DE2827188C2

DE2827188C2 - Bohrlochsieb

Info

Publication number: DE2827188C2
Application number: DE2827188A
Authority: DE
Inventors: Bruce Roger Fridley Minn. Geske
Original assignee: UOP LLC
Current assignee: Honeywell UOP LLC
Priority date: 1977-07-05
Filing date: 1978-06-21
Publication date: 1986-12-11
Also published as: FR2396578A1; IE47206B1; BE873627Q; MX145695A; AU515219B2; AU3731578A; IN148508B; DE2827188A1; FR2396578B1; JPS5445602A; BR7804283A; GB2000689A; CA1109005A; DE7818599U1; JPS611598B2; US4096911A; EG14299A; GB2000689B; IE781346L

Description

Die Erfindung betrifft ein Bohrlochsieb mit einem hohlen Kernteil, der in Längsrichtung des Bohrlochsiebes verlaufende und mit Durchflußöffnungen versehene Kanalrippen aufweist, und einer umhüllenden Drahtumwicklung, die offene Schlitze für den Durchfluß von Flüssigkeit oder Gas bildet und mit Seitenwänden der Kanalrinnen versrhwpißt Ut

Derartige Bohrlochsiebe dienen insbesondere dazu, Sand, Kies oder andere teilchenförmige Stoffe von einem Eintritt in öl- und Gasbohrungen zurückzuhalten. Solche Siebe werden zumeist nach einem Spiralumwikkelverfahren hergestellt, bei dem ein fortlaufender Draht spiralförmig um eine innere zylindrische Stützstruktur, die den hohlen Kernteil bildet, gewickelt wird.

Jede Windung des Drahtes ist von der vorausgehenden Windung durch einen Spalt oder Schlitz getrennt dessen Breite die Größe der zurückgehaltenen Teilchen bestimmt Das Spiralwickelveriahren hat sich als die wirksamste Methode zur Feinschlitzerzeugung erwiesen.

Ein spiralgewickeltes Metallsieb, bei dem die innere Stützstruktur aus einer Mehrzahl von Stäben besteht, deren Achsen parallel zueinander und in radialer An-Ordnung verlaufen und die an den inneren Oberflächen der Umhüllung befestigt sind, ist in der US-PS 20 46 058 beschrieben. Der umhüllende Draht und der jeweils angrenzende Schlitz bilden beide eine fortlaufende Spirale. Die inneren Stäbe ergeben wenig oder keine Beninderung des Einwärtsflusses, so daß eine hohe Wirksamkeit der Schlitze erhalten bleibt Jedoch haben sich derartige Bohrlochsiebe, wenngleich sie recht brauchbar für Wasserbohrungen sind, als häufig nicht völlig zufriedenstellend für öl- und Gasbohrungen erwiesen, insbesondere für öl- und Gasbohrungen großer Tiefe. Bei der Gewinnung von öl und Gas ist es zuweilen notwendig, das Bohrlochsieb vom Boden des Bohrlochs zu entfernen, nachdem sich eine das Sieb umgebende Kiespakkung gebildet hat In Verbindung damit ist es gewöhnlieh erforderlich, ein rohrförmiges Auswaschwerkzeug in das Bohrloch in eine das Sieb umgebende Lage zwischen dem Sieb und der Bohrlochverrohrung einzuführen. Dabei kommt es vor, daß sich das rotierende Auswasch werkzeug mit dem Bohrlochsieb verklemmt mit dem Ergebnis, daß eine plötzliche und sehr große Torsionskraft an das Bohrlochsieb angelegt wird, eine Verdrillung des Bohrlochsiebes eintritt und die Stäbe von der umhüllenden Drahtumwicklung losbrechen; die Stäbe sehen dann häufig wie verdrillte Spaghetti aus. Dies macht es sehr schwierig, das Bohrlochsieb bzw. dessen beschädigte Teile vom Boden des Bohrlochs zu entfernen.

