一种油气井完井用螺旋锁扣式防砂筛管的制作方法

本发明涉及油气井完井，尤其涉及一种油气井完井用螺旋锁扣式防砂筛管。

背景技术：

1、目前，油气井完井普遍采用规则滤网类防砂筛管，包括多层复合滤网类防砂管、cms金属网布筛管、mgc多层复合滤网系列筛管、hcc复合防砂筛管、excluder2000筛管、poromax筛管、petroguard绕丝网布复合筛管等等。这些产品因采用了多层金属丝编织网复合作为过滤材料，编织形成的规则滤孔结构稳定，抗形变能力强，滤孔均匀渗透性高，防砂可靠，挡砂效果好。但在油气井实际生产应用中，上述滤网类防砂筛管常发生筛管破损、井筒大量出砂、防砂失效事故，不能满足油气井高产、稳产的要求。

2、滤网类防砂筛管主要由基管、过滤层、保护套组成。基管为开有众多圆形通孔的油管起内支撑骨架作用；过滤层一般用3-7层不锈钢编织丝网逐层包裹后用电阻焊直缝焊接成过滤管，套装在基管外，起控砂和过滤作用；保护套通常为壁厚1.2~1.5mm直缝焊接冲孔管或螺旋焊接网孔管，对筛管起保护作用，有的还兼具预过滤作用。

3、油气井防砂通常控制地层砂粒径中值为80～300μm，选用筛目50～200目的席型网或方孔网作为筛管的过滤控制层滤网，其经纬丝直径只有0.08～0.20mm，结构强度不高，网孔在使用过程中易于变形、破损。为此在过滤控制层滤网内、外侧复合一层或多层粗滤网，起支撑、保护控制层滤网和流体分布作用。或再用绕丝筛管、冲孔管支撑在多层粗滤网内进一步加强保护并兼具二次过滤作用。

4、滤网类防砂筛管失效原因大致为：

5、（1）过滤控制层滤网焊接质量难以保证：

6、过滤控制层滤网与内、外侧支撑保护的粗滤网逐层重叠后包裹在基管外，以直缝搭边形式进行电阻焊，形成深度过滤用多孔介质。因逐层滤网重叠和包裹后存在层间孔隙而不是连续的致密材料，不能保证焊缝内部所有滤网层金属丝全部熔透和相互融合。

7、另外，过滤控制层滤网比内、外侧支撑保护的粗滤网丝径细小几倍，复合滤网焊接属于典型的不等厚材料焊接，过滤控制层滤网金属丝极易发生熔断、未焊透、漏焊、气孔、夹杂、过氧化等缺陷，在焊缝内存在焊接缺陷。同时过滤控制层滤网包裹在内、外侧支撑保护的粗滤网之间，焊缝内存在的焊接缺陷无法进行无损检测和评价。

8、（2）过滤控制层滤网力学强度低易破损：

9、油气井井下地层温度高于地面温度几十到上百度，筛管下入油气井后会发生热胀冷缩变形。由于筛管长度大（通常每根3～10m，总长达几百到上千米）而热变形量大，过滤控制层滤网丝径最细，焊接点极易被拉脱，造成网孔损坏。同时，筛管在油气井注、采过程中承受井筒高压和内外压差，强度破坏的危险点是过滤控制层滤网的焊点及金属丝，也容易造成滤网破断。

10、（3）采出液偏流及冲蚀破坏：

11、在油气井生产过程中，地层出砂中粒径较大的细砂、中砂颗粒在筛管外部形成滤饼砂桥，而粒径较小的泥质粉砂和细粉砂则侵入复合滤网过滤层，造成流体通道的局部堵塞，使流体发生不均匀流动。

12、如果过滤控制层滤网存在焊接缺陷、网孔变形和破损，井筒中的流体就会优先从阻力最小的破损孔洞流入。而随着生产时日增加，筛管的复合滤网过滤层内泥质粉砂和细粉砂逐渐堆积导致过滤阻力增加，上述破损孔洞的偏流则会不断加剧。这种恶性循环的后果形成油气水携带地层砂高速冲刷孔洞、刺穿筛管，油气井大量出砂而使防砂失效。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种避免防砂失效的油气井完井用螺旋锁扣式防砂筛管。

2、为解决上述问题，本发明所述的一种油气井完井用螺旋锁扣式防砂筛管，其特征在于：该防砂筛管由基管、过滤夹克和保护套组成；所述过滤夹克套装在所述基管外壁上，该过滤夹克上套装有所述保护套；所述过滤夹克和所述保护套均为螺旋锁扣式；或所述过滤夹克为螺旋锁扣式，所述保护套为螺旋焊接式。

