專利名稱：控制井筒內(nèi)出砂的篩管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于控制固體顆粒流入井筒的井筒篩管，所述篩管包括用于輸送流體的導(dǎo)管、包括用于將固體顆粒從流入所述導(dǎo)管中流體中濾除的外層。
背景技術(shù)：
單獨(dú)的除砂系統(tǒng)(如割縫襯管或繞絲篩管)通常被應(yīng)用在從地層中生產(chǎn)液流的井中或?qū)⒁毫髯⑷氲貙拥木小Ｋ龅纳a(chǎn)和/或注入流體流例如可為油、氣或水。在使用這種除砂系統(tǒng)的過(guò)程中常常出現(xiàn)的問(wèn)題涉及流體在井壁與篩管之間的環(huán)空內(nèi)的軸向流動(dòng)。隨流體流一同流入井筒的來(lái)自周圍地層的固體顆粒因而會(huì)沿著篩管運(yùn)移并在篩管上沉積為具有很低滲透率的沉積層。所述的問(wèn)題尤其指的是粘土顆粒進(jìn)入井筒的情況。由于這種流體流過(guò)所述環(huán)空的結(jié)果可能會(huì)使所述篩管在整個(gè)篩管長(zhǎng)度上發(fā)生堵塞，這樣就會(huì)導(dǎo)致所述井的烴類流體或水的產(chǎn)量下降。此外，如果流入篩管的流體縮小到所述篩管仍未堵塞的局部區(qū)域，可能會(huì)導(dǎo)致所述篩管的過(guò)渡腐蝕。
本發(fā)明的目的在于提供一種克服前述問(wèn)題的改進(jìn)篩管。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供一種用于控制固體顆粒流入井筒的井筒篩管，所述井筒篩管包括用于輸送流體的導(dǎo)管；包括用于降低流入所述導(dǎo)管中固體顆粒量的外層，所述外層環(huán)繞所述導(dǎo)管而延伸并可徑向膨脹地靠在井壁上；設(shè)置在導(dǎo)管與外層之間的膨脹裝置，所述膨脹裝置在接觸選擇的流體時(shí)易于膨脹從而使外層徑向膨脹靠在井壁上。
在膨脹裝置與選擇的流體接觸之后，以這種方式可獲得具有過(guò)濾裝置的外層會(huì)偏靠在井壁上。因此防止了局部進(jìn)入井筒的固體顆粒沿著整個(gè)篩管在縱向上流動(dòng)，從而消除了因固體顆粒局部流入而產(chǎn)生的堵塞整個(gè)篩管的風(fēng)險(xiǎn)。此外，膨脹的外層支承著井壁從而大大降低了井壁處的出砂故障。另外，膨脹的外層還為篩管提供了大的流入面積。
例如，所述井筒可為生產(chǎn)烴類流體(原油或天然氣)或水的生產(chǎn)井。可選擇地是，所述井筒可為將水、油、氣、廢流體或其他流體注入地層的注入井。在另一示例中，可使膨脹裝置膨脹的所述選擇流體可為產(chǎn)出流體如烴類流體或水，或注入流體如烴類流體(如原油、柴油或天然氣)或水。
在為生產(chǎn)烴類流體的生產(chǎn)井的情況下，通過(guò)將烴類流體(如柴油)泵入井筒可獲得快速激活以引起膨脹裝置的膨脹。一旦獲得了膨脹，通過(guò)使膨脹裝置接觸產(chǎn)出的烴類流體而可維持所述的膨脹。
可以理解，在為注入井的情況下，堵塞的問(wèn)題可能會(huì)出現(xiàn)在停止流體注入與流體從井筒反流入篩管之間的時(shí)間間隔之內(nèi)。
合適地是，所述膨脹裝置包括多個(gè)可膨脹的環(huán)，每個(gè)環(huán)環(huán)繞所述導(dǎo)管延伸并在與選擇的流體接觸時(shí)易于膨脹，所述環(huán)沿著所述導(dǎo)管相互間隔開(kāi)，例如以相同的相互間距布置。
在另一種布置中，膨脹裝置包括環(huán)繞導(dǎo)管的套筒，該套筒具有多個(gè)沿套筒間隔分布的通孔，例如，所述通孔具有基本為矩形的形狀或基本為圓形的形狀。
在優(yōu)選實(shí)施例中，所述膨脹裝置包括在接觸烴類流體或水時(shí)易于膨脹的材料。
在接觸水而膨脹時(shí)，所述材料例如為從NBR、HNBR、XNBR、FKM、FFKM、TFE/P、EPDM基橡膠中選擇出的橡膠。
