专利名称：一种使筛管易拔出的方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种筛管拔出的方法，特别涉及一种在石油、天然气开采过程中，通过减少井下地层砂对筛管的阻力使筛管易于拔出的方法；本发明还涉及通过该方法的原理设计制造的连接装置、筛管连接头和筛管，属于石油、天然气开采技术设备领域。
传统的筛管连接方法为筛管之间通过连接螺纹进行刚性连接。在拔出被地层砂埋住的筛管时，必须克服所有埋入段的上提阻力(包括静摩擦力和变径处剪切破坏砂环所需要的力等)，埋入段越长，上提阻力越大。当上提阻力超过钻机或修井机的上提能力，或超过管柱丝扣连接强度时，要拔出筛管就十分困难。
本发明采用使筛管易拔出的方法，通过在防砂筛管的任意部位设置一个或以上的可控断开部件，当上提阻力过大时，该部件依次断开，筛管外部的地层砂从断口处漏入，减小地层砂对防砂筛管拔出的阻力；在断开处设活动连接，整个筛管串以连接状态从井中拔出。该方法通过改变造成筛管拔出阻力增大的地层砂的流向，大大减小了筛管拔出的阻力，使拔出筛管的上提阻力被限制在一定的范围内，不会随着埋入段的长度增加而增大，使筛管的拔出变得简单易行；在作业过程中，捞砂也同时完成，增加工作效率，节约成本。
本发明的另一目的在于提供一种具有可控断开部件的连接装置，其具有可控断开部件和活动连接部件，在上提力作用下，上、下单元断开分离，但同时保持连接状态。
本发明的又一目的在于提供一种具有可控断开结构的筛管连接头，其具有可控断开部件和活动连接部件，在上提力作用下，上、下接头体可断开但同时保持连接状态；与筛管可简易连接。
本发明的再一目的在于提供一种具有可控断开结构的筛管，其具有可控断开部件和活动连接部件，在上提力作用下上、下部筛管可断开但同时整个筛管串保持连接状态，同时筛管外壁的地层砂漏入下部筛管内，使捞砂也同时完成。本发明的目的是这样实现的一种使筛管易拔出的方法，即在筛管的连接部位或筛管上设置一个或以上的可控断开部件，用于在上提阻力过大时，各可控断开部件依次断开，筛管外部的地层砂得以从断口处漏入，减小地层砂对筛管拔出的阻力；在断开处设活动连接，用于连接断开的上、下部筛管，使整个筛管串以连接状态从井中拔出。
在筛管内还固设承砂板，用于在正常情况下允许流体通过，拔出筛管时以挡住地层砂使不继续下沉，在可控断开部件断开后与筛管组成承砂容器。
一种具有可控断开部件的连接装置，至少包括上单元、下单元、和连接上下单元的可控断开部件；在上、下单元内还分别固设上梁和下梁，该上梁和下梁通过活动连接方式连接。
上单元和下单元为嵌套连接，且该可控断开部件为一个或一个以上的连接销钉或由轴向拉力或剪切力控制断开的部件；上单元和下单元为固接，且该可控断开部件为壁厚小于上、下单元外壁厚度的薄壁层；上单元和下单元为对接，且该可控断开部件为环设上、下单元连接部位的破坏层。
一种具有可控断开部件的筛管连接头，至少包括上接头体、下接头体、和连接上下接头体的可控断开部件；在上、下接头体内还分别固设上梁和下梁，该上梁和下梁通过活动连接方式连接；上接头体的上端、下接头体的下端还分别固设用于与筛管连接的螺纹。
上接头体和下接头体为嵌套连接，且该可控断开连接部件为一个或一个以上的连接销钉或由轴向拉力或剪切力控制断开的部件；上接头体和下接头体为固接，且该可控断开部件为壁厚小于上、下接头体外壁厚度的薄壁层；上接头体和下接头体为对接，且该可控断开部件为环设上、下接头体连接部位的破坏层。
用于与筛管连接的螺纹在上接头体的上端和下接头体的下端分别为内螺纹、外螺纹或外螺纹、内螺纹。
一种具有可控断开部件的筛管，至少包括上部本体、下部本体、和连接上下本体的可控断开部件；在上下本体内还分别固设上梁和下梁，该上梁和下梁通过活动连接方式连接；上部本体的上部、下部本体的下部还分别固设用于与其他筛管连接的螺纹。
上部本体为连接头、下部本体为筛管，或上部本体为筛管、下部本体为连接头，或上部、下部本体均为筛管。
