专利名称：预包装平接式井管滤网的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在油井、水井或其他类似应用中防止砂粒或其他碎石进入产油或产水管子的滤网。
多年来，井管滤网用于限制在水、油及气井中产生砂粒或其他碎石。井管滤网就是留住井中砂粒的一个简单的过滤器，以免在生产后期再从所生产的流体中清除砂粒。
在一种典型的结构中，一个井管下伸到井眼中，所生产的流体被泵吸到井管内。在许多井中，都可使用一种有孔井管收集其流体。在某些地区，有一些可能夹入流体的岩层松散颗粒(通常称为“砂粒”，尽管在技术上不是砂粒)。非常需要防止这类砂粒进入生产井管。因此，把一种砂粒过滤器或井管滤网安装在这种井管的底部。这样一种井管滤网可以通过含矿岩层几英尺。
某些井管滤网的设计相当简单它们是穿越其管壁切出或钻出许多小的开口的一种钢管。管壁上机加工的这些开口小于井中的砂粒，或者，颗粒尺寸大于开口的砂粒围绕井眼滤网包装作为过滤器。围绕井管滤网的这种“砾石滤”过滤出较小的砂粒。其他滤网较复杂，要使用一种过滤介质如多孔金属或可控粒度砂，或者使用一种细滤网滤出砂粒。
最近发展了预包装砂的玻璃纤维井管滤网，一种典型预包装玻璃纤维井管滤网包括内、外纤维增强环氧管。管之间的环形空间用作为过滤介质的可控粒度的砂粒填充。内外管均有切口，切口宽度小于填充在环形空间的砂粒尺寸。
普通的井管滤网用连接器头尾相连地安装，以达到井中滤网所要求的总长度。管连接器直径大于井管滤网直径。希望有一种大直径井管滤网，因为这将提高滤网面积，即不仅提高通过滤网的流量，而且延长到被堵住前滤网的寿命。现用连接器的一个问题在于装于一个井眼的滤网必须明显小于这个井眼，这样，连接器才可装入这个井中。例如，在一个4英寸(100mm)的井眼中，其井管滤网的连接器接近孔眼直径，这种滤网本身外径仅约73mm。由于这种连接器不能装入到100mm的井眼，因此，不可使用较大的滤网。
因此，希望提供一种其外径大致与连接器外径相同的井管滤网。
在本发明的实践中，按照目前一个最佳实施例，提供一个预包装井管滤网，它有同心的内、外管子，且其内管至少沿纵向伸出外管的一端。管之间环形腔在每一端都封闭，并用过滤介质填充。内、外管壁打孔，使流体通过孔和过滤介质流动。在内管伸出端上形成一段阳螺纹，以便安装其外径与外管外径大致相同的阴螺纹连接器。
参考附图，可以更好地理解本发明的所有特点和优点。
图1显示局部纵向剖面的预包装滤网装置。
这种预包装井管滤网包括一个内管10及与其同心的外管11。内、外管均由玻璃纤维增强环氧，聚酯，酚醛或酚醛-硅氧烷树脂制造。在用于4英寸(100mm)井眼的一个典型实施例中，其外管的外径约为95mm，内径约为85mm。因此，外管壁厚约为5mm。这个实施例的内管外径约为74mm，内径约为63mm。内管壁厚约为5.7mm。内、外管之间的环形腔宽度约为5.3mm。
每个内、外管都有许多沿管壁延伸的纵向槽12。在一个典型实施例中，这些槽宽度为约0.25mm，长度为约75mm。它们是由圆盘形金刚石锯加工形成的，并在管相互装配前锯成。在图示实施例中，以三条彼此靠近的槽为一组，组与组之间有稍大的间隔，环绕管的周线有6～8组槽。沿井管滤网一个纵向截面长度上有6个槽或这样的条带。也可采用其他的槽结构。
两个管之间的环形腔用石英砂13填充。填充砂最好是通过20筛目的均匀颗粒，限制为40筛目。就是说，石英砂的粒度在0.37～0.76mm范围。通过下列步骤把砂置于环形腔中使管直立，振动它们并注入砂粒。填充时使管保持共轴，从而使颗粒过滤器介质厚度均匀。
在内、外管之间的环形腔内也可使用其他过滤介质。例如，在插入外管之前，先绕内管缠上一层玻璃纤维。与此相类似，可在环形腔内安置一层多孔金属板。希望采用颗粒过滤介质，因为在安装管子之后容易把砂注入其中，且很便宜。
