[发明专利]石油水平井膨胀防砂筛管装置和膨胀工艺方法

权利要求书

1.一种石油水平井膨胀防砂筛管装置，包括普通套管、水平套管、膨胀装置。

所述的普通套管包括上部垂直走向套管和下部弯曲套管两部分，整个套管用管接头螺纹连接单根套管而成，弯曲套管的初始端到终端逐渐弯曲转向，其尾端与水平套管前端组成悬挂副，悬挂副为带外胶带的水平套管前端插入弯曲套管的尾端，经胀头膨胀压合，形成的固定式连接；

其特征在于：

所述的水平套管包括依次连接的前端的悬挂副，中间的水平套管筛管，相对后部的发射室和后端部的地矛；

所述的膨胀装置包括胀头、盘根、发射室、钻杆、钻杆管接头和滑珠管套，滑珠管套是两端带滑珠的管套，滑珠是带轴的球，球轴被支承在管套的轴承座上，滑珠可以悬空绕轴自由转动，转动平面与管轴平行，钻杆连接时同时将滑珠管套套在钻杆上，后旋紧螺纹，借助钻杆管接头突起部位卡位滑珠管套，因而与钻杆一起同步运动，钻杆螺接在胀头上，并贯穿胀头底部。

所述的石油水平井膨胀防砂筛管装置，其特征在于所述的水平套管的发射室包括一段实体管，其前端有胀头，后端有滑块，形成密闭空间。由胀头底部中孔注水馈给水压，可以推动胀头和滑块前后运动，设计膨胀管的推动力大于滑块支起的推动力，以使滑块的右移运动先干胀头左移。

2.按照权利要求1所述的石油水平井膨胀防砂筛管装置，其特征在于所述的水平套管筛管由单一定长的筛管组成，单一筛管之间借助筛管管接头用螺纹连接，筛管本体是多层复合管，按自外而内的顺序由外圆孔层、包石层、绕孔层和内圆孔层组成；所述的外圆孔层紧靠油井的裸眼壁，外圆孔层的孔呈有序分布，周向排孔位置均分圆周，排孔中心的管轴方向距离大于圆的直径，相邻排孔位置错落分布；所述的筛管次外层的包石层，是指该层金属管本身有排列有序的圆孔，孔中充填近等直径的砾石或陶粒；所述的所述的筛管绕孔层，是指都分布连续环绕三角形的孔。

3.按照权利要求2所述的石油水平井膨胀防砂筛管的包石层，是指该层金属管本身有排列有序的圆孔，孔中充填近等直径的砾石或陶粒，砾石或陶粒直径D决定于阻止砂粒的最小直径d_o，有：

D＝6.45d_o

4.按照权利要求2所述的石油水平井膨胀防砂筛管装置，其特征在于所述的筛管是由外圆孔层管、内圆孔层管和包石层管组成，相邻管的两个界面：即外圆孔层与包石层的界面，内圆孔层与包石层的界面都分布着绕孔层，正三角形的边长L于阻止砂粒最小尺寸d_o关系如下该层界面：

L＝1.732d_o，

对底边为L的等腰三角形有

L＝ctgθ/2·d_o

5.按照权利要求1所述的石油水平井膨胀防砂筛管装置，其特征在于所述的水平套管筛管的装配方法：用分度头夹具将直径分别近于装配直径98％的三层管按滑配方法安装，其周向圆心位置与相邻管周向圆心同一平面，由分度夹具控制，其轴向平面相对位置依靠推入模具表面尺寸控制，即圆孔坐标位置在相邻管圆孔中心连线的二分之一处；先装配内圆孔管及包石层管，圆孔中放入砾石后再行套入外圆孔层；分度定位后用胀头压合筛管的三层管、相互贴紧压配组合为一体。

6.一种利用权利要求1所述的石油水平井膨胀防砂筛管装置的膨胀工艺方法，其特征在于它是包括下述步骤：用钻杆将筛管送于水平井底端后，通过钻杆中间孔注入高压水，发射室增压，滑块开始右移，借助连杆支起矛爪，当滑块接触定位块，则运动停止。此时由于地矛定位，水平套管右端已被固定。当继续加压则推动胀头向左移动，当移出发射室段遇到筛管，筛管扩径网孔扩张，则压力显示陡降，此时开始向上拉拔钻杆，借助滑珠管套帮助经过弯道转向，拉动钻杆左移，滑珠环减少了钻杆过弯道的阻力，胀头在向左移动的过程中胀开筛管。