上部本体和下部本体为嵌套连接，且该可控断开部件为一个或一个以上的连接销钉或由轴向拉力或剪切力控制断开的部件；上部本体和下部本体为固接，且该可控断开部件为壁厚小于上下部本体外壁厚度的薄壁层；上部本体和下部本体为对接，且该可控断开部件为环设上下部本体连接部位的破坏层。
具有可控断开部件的连接装置或筛管连接头或筛管的活动连接为滑动连接或钢丝绳套连接或链接之一或其组合。
具有可控断开部件的连接装置或筛管连接头或筛管上单元或上接头体或上部本体内还固设承砂板；承砂板上设一个以上通孔且覆盖有多孔过滤材料。
具有可控断开部件的连接装置或筛管连接头或筛管的下单元或下接头体或下部本体顶端上缘还固设有刮砂缘；该刮砂缘为环设或部分环设的凸缘。
本发明的使筛管易拔出的方法，通过在筛管的任意部位设置一个或以上的可控断开部件，当上提阻力过大时，该部件依次断开，筛管外部的地层砂从断口处漏入，减小地层砂对筛管拔出的阻力；在断开处设活动连接，整个筛管串以连接状态从井中拔出。该方法通过改变造成筛管拔出阻力增大的地层砂的流向，大大减小了筛管拔出的阻力，使筛管的拔出变得简单易行；在作业过程中，捞砂也同时完成，增加工作效率，节约成本。
本发明的具有可控断开部件的连接装置，具有可控断开部件和活动连接部件，它在上提力作用下易断开但同时保持连接状态，适用多种场合。
装设该连接装置的筛管连接头，与筛管简易连接，在上提力作用下上下接头体可断开但同时保持连接状态，同时筛管外部的地层砂漏入下部筛管内可使拔出筛管的上提阻力限制在一定范围内，减少地层砂对筛管的阻力，使筛管拔出简单易行；同时拔筛管与捞砂在一次作业中完成，减小井下作业量，提高作用效率，节约成本。
具有可控断开部件的筛管，在上提力作用下，上下部筛管可断开但同时整个筛管串保持连接状态，同时筛管外壁的地层砂漏入下部筛管内，使拔出筛管的上提阻力限制在一定范围内，不会随着埋入段的长度增加而增大，大大减小拔出筛管时的上提力，使捞砂也同时完成，减少地下工作量，提高作业效率。
图3为拔出中间段筛管时连接头脱开的纵向剖面示意图；图4为拔出最后一段筛管时的纵向剖面示意图；图5为本发明具有可控断开部件的筛管连接头一具体结构连接状态的结构示意图；图6为与图5纵向垂直的结构示意图；图7为图5所示结构横向剖面示意图；图8为图5所示结构脱开状态的结构示意图；图9为与图8纵向垂直的结构示意图；
图10为本发明具有可控断开部件的筛管一具体结构连接状态的结构示意图；图11为本发明之具有可控断开部件的筛管另一具体结构连接状态的结构示意图；图12为本发明之具有可控断开部件的筛管又一具体结构连接状态的结构示意图。
如图8、9所示，为上述筛管连接头脱开状态时在相互垂直的两个纵向剖面内的示意图。上接头体1与下接头体2在下入井内时保持整体结构。而在拔出筛管时，当上提力达到一定的数值后，连接销钉6被剪断，上接头体1与下接头体2脱开，连接环5在上梁3的牵引下沿筛管连环接头的轴向滑动至连接环5与下梁4完全紧密套接，此时上接头体1与下接头体2由连接环5通过上梁3和下梁4连接。继续上提筛管串时，连接环5就起到连接作用，在继续上提的过程中，下接头体2的上端固设的凸缘即刮砂缘10刮松筛管外壁的地层砂，使其流入下接头体内，减少筛管拔出的阻力。
在上梁3、下梁4分别与连接环5相接触的中间段上，都有一个凹入面，保证连接环5在连接上梁3、下梁4时自动处于居中位置。
如图1-4所示，为上述具有可控断开部件的筛管连接头的工作原理示意图。可控断开部件106(此处为连接销钉)在上提力达到某一预定值时被剪断，上接头体与下接头体脱开，井筒内的地层砂通过可控断开部件106断开口处进入下部筛管内，由承砂板挡住，套管11和油管12之间、封隔器14下部的地层砂13沉积在筛管内随筛管10一起带出，筛管起到捞砂筒的作用。此时筛管10之间通过活动连接部件105(此处为连接环)连接。这样循环往复，继续上提，依次剪断各段筛管之间的可控断开连接部件即连接销钉，就能将整个筛管柱顺利拔出，并带出绝大部分进入井筒的地层砂。
