專利名稱：具有排放組件的井過濾篩的制作方法
技術領域：
本說明書涉及用于地下鉆井孔的過濾裝置。
背景技術：
幾個世紀以來，已經對井進行鉆孔以從地下地層中提取油、天然氣、水和其它流體。在提取流體時，采油管設置在鉆井孔中，既增強鉆井孔的結構整體性，同時有助于從井中提取流體。為了使得流體流入采油管中，通常在與井的生產區對應的帶的分段中在管狀帶中設置孔隙。盡管穿孔允許來自地層的期望流體進入，在生產過程中，這些穿孔還能夠使得不期望的材料從周圍的地層流入井中。諸如地層砂和其它顆粒的碎屑可連同地層流體一起落入或被掃入管道中，污染了回收的流體。不僅砂如此，其它顆粒也污染回收的流體，這種顆粒可為井操作員帶來許多附加的問題。例如，隨著顆粒流過生產設備，顆粒逐漸地腐蝕設備。不期望的顆粒可阻擋流體通過，積聚在室中，并且摩擦部件。維修和更換由顆粒流入損壞的生產設備可能成本非常高并且非常耗時，尤其是對于有時位于地面以下幾百英尺深的井底設備。因此，為了防止顆粒進入生產設備，同時保持充分的流體流路，已經開發并且采用各種生產過濾器和過濾方法，包括礫石過濾層和井過濾篩組件。已經采用了多種井過濾篩過濾設計。井過濾篩組件為這樣的篩一個或多個層安裝到井中，能夠過濾例如來自周圍礫石過濾層的砂、碎石和礫石的規定尺寸和較大的顆粒的通過。井過濾篩的具體設計可將可能弓I導的地下地層的類型以及井的類型考慮進去。
發明內容
方案包含具有細長基管的井過濾篩組件，所述細長基管中具有孔隙。過濾層存在于基管的周圍。排放組件位于基管和過濾層之間。排放組件包括在篩上承載的多個細長豎管。排放層支撐過濾層遠離細長基管并且在基管和過濾層之間限定通過排放組件使流體橫向連通的細長通道。方案包含在井中使用的篩組件。所述篩組件包括細長的帶孔隙的管道和在管道上承載的第一篩層。篩組件進一步包括在第一篩層和帶孔隙的管道之間的第二篩層以及在第二篩層和帶孔隙的管道之間的第三非編織的篩層。第三非編織的篩層是由纏繞成圓筒形狀的平面型非編織網狀片材形成的。平面型片材具有在大致相同的方向上取向并且位于第一平面中的第一多根絲(wire，線/絲線)以及附固到第一多根絲并且位于第二平面中的第二多根絲。方案包含使流體在井中連通的方法。在所述方法中，通過井過濾篩組件的過濾層從流體中濾出顆粒。流體經由限定在井過濾篩組件的排放組件中的細長通道通過井過濾篩組件橫向地連通。排放組件位于井過濾篩組件的過濾層和基管之間并且包括在篩上承載的多個細長豎管，所述豎管支撐過濾層遠離細長基管并且限定細長通道。方案中的一個或多個可以包括下述特征中的一些、不包括下述特征中的任一個或包括全部的下述特征。多個豎管可以為由首次提到的篩承載的第二篩的絲。第二篩可以為非編織的篩。多個豎管可以為不布置在篩中的豎管。豎板可相對于細長基管大致縱向地取向，并且細長通道可以基本延伸排放組件的不受橫穿通道的結構阻礙的整個長度。豎管可限定多個細長通道，并且所述通道可以彼此基本平行。過濾層可以為絲網，并且豎管可以具有比過濾層絲網的絲低的規格(gage，計量器)。過濾層可以為絲網，并且過濾層絲網的絲之間的最大尺寸可以小于排放組件的豎管之間的最大尺寸。過濾層可以為絲網，并且過濾層絲網的絲之間的最大尺寸可以小于排放組件篩的絲之間的最大尺寸。井過濾篩組件可以包括圍繞過濾層的帶孔隙的屏蔽管。
圖IA為包括多個井過濾篩組件的實施例井系統的側剖視圖。圖IB為實施例井過濾篩組件的側剖視圖。圖2A為實施例排放組件的立體圖。圖2B為在并入圖2A的排放組件的實施例井過濾篩組件的端的中間截取的軸向剖視圖。圖2C為并入焊接的絲網的實施例排放組件的立體圖。圖2D為在并入圖2C的排放組件的實施例井過濾篩組件的端的中間截取的軸向剖視圖。在各個附圖中相同的附圖標記表示相同的元件。