在接觸烴類流體而膨脹時(shí)，所述材料優(yōu)選包括從下述橡膠中選擇出的橡膠天然橡膠、丁腈橡膠、氫化丁腈橡膠、丙烯酸丁二烯橡膠(acrylate butadiene rubber)、聚丙烯酸酯橡膠(poly acrylaterubber)、丁基橡膠、溴化丁基橡膠、氯化丁基橡膠、氯化聚乙烯橡膠、氯丁橡膠、丁苯橡膠(styrene butadiene copolymer rubber)、磺化聚乙烯橡膠(sulphonated polyethylene)、乙烯基丙烯酸酯橡膠(ethyleneacrylate rubber)、表氯醇環(huán)氧乙烷共聚物、二元乙丙橡膠(過(guò)氧化交聯(lián)的)、二元乙丙橡膠(磺化交聯(lián)的)、三元乙丙橡膠、乙烯醋酸乙烯酯共聚物、氟化橡膠、氟硅酮丙稀橡膠、硅酮橡膠。
可優(yōu)選地是，所述材料為從EP(D)M橡膠(過(guò)氧化或磺化的乙烯橡膠)、EPT橡膠(三元乙丙橡膠)、丁基橡膠、溴化丁基橡膠、氯化丁基橡膠、以及氯化聚乙烯橡膠中選擇出的橡膠。
合適地是，所述外層包括環(huán)狀過(guò)濾層和圍繞環(huán)狀過(guò)濾層延伸的環(huán)狀覆蓋層(shroud)。


下面將通過(guò)示例并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更加詳盡的描述。
圖1示意性地示出了膨脹裝置膨脹前的本發(fā)明井筒篩管一個(gè)實(shí)施例的縱向剖面；圖2示意性地示出了膨脹裝置膨脹后的圖1所述實(shí)施例的縱向剖面；圖3示意性地示出了圖1中剖面線3-3處的剖面；圖4示意性地示出了圖2中剖面線4-4處的剖面。
在附圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同的部件。
具體實(shí)施例方式
參看圖1和圖2，其中示出了設(shè)置在生產(chǎn)烴類流體的井筒2內(nèi)的井筒篩管1。篩管1包括管狀部件3；以徑向距離圍繞管狀部件3的可滲透環(huán)狀外層4，所述外層4由過(guò)濾層4a和過(guò)濾層外側(cè)的覆蓋層4b構(gòu)成；以及設(shè)置在管狀部件3與外層4之間的以環(huán)6的形式存在的可膨脹元件。環(huán)6沿著管狀部件3以規(guī)則的間距設(shè)置。外層4是柔性的并可以至少一膨脹率徑向膨脹從而使覆蓋層4b接觸井壁。此外，過(guò)濾層4a具有適于防止固體顆粒流入管狀部件內(nèi)的篩孔尺寸。環(huán)6由在接觸烴類流體時(shí)膨脹的彈性材料制成，所述彈性材料例如為EPDM橡膠。管狀部件3具有多個(gè)用于使產(chǎn)出的烴類流體流入管狀部件3的孔眼7，并且在其末端具有用于使井筒篩管1相互連接到導(dǎo)管9以將產(chǎn)出的烴類流體輸送到地面的相應(yīng)連接部分8、10。
圖1示出了環(huán)6接觸產(chǎn)出的烴類流體而膨脹之前的井筒篩管1，以便外層4處于未膨脹狀態(tài)從而在覆蓋層4b與井壁之間存在間隙11。
圖2示出了環(huán)6接觸產(chǎn)出的烴類流體而膨脹之后的井筒篩管1，因此外層4已經(jīng)通過(guò)環(huán)6徑向膨脹從而使環(huán)狀覆蓋層4b接觸井筒2的壁。
圖3示出了環(huán)6膨脹之前的井筒篩管1和井筒2橫截面。如圖所示，過(guò)濾層4a由多個(gè)相互重疊的過(guò)濾片5構(gòu)成。每一過(guò)濾片5在其端部通過(guò)相應(yīng)的凸緣(lug)14連接到一個(gè)或多個(gè)環(huán)6上，并與相鄰的過(guò)濾片5重疊。覆蓋層4b為薄金屬筒具有沿縱向方向重疊的縱向縫(未示出)構(gòu)成的篩孔，所述縱向縫使覆蓋層4b具有很大的柔韌性以進(jìn)行徑向膨脹從而為過(guò)濾層4a提供足夠的保護(hù)。
