專利名稱：自適應(yīng)篩管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域是井下篩管，更具體地是在棵眼井里可以膨脹 以封隔不規(guī)則形狀井眼的井下篩管。
背景技術(shù)：
在過去，井下篩管外部的礫石充填主宰了防砂方法。其思想是， 用砂填充篩管外的環(huán)空以防止從地層中產(chǎn)出不想要的固體。最近，隨 著管子膨脹技術(shù)的出現(xiàn)，想到了如果篩管就地膨脹而消除了以前是被 砂充填的周圍環(huán)空的話，就不需要礫石充填了。因?yàn)榫残螤畈灰?guī)則， 把篩管膨脹技術(shù)作為礫石充填的替代就出現(xiàn)了問題。固定的脹管器把 篩管膨脹固定的數(shù)量。問題是，井筒內(nèi)的沖蝕仍然會(huì)在篩管外部留下 大的環(huán)空。相反地，井筒內(nèi)的縮徑處將產(chǎn)生阻卡固定脹管器的風(fēng)險(xiǎn)。
固定脹管器技術(shù)的一個(gè)改進(jìn)是使用各種形式的柔性脹管器。理論 上，這些柔性脹管器具有適應(yīng)性，因此在縮徑處它們將向里彎曲，從 而降低了阻卡脹管器的風(fēng)險(xiǎn)。另一方面，如果有空的區(qū)域，同樣的問 題存在，即柔性脹管器所具有的能向外膨脹篩管的外部尺寸有限。因 此，當(dāng)使用柔性脹管器時(shí)，仍然存在篩管外部留有環(huán)空間隙的問題， 這樣當(dāng)井從該區(qū)域進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致不想要的固體的產(chǎn)出。
以前的篩管設(shè)計(jì)使用了由金屬護(hù)套保持的預(yù)壓縮氈，當(dāng)被放入井 下期望的位置時(shí)，那么金屬護(hù)套遭受化學(xué)腐蝕。然后氈就可從預(yù)壓縮 狀態(tài)膨脹。篩管不膨脹。這種設(shè)計(jì)在美國(guó)專利2， 981， 332和2, 981， 333中進(jìn)行了描述。專利5， 667, 011公開了使井下開縫襯管膨脹的 固定脹管器。美國(guó)專利5，卯l， 789和美國(guó)專利6， 012， 522公開了
被膨脹的井筒篩管。美國(guó)專利6， 253， 850公開了把一個(gè)無孔村管插 入另 一個(gè)已膨脹的開縫襯管中以封隔它的技術(shù)，并使用橡膠或環(huán)氧樹 脂來在村管之間密封。美國(guó)專利6， 263， 966公開了在井下膨脹的具 有縱向褶的篩管。美國(guó)專利5， 833, 001公開了橡膠就地固化以在由 膨脹物膨脹后制成補(bǔ)片。最后，美國(guó)專利4， 262, 744總體上涉及利 用模具制造篩管的技術(shù)。
本發(fā)明的裝置和方法通過提供具有膨脹后能適應(yīng)井眼形狀的外層 的篩管組件來解決這個(gè)問題。在優(yōu)選實(shí)施例中，選擇的材料是接觸井 筒流體時(shí)會(huì)膨脹的材料，以在膨脹后進(jìn)一步促進(jìn)充填井眼內(nèi)空的區(qū)域。 在作為替換的設(shè)計(jì)中，不需要篩管膨脹，最外層接觸到井筒流體或其 它引入井筒的流體后膨脹以適應(yīng)井眼的形狀。篩管段是以減少或消除 焊縫的方式制作的。焊縫在膨脹過程中會(huì)處于劇烈栽荷下，因此使焊 縫最少或消除焊縫提供了膨脹后更加可靠的篩管操作。本發(fā)明的這些 和其它優(yōu)點(diǎn)對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言在閱讀了后面優(yōu)選實(shí)施例的描述和 權(quán)利要求后會(huì)更加明顯。
發(fā)明內(nèi)容
