可控除砂粒度的膨胀筛管装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种控制除砂粒度的膨胀筛管。膨胀安装机构包括：悬挂器、套管、钻杆、上胶圈、射孔、胀头导向、智能胀头、下固定胶圈、膨胀密封胶圈、膨胀密封垫、底封垫片、底封胶圈、钢球、底座。膨胀筛管过滤机构包括：膨胀管、端部螺纹、筛管、中间螺纹、外护层、横缝层（横缝层截面为其局部结构放大图）、内连层（内连层截面为其局部结构放大图）、内连层圆孔、外护层圆孔、筛管横缝。本发明专利技术经膨胀扩径提高泄油面积，采油产量增加一半；根据筛网几何尺寸和膨胀率大小可直接用公式计算确定除砂粒度范围，除砂稳定效率高，耐磨损，抗硫化氢腐蚀，结构刚度好，不易扭曲，使用寿命高，并且安装施工易行，膨胀阻力小，过程平稳密封可靠。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于石油钻采工程领域，尤其是涉及一种控制除砂粒度的膨胀筛管。
技术介绍
膨胀筛管技术(ExpandableSandScreen)是一种新兴防砂技术，防砂筛管在井下施工中要经受膨胀扩径，这一工艺首次在阿曼Thayfut5井中应用，除砂和增产效果均取得肯定，该技术虽然也传播到一定范围，但是遇到问题是其膨胀过程中无法控制过滤缝隙，一般膨胀过滤缝隙要加宽几倍，严重影响到除砂效果。中国专利CN201410223276.6中公开了一种膨胀筛管，包括从内到外依次固定套装的内层管、中间管和外层管，所述内层管的管壁上分布有若干割缝，中层管由丝状物螺旋盘绕而成，所述外层管的管壁上也分布有若干孔。虽然提到控制砂粒问题,但没有涉及膨胀过程控制缝隙任何措施，仍然达不到控制除砂粒度目的,原因是该膨胀筛管的结构设计不尽合理。已有的技术中关于膨胀管和膨胀筛管的联接组合问题均为涉及，为此本专利技术提出膨胀筛管控制除砂粒度特征结构。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种可控除砂粒度的膨胀筛管装置。本专利技术通过膨胀安装机构和膨胀筛管过滤机构及其结合的技术方案，克服了已有技术的缺陷。采用膨胀扩径提高泄油面积，采油产量可以增加一半。根据筛网几何尺寸和膨胀率大小可直接用公式计算确定除砂粒度范围。本专利技术除砂稳定效率高；耐磨损，抗硫化氢腐蚀，结构刚度好，不易扭曲，使用寿命高；并且安装施工易行，膨胀阻力小，过程平稳密封可靠。本专利技术提供的可控除砂粒度的膨胀筛管装置包括膨胀安装机构和膨胀筛管过滤机构。膨胀安装机构包括：悬挂器、套管、钻杆、上胶圈、射孔、胀头导向、智能胀头、下固定胶圈、膨胀密封胶圈、膨胀密封垫、底封垫片、底封胶圈、钢球、底座。套管通过悬挂器悬挂连接，固定在井壁内侧，套管管壁上通过打孔留有进油用的射孔；用钻杆向下送进以下机构部件：胀头导向、智能胀头以及膨胀筛管过滤机构；上胶圈和下固定胶圈通过硫化工艺分别环绕包裹在膨胀管上,起固定密封作用；多层交叠在一起的膨胀密封胶圈和膨胀密封垫位于智能胀头正下方，起密封作用；钢球是独立部件，打水压前顺钻杆中孔投入至装置最底部的底座内，起密封作用；底封垫片和底封胶圈多层交叠，通过硫化环绕包裹固定在底座顶端外侧，起密封蹩压作用。膨胀筛管过滤机构包括：膨胀管、端部螺纹、筛管、中间螺纹、外护层、横缝层（横缝层截面为其局部结构放大图）、内连层（内连层截面为其局部结构放大图）、内连层圆孔、外护层圆孔、筛管横缝。筛管通过端部螺纹和上方的膨胀管连接，通过中间螺纹和下方的膨胀管连接，即连接筛管两端的内连层构成筛管机构连续固定骨架；筛管的空间结构从外到内依次是外护层、横缝层和内连层；内连层圆孔、外护层圆孔、筛管横缝层是筛管的内部结构及其形态样式。上述所述的筛管过滤机构至少采用内连层、横缝层和外护层三层组成，或大于三层的多层结构；其中的横缝层的结构设计具有均匀相等和位置固定的缝隙wo和缝间隔尺寸t，并且缝走向与筛管中心轴走向基本垂直。