Ein Kunststoff-Bohrlochsieb für Wasserbohrungen mit einem gewellten oder gerieften Stützkörper ist in der US-PS 40 68 713 angegeben. Der Stützkörper wird entweder in zylindrischer Form extrudiert oder er wird vakuumgeformt und dann längs seiner freien Kanten verbunden. Eine derartige Ausbildung ist von ungenügender Festigkeit zur Verwendung in Ölbohrungen. Ein Bochlochsieb der eingangs angegebenen Art, d. h. mit einem hohlen Kernteil, der in Längsrichtung des Bohrlochsiebes verlaufende und mit Durchflußöffnungen versehene Kanalrinnen aufweist, und einer umhüllenden Drahtumwicklung, die offene Schlitze für den Durchfluß von Flüssigkeit oder Gas bildet und mit Scitenwänden der Kanalrinnen verschweißt ist, ist in der US-PS 2046 459 beschrieben. Bei diesem bekannten Bohrlochsieb besteht der hohle Kernteil aus einem — wie dort ausdrücklich angegeben — dickwandigen Rohr, in das eine Vielzahl von Tälern eingewalzt oder in anderer Weise eingearbeitet worden ist. Diese Täler oder Rinnen sind durch in Längsrichtung verlaufende Rippen voneinander getrennt, die aus dem Metall des Rohres gebildet worden sind. In diese Täler oder Rinnen des Rohres wird dann eine Vielzahl von Löchern gestanzt iinrl pq u/irH Hip iimhiillAnHf» nrahtiimu/ir*Hiin<j — . _..— — ...._ _._ _....._.._..__ _._..__......_..._..^

aufgebracht und verschweißt. Ein nach den Vorschriften dieser Druckschrift ausgebildetes Bohrlochsieb auf Basis eines dickwandigen Rohres hat ein vergleichsweise sehr hohes Gewicht und ist recht kostspielig in der Herstellung, verglichen mit dem Bohrlochsieb gemäß vorliegender Erfindung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bohr-

lochsieb der eingangs angegebenen Ausbildung zu schaffen, das unter Aufrechterhaltung der funktionellen Leistungsfähigkeit des herkömmlichen geschweißten Metallsiebes mit einem Stützkörper vom Typ mit Stäben die Festigkeit des herkömmlichen Siebes mit einem hohlen Kernteil aus einem dickwandigen durchlochten Rohr besitzt aber weniger wiegt und weniger kostet als ein derartiges Bohrlochsieb und trotzdem einfach herzustellen ist

Diese Aufgabe wird bei einem Bohrloclisieb der eingangs angegebenen Ausbildung erfindungsgemäß dadurch gelöst daß der Kernteil aus einer Mehrzahl von gesonderten, in Längsrichtung des Bohrlochsiebes verlaufenden kanalrinnenförmigen Körpern, die zusammen einen durchgehenden Ring bilden, besteht und jeder dieser kanalrinnenförmigen Körper mindestens einen verhältnismäßig breiten Steg als Boden und einstückig damit vergleichsweise kurze Schenkel, die sich von dem Steg radial auswärts erstrecken, als Längjseitenwände aufweist wobei die Stege mit den Durchflußöffnungen versehen sind und die Schenkel mit der umhüllenden Drahtumwicklung an sämtlichen oder zumindest zahlreichen Berührungsstellen verschweißt sind.

Das nach den Vorschriften der Erfindung ausgebildete Bohrlochsieb mit dem hohlen Kernteil aus gesonderten, zusammen einen durchgehenden Ring bildenden, kanalrinnenförmigen Körpern weist, wie auch nachstehend noch näher erläutert wird, unter der Voraussetzung gleicher Festigkeit ein viel geringeres Gewicht auf als ein Bohrlochsieb nach dem Stand der Technik mit einem hohlen Kernteil, der durch Einbringen von Tälern oder Rinnen in ein dickwandiges Rohr gebildet worden ist. Ferner kann das Bohrlochsieb der Erfindung trotz derartiger technischer Vorzüge mit geringerem Kostenaufwand hergestellt werden, etwa da die kanalrinnenförmigen Körper leicht und einfach in der gewünschten — gegebenenfalls dem Einzelfall anzupassenden — Gestalt gefertigt werden können, wie das auch nachstehend noch anhand der Abbildungen veranschaulicht wird. Das Bohrlochsieb der Erfindung kann auch für eine größere Durchflußleistung bei einem gegebenen Außendurchmesser ausgebildet werden, da die Kanäle dünner sein können als die Wand eines Bohrlochsiebs auf Rohrbasis. Gegenüber einem Bohrlochsieb mit einem Stützkörper aus Stäben besitzt das Bohrlochsieb der Erfindung, wie ohne weiteres ersichtlich, eine weit höhere Festigkeit Trotzdem ist das Durchflußverhalten im wesentlichen gleichwertig.

