专利名称：泡沫金属复合防砂结构及液体抽取管的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种油井或水井防砂工具，具体而言，涉及泡沫金属复合在基管外层形成一种泡沫金属复合防砂结构以及具有该结构的液体抽取管。
背景技术：
采油时，通常需要通过在基管外设置各种防砂层来达到防砂的目的。目前，油田常用机械防砂工艺有砾石充填防砂工艺、绕丝筛管防砂工艺、筛管防砂工艺、金属烧结微孔材料防砂工艺和金属纤维多孔块防砂工艺等。其中砾石填充工艺由于砾石松散、排列疏松等原因，存在着有效寿命短，施工复杂，无法反洗等缺点。绕丝管防砂工艺和筛管防砂工艺，存在着防粉砂效果差，缝隙或孔隙易被油层细砂堵塞等缺点。采用金属烧结微孔材料防砂工艺和金属纤维多孔块防砂工艺在强度、孔隙度、加工制作、液体流通效果以及防砂效果上也有缺点。例如，美国专利US5909773A公开了一种油井中的过滤装置，这种过滤装置主要使用金属粉末烧结而成的金属微孔材料(即金属烧结微孔材料或烧结微孔金属)或金属纤维，其中烧结微孔金属是直接将金属粉末经过压制烧结等过程产生的带有孔隙的金属件。 由于金属微孔材料或金属纤维主要起到二维过滤作用，液体透过性能较差。以金属微孔材料作为过滤层为例，如图1所示，金属微孔材料形成的过滤层中包含多个微孔单元E，微孔单元E的侧壁为金属，阻止液体流出，微孔单元E的两端为孔的进出通道，液体从微孔的一端流进，从另一端流出，即从B方向流进，从C方向流出，对于一个微孔E来说，液体流进和流出的方向是有限的，只有一个方向，对于由金属微孔材料形成的整个过滤层来说，各个微孔的排布方向是规则的，液体流进和流出的方向也是规则的，即是直线的、二维的、单一的流动方向。即使是各微孔的排布是杂乱无章的，液体流进和流出的方向也是二维的、单一的流动方向，只不过路线更为曲折的，液体透过性能更差。由于液体流进和流出的方向是二维的、单一的流动方向，液体的流动受限，影响了液体的透过性和流动性。对于金属纤维作的过滤层来说，金属纤维的线性、方向性更为明显，液体流进和流出的方向更是二维的、单一的。所以，目前，金属材料制成的过滤层的透过性能较差。另外，该美国专利采用直角金属网(单个网格为矩形连接而成的金属网)作为导流网，这种直角金属网只能使液体沿网格的孔洞方向通过，不能使液体从与网格的孔洞呈其他夹角的方向通过，其覆盖在基管上只能产生横向流通面积，不具有纵向流动能力，导流效果不好。
实用新型内容本实用新型提供一种泡沫金属复合防砂结构，以解决防砂的问题。在此基础上， 本实用新型还解决现有金属材料制成的过滤层的透过性能较差的问题、导流效果不好的问题。为此，本实用新型提出一种泡沫金属复合防砂结构，所述泡沫金属复合防砂结构套设在基管外，所述泡沫金属复合防砂结构至少包括泡沫金属制成的泡沫金属防砂层。进一步地，所述泡沫金属复合防砂结构还包括导流网，所述导流网套设在所述基管外，所述泡沫金属防砂层套设在所述导流网外。进一步地，所述泡沫金属复合防砂结构还包括席型网，所述席型网夹设在所述导流网与所述泡沫金属防砂层之间。进一步地，所述泡沫金属复合防砂结构还包括套设在所述泡沫金属防砂层外的紧固所述泡沫金属防砂层的固定管，所述固定管的管壁上设有液体流通通道。进一步地，所述固定管为具有冲孔的焊管。进一步地，所述泡沫金属防砂层为单层结构。进一步地，所述泡沫金属防砂层为多层结构，所述泡沫金属防砂层包括第一级滤砂层，设置在远离所述基管的外侧；第二级滤砂层，套设于所述第一级滤砂层内。进一步地，所述泡沫金属防砂层还包括第三级滤砂层，套设于所述第二级滤砂层内。进一步地，所述第三级滤砂层套设在所述导流网外，所述固定管套设在所述第一级滤砂层外。进一步地，所述基管的外壁上设有焊接座，所述固定管与所述泡沫金属防砂层焊接在所述焊接座上。