具體實施例方式圖IA示出了包括多個井過濾篩組件12的實施例井系統10。井系統10顯示為平井，具有在所關注的地下區域M中偏斜成水平或大致水平的鉆井孔14。套管16在鉆井孔的垂直部分中通過水泥接合并且在表面20處與井頭18耦合。鉆井孔14的其余部分完全是開口孔(即，無套管)。采油管22從井頭18延伸出，通過鉆井孔14并且進入所關注的地下區域M。生產采油封隔器沈密封采油管22和套管16之間的環。采油管22在從地下區域M到表面20生產流體(例如，油、氣體、和/或其它流體)時工作。采油管22包括一個或多個井過濾篩組件12 (顯示兩個)。在一些情形下，采油管22和鉆井孔14的開口孔部分之間的環可能被礫石和/或砂塞滿(為了方便起見下文中稱為礫石過濾層26)。井過濾篩組件12和礫石過濾層沈使得采油管22和地下區域M之間的流體連通。礫石過濾層 26提供地層的顆粒和較大碎塊通過而進入采油管22的第一階段的過濾。井過濾篩組件提供了第二階段的過濾，并且井過濾篩組件被配置為針對規定尺寸和較大的顆粒通過而進入采油管22中進行過濾。盡管在平井系統10的背景下顯示，井過濾篩組件12可設有其它井構造，包括具有垂直或基本垂直鉆井孔的垂直井系統、具有偏離于普通鉆井孔的多個鉆井孔的多邊井系統和/或其它井系統。而且，盡管在生產的背景下描述，井過濾篩組件12可用于其它背景，包括噴射、井處理和/或其它應用。如圖IB所示，實施例井過濾篩組件12包括帶孔隙的基管100 (具有方形、圓形、帶槽和/或其它形狀的孔隙140)，所述基管承載包括排放組件110的井過濾篩層105。排放組件110包括與支撐層115相鄰并且在一些情形下與支撐層115接合(例如，焊接、硬釬焊和 /或粘合)并且由支撐層115承載的隔開層(standoff layer) 120。在一些實現中，隔開層 120可布置在支撐層115和基管100之間(如圖所示)、在支撐層115和排放組件110外部的其它層105之間，或者隔開層120可以既布置在支撐層115和基管100之間又布置在支撐層115和排放組件110周圍的其它層105之間。排放組件110被構造為有利于流體橫向通過井過濾篩組件12，并且在一些情形下，有利于流體沿著井過濾篩組件12的長度軸向地通過。例如，隔開層120形成基管100和其它層105之間的分離，從而形成細長通路122，流體流通過所述細長通路連通。在一些實現中，通路122可以為連續的并且對于排放組件110 的長度(整個長度或大致整個長度)或僅對于排放組件110的長度的部分(例如，排放組件的長度的大約3/4、1/2、1/4、1/8、1/16、1/32長度或其它部分)不受阻礙。支撐層115支撐支撐層115外部的其它層105以防止其塌縮且因此阻礙或局部阻礙由隔開層110形成的通路122。流體通過隔開層120的連通可有利于在基管100的端的中間流更加均勻地分布到孔隙140，從而改進井過濾篩組件12的內部和外部之間的流體流。流體通過隔開層120 的連通可有利于流體通過到達井過濾篩組件12的端。例如，流體與井過濾篩組件12的端的連通可以在如下情形中是期望發生的即，流經由篩閥、流入控制裝置、和/或其它方式在井過濾篩組件12的端處在井過濾篩層105和基管100的內部之間連通。