外管比内管短，因此，内管的每一端都从外管端头伸出。在接近每一端的内、外管之间粘接一个环形垫圈或“隔圈”14。其中一个隔头在填充颗粒过滤介质之前粘接定位。在环形腔内填砂后，把第二个隔圈粘接定位。
在管组件每一端的内管伸出端或销上形成一个阳螺纹16。一个典型螺纹有8圈螺纹，螺距3～6mm，螺纹深度约2mm。螺纹最好呈1°的锥形，以形成锁定螺纹。这种螺纹销在装置的一端伸出外管60～70mm。在另一端使用相同的销长度，在开始拧螺纹之前，内管超出外管端部一个短的圆柱伸长段17。虽然在图示实施例中使用一种浅的8圈螺纹，但也可使用其他螺纹形式和尺寸。
具有阴螺纹的连接器18拧到内管的阳销端。在附图中；在井管滤网组件一端图示了这样一种连接器。井管滤网和连接器组件的长度一般约3.7mm，或者为典型生产管的长度的一半。这些连接器用于把许多的井管滤网头尾相连组装到井眼所要求的长度。在一组井管滤网的底部，使用一个封端连接器作为一个盖帽封闭井管滤网的这个端部。在一组井管滤网的上部，连接器在一端有一个螺纹，以与内管螺纹端啮合，在另一端，一个标准API螺纹用于装到从过滤器延伸到地表面的生产管。
当这种连接器拧到在螺纹和外管端部之间具有一个圆柱形伸长段17的井管滤网这个端部的突出的销上时，在到达外管端部之前，这个连接器锁靠在锥形螺纹上，因此，留有一段间隙，其直径小于连接器和外管。这个间隙可用于安装一个在井管头部应用的C形板，以便在组装和安装几段井管滤网时，支持井管滤网。
连接器外径与外管外径大致相同，但绝对不能明显大于外管外径。例如，在所述并图示的这个典型实施例中，其连接器外径约为95mm，适于100mm的井眼。由于外管外径与连接器外径大致相同，与现有的用外管连接器的纤维增强复合材料井管滤网相比，其井管滤网过滤面积明显增加。例如，在100mm井眼的井管滤网中，现有的井管滤网外径约为73mm。这样一种井管滤网在每米滤网长度上其过滤表面积约为0.73m2。而外管外径与连接器(对于100mm井)直径大致相同的一个井管滤网在每米滤网长度上其过滤表面积约为0.98m2。这使过滤表面积提高35％，将导致更大的生产量和到滤网堵塞前更长的滤网寿命。而且，由于它的直径较现有滤网大25％，在内管内压力降较小。
纤维增强复合材料井管滤网的另一个优点在于易于从井中穿过。井管滤网与生产管子分离而脱落在井底时，就有机会发挥这种优点。例如，在一组井管滤网的顶部，可以安装一个纤维增强环氧替代物接头，它具有一段在预定拉伸载荷将失效的较小横截面区。当砂粒填充到绕滤网的井眼时，处于预定弱截面以下的井管滤网可以被固定在井眼中。在某些井中，如前所述，希望围绕井管滤网添加“砾石滤”，以便在流体到达滤网槽口之前进行一次预过滤。砾石滤的应用能确保其井管滤网固定在井眼中。在这种情况，可以拉动生产管，滤网组在弱截面处破断，把滤网留在井眼中。玻璃纤维增强环氧滤网很容易由轻型钻井设备或修井设备磨细，以便从井眼取出脱落的滤网。钢滤网更难拉出或磨细。
在一个典型实施例中叙述的这种预包装井管滤网适于100mm井眼。这是所希望的，因为这样小直径井容易经济地钻出。因此，可以使用更密的井间隔，以在低渗透性岩层中增加生产量。也可以使用较大的井管滤网，如对于直径约125mm的标准尺寸井眼使用约120mm直径的滤网。
如上所述，这类预包装井管滤网可用于水、油、气或其他流体的生产。因其耐腐蚀性，在这类使用中希望采用纤维增强复合材料井管滤网。某些井管滤网由高成本不锈钢制造，以用于腐蚀环境。纤维增强复合材料井管滤网成本明显低于钢滤网，比不锈钢滤网更经济。
纤维增强复合材料井管滤网的另一个特别优点是能够在井眼中急剧转弯。最近几年出现了大体呈水平钻井的高潮。这类井是垂直钻到岩层所需要的水平，然后按一个角度逐渐转弯钻进。置于这类井眼的井管滤网必须转弯通过井眼地下转弯处。已经表明，在不弯折和破断情况下，纤维增强复合材料井管滤网比钢制井管滤网能在更小半径弯曲处转弯。