进一步地，所述泡沫金属密度大于等于1. 6g/cm3，孔隙度小于等于80%。进一步地，所述第三级滤砂层和所述第二级滤砂层的厚度大于等于1mm，所述第一级滤砂层的厚度小于等于1mm。进一步地，所述泡沫金属防砂层的制作过程包括将不同孔隙度的聚氨酯海绵导电化，通过电沉积将金属沉积在海绵筋表面。进一步地，所述导流网由金属板冲压而成，沿冲压方向，所述金属板形成凹陷，所述凹陷具有沿与所述冲压方向垂直的方向的通道。本实用新型还提供一种液体抽取管，液体抽取管包括基管和如前面所述的泡沫金属复合防砂结构，所述泡沫金属复合防砂结构套设在基管外。本实用新型采用泡沫金属制成的泡沫金属防砂层，泡沫金属防砂层能够起到很好的防砂效果，同时，相对于烧结微孔金属或金属纤维，泡沫金属防砂层容砂能力强、过流阻力小，液体透过性好。由于容砂能力强，对于含有同样砂粒浓度的液体，泡沫金属防砂层可以容纳更多的砂粒而不至于堵塞，因此能够透过更多的液体(例如石油)，也就是说，对于采集相同容量的液体，泡沫金属防砂层使用寿命长、更换的频率少、减少洗井时间，而且泡沫金属防砂层配合洗井工艺可以不动管柱洗井，进一步提高防砂效果和生产效率，降低维修强度。另外，泡沫金属防砂层是立体防砂结构，液体可以不限于平面的通过方式，几乎可以从空间的各个角度任意流出，这样，增加了液体的透过性，增加了液体的产出流量。
图1为现有的烧结微孔金属的局部结构示意图；图2为根据本实用新型实施例的泡沫金属复合防砂结构的纵向剖面示意图；[0026]图3为图2中A-A处的局部剖面结构的示意图；图4为本实用新型的泡沫金属的局部结构示意图。附图标号说明1-基管2-固定管3-第一级滤砂层5-第三级滤砂层 6-席型网 7-导流网9-外导流孔 10-内通道A-泡沫顶点B-液体流入方向C-液体流出方向E-微孔单元
4_第二级滤砂层 8-焊接座 AA-泡沫棱边 D-泡沫单元
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式
。如图2和图3所示，本实用新型提出一种泡沫金属复合防砂结构，所述泡沫金属复合防砂结构套设在基管1外，所述泡沫金属复合防砂结构至少包括泡沫金属制成的泡沫金属防砂层。所述泡沫金属防砂层的制作过程包括将不同孔隙度的聚氨酯海绵导电化处理， 通过电沉积将金属沉积在海绵上，高温烧结强化电镀层并将海绵烧除。泡沫金属的制作过程已经是现有技术，在此不再赘述。这样形成的泡沫金属不同于烧结微孔金属或金属纤维， 在工艺，材质的物理机械性能，甚至是外观、手感上均明显不同。如图4所示，泡沫单元D中，泡沫棱边AA形成于海绵筋表面，当高温烧结强化电镀层并将海绵烧除后，泡沫棱边AA为电镀并经过烧结的金属材质，泡沫棱边AA相交于泡沫顶点A，泡沫单元D中除泡沫棱边AA外，其他地方均为空腔或空间，泡沫单元D相当于由泡沫棱边AA围成的立体框架，砂粒被泡沫棱边AA挡住而不能透过，因而泡沫棱边AA起到防砂作用；液体从B方向流入，由于泡沫单元D中除泡沫棱边AA夕卜，其他地方均为空腔或空间， 因而液体的流出方向C可以为各个方向，这样，在起到防砂作用的同时，泡沫金属防砂层可以有更好的透过性，即泡沫金属防砂层具有立体防砂和立体透过的性能。相对于烧结微孔金属或金属纤维，泡沫金属防砂层容砂能力强、过流阻力小，液体透过性好。由于容砂能力强，对于含有同样砂粒浓度的液体，泡沫金属防砂层可以容纳更多的砂粒而不至于堵塞，因此能够透过更多的液体，也就是说，对于采集相同容量的液体，泡沫金属防砂层使用寿命长、更换的频率少、减少洗井时间，而且泡沫金属防砂层配合洗井工艺可以不动管柱洗井，洗井简单，进一步提高防砂效果和生产效率，降低维修强度。进一步地，如图2和图3所示，所述泡沫金属复合防砂结构还包括导流网7，所述导流网7套设在所述基管1外，所述泡沫金属防砂层套设在所述导流网7外。