一种钻井用双层过滤装置的制作方法

本实用新型涉及钻井工程技术领域，确切地说涉及一种降低空气锤杂质堵塞故障率的气体钻井用双层过滤装置。

背景技术：

公开号为203362053u，公开日为2013年12月25日的中国专利文献公开了一种地面新型钻杆滤子，涉及石油钻井工具领域，是地面新型钻杆滤子。它是由外筒和滤芯组成，外筒是一端开口的圆筒，外筒内部设置有凸起，外筒的开口端有环装密封槽，密封槽上垫有密封圈；滤芯是圆筒结构，滤芯从外筒的开口端伸入，滤芯的前端是提耳，提耳与密封槽紧贴，滤芯的中部固定有加固条，加固条与凸起贴合，滤芯的外表面均匀设置滤孔。该钻井工具领域用于地面高压管汇，能够避免局部泥浆冲蚀外筒，提高外筒使用寿命。

气体钻井技术可大幅提高中深部难钻地层如砂岩、火山岩等机械钻速，空气锤钻进技术因其防斜好、钻速快等优势，已发展成为气体钻井重要的配套技术之一，目前已配套形成了用于φ660.4mm、φ444.5mm、φ406.4mm、φ333.4mm、φ311.2mm及φ215.9mm不同井眼尺寸的空气锤系列，累计开展现场应用120余井次，同比泥浆钻井提高钻速4倍以上。空气锤活塞与缸体之间间隙仅为3mm，一旦进入空气锤腔室的气流含有杂质时易导致活塞运动受限，影响空气锤工作效率，严重时发生活塞卡死，空气锤不工作现象。根据资料及文献调研，现阶段没有适用于气体钻井的过滤装置，钻井液钻具过滤装置又不能满足气体钻井需要：

①过滤装置滤孔直径较大6mm，所允许通过的杂质外径也较大，不能起到防止杂质堵塞空气锤活塞的作用。

②过滤装置没有预留杂质储存空间，易发生杂质堵塞滤网导致蹩压。

技术实现要素：

本实用新型旨在针对上述现有技术所存在的缺陷和不足，提供一种钻井用双层过滤装置，本实用新型能显著降低空气锤因杂质堵塞所引发的冲击效率降低、甚至不工作的故障率，节省起下钻等辅助时间，提高纯钻时效，有利于空气锤钻井提速优势的进一步发挥。

本实用新型是通过采用下述技术方案实现的：

一种钻井用双层过滤装置，其特征在于：包括双层管筒，内层管筒为一端开口另一端封闭的中空圆锥体，外层管筒为一端开口另一端封闭中空圆柱体，内外两层管筒开口端为相匹配的锲形密封端面，内层管筒插入式坐封在外层管筒锲形密封端面上；靠近直径较大开口端的内层管筒上设有多个滤孔，形成一级过滤部分，靠近直径较小封闭端的内层管筒形成储集部分；在外层管筒的筒壁上设有滤孔，形成二级过滤部分，一级过滤部分的滤孔直径大于二级过滤部分的滤孔直径。

在内层管筒开口端内壁设置有沿内层管筒径向方向布置的取放横杆。

所述的滤孔为多个，均匀布置在外层管筒的筒壁和内层管筒的筒壁上。

一级过滤部分占内层管筒面积的2/3，储集部分占内层管筒面积的1/3。

一级过滤部分上的滤孔直径为6mm，二级过滤部分的滤孔直径为2mm。

取放横杆为实心金属杆，焊接在内层管筒内。

与现有技术相比，本实用新型所达到的有益效果如下：

1、采用双层管筒的结构形式，特别是形成有储集空间能对过滤掉的杂质进行储集，采用双层管筒二级过滤设计思路，内层管筒的一级过滤实现了对大尺寸颗粒杂质的过滤，为二级精细过滤奠定基础，外层管筒二级过滤进一步清除掉尺寸更小的杂质，确保残留在气流中的杂质尺寸能够通过空气锤腔室而不至于引发堵塞，能够大幅降低杂质堵塞导致空气锤失效的故障率，提高纯钻时效，有利于空气锤钻井提速优势的充分发挥。

2、本实用新型中，取放横杆的设置，方便过滤装置的取放。

3、本实用新型中，滤孔均匀布置，过滤效果更佳。

4、本实用新型中，一级过滤部分占内层管筒面积的2/3，储集部分占内层管筒面积的1/3。

5、本实用新型中，内层管筒上端2/3部分分布直径6mm滤孔，用作一级过滤部分，过滤掉尺寸较大的杂质颗粒，为更精细的二级过滤奠定基础，下端1/3部分不开孔，底部密封作为杂质储集部分。外层管筒整个管筒均匀分布直径2mm滤孔，用作二级过滤部分，实现对更小尺寸颗粒杂质的过滤，其底部密封。

附图说明

下面将结合说明书附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明，其中：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为内层管筒结构示意图；