该连接头能够通过连接销钉6的强度控制上提力的大小，上梁3、下梁4、连接环5的强度足以承受施工过程中的载荷，连接销钉6、上梁3、下梁4、连接环5的材料可根据使用条件的要求，采用高强度的合金钢或耐腐蚀的优质不锈钢，安全可靠。
上连接头1A与下部筛管2A以及它们所连接的其他筛管在下入井内时保持整体结构。而在拔出筛管时，当上提力达到一定的数值后，连接销钉6A被剪断，上连接头1A与下部筛管2A脱开，连接环5A在上梁3A的牵引下沿筛管连环接头的轴向滑动至连接环5A与下梁4A完全紧密套接，此时上连接头1A与下连接头2A由连接环5A通过上梁3A和下梁4A连接。继续上提筛管串时，连接环5A就起到连接作用，在继续上提的过程中，下连接头2A的上端固设的凸缘即刮砂缘10A刮松筛管外壁的地层砂，使其流入下接头体内，减少筛管拔出的阻力。
在上梁3A、下梁4A分别与连接环5A相接触的中间段上，都有一个凹入面，保证连接环5A在连接上梁3A、下梁4A时自动处于居中位置。
如图1-4所示，为上述具有可控断开部件的筛管的工作原理示意图。可控断开部件106(此处为连接销钉)在上提力达到某一预定值时被剪断，上接头体与下部筛管脱开，井筒内的地层砂通过可控断开部件106断开口处进入下部筛管内，由承砂板挡住，套管11和油管12之间、封隔器14下部的地层砂13沉积在筛管内随筛管10一起带出，筛管起到捞砂筒的作用。此时筛管10之间通过活动连接部件105(此处为连接环)连接。这样循环往复，继续上提，依次剪断各段筛管之间的可控断开连接部件即连接销钉，就能将整个筛管柱顺利拔出，并带出绝大部分进入井筒的地层砂。
上部筛管1B与下连接头2B以及它们所连接的其他筛管在下入井内时保持整体结构。而在拔出筛管时，当上提力达到一定的数值后，薄壁层6B所在部位被拉断，上部筛管1B与下连接头2B脱开，上梁3B沿本筛管的轴向滑动至钢丝绳套5B完全拉直，此时上部筛管1B与下连接头2B由钢丝绳套5B通过上梁3B和下梁4B连接。在继续上提筛管时，下连接头2B的上端固设的凸缘即刮砂缘刮松筛管外部的地层砂，使其流入下接头体内，减少筛管拔出的阻力。
如图1-4所示，为上述具有可控断开部件的筛管的工作原理示意图。可控断开部件106(此处为薄壁层)在上提力达到某一预定值时被剪断，上部筛管与下接头体脱开，井筒内的地层砂通过可控断开部件106断开口处进入下部筛管内，由承砂板挡住，套管11和油管12之间、封隔器14下部的地层砂13沉积在筛管内随筛管10一起带出，筛管起到捞砂筒的作用。此时筛管10之间通过活动连接部件105(此处为钢丝绳套)连接。这样循环往复，继续上提，依次剪断各段筛管之间的可控断开连接部件即连接销钉，就能将整个筛管柱顺利拔出，并带出绝大部分进入井筒的地层砂。
上部筛管1C与下部筛管2C以及它们所连接的其他筛管在下入井内时保持整体结构。而在拔出筛管时，当上提力达到一定的数值后，连接销钉6C被剪断，上部筛管1C与下部筛管2C脱开，连接环5C在上梁3C的牵引下沿筛管的轴向滑动至连接环5C与下梁4C完全紧密套接，此时上部筛管1C与下部筛管2C由连接环5C通过上梁3C和下梁4C连接。继续上提筛管串时，连接环5C就起到连接作用，在继续上提的过程中，下部筛管2C的上端固设的凸缘即刮砂缘10C刮松筛管外壁的地层砂，使其流入下部筛管内，减少筛管拔出的阻力。
如图1-4所示，为上述具有可控断开部件的筛管的工作原理示意图。可控断开部件106(此处为连接销钉)在上提力达到某一预定值时被剪断，上部筛管与下部筛管脱开，井筒内的地层砂通过可控断开部件106断开口处进入下部筛管内，由承砂板挡住，套管11和油管12之间、封隔器14下部的地层砂13沉积在筛管内随筛管10一起带出，筛管起到捞砂筒的作用。此时筛管10之间通过活动连接部件105(此处为连接环)连接。这样循环往复，继续上提，依次剪断各段筛管之间的可控断开连接部件即连接销钉，就能将整个筛管柱顺利拔出，并带出绝大部分进入井筒的地层砂。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.一种使筛管易拔出的方法，其特征在于在筛管的连接部位或筛管上设置一个或以上的可控断开部件，在筛管上提阻力超过某一预定值时，各可控断开部件依次断开，筛管外部的地层砂从断开处漏入筛管内，减小地层砂对筛管拔出的阻力；在断开处设活动连接，用于连接断开的上、下部筛管，使整个筛管串以连接状态从井中拔出。