液体(石油) 经过泡沫金属防砂层过滤后又经过导流网7进行导流、均流进入基管1中。进一步地，如图2和图3所示，所述导流网7由金属板冲压而成，沿冲压方向，所述金属板形成凹陷，所述凹陷具有沿与所述冲压方向垂直的方向的通道。例如，一块金属板水平放置，冲压方向为竖直方向，冲压时不要把被冲压的部分冲断，即冲压时不形成垂直的通孔，而是使被冲压的部分与金属板仍然保持一定的连接，从竖直方向看，冲压处只是凹陷而不是通孔，但从水平角度看，冲压处是连通的，形成通道，由于在水平角度通道的流向可以有多种选择，因此，液体从竖直方向进入凹陷，从多个方向水平流出，这样的导流网不但具有横向流通能力，更具有纵向流动能力，导流效果更好。进一步地，如图2和图3所示，所述泡沫金属复合防砂结构还包括席型网6，所述席型网6夹设在所述导流网7与所述泡沫金属防砂层之间。这样，可以具有绕丝金属网的结构强度。进一步地，如图2和图3所示，所述泡沫金属复合防砂结构还包括套设在所述泡沫金属防砂层外的紧固所述泡沫金属防砂层的固定管2，所述固定管2的管壁上设有液体流通通道。泡沫金属防砂层通过固定管2固定在基管1外，固定比较稳定。进一步地，所述固定管2为具有冲孔的焊管，例如通过螺旋焊形成的钢管并冲出冲孔。所述泡沫金属防砂层可以为单层结构，也可以为多层结构。对于地况复杂、防砂难度大的环境，通常采用多层结构，即采用多个防砂层，其中至少两个防砂层孔隙度不同。优选地，如图2和图3所示，所述泡沫金属防砂层为多层结构时，所述泡沫金属防砂层包括第一级滤砂层3，设置在远离所述基管1的外侧；第二级滤砂层4，套设于所述第一级滤砂层3内。第一级滤砂层3 —般由高强度大孔隙泡沫金属制成，起到降低产出的液体流速并过滤粗砂的作用，第二级滤砂层4进行二次过滤。进一步地，如图2和图3所示，所述泡沫金属防砂层还包括第三级滤砂层5，套设于所述第二级滤砂层4内。第三级滤砂层5和第二级滤砂层4由不同孔隙度的高密度泡沫金属利用复合技术制成，小直径砂粒留存在第三级滤砂层5和第二级滤砂层4内形成稳定三维滤砂结构，容砂能力强。液体经过基管1侧壁的内通道10，进入基管1内产出地面。泡沫金属防砂层的多层结构可以通过调整泡沫金属本身的孔径和复合模式来适应不同工况条件的防砂需要。进一步地，所述第三级滤砂层5和所述第二级滤砂层4的厚度大于等于1mm，所述第一级滤砂层3的厚度小于等于1mm。这样可以形成理想的三维滤砂结构，第三级滤砂层5 和第二级滤砂层4内可以容纳更多的小直径砂粒，容砂能力更强。另外，这种三层防砂结构对粒径60 μ以上沙粒都有较好的防护效果。进一步地，如图2和图3所示，所述第三级滤砂层5套设在所述导流网7外，所述固定管2套设在所述第一级滤砂层3外。即泡沫金属防砂层通过固定管2和导流网7固定下来，固定稳定。进一步地，如图2所示，所述基管1的外壁上设有焊接座8，所述固定管2与所述泡沫金属防砂层焊接在所述焊接座8上。泡沫金属防砂层与席型网分别通过熔焊的方式复合在基管1外层作为防砂材料使用。进一步地，所述泡沫金属密度大于等于1. 6g/cm3，孔隙度小于等于80%。这种泡沫金属密度大于一般的泡沫金属，孔隙度小于一般的泡沫金属，这样的泡沫金属孔隙度比较均勻，通孔率高，适合过滤。优选地，泡沫金属密度为2g/cm3。如图2所示，本实用新型还提供一种液体抽取管，液体抽取管包括基管和如前面所述的泡沫金属复合防砂结构，所述泡沫金属复合防砂结构套设在基管外。这种液体抽取管例如为油管，也可以为作为打水井的井管。本实用新型的防砂结构具有砾石填充的防砂效果，又具有绕丝金属网的结构强度；容砂能力强、过流阻力小，对粒径60 μ以上沙粒都有较好的防护效果；配合洗井工艺可以不动管柱洗井，进一步提高防砂效果。[0051]下面介绍一下本实用新型的工作原理将导流网7、席型网6以及泡沫金属防砂层 (包括各级滤砂层)、固定管2焊接在基管1的焊接座上，液体(例如石油)通过上述各层的通孔或通道进入到基管1的内通道10中，进入基管1内产出地面。泡沫金属防砂层容砂能力强、过流阻力小，液体透过性好。长时间使用后，泡沫金属防砂层将产生孔隙堵塞等情况，因此需要配合洗井工艺从内由外冲洗。排除堵塞砂粒。相对于其他防砂材料，泡沫金属防砂层使用寿命长、更换的频率少、减少洗井时间。以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式