井過濾篩層105進一步包括過濾層125，過濾層作為井過濾篩組件12的主精細過濾機構工作，并且過濾層被構造為允許流體流過并且針對由井過濾篩組件12過濾的最小顆粒的通過進行過濾。過濾層125可以具有每英寸計數的最高網和/或其它井過濾篩層 105的任何通過的最小孔隙。盡管僅示出了一個過濾層125，在一些情形下，可以包括附加的過濾層和/或過濾層可并入排放組件110中(例如，支撐層11 。如果設置多個過濾層 125，則它們可各自被構造成針對相同尺寸顆粒的通過進行過濾，或者過濾層125中的一個或多個可被構造成針對不同尺寸顆粒的通過進行過濾。井過濾篩組件12包括外屏板130，所述外屏板圍繞井過濾篩層105并且形成井過濾篩組件12的外部以保護并且保持下面的層的整體性。在一些情形下，外屏板層130為具有方形、圓形、帶槽和/或其它形狀的孔隙135的帶孔隙管，與允許流體通過外屏板層130。 外屏板130可以執行初始過濾功能，針對較大顆粒通過而進入下面的井過濾篩層105進行
過濾ο盡管上文僅討論了排放組件110和過濾層125，井過濾篩組件12可以包括另外類型的附加層，和/或在外屏板130的下方可以包括附加的排放組件110和/或過濾層125。圖2A示出了具有位于支撐層225內的隔開層210的實施例排放組件200的立體圖。隔開層210包括多個縱向(即，平行或大致平行于排放組件的縱軸線，因此平行或大致平行于井過濾篩組件)取向的細長豎管205，細長豎管與支撐層225的內表面220接合。縱向取向的豎管205在它們之間形成了細長縱向通路215，所述縱向通路有利于流體沿著排放組件200縱向地通過。如圖所示的縱向通路對于排放組件200的長度(整個長度或大致整個長度)是連續的，并且完全不受橫穿絲或其它橫向結構件的阻礙。盡管顯示為圓形絲或桿，豎管205可以具有呈現出各種不同幾何形狀的橫截面輪廓。例如，豎管205可以具有矩形、三角形或其它形狀的橫截面。而且，豎管205可以為連續的構件、或非連續的構件，例如，形成為支撐層225的表面和/或與支撐層225的表面接合的凸起的結塊。盡管顯示為縱向通路215，豎管205可被設置為限定沿其它方向的通路215(例如，周向的、螺旋形的和 /或其它)。在一些實現中，例如參見圖2C，焊接的篩(例如，方形焊接篩、和/或其它篩)可代替多個獨立的豎管205使用或與多個獨立的豎管205 —起使用。焊接的篩為非編織的篩， 其包括沿一個方向取向的第一多根平行絲250，使得第二多根平行絲255焊接、硬釬焊和/ 或以其它方式固定到第一多根絲并且沿第二方向取向。在方形焊接篩中，第一和第二方向基本垂直，并且橫穿絲之間的間距基本相等以限定絲之間的方形空間。通常，所有的第一多根絲250位于篩的一側，并且所有的第二多根絲255位于篩的相對側。焊接的篩通常為預先制造和商業途徑可獲得而形成的平直型片材，并且可卷成管狀形狀以便用作隔開層210。 例如，當篩平直時，第一多根絲250完全位于一個平面中，并且第二多根絲255完全位于不同的平面中。在一些實現中，焊接的篩可位于排放組件200中，使得隔開層210的內表面上的絲沿著排放組件200縱向地取向(即，限定豎管)，并且隔開層210的外表面上的絲與支撐層225相鄰并且周向地環繞排放組件200。因此，絲網的縱向取向的絲限定豎管205和它們之間的縱向通路。位于篩的外部上的周向取向的絲不阻礙縱向通路。在一些實現中，在隔開層210的內表面上的絲的規格可以小于(即，較大的直徑)在隔開層210的外表面上的絲的規格。在一些情形下，絲網隔開層210的內表面上的相鄰絲之間的間距可以大于絲網隔開層210的外表面上的相鄰絲之間的間距。