专利名称：油井防砂筛管用滤材及其制备方法
技术领域：
本发明涉及油井防砂筛管用滤材及其制备方法。
技术背景目前，油井中使用的防砂筛管主要有以下几种1、 割缝衬管是在套管或油管上面按照一定排列顺序割出许多缝隙而成，开孔面积 (或过流面积) 一般只有1% 3%。割缝衬管常用于胶结强度高、出砂极少的储层，以防止井壁坍塌为主要目的，所以叫衬管。2、 绕丝筛管主要由基管和筛套(JACKET)两部分组成，过流面积为15% 30%，可用于各种岩性的储层中。在胶结强度低、易出砂的碎屑岩储层单独使用(不做砾石充 填)时，存在较严重的堵塞问题。所以，这种筛管通常要和砾石充填配合使用，简称砾 石充填防砂。砾石充填防砂的效果好，寿命长，但工艺复杂，施工时间长，易对近井地 带储层造成污染，在大斜度井和水平井中施工时，成功率低。3、 金属网筛管主要由基管和包裹在基管外面的3 5层金属网构成，过流面积为 25% 35%，其用途、性能和问题与绕丝筛管非常接近。4、 金属棉筛管金属棉的纳污能力通常为金属网的几倍到十几倍，所以金属棉筛管的抗堵塞能力比绕丝筛管和金属网筛管高得多。使用金属棉筛管防砂时，不做砾石充填， 这样就简化了施工工艺，縮短了施工时间。近年来，在大斜度井和水平井防砂中，金属 棉筛管获得了广泛的应用。金属棉筛管也有其不足之处，在细纱、粉砂、稠油、黏土含 量高的储层使用时，仍存在堵塞问题。大量实践表明，上述各种筛管如果单独使用(不做砾石充填)，抗堵塞能力由好到差 依次为金属棉筛管、金属网筛管、绕丝筛管、割缝衬管。金属棉的结构和特点防砂筛管中使用的金属棉，是由一种或两种不同直径的金属丝构成，金属丝的直径一般在0.05mm 0.20mm之间，长度为50mm 150mm或 更长，这种金属棉的孔隙度可达90%以上。制作方法和结构特点决定了这种金属棉的孔隙极不规则，孔隙的尺寸变化范围很大。大量试验表明，金属棉中的小孔隙(小于储层 砂粒径中值d50)和大孔隙(大于三倍d50)对纳污不利，也就是说，小孔隙不具有纳 污能力(砂粒无法进入小孔隙)，大孔隙会使纳污失效(不能悬持砂粒)。即使在最佳填 充(压实)状态下，也只有30%的孔隙可以有效纳污。发明内容本发明的目的是提供一种油井防砂筛管用滤材及其制备方法，该滤材线密度均匀， 孔隙形状较规则，大小较均匀，在制作防砂筛管时，可以实现自动缠绕。具有较高的纳 污和抗堵塞能力。本发明技术方案是油井防砂筛管用的滤材，由下述方法制得将一组或几组单层平行摆放的直径为0.05 0.20mm的金属丝分别用第一级压辊压制成小三角波形；压辊 齿的形状为三角形，齿顶角60 120度，齿的模数在0.5-1.0之间；将压制成小三角波 形的一组金属丝送入第二级压辊，或将压制成小三角波形的几组金属丝按层叠放合并 后，送入第二级压辊；第二级压辊齿的模数为2.0 3.0，经过第二级压辊后，将金属丝 直接送入碾平压辊，即得到油井防砂筛管用的滤材。 所述几组单层平行摆放的金属丝为2 — 5组。在本发明的技术方案中，当金属丝直径在0.05 0.08mm时，第一级压辊齿的模数为 0.5;当金属丝直径在0.15mm以下且大于0.08时，第一级压辊齿的模数为0.75;当金属 丝直径在0.2mm以下且大于0.15mm时，第一级压辊齿的模数为1.0。本发明制得的油井防砂筛管用的滤材的线密度非常均匀，孔隙形状规则，大小均匀 (见图4和图5);具有很高的纳污能力和抗堵塞能力，有效纳污孔隙可达总孔隙的80% 以上。在制作防砂筛管时，可以实现自动缠绕，而金属棉则无法做到这一点。
图1为本发明工艺流程示意图；图2为本发明经过第一级压辊后金属丝的形状示意图； 图3为本发明经过第二级压辊后金属丝的形状示意图； 图4、图5为本发明制得的产品形状示意图； 图6为本发明滤材孔隙大小对应纳污能力示意图；明滤材的过流能力对比试验设备原理图； 图8为金属棉与本发明滤材的过流能力试验结果图。
具体实施方式
参见图l (其中，A表示金属丝线辊， 一般要400-1200个，根据需求而定；B-B处表示将金属丝大致分为4组，然后送入导向辊C; E表示第一级压辊；G表示第二级压 辊；I表示碾平压辊；K表示本发明滤材的成品；在D-D断面处，金属丝尚未被预压成 形；在F-F断面处，金属丝被压制成小三角波形；在H-H断面处，金属丝被压制成大三 角波形；在J-J断面处，滤材成型)，本发明油井防砂筛管用的滤材可由下述方法制得1、 将400 1200个金属丝线辊(也称络子)整齐地安放在支架上，将金属丝平均分为四组，送入导向辊，以便使金属丝能平直地迸入第一级压辊。2、 金属丝进入第一级压辊时，应该是单层、均匀铺开的，最好不要有交叉或重叠，否 则易被第一级压辊挤断。第一级压辊齿的形状为三角形，齿顶角60 120度，齿的模数 在0.5 1.0之间选择。经过第一级压辊后，金属丝的形状如图2所示。此时，金属丝之 间的孔隙很少，尚不能作为滤材使用。3、 经过第一级压辊后，再将4组金属丝合并，送入第二级压辊。经过第二级压辊后， 金属丝的形状如图3所示。第二级压辊齿的模数可在2.0 3.0之间选择，齿的形状最好 为三角形，齿顶角没有限制，在60 120度为好。