在通常膨胀率的条件下，膨胀后缝隙宽度W的设计可直接用以下公式计算:W=hwo+kt其中系数h、k是膨胀率的函数，取值范围h=0.94-0.96；k=0.0004-0.0008。所述的缝隙可以是周期断续，也可以是连续的。所述的横缝结构部件制备可通过磨削或腐蚀，使筛管截面形成30o斜口的拓展型筛孔，横缝层中间形成外小内大的缝隙形状，保证砂粒顺畅滑落，不堵塞筛孔。通过氮化筛管表面形成氮化物耐磨层。对筛管进行热处理时，往热处理炉内通入含C、N的介质，使筛管表面形成Fe（NC），增加耐磨性。使用本专利技术，对于石油竖井注浆固井套管射孔后，安装膨胀筛管可如图1所示。长井段采用多段筛管直接螺纹连接，两端由带有螺纹的实体膨胀管组成。本专利技术所述的内连管作为膨胀筛管的骨架，连接各段筛管。对应由下至上顺茬膨胀方式：下段管端阳螺纹与上段管端阴螺纹连接。每段膨胀管外护层和横缝层都焊接到内连层上。本专利技术所述的膨胀管内连层外表面或内表面加工一定宽度带圆角未通透的割缝，是为了减小膨胀阻力。本专利技术可控除砂粒度的膨胀筛管装置固定安装工艺非常方便。具体步骤为：1）钻杆带动实体膨胀管、筛管以及发射装置下井；2）冲洗裸眼后投球，形成封闭发射室空间；3）注水蹩压装置下沉，与胀头错动过程中封闭下胶圈固定装置下端；4）向上提拉胀头，进行膨胀筛管；采用智能胀头运行保证不卡井。5）膨胀胀头至装置上部，压紧胶圈进行密封射孔上下空间；6）胀头提出井外，钻通下部底座，安装过程结束。本专利技术通过膨胀安装机构和膨胀筛管过滤机构及其结合协同作用的技术方案，克服了已有技术的缺陷,取得突出的积极效果是：1）本专利技术由公式W=hwo+kt可以精确计算出膨胀前后筛管孔隙的大小，从而有针对性的控制除砂粒度，提高除砂效率；2）本专利技术扩径膨胀后，筛管孔径增大，泄油面积增大，原油增产50%左右；3）本专利技术膨胀基本不回弹，密封悬挂阻力大于60吨，防止上下水串；4）本专利技术装置刚性好不易损坏，不易堵砂，使用寿命久；5）本专利技术装置抗硫化氢腐蚀，同时抗CO2腐蚀；6）本专利技术装置采用中国专利CN200510122335.1中的智能胀头装置，总体膨胀过程阻力均衡，作业平稳，安全运行，简单方便。附图说明图1是本专利技术的整体结构组成的示意图。图2为本专利技术筛管处的横剖图。图3为本专利技术装置下部竖剖图。具体实施方式为了进一步说明内容，结合附图对本专利技术做出详细说明。具体叙述中所用的设备、部件、材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。未注明具体的试验、测试方法及其条件，通常按照常规方法或条件以及手册中所述的条件，或按照制造厂商所建议的条件。如附图所示，1、悬挂器,2、套管,3、钻杆,4、上胶圈,5、膨胀管,6、端部螺纹,7、筛管,8、射孔,9、中间螺纹,10、内连层截面（为内连层13的局部结构放大图）,11、外护层,12、横缝层,13、内连层,14、横缝层截面（为横缝层12的局部结构放大图）,15、内连层圆孔,16、外护层圆孔,17、筛管横缝,18、胀头导向,19、智能胀头,20、下固定胶圈，21、膨胀密封胶圈,22、膨胀密封垫,23、底封垫片,24、底封胶圈,25、钢球,26、底座。膨胀安装机构和膨胀筛管过滤机构两个部分及其安装的基础关联环境为:第一部分是膨胀安装机构，其中包括悬挂器1、套管2、钻杆3、上胶圈4、射孔8、胀头导向18、智能胀头19、下固定胶圈20、膨胀密封胶圈21、膨胀密封垫22、底封垫片23、底封胶圈24、钢球25、底座26。