Weitere Gesichtspunkte und bevorzugte Ausführungsformen des Bohrlochsiebes der Erfindung gehen aus den nachstehenden Erläuterungen hervor.

Bei dem Bohrlochsieb der Erfindung sind vergleichsweise dünne kanalrinnenförmige Körper vorgesehen, die in ringartiger Weise in der Siebrundung jeweils fortlaufend aneinanderliegen und radial nach außen divergierende Schenkel aufweisen, die an ihren Außenenden mit der Drahtumwicklung widerstandsverschweißt sind. Die Schweißstellen verbinden nicht nur die Drähte mit den kanalrinnenförmigen Körpern, sondern sie verbinden auch benachbarte kanalrinnenförmige Körper miteinander, infolge der Tiefe der kanairinnenförmigen Körper und der Tatsache, daß die kanalrinnenförmigen Körper längs ihrer aneinander liegenden Schenkel miteinander in Berührung stehen, ergibt sich ein Sieb, das eine erhebliche Widerstandsfähigkeit gegen Torsionsbelastung aufweist. Die kanalrinnenförmigen Körper ergeben auch große Widerstandsfähigkeit gegen äußere Drücke. Das Ausmaß der Widerstandsfähigkeit gegen äußere Drücke kann weiter durch gekrümmte Ausbildung des die Schenkel verbindenden Steges, so daß die Stegoberflächen die Gestalt eines Zylinderabschnitts haben, erhöht werden. Eine noch größere Widerstandsfähigkeit kann durch Verformung der Stegfläche zur Erzeugung von Rippen auf der einen Seite und Rillen auf der anderen Seite des Steges erzielt werden.

Das erfindungsgemäße Bohrlochsieb mit dem hohlen Kernteil aus kanalrinnenförmigen Körpern weist ferner ίο eine größere Durchflußleistung für den gewöhnlich aufwärts gerichteten Innenfluß auf, als ein Sieb gleicher Festigkeit mit einem herkömmlichen Rohrstützkörper, da die Wanddicke erheblich geringer sein kann. Beispielsweise hat ein Bohrlochsieb mit einem herkömmlichen Rohrstützkörper aus einem 4 Zoll-lnnenrohr eine Wanddicke gleich der Rohrwandstärke von z. B. 6,4 mm plus der Dicke des Siebmantels, der aus der Drahtumhüllung und darunterliegenden Längsstäben besteht. Da die erfindungsgemäße Ausbildung mit dem hohlen Kernteil aus den kanalrinnenförmigen Körpern die Erfordernise von Längsstäben beseitigt, wird der durch die Stabdicke benötigte Raum eingespart. Typische Abmessungen für die kanalrinnenförmigen Körper sind beispielsweise eine Dicke von 1,5 bis 1,8 mm. eine Stegbreite von 19,0 mm und eine Schenkeltiefe von 4.7 bis 6,4 mm. Aufgrund der Festigkeit der kanalrinnenförmigen Körper kann auch dünnerer Umwicklungsdraht verwendet werden, als bei einem herkömmlichen Sieb mit einem Stabstützkörper. Die Verwendung von engeren Drähten verringert nicht nur die Kosten und das Gewicht des Siebes, sondern ergibt auch eine größere offene Fläche für den Durchfluß, da benachbarte Schlitze enger beieinander liegen.