，并非用以限定本实用新型的范围。为本实用新型的各组成部分在不冲突的条件下可以相互组合，任何本领域的技术人员， 在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。
权利要求1.一种泡沫金属复合防砂结构，其特征在于，所述泡沫金属复合防砂结构套设在基管外，所述泡沫金属复合防砂结构至少包括泡沫金属制成的泡沫金属防砂层。
2.如权利要求1所述的泡沫金属复合防砂结构，其特征在于，所述泡沫金属复合防砂结构还包括导流网，所述导流网套设在所述基管外，所述泡沫金属防砂层套设在所述导流网外。
3.如权利要求2所述的泡沫金属复合防砂结构，其特征在于，所述泡沫金属复合防砂结构还包括席型网，所述席型网夹设在所述导流网与所述泡沫金属防砂层之间。
4.如权利要求2所述的泡沫金属复合防砂结构，其特征在于，所述泡沫金属复合防砂结构还包括套设在所述泡沫金属防砂层外的紧固所述泡沫金属防砂层的固定管，所述固定管的管壁上设有液体流通通道。
5.如权利要求4所述的泡沫金属复合防砂结构，其特征在于，所述固定管为具有冲孔的焊管。
6.如权利要求1所述的泡沫金属复合防砂结构，其特征在于，所述泡沫金属防砂层为单层结构。
7.如权利要求1所述的泡沫金属复合防砂结构，其特征在于，所述泡沫金属防砂层为多层结构，所述泡沫金属防砂层包括第一级滤砂层，设置在远离所述基管的外侧；第二级滤砂层，套设于所述第一级滤砂层内。
8.如权利要求7所述的泡沫金属复合防砂结构，其特征在于，所述泡沫金属防砂层还包括第三级滤砂层，套设于所述第二级滤砂层内。
9.如权利要求8所述的泡沫金属复合防砂结构，其特征在于，所述第三级滤砂层套设在所述导流网外，所述固定管套设在所述第一级滤砂层外。
10.如权利要求4所述的泡沫金属复合防砂结构，其特征在于，所述基管的外壁上设有焊接座，所述固定管与所述泡沫金属防砂层焊接在所述焊接座上。
11.如权利要求1所述的泡沫金属复合防砂结构，其特征在于，所述泡沫金属密度大于等于1. 6g/cm3,孔隙度小于等于80 %。
12.如权利要求2所述的泡沫金属复合防砂结构，其特征在于，所述导流网由金属板冲压而成，沿冲压方向，所述金属板形成凹陷，所述凹陷具有沿与所述冲压方向垂直的通道。
13.一种液体抽取管，其特征在于，包括基管和如权利要求1至12中任一项所述的泡沫金属复合防砂结构，所述泡沫金属复合防砂结构套设在基管外。
专利摘要本实用新型提出一种泡沫金属复合防砂结构和一种液体抽取管。所述泡沫金属复合防砂结构套设在基管外，所述泡沫金属复合防砂结构至少包括泡沫金属制成的泡沫金属防砂层。该液体抽取管包括基管和如前面所述的泡沫金属复合防砂结构，所述泡沫金属复合防砂结构套设在基管外。该防砂结构具有砾石填充的防砂效果，又具有绕丝金属网的结构强度；容砂能力强、过流阻力小，对粒径60μm以上沙粒都有较好的防护效果；配合洗井工艺可以不动管柱洗井，进一步提高防砂效果。
文档编号E21B43/08GK202047799SQ20112015796
公开日2011年11月23日 申请日期2011年5月17日 优先权日2011年5月17日
发明者刘合, 刘敏, 石白茹, 程心平, 裴晓含, 郑立臣, 陈琳 申请人:中国石油天然气股份有限公司