篩管組件具有插入后能適應(yīng)井眼形狀的材料。該組件包括膨脹后 具有井眼形狀的適應(yīng)層。外層被形成為具有孔以允許產(chǎn)出物的流動(dòng)。 所選的材料優(yōu)選地受熱膨脹，并優(yōu)選地包括熱固性形狀記憶泡沫材料。 基管上可具有篩管，以用作支撐適應(yīng)層或選擇地用于篩濾的襯底層。 適應(yīng)層可以自身膨脹或可從基管內(nèi)進(jìn)行膨脹。
附圖l是篩管立面剖視圖；和
附圖2是處于井下膨脹位置的篩管組件的截面圖，其中一個(gè)篩管 已顯示在附圖1中。
具體實(shí)施例方式
附圖1顯示了一段篩管10的一部分。它具有基管12，其上為篩 管14，篩管14上面是外部適應(yīng)層16。層16具有多個(gè)孔18?；躭2 也具有孔20。實(shí)際的過濾材料或篩管14可以是絲網(wǎng)或織物或其它已
知的過濾產(chǎn)品。適應(yīng)層16優(yōu)選地是軟的，以便當(dāng)篩管10膨脹時(shí)它將 流動(dòng)。優(yōu)選的材料是當(dāng)暴露于井筒流體一段延長(zhǎng)的時(shí)間后會(huì)膨脹的材 料。三個(gè)例子是腈、天然橡膠和AFLAS。在作為替換的實(shí)施例中，在 放入井筒后適應(yīng)層16充分膨脹以接觸井筒，而篩管10沒有膨脹。示 意性地在篩管10端部22和24顯示的是止動(dòng)環(huán)26和28。當(dāng)篩管10 膨脹時(shí)，這些止動(dòng)環(huán)將限制適應(yīng)層16，以防適應(yīng)層16在篩管膨脹后 在篩管IO外部的環(huán)空中縱向移動(dòng)。它們的使用是可選擇的。
篩管10的組裝方式是本發(fā)明的另一方面。適應(yīng)層16可具有允許 其套到篩管材料14上的內(nèi)徑。篩管材料14和適應(yīng)層16的組件套到基 管12上。之后，在基管12內(nèi)部施加已知的膨脹工具，以使其輕微膨 脹。結(jié)果，篩管材料14和適應(yīng)層16都固定到基管12上，而無需焊接。 這是有利的，因?yàn)楫?dāng)篩管IO下入井筒內(nèi)并被膨脹時(shí)，膨脹過程會(huì)對(duì)焊 縫施加大的應(yīng)力，這會(huì)導(dǎo)致篩管失效。組裝篩管IO的一種選擇方式是 按照剛剛描述過的方式把篩管材料14附著到基管12上，接著在篩管 材料14上固化適應(yīng)層16。另一個(gè)選擇是，可以在篩管材料14上施加 保護(hù)性外套(未示出)，在保護(hù)性外套上安裝適應(yīng)層16。即使是采用 可選擇的穿孔保護(hù)外套(未示出)，連接工藝也是正如前面描述的從 基管12內(nèi)向外膨脹。
孔18可以是各種形狀。它們的功能是在膨脹后允許地層流體流 過。它們可以是圓形孔，或者狹縫，或者其它形狀，或者形狀的組合。 適應(yīng)層16可以由聚合材料制成，優(yōu)選地是當(dāng)持續(xù)暴露于井筒流體時(shí)膨 脹的材料，以更好適應(yīng)井眼30的不規(guī)則形狀，如附圖2所示。附圖2 也顯示了放在篩管材料14之上、適應(yīng)層16之下的外部保護(hù)外套32, 以當(dāng)放入井眼30時(shí)保護(hù)篩管材料14。外套32是具有沖出的開口 33 的已知產(chǎn)品，并且如果使用了適應(yīng)層16，可以選擇性地使用外套32。 它是可選擇的原因在于，在下入過程中適應(yīng)層16 —定程度上提供了期 望的保護(hù)。此外，沒有外套32,適應(yīng)層16可以制作得更厚，以在膨 脹后更好地充填篩管10周圍的環(huán)空中的空隙體積34。適應(yīng)層16的厚 度被井眼和安裝在其內(nèi)部的構(gòu)件的外徑所限制。優(yōu)選地，適應(yīng)層16被
緊緊地?cái)D壓，因?yàn)檫@樣促進(jìn)其移動(dòng)以填充周圍環(huán)空中的空隙。
本領(lǐng)域技術(shù)人員可以意識(shí)到，本發(fā)明允許可膨脹篩管的制造消除