參看圖4，其中示出了環(huán)6膨脹之后的篩管1和井筒2的橫截面。外層4已經(jīng)膨脹而靠在井壁上，因而在過(guò)濾層4a膨脹期間相鄰過(guò)濾片5出現(xiàn)相對(duì)滑動(dòng)，并且在覆蓋層4b膨脹期間覆蓋層4b的縫變寬。
為了簡(jiǎn)便起見(jiàn)，附圖中并沒(méi)有用附圖標(biāo)記標(biāo)識(shí)出全部的環(huán)6和孔眼7。
在通常的使用過(guò)程中，篩管1被下入到井筒2中并設(shè)置在周圍地層的含有烴類流體的儲(chǔ)層中，因此環(huán)6處于它們各自的未膨脹狀態(tài)，并且間隙11存在于外層4與井筒2的壁之間(圖1)。當(dāng)井筒2進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，原油液流從周圍地層流入井筒2并通過(guò)外層4和孔眼7由此進(jìn)入管狀部件3。因此，烴類流體流沿著環(huán)6流動(dòng)，因此環(huán)6從其未膨脹狀態(tài)(圖1)變換為膨脹狀態(tài)(圖2)。在膨脹時(shí)，環(huán)6在徑向向外的方向上推進(jìn)從而靠在外層4上，因而外層4膨脹靠在井筒2的壁上。由環(huán)組施加的膨脹力沿外層4的長(zhǎng)度方向上分布，所以外層4在其膨脹之后將會(huì)基本上適應(yīng)井壁較大的不規(guī)則性。由于過(guò)濾層4a膨脹期間各個(gè)過(guò)濾片5相對(duì)滑動(dòng)從而使相鄰過(guò)濾片5的重疊量減小，過(guò)濾層4a的篩孔尺寸不會(huì)因徑向膨脹而改變。將相鄰過(guò)濾片5的重疊度選擇成在過(guò)濾層4a膨脹之后能夠使過(guò)濾片5保持足夠的重疊從而確保不會(huì)出現(xiàn)開(kāi)口，所述開(kāi)口可使流體繞過(guò)過(guò)濾層4a。
如果需要，在使井進(jìn)行生產(chǎn)之前通過(guò)將柴油或其他適合的流體泵入井筒2可獲得環(huán)6的加速膨脹。
因此則實(shí)現(xiàn)了防止烴類流體流沿著外層4的外側(cè)軸向流動(dòng)，從而防止可局部進(jìn)入烴類流體流的砂粒或粘土顆粒沿著整個(gè)外層4在縱向方向上流動(dòng)。由于沿著整個(gè)外層4的顆粒的這種流動(dòng)可能導(dǎo)致整個(gè)過(guò)濾層4b的堵塞，尤其是在粘土顆粒進(jìn)入井筒的情況下，因此本發(fā)明具有重要的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明井筒篩管的其它優(yōu)點(diǎn)在于具有高的抗外擠強(qiáng)度的實(shí)體預(yù)鉆管狀部件、管狀部件與外層之間的環(huán)空和膨脹機(jī)構(gòu)，所述環(huán)空為產(chǎn)出流體提供了良好的流動(dòng)特性，所述膨脹機(jī)構(gòu)避免了機(jī)械膨脹管狀部件的需要。
取代所有環(huán)都由在接觸烴類流體時(shí)膨脹的彈性材料制成，一個(gè)或多個(gè)環(huán)可由在接觸地層產(chǎn)出水時(shí)膨脹的材料制成。例如，所述環(huán)可包括第一組在烴類流體內(nèi)易于膨脹的環(huán)和第二組在水內(nèi)易于膨脹的環(huán)，因而第一和第二組環(huán)以交替的方式進(jìn)行布置。
此外，取代每一過(guò)濾片都在其端部連接到一些或全部環(huán)上，過(guò)濾片的任何其它合適的部分都能夠被連接到所述環(huán)上。另外，所述過(guò)濾片可通過(guò)覆蓋層而保持在合適的位置以便不需要將過(guò)濾片連接到一些或全部環(huán)上。
作為具有重疊的縱向縫的割縫覆蓋層的替換方式，任意其它合適的覆蓋層都可被使用，例如具有鉸接部以允許覆蓋層展開(kāi)的可折疊覆蓋層，或者由多個(gè)相互連接的小管子構(gòu)成的覆蓋層，因此各個(gè)管子在覆蓋層膨脹時(shí)變平。