套管2通过悬挂器1悬挂连接，固定在井壁内侧，套管2管壁上通过打孔留有进油用的射孔8；用钻杆3向下递进以下机构部件：胀头导向18、智能胀头19以及膨胀筛管过滤机构中的膨胀管5和筛管7；上胶圈4和下固定胶圈20通过硫化工艺分别环绕包裹在膨胀管5上起固定密封作用；多层交叠在一起的膨胀密封胶圈21和膨胀密封垫22位于智能胀头19正下方，起密封作用；钢球25是独立部件，打水压前顺钻杆3中孔投入至装置最底部的底座26内，起密封作用；底封垫片23和底封胶圈24多层交叠，通过硫化环绕包裹固定在底座26顶端外侧，起密封蹩压作用。第二部分是膨胀筛管过滤机构，其中包括膨胀管5、端部螺纹6、筛管7、中间螺纹9、外护层11、横缝层12，横缝层截面14（为横缝层12的局部结构放大图）本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可控除砂粒度的膨胀筛管装置，其特征在于该可控除砂粒度的膨胀筛管装置包括膨胀安装机构和膨胀筛管过滤机构；膨胀安装机构包括：悬挂器、套管、钻杆、上胶圈、射孔、胀头导向、智能胀头、下固定胶圈、膨胀密封胶圈、膨胀密封垫、底封垫片、底封胶圈、钢球、底座；套管通过悬挂器悬挂连接，固定在井壁内侧，套管管壁上通过打孔留有进油用的射孔；用钻杆向下递进以下机构部件：胀头导向、智能胀头以及膨胀筛管过滤机构中的膨胀管和筛管；上胶圈和下固定胶圈分别环绕包裹在膨胀管上；多层交叠在一起的膨胀密封胶圈和膨胀密封垫位于智能胀头正下方；钢球是独立部件，打水压前顺钻杆中孔投入至装置最底部的底座内；底封垫片和底封胶圈多层交叠，环绕包裹固定在底座顶端外侧；膨胀筛管过滤机构包括：膨胀管、端部螺纹、筛管、中间螺纹、外护层、横缝层、内连层、内连层圆孔、外护层圆孔、筛管横缝；筛管通过端部螺纹和上方的膨胀管连接，通过中间螺纹和下方的膨胀管连接，即连接筛管两端的内连层构成筛管机构连续固定骨架；筛管的空间结构从外到内依次是外护层、横缝层和内连层；内连层圆孔、外护层圆孔、筛管横缝是筛管的内部结构及其形态样式。

【技术特征摘要】
1.一种可控除砂粒度的膨胀筛管装置，其特征在于该可控除砂粒度的膨胀筛管装置包括膨胀安装机构和膨胀筛管过滤机构；膨胀安装机构包括：悬挂器、套管、钻杆、上胶圈、射孔、胀头导向、智能胀头、下固定胶圈、膨胀密封胶圈、膨胀密封垫、底封垫片、底封胶圈、钢球、底座；套管通过悬挂器悬挂连接，固定在井壁内侧，套管管壁上通过打孔留有进油用的射孔；用钻杆向下递进以下机构部件：胀头导向、智能胀头以及膨胀筛管过滤机构中的膨胀管和筛管；上胶圈和下固定胶圈分别环绕包裹在膨胀管上；多层交叠在一起的膨胀密封胶圈和膨胀密封垫位于智能胀头正下方；钢球是独立部件，打水压前顺钻杆中孔投入至装置最底部的底座内；底封垫片和底封胶圈多层交叠，环绕包裹固定在底座顶端外侧；膨胀筛管过滤机构包括：膨胀管、端部螺纹、筛管、中间螺纹、外护层、横缝层、内连层、内连层圆孔、外护层圆孔、筛管横缝；筛管通过端部螺纹和上方的膨胀管连接，通过中间螺纹和下方的膨胀管连接，即连接筛管两端的内连层构成筛管机构连续固定骨架；筛管的空间结构从外到内依次是外护层、横缝层和内连层；内连层圆孔、外护层圆孔、筛管横缝是筛管的内部结构及其形态样式。2.按照权利要求1所述的可控除砂粒度的膨胀筛管装置，其特征在于所述的膨胀筛管过滤机构至少采用内连层、横缝层和外护层三层组成，或大于三层的多层结构。3.按照权利要求1所述的可控除砂粒度的膨胀筛管装置，其特征在于所述的横缝结构具有均匀相等和位置固定的缝隙wo和缝间隔尺寸t，并且缝走向与管的中心轴基本垂直，通常膨胀率的条件下，膨胀后缝隙宽度W的设计可直接用以下公式计算:W=hwo+kt其中系数h、k是膨胀率的函数，取...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘文西，陈玉如，梅桂生，宋嘉森，童家旭，李平男，
申请(专利权)人：天津冠力博石油科技有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12