3、所述基管为标准油管或套管，其管壁上均匀分布有圆通孔或长圆通孔作为流体通道，通孔的形状、尺寸和分布方式按油气井产量和管柱强度优化设计。

4、所述过滤夹克是指板带状过滤材料经连续螺旋锁扣成形的过滤管；所述板带状过滤材料是指多层复合滤网、烧结金属复合丝网、烧结金属纤维毡，以及由激光切割、化学蚀刻加工或精密机械加工形成过滤孔隙的不锈钢金属薄板带中的一种，该板带状过滤材料经压制或滚压成波纹状过滤介质，该波纹状过滤介质的总厚度为原始板带状过滤材料厚度的4倍及以上。

5、所述过滤夹克为板带状单层过滤材料螺旋锁扣成形，或者为板带状多层过滤材料重叠在一起整体螺旋锁扣成形，或者为多个板带状单层过滤材料分别螺旋锁扣成形后再套合组装成整体。

6、当所述过滤夹克和所述保护套均为螺旋锁扣式时，锁扣连接缝的螺旋升角均为30°±15°。

7、所述过滤夹克和所述保护套均采用外锁扣结构形式，即锁扣缝材料位于管体的外侧表面，螺旋锁扣缝的直径大于管体材料的内径。

8、所述过滤夹克的螺旋锁扣连接缝ⅰ与所述保护套的螺旋锁扣连接缝ⅱ的旋向相同。

9、当所述过滤夹克为螺旋锁扣式，所述保护套为螺旋焊接式时，所述过滤夹克的螺旋锁扣连接缝ⅲ与所述保护套的螺旋焊接缝的旋向相同。

10、所述保护套为不锈钢金属薄板带冲孔后经螺旋锁扣成形的多孔管；所述冲孔形式为圆通孔、方通孔、百叶窗孔、翼缝中的一种。

11、所述保护套的不锈钢金属薄板带在厚度小于等于0.6mm以下时采用螺旋锁扣形式，在厚度大于0.6mm以上时采用常规的螺旋焊接网孔管或直缝焊接冲孔管。

12、当所述保护套为螺旋锁扣式时，冲孔不锈钢金属薄板带经压制或滚压成波纹状材料，波纹状材料的总厚度为原始薄板带厚度的4倍及以上。

13、所述过滤夹克和所述保护套组装后进行缩径挤锻，排除两者装配间隙并使筛管外径达到设计尺寸要求。

14、本发明与现有技术相比具有以下优点：

15、1、本发明中将板带状过滤材料以连续螺旋锁扣形式制成过滤夹克，避免了焊接工艺，从而彻底消除了与焊接有关的所有缺陷问题，确保制造质量完全可控。

16、2、连续螺旋锁扣结构自动补偿热胀冷缩变形。

17、本发明中因过滤夹克的连续螺旋锁扣结构具有优异的柔韧性，在环境温度存在较大变化时能自动补偿热胀冷缩变形，从而消除了过滤材料因筛管形变被拉脱金属丝、网孔变形、材料破损的隐患。

18、3、螺旋锁扣式防砂筛管使用寿命长。

19、本发明中过滤夹克、保护套都是用板带型材料螺旋锁扣成形，材料包扎紧密，零件尺寸精度高。同时过滤夹克、保护套组装后进行缩径挤锻，消除了两者之间的装配间隙使之成为完整一体，使得过滤夹克内部孔隙均匀而强度和抗爆破性能得到大幅提高，从而消除了产生滤网断丝、破损和流体偏流、冲刷筛管完整性失效的风险，保证了筛管长期稳定生产。

20、4、适用于复杂油气井。

21、本发明所述螺旋锁扣式防砂筛管具有连续螺旋波纹管结构特性，即具有优异的柔韧性，抗扭、抗弯、抗热震性能尤为突出，特别适用于小曲率半径水平井或侧钻分支井及定向井、环境温度存在较大变化需自动补偿热胀冷缩变形、井眼或套管存在沉降变形的井况。同时，本发明也可以应用于煤层气井、天然气水合物开采井和地热井、卤矿井的完井防砂。

22、5、性价比高。

23、本发明所述螺旋锁扣式防砂筛管结构简单，生产成本低，性价比高，避免了精密焊接工艺，生产效率高、质量可靠，可实现机械化、自动化生产。同时只需要采用卡尺和塞尺等常规工具检验，没有技术上的风险。