虽然叙述的预包装井管滤网有在每一端一个阳螺纹和一个分离的连接器，但很显然，井管滤网也可在一端的内管上是阳螺纹，而在相反的一端的外管的伸出隔圈上是阴螺纹。在这样一个实施例中，邻接井管滤网的端部可以考虑作为阴连接器。图示的结构是优选的，因为在每一端具有阳螺纹的内管构成一个在井眼中支持井管滤网的拉伸件，没有任何必要在内管和端部垫圈或隔圈之间的载荷进行剪切转换。
在这个最佳实施例中，伸出外管端部的内管端部拧螺纹用以安装阴螺纹连接件。也可以把内管外表面胶接到外管内表面或邻接井管滤网上的隔圈或连接器特形接头上。在井口制成这类接头的时间可能很长。
权利要求
1.一种预包装的井管滤网，包括一个纤维增强复合材料外管；一个与外管同心并至少有一端伸出外管端部的纤维增强复合材料内管；一种位于管之间环形腔中的过滤介质；用于使流体通过管和过滤介质的在内、外管壁上的多个孔；至少在内管一个伸出端上形成的一个阳螺纹；其外径不明显大于外管外径的，与阳螺纹连接的一个阴螺纹连接器。
2.按照权利要求1所述的井管滤网，其特征在于，每个管都包括玻璃纤维增强树脂，从环氧，聚酯，酚醛，酚醛-硅氧烷树脂这一组中选出。
3.按照权利要求1所述的井管滤网，其特征在于，每个管都包括玻璃纤维增强环氧树脂。
4.按照权利要求1所述的井管滤网，其特征在于，过滤介质包括填充环形腔的颗粒材料。
5.按照权利要求1所述的井管滤网，其特征在于，过滤介质包括环形腔内的砂粒。
6.按照权利要求5所述的井管滤网，其特征在于，内、外管包括多条其宽度小于砂粒尺寸的纵向槽。
7.按照权利要求1所述的井管滤网，其特征在于，内管的两端分别伸出外管的两端，且内管的每个伸出端上都有一个阳螺纹。
8.按照权利要求1所述的井管滤网，其特征在于，在内管一个伸出端螺纹起始点与外管邻接端之间，内管有一延伸段，因而在连接器与外管端部之间形成一个间隙。
9.一种预包装井管滤网，包括同心的玻璃纤维增强复合材料内、外管，内管至少在一端纵向伸出外管一端。在每一端封闭内、外管间环形腔的装置；处于内、外管间环形腔的一种过滤介质；用于流体通过槽和过滤介质的内、外管壁上的多条槽；从外管伸出的内管端部上的阳螺纹；拧在上述阳螺纹上的阴连接器，连接器外径与外管外径大致相同。
10.按照权利要求9所述的井管滤网，其特征在于，内管的两端分别从外管两端伸出，每个伸出端上都有阳螺纹。
11.按照权利要求10所述的井管滤网，其特征在于，在一个伸出端螺纹起始点与外管邻接端之间，内管有一延伸段，在连接器和外管端部之间形成一段间隙。
12.按照权利要求10所述的井管滤网，其特征在于，每个管包括玻璃纤维增强树脂，从环氧，聚酯，酚醛，酚醛-硅氧烷树脂这一组中选出。
13.按照权利要求12所述的井管滤网，其特征在于，每个管包括玻璃纤维增强环氧树脂。
14.按照权利要求9所述的井管滤网，其特征在于，过滤介质包括填充环形腔的颗粒材料。
15.按照权利要求14所述的井管滤网，其特征在于，填充颗粒材料尺寸大于管槽宽度。
16.按照权利要求9所述的井管滤网，其特征在于，过滤介质包括环形腔中的砂粒。
全文摘要
预包装的井管滤网,具有同心的纤维增强复合材料的内、外管(10,11),颗粒过滤介质(13)装在内、外管(10,11)之间的环形腔中。管壁开有多个槽(12),使流体通过槽(12)及过滤器介质(13)。内管(10)的各段延伸超过外管(11)的邻近端,并设有阳螺纹(16)。通过拧在阳螺纹(16)上的阴螺纹连接器(18)与邻近的井管滤网或其它管连接。本发明的优点是与内管(10)连接的连接器(18)外径近似地与外管(11)的外径相同。
文档编号E21B43/08GK1252117SQ98803934
公开日2000年5月3日 申请日期1998年2月6日 优先权日1997年2月12日
发明者拉塞尔·P·约翰松 申请人:阿迈隆国际公司