Die kanalrinnenförmigen Körper können sehr leicht und einfach, einschließlich der Erzeugung der Durchflußöffnungen, in einem Preß- oder Stanzvorgang mit Vorschub gefertigt werden. Zur Herstellung des Bohrlochsiebes können die vorgefertigten kanalrinnenförmigen Körper auf einem Dorn in einer Wickelmaschine angeordnet werden, praktisch in gleichartiger Weise wie die Stäbe bei der Herstellung herkömmlicher Siebe aufgebracht werden. Die ringartige bzw. zylindrische Anordnung der kanalrinnenförmigen Körper wird dann in Drehung versetzt und in Achsenrichtung vorgeschoben, wenn der Umwicklungsdraht auf die Umfläche aufgewickelt und mit den Enden der Schenkel der kanalrinnenförmigen Körper verschweißt wird. Das jeweils benutzte Material hängt von dem vorgesehenen Verwendungszweck des Bohrlochsiebes ab, grundsätzlich können jegliche Werkstoffe verwendet werden, wie sie gemeinhin für derartige Siebe benutzt werden, z. B. rostfreier Stahl oder verschiedene Metallegierungen. Kunststoffe können ebenfalls benutzt werden, wenn keine großen Festigkeiten erforderlich sind. Das Bohrlochsieb wird nachstehend anhand bevorzugter Ausführungsformen in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen weiter veranschaulicht.

F i g. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Stückes des Bohrlochsiebes.

Fig.2 ist eine Schnittansicht längs Linie 2-2 der Fig. l, mit einem in gestrichelten Linien angedeuteten Gewindeanschlußstück.

F; g. 3,4 und 5 zeigen verschiedene Gestaltungen für die Enden der Schenkel der kanalrinnenförmigen Körper.

F i g. 6, 7 und 8 zeigen verschiedene Gestaltungen für die Stege der kanalrinnenförmigen Körper. Die Fig.9, 10 und 11 zeigen verschiedene anwendbare

Drahtquerschnitte und Stegquerschnitte.

Gemäß Fig.] umfaßt das Bohrlochsieb 10 einen Ring 12 aus einzelnen kanalrinnenförmigen Körpern 14, die von einer äußeren umhüllenden Drahtumwicklung 16, gebildet durch spiralförmiges Aufwickeln von einem oder mehreren geformten Drähten 18, bedeckt sind. Wenngleich die Stege 22 der kanalrinnenförmigen Körper 14 in den Fig. 1 und 6 flach oder eben dargestellt sind, so daß sich eine mehreckige Innengestalt ergibt, können die Stege auch gekrümmt ausgebildet sein, wie das mit 22' in F i g. 8 gezeigt ist. Die gekrümmten Stege 22' geben dem Bohrlochsieb 10 eine größere Torsionssteifheit, als die flach ausgebildeten Stege 22 gemäß F i g. 6. Die Ausbildung gemäß F i g. 7, bei der der Steg 22" eingeformte Querrippen 24 aufweist, ergibt eine noch größere Festigkeit als die in den Fig.6 und 8 dargestellten Ausführungsformen.

Die F i g. 3—5 zeigen Teilschnitte durch ein Paar benachbarter kanalrinnenförmiger Körper 14. Gemäß F i g. 3 haben die Schenkel 28 der kanalrinnenförmigen Körper 14 platte Enden oder Außenränder 30. Bei der Ausführungsform der F i g. 4 verlaufen die Außenränder 30' abgewinkelt, so daß sie sich zu einer gemeinsamen spitzen Kante treffen, während bei der Ausführungsform der Fig.5 die Außenränder 30" so abgewinkelt sind, daß die Spitzen benachbarter Schenkel 28 im Abstand voneinander liegen. Ob die Schenkel 28 am Oberrand mit Außenrändern 30, 30' oder 30" versehen werden, kann nach Wunsch und Einzelfall gewählt werden und ist in gewissem Maße abhängig von der Art der gewünschten Schweißung. Die Ausführungsform der Fig.4 ergibt gewöhnlich die festeste Verschweißung, da die Spitze, wo die abgewinkelten Außenränder 30' zusammenlaufen, die Schweißhitze konzentriert und somit in der Lage ist, in einem größeren Maße in den aufgeschweißten Draht 18 einzudringen, als das bei den Ausbildungen der F i g. 3 und 5 der Fall ist

Die F i g. 9,10 und 11 veranschaulichen drei verschiedene Drahtquerschnitte 18,18' und 18", die je nach dem beabsichtigten Verwendungszweck des Bohrlochsiebes und der Gestalt des teilchenförmigen Materials, in Verbindung mit dem das Sieb verwendet werden soll, zur Anwendung kommen können. Die Ausführungsform mit dem runden Draht 18" ist besonders einfach herzustellen, andererseits handelt es sich bei den abgeschrägten Drahtformen 18 und 18' um nicht verstopfende Gestaltungen, die infolge ihrer scharfen unteren Endkanten besonders leicht zu schweißen sind.