图3为外层管筒结构示意图。

图中标记：

1、双层过滤装置，2、内层管筒，3、外层管筒，4、一级过滤部分，5、储集部分，6、内筒楔形密封端，7、二级过滤部分，8、外筒楔形密封端。

具体实施方式

实施例1

作为本实用新型一较佳实施方式，其公开了一种钻井用双层过滤装置1，包括双层管筒，内层管筒2为一端开口另一端封闭的中空圆锥体，外层管筒3为一端开口另一端封闭中空圆柱体，内外两层管筒开口端为相匹配的锲形密封端面，内层管筒2插入式坐封在外层管筒3锲形密封端面上；靠近直径较大开口端的内层管筒2上设有多个滤孔，形成一级过滤部分4，靠近直径较小封闭端的内层管筒2形成储集部分5；在外层管筒3的筒壁上设有滤孔，形成二级过滤部分7，一级过滤部分4的滤孔直径大于二级过滤部分7的滤孔直径。

实施例2

作为本实用新型的最佳实施方式，参见说明书附图1-3，其包括：

（1）过滤装置为双层管筒，内层管筒2为一中空圆锥体，外层管筒3为一中空圆柱体，内外两层管筒顶端为相匹配的楔形密封端面，内层管筒2插入式坐封在外层管筒3楔形密封台阶上。

（2）内层管筒2上端2/3部分分布有直径6mm滤孔，用作一级过滤，下端1/3部分不开孔，底部密封作为杂质储集空间。注入气流首先进入内层管筒2，经过一级过滤部分4滤掉较大尺寸（＞6mm）颗粒杂质，过滤掉的杂质储集在内层管筒2的储集空间，通过一级过滤能够清除掉大部分堵塞物，为第二次精细过滤奠定基础。

（3）外层管筒3为一中空圆柱体，整个管筒分布有直径2mm滤孔，用作二级过滤，底部密封。经过一级过滤后的气流进入到外层管筒3进行二级过滤，从而清除掉更小尺寸（＞2mm）的颗粒杂质，确保残留在气流中的杂质不导致空气锤活塞堵塞。

（4）外层管筒3顶部端面的形状及尺寸设计成与φ127mm钻杆接头母扣相匹配，便于坐封于φ127mm钻杆母接头台阶上；在内层管筒2顶部中孔设计一取放横杆，用于取放过滤装置。

采用双层管筒二级过滤设计思路，内层管筒2的一级过滤实现了对大尺寸颗粒杂质的过滤，为二级精细过滤奠定基础，外层管筒3二级过滤进一步清除掉尺寸更小的杂质，确保残留在气流中的杂质尺寸能够通过空气锤腔室而不至于引发堵塞，能够大幅降低杂质堵塞导致空气锤失效的故障率，提高纯钻时效，有利于空气锤钻井提速优势的充分发挥。

技术特征：

1.一种钻井用双层过滤装置，其特征在于：包括双层管筒，内层管筒（2）为一端开口另一端封闭的中空圆锥体，外层管筒（3）为一端开口另一端封闭中空圆柱体，内外两层管筒开口端为相匹配的锲形密封端面，内层管筒（2）插入式坐封在外层管筒（3）锲形密封端面上；靠近直径较大开口端的内层管筒（2）上设有多个滤孔，形成一级过滤部分（4），靠近直径较小封闭端的内层管筒（2）形成储集部分（5）；在外层管筒（3）的筒壁上设有滤孔，形成二级过滤部分（7），一级过滤部分（4）的滤孔直径大于二级过滤部分（7）的滤孔直径。

2.根据权利要求1所述的一种钻井用双层过滤装置，其特征在于：在内层管筒（2）开口端内壁设置有沿内层管筒（2）径向方向布置的取放横杆。

3.根据权利要求1所述的一种钻井用双层过滤装置，其特征在于：所述的滤孔为多个，均匀布置在外层管筒（3）的筒壁和内层管筒（2）的筒壁上。

4.根据权利要求1所述的一种钻井用双层过滤装置，其特征在于：一级过滤部分（4）占内层管筒（2）面积的2/3，储集部分（5）占内层管筒（2）面积的1/3。

5.根据权利要求1所述的一种钻井用双层过滤装置，其特征在于：一级过滤部分（4）上的滤孔直径为6mm，二级过滤部分（7）的滤孔直径为2mm。

6.根据权利要求2所述的一种钻井用双层过滤装置，其特征在于：取放横杆为实心金属杆，焊接在内层管筒（2）内。

技术总结
本实用新型公开了一种钻井用双层过滤装置，其包括双层管筒，内层管筒为一端开口另一端封闭的中空圆锥体，外层管筒为一端开口另一端封闭中空圆柱体，内外两层管筒开口端为相匹配的锲形密封端面，内层管筒插入式坐封在外层管筒锲形密封端面上；靠近直径较大开口端的内层管筒上设有多个滤孔，形成一级过滤部分，靠近直径较小封闭端的内层管筒形成储集部分；在外层管筒的筒壁上设有滤孔，形成二级过滤部分，一级过滤部分的滤孔直径大于二级过滤部分的滤孔直径。本实用新型能显著降低空气锤因杂质堵塞所引发的冲击效率降低、甚至不工作的故障率，节省起下钻等辅助时间，提高纯钻时效，有利于空气锤钻井提速优势的进一步发挥。

技术研发人员：邓柯;周长虹;李宬晓;唐贵;李刚;彭陶钧;颜海;王虎;刘殿琛;范黎明
受保护的技术使用者：中国石油集团川庆钻探工程有限公司;中国石油天然气集团有限公司
技术研发日：2019.10.11
技术公布日：2020.08.21