了層之間的焊縫。適應(yīng)材料16的使用允許使用多種膨脹技術(shù)，并提高 了消除由于井眼不規(guī)則而導(dǎo)致的膨脹篩管外部空隙的能力。可供選擇 地，在篩管10不井下膨脹的情況下適應(yīng)材料16可以充分膨脹，以允 許消除礫石充填的必要性。如果該材料由于暴露于井下流體而膨脹， 將其用作適應(yīng)層16是期望的。適應(yīng)層16下面的保護(hù)套32可以用于在 下入過程中保護(hù)篩管材料14。
適應(yīng)層16可以是泡沫材料，優(yōu)選為熱固性泡沫材料，但是也可以 是熱塑性泡沫材料。所示的適應(yīng)層16為圓柱狀，但是可以改變，例如 通過凹的端部或有條紋的區(qū)域(未示出)，以利于布置，或者增強(qiáng)該 層的過濾特性。適應(yīng)層16優(yōu)選地由彈性記憶泡沫材料構(gòu)成，例如開孔 復(fù)合泡沫材料。這種泡沫材料具有通過改變泡沫材料溫度而能從一種 尺寸和形狀轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N尺寸和/或形狀的性質(zhì)。這種泡沫材料可以形 成具有所需原始尺寸和形狀的物體，例如具有所需外徑的圓柱體。這 樣形成的泡沫體接著被加熱，以把它的溫度升高到其轉(zhuǎn)變溫度。當(dāng)它 達(dá)到轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，泡沫材料軟化，允許泡沫體被重新成形為期望的過 渡尺寸和形狀，例如通過壓縮以形成較小直徑的圓柱體。泡沫體的溫 度接著被降低到轉(zhuǎn)變溫度以下，以使泡沫體保留其過渡尺寸和形狀。 當(dāng)隨后重新升高到其轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，泡沫體將恢復(fù)其原始尺寸和形狀。
圓柱狀泡沫適應(yīng)層16可以通過纏繞具有期望的原始外徑ODi的 泡沫毯而初始地形成在篩管IO或基管12上?？晒┻x擇地，在基管12 或篩管10上形成適應(yīng)層16的工藝可以是產(chǎn)生具有期望原始直徑的適 應(yīng)層16的任何其它工藝，例如直接地模制泡沫體。期望的原始外徑 ODi比將布置組件的井眼直徑(BHD)大。例如，具有IO英寸原始外 徑ODi的適應(yīng)層16可以被形成為用于8.5英寸直徑的井眼。
泡沫材料組分被配制，以實(shí)現(xiàn)期望的轉(zhuǎn)變溫度。該性質(zhì)使得可在 預(yù)計(jì)用于特定應(yīng)用的期望轉(zhuǎn)變溫度的情況下配制泡沫材料。例如，在 用于本發(fā)明時(shí)，泡沫材料組分可以被配制，以使轉(zhuǎn)變溫度僅僅略低于
組件將被使用的深度處的預(yù)計(jì)井下溫度。這導(dǎo)致適應(yīng)層16在該期望深 度處的溫度膨脹，并保持被膨脹到井筒壁上。井下溫度可以用于膨脹 適應(yīng)層16;可供選擇地，可以使用其它方式，例如單獨(dú)的熱源。這樣 的熱源可以是纜繩布置的電加熱器，或電池供電的加熱器。例如，這 樣的熱源可以安裝到基管12上、整合到其內(nèi)或安裝成與泡沫適應(yīng)層 16相接觸。加熱器可以從井場(chǎng)地面控制，或者通過定時(shí)裝置或壓力傳 感器控制。還有，可通過從地面向井下泵入的化學(xué)物質(zhì)來產(chǎn)生放熱反 應(yīng)，或者可以通過其它任何合適的方式產(chǎn)生熱量。
適應(yīng)層16可以被制成為用作唯一的過濾媒介，而不使用任何篩管 材料，例如14。這是因?yàn)檫m應(yīng)材料的性質(zhì)是多孔隙的。但是，其常規(guī) 生產(chǎn)技術(shù)是模具在其全部外周留下不滲透層。這個(gè)性質(zhì)允許該材料在 脫模的條件下基本上可以用作封隔材料。但是，如果最終與井眼壁接 觸的外表面的不滲透層被剝離或以其它方式被移走，適應(yīng)層16可以安 裝到基管12或篩管14上，并可以單獨(dú)作為唯一的過濾材料或與篩管 14 一起使用。篩管14可以被配置成專門用于適應(yīng)材料16的結(jié)構(gòu)支撐， 以當(dāng)井筒流體透過適應(yīng)材料16被過濾時(shí)使適應(yīng)材料不會(huì)穿過基管12， 或者篩管可以被完全省掉。適應(yīng)材料16的井上端部和井下端部可具有 來自制造時(shí)模制工藝留下的不滲透層，以更好地把流體引導(dǎo)到基管12 中的開口。