Die Fig.9 und 10 veranschaulichen weiterhin Querschnittsformen der Stege 22 bzw. 22" der kanalrinnenförmigen Körper, wie sie in den F i g. 6 und 7 dargestellt sind. Die F i g. 11 ist ähnlich der F i g. 9, mit der Ausnahme, daß die Rippen 24' nicht nach außen sondern nach innen vorstehen.

Die Stege 22, 22', 22" der kanalrinnenförmigen Körper 14 sind mit einer Anzahl von Durchflußöffnungen 34 versehea deren Gesamtfläche vorzugsweise mindestens gleich der offenen Fläche der zwischen benachbarten Windungen des Drahtes 18 gebildeten Schlitze ist

Wenngleich das Bohrlochsieb bei Fertigung aus rostfreiem Stahl oder anderem festen korrosionsbeständigen Werkstoff und Verwendung für öl- oder Gasbohrungen besonders vorteilhaft ist kann es auch aus anderen Werkstoffen gefertigt und für andere Verwendungszwecke eingesetzt werden. Beispielsweise ist es bei Fertigung aus Kunststoffen herkömmlichen Stab-Draht-Sieben oder Rohrstützkörpersieben bei Verwendung in Wasserbohrungen oder auf anderen Gebieten, die geringere Anforderungen als Ölbohrungen stellen, überlegen.

Die kanalrinnenförmigen Körper können auch vorausgehend zusammengeschweißt oder zusätzlich zu den Umhüllungsdrahtschweißungen verschweißt werden. Eine solche zusätzliche Verschweißung gestattet die Anwendung anderer Drahtumwicklungsmethoden oder kann im Sinne zusätzlicher Festigkeit wünschenswert sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Bohrlochsieb mit einem hohlen Kernteil, der in Längsrichtung des Bohrlochsiebes verlaufende und mit Durchflußöffnungen versehene Kanalrinnen aufweist, und einer umhüllenden Drahtumwicklung, die offene Schlitze für den Durchfluß von Flüssigkeit oder Gas bildet und mit Seitenwänden der Kanalrinnen verschweißt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kernteil aus einer Mehrzahl von gesonderten, in Längsrichtung des Bohrlochsiebes (10) verlaufenden kanalrinnenförmigen Körpern (14), die zusammen einen durchgehenden Ring (12) bilden, besteht und jeder dieser kanalrinnenförmigen Körper (14) mindestens einen verhältnismäßig breiten Steg 22, 22', 22") als Boden und einstückig damit vergleichsweise kurze Schenkel (28), die sich von dem Steg radial auswärts erstrecken, als Längsseitenwände aufweist, wobei die Stege (22,22', 22") mit den Durchflußöffnungen (34) versehen sind und die Schenkel (28) mit der umhüllenden Drahtumwickiung (16) an sämtlichen oder zumindest zahlreichen Berührungstellen (Enden 30, 30', 30") verschweißt sind.

2. Bohrlochsieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (22') der kanalrinnenförmigen Körper (14), geschnitten in einer Ebene normal zur Achse des Bohrlochsiebes (10), einen zylindrischen Querschnitt haben.

3. Bohrlochsieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (22") der kanalrinnenförmigen Körper (14) in Abständen, gesehen in ihrer Längserstreckung, Querrippen (24,24') aufweisen.

4. Bohrlochsieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel (28) Außenränder (30', 30") aufweisen, die in einem nicht lotrechten Winkel zu der Ebene der Schenkel (28) verlaufen.

5. Bohrlochsieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenränder (30' bzw. 30") so ausgebildet sind, daß die Stirnkante der jeweils aneinanderliegenden Schenkel (28) benachbarter kanalrinnenförmiger Körper (14) einen spitzen oder einen stumpfen Winkel mit der äußeren Oberfläche des Schenkels (28) bildet.

6. Bohrlochsieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß es ganz oder teilweise aus Metall oder Kunststoff besteht.