權(quán)利要求
1.一種用于控制固體顆粒流入井筒的井筒篩管，所述井筒篩管包括用于輸送流體的導(dǎo)管；包括有用于降低流入所述導(dǎo)管中固體顆粒的量的外層，所述外層環(huán)繞所述導(dǎo)管而延伸并可徑向膨脹地靠在井壁上；設(shè)置在導(dǎo)管與外層之間的膨脹裝置，所述膨脹裝置在接觸選擇的流體時(shí)易于膨脹從而使外層徑向膨脹靠在井壁上。
2.如權(quán)利要求1所述的井筒篩管，其特征在于所述膨脹裝置包括多個(gè)可膨脹的環(huán)，每個(gè)環(huán)環(huán)繞所述導(dǎo)管延伸并在與選擇的流體接觸時(shí)易于膨脹，所述環(huán)沿著所述導(dǎo)管相互間隔開(kāi)。
3.如權(quán)利要求2所述的井筒篩管，其特征在于所述環(huán)沿著導(dǎo)管以規(guī)則的相互間距布置。
4.如權(quán)利要求1所述的井筒篩管，其特征在于所述膨脹裝置包括環(huán)繞導(dǎo)管延伸的套筒，該套筒具有多個(gè)沿套筒間隔分布的通孔。
5.如權(quán)利要求4所述的井筒篩管，其特征在于每個(gè)通孔具有基本為矩形的形狀或基本為圓形的形狀。
6.如權(quán)利要求1-5任一所述的井筒篩管，其特征在于所述膨脹裝置包括在接觸烴類流體或水時(shí)易于膨脹的材料。
7.如權(quán)利要求6所述的井筒篩管，其特征在于所述材料為在接觸水時(shí)易于膨脹的材料，并包括從丁腈橡膠、氫化丁腈橡膠、羧化丁腈橡膠、氟化聚合物橡膠、四氟乙烯/聚丙烯橡膠、三元乙丙橡膠、氯丁橡膠、氯磺化聚乙烯橡膠、氯化聚乙烯橡膠、聚氨酯橡膠中選擇出的橡膠。
8.如權(quán)利要求6所述的井筒篩管，其特征在于所述材料為在接觸烴類流體時(shí)易于膨脹的材料，并包括從天然橡膠、丙烯酸丁二烯橡膠、丁基橡膠、溴化丁基橡膠、氯化丁基橡膠、氯化聚乙烯橡膠、氯丁橡膠、丁苯橡膠(styrene butadiene rubber)、磺化聚乙烯橡膠(sulphonated polyethylene)、乙烯基丙烯酸酯橡膠(ethylene acrylaterubber)、表氯醇環(huán)氧乙烷共聚物、表氯醇環(huán)氧乙烷三元共聚物、乙烯丙稀橡膠(過(guò)氧化交聯(lián)的)、三元乙丙橡膠、硅酮橡膠中選擇出的橡膠。
9.如權(quán)利要求8所述的井筒篩管，其特征在于所述材料為從乙烯丙稀共聚物(過(guò)氧化交聯(lián)的)、三元乙丙橡膠、丁基橡膠、溴化丁基橡膠、氯化丁基橡膠、以及氯化聚乙烯橡膠中選擇出的橡膠。
10.如權(quán)利要求1-9任一所述的井筒篩管，其特征在于所述外層包括環(huán)狀過(guò)濾層和圍繞環(huán)狀過(guò)濾層延伸的環(huán)狀覆蓋層。
11.如權(quán)利要求1-10任一所述的井筒篩管，其特征在于所述井筒為用于從地層生產(chǎn)烴類流體或水的井筒。
12.基本上為上述的結(jié)合附圖的井筒篩管。
全文摘要
一種用于控制固體顆粒流入井筒(2)的井筒篩管(1)。所述井筒篩管包括用于輸送流體的導(dǎo)管(3)、包括用于降低流入所述導(dǎo)管(3)中固體顆粒量的外層(4)，所述外層環(huán)繞所述導(dǎo)管而延伸并可徑向膨脹地靠在井壁上，設(shè)置在導(dǎo)管與外層之間的膨脹裝置，所述膨脹裝置(6)在接觸選擇的流體時(shí)易于膨脹從而使外層徑向膨脹靠在井壁上。
文檔編號(hào)E21B43/08GK1973111SQ200580021101
公開(kāi)日2007年5月30日 申請(qǐng)日期2005年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月25日
發(fā)明者M·N·巴艾延斯, E·K·科內(nèi)利森 申請(qǐng)人:國(guó)際殼牌研究有限公司