎng)相比，其井管濾網(wǎng)過濾面積明顯增加。例如，在100mm井眼的井管濾網(wǎng)中，現(xiàn)有的井管濾網(wǎng)外徑約為73mm。這樣一種井管濾網(wǎng)在每米濾網(wǎng)長度上其過濾表面積約為0.73m2。而外管外徑與連接器(對(duì)于100mm井)直徑大致相同的一個(gè)井管濾網(wǎng)在每米濾網(wǎng)長度上其過濾表面積約為0.98m2。這使過濾表面積提高35％，將導(dǎo)致更大的生產(chǎn)量和到濾網(wǎng)堵塞前更長的濾網(wǎng)壽命。而且，由于它的直徑較現(xiàn)有濾網(wǎng)大25％，在內(nèi)管內(nèi)壓力降較小。
纖維增強(qiáng)復(fù)合材料井管濾網(wǎng)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于易于從井中穿過。井管濾網(wǎng)與生產(chǎn)管子分離而脫落在井底時(shí)，就有機(jī)會(huì)發(fā)揮這種優(yōu)點(diǎn)。例如，在一組井管濾網(wǎng)的頂部，可以安裝一個(gè)纖維增強(qiáng)環(huán)氧替代物接頭，它具有一段在預(yù)定拉伸載荷將失效的較小橫截面區(qū)。當(dāng)砂粒填充到繞濾網(wǎng)的井眼時(shí)，處于預(yù)定弱截面以下的井管濾網(wǎng)可以被固定在井眼中。在某些井中，如前所述，希望圍繞井管濾網(wǎng)添加“礫石濾”，以便在流體到達(dá)濾網(wǎng)槽口之前進(jìn)行一次預(yù)過濾。礫石濾的應(yīng)用能確保其井管濾網(wǎng)固定在井眼中。在這種情況，可以拉動(dòng)生產(chǎn)管，濾網(wǎng)組在弱截面處破斷，把濾網(wǎng)留在井眼中。玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧濾網(wǎng)很容易由輕型鉆井設(shè)備或修井設(shè)備磨細(xì)，以便從井眼取出脫落的濾網(wǎng)。鋼濾網(wǎng)更難拉出或磨細(xì)。
在一個(gè)典型實(shí)施例中敘述的這種預(yù)包裝井管濾網(wǎng)適于100mm井眼。這是所希望的，因?yàn)檫@樣小直徑井容易經(jīng)濟(jì)地鉆出。因此，可以使用更密的井間隔，以在低滲透性巖層中增加生產(chǎn)量。也可以使用較大的井管濾網(wǎng)，如對(duì)于直徑約125mm的標(biāo)準(zhǔn)尺寸井眼使用約120mm直徑的濾網(wǎng)。
如上所述，這類預(yù)包裝井管濾網(wǎng)可用于水、油、氣或其他流體的生產(chǎn)。因其耐腐蝕性，在這類使用中希望采用纖維增強(qiáng)復(fù)合材料井管濾網(wǎng)。某些井管濾網(wǎng)由高成本不銹鋼制造，以用于腐蝕環(huán)境。纖維增強(qiáng)復(fù)合材料井管濾網(wǎng)成本明顯低于鋼濾網(wǎng)，比不銹鋼濾網(wǎng)更經(jīng)濟(jì)。
纖維增強(qiáng)復(fù)合材料井管濾網(wǎng)的另一個(gè)特別優(yōu)點(diǎn)是能夠在井眼中急劇轉(zhuǎn)彎。最近幾年出現(xiàn)了大體呈水平鉆井的高潮。這類井是垂直鉆到巖層所需要的水平，然后按一個(gè)角度逐漸轉(zhuǎn)彎鉆進(jìn)。置于這類井眼的井管濾網(wǎng)必須轉(zhuǎn)彎通過井眼地下轉(zhuǎn)彎處。已經(jīng)表明，在不彎折和破斷情況下，纖維增強(qiáng)復(fù)合材料井管濾網(wǎng)比鋼制井管濾網(wǎng)能在更小半徑彎曲處轉(zhuǎn)彎。
雖然敘述的預(yù)包裝井管濾網(wǎng)有在每一端一個(gè)陽螺紋和一個(gè)分離的連接器，但很顯然，井管濾網(wǎng)也可在一端的內(nèi)管上是陽螺紋，而在相反的一端的外管的伸出隔圈上是陰螺紋。在這樣一個(gè)實(shí)施例中，鄰接井管濾網(wǎng)的端部可以考慮作為陰連接器。圖示的結(jié)構(gòu)是優(yōu)選的，因?yàn)樵诿恳欢司哂嘘柭菁y的內(nèi)管構(gòu)成一個(gè)在井眼中支持井管濾網(wǎng)的拉伸件，沒有任何必要在內(nèi)管和端部墊圈或隔圈之間的載荷進(jìn)行剪切轉(zhuǎn)換。
在這個(gè)最佳實(shí)施例中，伸出外管端部的內(nèi)管端部擰螺紋用以安裝陰螺紋連接件。也可以把內(nèi)管外表面膠接到外管內(nèi)表面或鄰接井管濾網(wǎng)上的隔圈或連接器特形接頭上。在井口制成這類接頭的時(shí)間可能很長。
權(quán)利要求