適應(yīng)材料可優(yōu)選地是形狀記憶聚合物，該聚合物是多孔隙的和熱 固性的，盡管也可釆用熱塑性材料，如果熱塑性材料是多孔隙的，或 者可在那種條件下制造。
本發(fā)明上面的公開和描述是示例性的和解釋性的，可以在尺寸、 形狀和材料以及示例結(jié)構(gòu)的具體細(xì)節(jié)上進(jìn)行各種變化，而不偏離本發(fā) 明的實(shí)質(zhì)。
權(quán)利要求
1.一種完井方法，包括利用多孔隙適應(yīng)材料覆蓋至少一個(gè)基管；把所述基管下到井筒中的期望位置；向著井筒壁膨脹適應(yīng)材料；通過所述適應(yīng)材料把流體過濾到所述基管。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，包括 膨脹基管以及所述適應(yīng)材料。
3. 如權(quán)利要求l所迷的方法，包括為所述適應(yīng)材料選擇是泡沫材料的材料。
4. 如權(quán)利要求l所述的方法，包括為所述適應(yīng)材料選擇是形狀記憶聚合物的材料。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，包括 為所述適應(yīng)材料選擇是熱固性的材料。
6. 如權(quán)利要求4所述的方法，包括 為所述適應(yīng)材料選擇是熱塑性的材料。
7. 如權(quán)利要求l所述的方法，包括 提供井下熱源以啟動(dòng)所述膨脹。
8. 如權(quán)利要求l所述的方法，包括從所述適應(yīng)材料上移走不滲透層以暴露適應(yīng)材料中的孔隙。
9. 如權(quán)利要求l所述的方法，包括 在所述基管和所述適應(yīng)材料之間提供支撐元件。
10. 如權(quán)利要求9所述的方法，包括 把篩管用作所述支撐元件。
11. 如權(quán)利要求l所迷的方法，包括 允許所述適應(yīng)材料膨脹以與井筒壁相接觸。
12. 如權(quán)利要求3所述的方法，包括為所述適應(yīng)材料選擇是形狀記憶聚合物的材料。
13. 如權(quán)利要求12所述的方法，包括 為所述適應(yīng)材料選擇是熱固性的材料。
14. 如權(quán)利要求13所述的方法，包括從所述適應(yīng)材料上移走不滲透層以暴露適應(yīng)材料中的孔隙。
15. 如權(quán)利要求14所述的方法，包括 在所述基管和所述適應(yīng)材料之間提供支撐元件。
16. 如權(quán)利要求15所述的方法，包括 把篩管用作所述支撐元件。
17. 如權(quán)利要求16所述的方法，包括 使基管以及所述篩管和適應(yīng)材料膨脹。
全文摘要
篩管組件具有插入后能適應(yīng)井眼形狀的材料。該組件包括膨脹后適應(yīng)井眼形狀的適應(yīng)層。外層被形成為具有孔以允許產(chǎn)出物的流動(dòng)。所選材料優(yōu)選地受熱膨脹，并優(yōu)選地包括熱固性形狀記憶泡沫材料?；苌峡删哂泻Y管，以用作支撐適應(yīng)層或可選擇地用于篩濾的襯底。適應(yīng)層可以自己膨脹或也可從基管內(nèi)使其膨脹。
文檔編號(hào)E21B43/08GK101175893SQ200680016203
公開日2008年5月7日 申請(qǐng)日期2006年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月13日
發(fā)明者R·貝內(nèi)特 申請(qǐng)人:貝克休斯公司