4、 经过第二级压辊后，将金属丝直接送入碾平压辊，即可制成本发明滤材。碾平压辊 的形状和结构与第一级压辊完全相同。本发明滤材的孔隙主要由金属丝的小三角波的大 小和形状决定(见图4)。本发明油井防砂筛管用的滤材(INFILTER滤材)的结构和特点INFILTER滤材是 由几百根乃至上千根金属丝经特殊压制而成。金属丝(不锈钢丝)的直径一般为0.05 mm 0.20mm，每一根金属丝都是连续不间断的，所以，这种滤材的线密度非常均匀， 在制作防砂筛管时，可以实现自动缠绕，而金属棉则无法做到这一点。INFILTER滤材 的孔隙是在预成形压制过程中形成的，孔隙形状规则，大小均匀(见图5)。本发明制得 的纳污能力很高的滤材，有效纳污孔隙可达总孔隙的80%以上(见图6)。制作INFILTER滤材的金属丝直径可按0.8~1.2倍d50选择，第一级压辊齿的模数 最好按以下原则选择金属丝直径在0.05~0.08mm时，模数为0.5;金属丝直径在 0.08 0.15mm时，模数为0.75;金属丝直径大于0.15mm时，模数为1.0。5金属棉与INFILTER滤材的过流能力对比试验1、 试验方法在完全相同的试验压力、流体介质、堵塞物组分等条件下对这两种滤 材作对比试验，试验设备的原理图如下(见图7)。图7中，l表示普通金属棉，2表示实验装置的外筒，3表示流体上返的环形空间， 4表示本发明滤材，5表示经过滤材过滤后的流体，6表示实验架，相当于筛管的基管， 7表示环形空间，即井壁与筛管之间的环形空间，8表示栅筒，以此模拟近井地带的径 向流，9表示含固体颗粒物的流体。2、 试验结果(见图8):制作金属棉和本发明滤材的金属丝都是直径为0.12 mm的 不锈钢丝，流体为淡水加PAC (提高流体黏度)，漏斗黏度(FV) 80秒，再添加0.2% 的黏土 (与水重量比)，试验砂d50为125微米。试验结果表明本发明滤材的过流能 力(曲线1)大致为普通金属棉过流能力(曲线2)的两倍。而且，随着试验砂在两种 滤材中不断堆积，两者的过流能力差别越大。对图8 (试验曲线)的说明在做滤材的过流能力对比性试验时，使用了六通道记 录仪，其中一个通道记录系统压力，四个通道记录累积流量， 一个通道备用。由于每个 通道的流量都很小，无法计量瞬时流量，只能用四个5升的计量筒，与称重传感器配合， 记录累积流量。当其中任何一个计量筒装满流体后，要将所有的计量筒倒空，再次从零 计起，所以曲线呈锯齿波状。另外，将两种滤材交叉放置在试验架的4个象限内，再将 同种滤材的流量合并，以消除位置差异的影响，所以只有2条曲线(锯齿波状)。上述试验说明，用本发明滤材制成油井防砂筛管后，在同等出砂量的情况下，其过 流能力大约为金属棉筛管的两倍，这不仅可降低油井的生产压差，延长产液时间，还可 大大提高单井总产量。
权利要求
1.油井防砂筛管用的滤材的制备方法，其特征在于包括下述步骤将一组或几组单层平行摆放的直径为0.05～0.20mm的金属丝分别用第一级压辊压制成小三角波形；压辊齿的形状为三角形，齿顶角60～120度，齿的模数在0.5～1.0之间；将压制成小三角波形的一组金属丝送入第二级压辊，或将压制成小三角波形的几组金属丝按层叠放合并后，送入第二级压辊；第二级压辊齿的模数为2.0～3.0，经过第二级压辊后，将金属丝直接送入碾平压辊，即得到油井防砂筛管用的滤材。
2. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述几组单层平行摆放的金属丝为 2—5组。
3. 根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于当金属丝直径在0.05~0.08mm 时，第一级压辊齿的模数为0.5;当金属丝直径在0.15mm以下且大于0.08mm时， 第一级压辊齿的模数为0.75;当金属丝直径在0.2mm以下且大于0.15mm时，第一 级压辊齿的模数为1.0。
4. 油井防砂筛管用的滤材，其特征在于由权利要求1所述方法制得。
全文摘要
本发明涉及油井防砂筛管用的滤材，由下法制得将一组或几组单层平行摆放的直径为0.05～0.20mm的金属丝分别用第一级压辊压制成小三角波形；压辊齿的形状为三角形，齿顶角60～120度，齿的模数在0.5～1.0之间；将压制成小三角波形的一组金属丝送入第二级压辊，或将压制成小三角波形的几组金属丝按层叠放合并后，送入第二级压辊；第二级压辊齿的模数为2.0～3.0，经过第二级压辊后，将金属丝直接送入碾平压辊，即得到油井防砂筛管用的滤材。本发明制得的油井防砂筛管用的滤材的线密度非常均匀，孔隙形状规则，大小均匀；具有很高的纳污能力和抗堵塞能力，有效纳污孔隙可达总孔隙的80％以上。在制作防砂筛管时，可以实现自动缠绕，而金属棉则无法做到这一点。
文档编号E21B43/08GK101260797SQ20081004739
公开日2008年9月10日 申请日期2008年4月18日 优先权日2008年4月18日
发明者史玉钊 申请人:史玉钊