1.一種預(yù)包裝的井管濾網(wǎng)，包括一個(gè)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料外管；一個(gè)與外管同心并至少有一端伸出外管端部的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料內(nèi)管；一種位于管之間環(huán)形腔中的過濾介質(zhì)；用于使流體通過管和過濾介質(zhì)的在內(nèi)、外管壁上的多個(gè)孔；至少在內(nèi)管一個(gè)伸出端上形成的一個(gè)陽螺紋；其外徑不明顯大于外管外徑的，與陽螺紋連接的一個(gè)陰螺紋連接器。
2.按照權(quán)利要求1所述的井管濾網(wǎng)，其特征在于，每個(gè)管都包括玻璃纖維增強(qiáng)樹脂，從環(huán)氧，聚酯，酚醛，酚醛-硅氧烷樹脂這一組中選出。
3.按照權(quán)利要求1所述的井管濾網(wǎng)，其特征在于，每個(gè)管都包括玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂。
4.按照權(quán)利要求1所述的井管濾網(wǎng)，其特征在于，過濾介質(zhì)包括填充環(huán)形腔的顆粒材料。
5.按照權(quán)利要求1所述的井管濾網(wǎng)，其特征在于，過濾介質(zhì)包括環(huán)形腔內(nèi)的砂粒。
6.按照權(quán)利要求5所述的井管濾網(wǎng)，其特征在于，內(nèi)、外管包括多條其寬度小于砂粒尺寸的縱向槽。
7.按照權(quán)利要求1所述的井管濾網(wǎng)，其特征在于，內(nèi)管的兩端分別伸出外管的兩端，且內(nèi)管的每個(gè)伸出端上都有一個(gè)陽螺紋。
8.按照權(quán)利要求1所述的井管濾網(wǎng)，其特征在于，在內(nèi)管一個(gè)伸出端螺紋起始點(diǎn)與外管鄰接端之間，內(nèi)管有一延伸段，因而在連接器與外管端部之間形成一個(gè)間隙。
9.一種預(yù)包裝井管濾網(wǎng)，包括同心的玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料內(nèi)、外管，內(nèi)管至少在一端縱向伸出外管一端。在每一端封閉內(nèi)、外管間環(huán)形腔的裝置；處于內(nèi)、外管間環(huán)形腔的一種過濾介質(zhì)；用于流體通過槽和過濾介質(zhì)的內(nèi)、外管壁上的多條槽；從外管伸出的內(nèi)管端部上的陽螺紋；擰在上述陽螺紋上的陰連接器，連接器外徑與外管外徑大致相同。
10.按照權(quán)利要求9所述的井管濾網(wǎng)，其特征在于，內(nèi)管的兩端分別從外管兩端伸出，每個(gè)伸出端上都有陽螺紋。
11.按照權(quán)利要求10所述的井管濾網(wǎng)，其特征在于，在一個(gè)伸出端螺紋起始點(diǎn)與外管鄰接端之間，內(nèi)管有一延伸段，在連接器和外管端部之間形成一段間隙。
12.按照權(quán)利要求10所述的井管濾網(wǎng)，其特征在于，每個(gè)管包括玻璃纖維增強(qiáng)樹脂，從環(huán)氧，聚酯，酚醛，酚醛-硅氧烷樹脂這一組中選出。
13.按照權(quán)利要求12所述的井管濾網(wǎng)，其特征在于，每個(gè)管包括玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂。
14.按照權(quán)利要求9所述的井管濾網(wǎng)，其特征在于，過濾介質(zhì)包括填充環(huán)形腔的顆粒材料。
15.按照權(quán)利要求14所述的井管濾網(wǎng)，其特征在于，填充顆粒材料尺寸大于管槽寬度。
16.按照權(quán)利要求9所述的井管濾網(wǎng)，其特征在于，過濾介質(zhì)包括環(huán)形腔中的砂粒。
全文摘要
預(yù)包裝的井管濾網(wǎng),具有同心的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的內(nèi)、外管(10,11),顆粒過濾介質(zhì)(13)裝在內(nèi)、外管(10,11)之間的環(huán)形腔中。管壁開有多個(gè)槽(12),使流體通過槽(12)及過濾器介質(zhì)(13)。內(nèi)管(10)的各段延伸超過外管(11)的鄰近端,并設(shè)有陽螺紋(16)。通過擰在陽螺紋(16)上的陰螺紋連接器(18)與鄰近的井管濾網(wǎng)或其它管連接。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是與內(nèi)管(10)連接的連接器(18)外徑近似地與外管(11)的外徑相同。
文檔編號(hào)E21B43/08GK1252117SQ98803934
公開日2000年5月3日 申請日期1998年2月6日 優(yōu)先權(quán)日1997年2月12日
發(fā)明者拉塞爾·P·約翰松 申請人:阿邁隆國際公司