2.根据权利要求1所述的使筛管易拔出的方法，其特征在于所述的筛管内还固设承砂板，用于在正常情况下允许流体通过，拔出筛管时以挡住地层砂使不继续下沉，在断开部件断开后与筛管组成承砂容器。
3.一种具有可控断开部件的连接装置，其特征在于该装置至少包括上单元、下单元、和连接上下单元的可控断开部件；在上、下单元内还分别固设上梁和下梁，该上梁和下梁通过活动连接方式连接。
4.一种具有可控断开部件的筛管连接头，其特征在于它至少包括上接头体、下接头体、和连接上下接头体的可控断开部件；在上、下接头体内还分别固设上梁和下梁，该上梁和下梁通过活动连接方式连接；上接头体的上端、下接头体的下端还分别固设用于与筛管连接的螺纹。
5.一种具有可控断开部件的筛管，其特征在于它至少包括上部本体、下部本体、和连接上、下部本体的可控断开部件；在上、下部本体内还分别固设上梁和下梁，该上梁和下梁通过活动连接方式连接；上部本体的上端、下部本体的下端还分别固设用于与其他筛管连接的螺纹。
6.根据权利要求5所述的具有可控断开部件的筛管，其特征在于所述的上部本体为连接头、下部本体为筛管，或上部本体为筛管、下部本体为连接头，或上、下部本体均为筛管。
7.根据权利要求3或4或5所述的具有可控断开部件的连接装置或筛管连接头或筛管，其特征在于所述的上单元和下单元或上接头体和下接头体或上部本体和下部本体为嵌套连接，且该可控断开部件为一个或一个以上的连接销钉或由轴向拉力或剪切力控制断开的部件。
8.根据权利要求3或4或5所述的具有可控断开部件的连接装置或筛管连接头或防筛管，其特征在于所述的上单元和下单元或上接头体和下接头体或上部本体和下部本体为固接，且该可控断开部件为壁厚小于上、下单元或上、下接头体或上、下部本体外壁厚度的薄壁层。
9.根据权利要求3或4或5所述的具有可控断开部件的连接装置或筛管连接头或筛管，其特征在于所述的上单元和下单元或上接头体和下接头体或上部本体和下部本体为对接，且该可控断开部件为环设上、下单元或上、下接头体或上、下部本体连接部位的破坏层。
10.根据权利要求3或4或5所述的具有可控断开部件的连接装置或筛管连接头或筛管，其特征在于所述的活动连接为滑动连接或钢丝绳套连接或链接之一或其组合。
11.根据权利要求3或4或5所述的具有可控断开部件的连接装置或筛管连接头或筛管，其特征在于所述的上单元或上接头体或上部本体内还固设承砂板；承砂板上设一个以上通孔且覆盖有多孔过滤材料。
12.根据权利要求3或4或5所述的具有可控断开部件的连接装置或筛管连接头或筛管，其特征在于所述的下单元或下接头体或下部本体顶端上缘还固设有刮砂缘；该刮砂缘为环设或部分环设的凸缘。
全文摘要
一种使筛管易拔出的方法，即在筛管的任意部位设一个或以上的可控断开部件，在筛管上提阻力超过某一预定值时，各可控断开部件依次断开，筛管外壁的地层砂从断开处漏入；断开处设活动连接，以连接断开的上、下部筛管。通过该原理设计的连接装置、筛管连接头和筛管，至少包括上、下单元(或接头体或本体)、将其连接的可控断开部件；上、下单元(或接头体或本体)内分设用活动连接方式连接的上、下梁。筛管连接头(或筛管)于上接头体(或本体)上端、下接头体(或本体)下端设螺纹。在上提力作用下可控断开部件断开，筛管串保持连接状态，同时筛管外壁的地层砂漏入下部筛管，减小拔筛管的阻力，同时筛管带出地层砂，提高作业效率。
文档编号E21B17/02GK1465846SQ0212147
公开日2004年1月7日 申请日期2002年6月25日 优先权日2002年6月25日
发明者黄春宏, 陈继初 申请人:北京海能海特石油科技发展有限公司