支撐層225可以為焊接和/或編織的篩(例如，方形焊接的篩、方形編織的篩、和 /或其它篩)。在一些情形下，支撐層225的每英寸計數的網高于隔開層210的每英寸計數的網(即，能夠針對較小顆粒的通過進行過濾)。在一些情形下，支撐層225的絲規(wire gage，線規)高于隔開層210中的一些絲或所有絲的絲規(即，較小的直徑)。在一些情形下，隔開層210中的卷曲絲的絲規大于支撐層225的卷曲層和/或橫絲層。注意的是，本文中術語“網”的使用用于排除纏繞的絲篩，即通過關于以大致圓筒形狀布置的多根縱向絲螺旋地纏繞絲而形成為圓筒的篩。圖2B為在并入承載到基管230上的排放組件200的實施例井過濾篩組件MO的端的中間截取的軸向剖視圖。圖2B還示出了井過濾篩組件MO中包括的網過濾層235和保護性的外屏蔽層M5。如圖所示，豎管205接觸基管230的外表面支撐支撐層225并且將支撐層225與基管230分離。豎管205可以在繞著基管纏繞支撐層225 (和豎管20 之前與支撐層225接合(例如，焊接、硬釬焊、粘合和/或以其它方式接合)。在其它實施例中， 豎管205可以在支撐層225繞著基管230纏繞之前與基管230的外表面接合并且圍繞基管 230的外表面定位。豎管205圍繞基管230的構架提供了基管230和支撐層225之間的偏移h。偏移h和豎管205之間的寬度w均島嶼過濾層235中的任何其它通道的高度或寬度。實際上，在其它實現中，基管230可被制造成將肋構件205或其它孤立的豎管形成為基管230本身的結構。圖2D為在并入焊接的絲網排放組件200’的實施例井過濾篩組件M0’的端的中間截取的軸向剖視圖。除了排放組件200’將焊接的絲網作為隔開層210’并入之外，井過濾篩組件對0’具有與井過濾篩組件230相似的構造。 已經描述了本發明的多個實施方案。盡管如此，將理解的是，在不偏離本發明的精神和范圍的情況下，可以做出各種改進。因此，其它實施方案在下面的權利要求的范圍之內。
權利要求
1.一種井過濾篩組件，包括其中具有孔隙的細長基管；圍繞所述基管的過濾層；以及在所述基管和所述過濾層之間的排放組件，所述排放組件包括承載到篩上的多個細長豎管，排放層支撐所述過濾層遠離所述細長基管并且在所述基管和所述過濾層之間限定使流體通過所述排放組件橫向連通的細長通道。
2.如權利要求1所述的井過濾篩組件，其中，所述多個豎管包括由第一次提到的篩承載的第二篩的絲。
3.如權利要求2所述的井過濾篩組件，其中，所述第二篩為非編織篩。
4.如權利要求1所述的井過濾篩組件，其中，所述多個豎管不布置在篩中。
5.如權利要求1所述的井過濾篩組件，其中，所述豎管關于所述細長基管大致縱向地取向，并且所述細長通道基本延伸于所述排放組件的整個長度而不受橫穿所述通道的結構阻礙。
6.如權利要求1所述的井過濾篩組件，其中，所述豎管限定多個細長通道，并且所述通道彼此基本平行。
7.如權利要求1所述的井過濾篩組件，其中，所述過濾層為絲網，并且所述豎管具有比所述過濾層絲網的絲較低的規格。
8.如權利要求1所述的井過濾篩組件，其中，所述過濾層為絲網，并且所述過濾層絲網的絲之間的最大尺寸小于所述排放組件的豎管之間的最大尺寸。
9.如權利要求8所述的井過濾篩組件，其中，所述過濾層為絲網，并且所述過濾層絲網的絲之間的最大尺寸小于所述排放組件篩的絲之間的最大尺寸。
10.如權利要求1所述的井過濾篩組件，進一步包括圍繞所述過濾層的帶孔隙的屏蔽管。
11.一種在井中使用的篩組件，包括細長帶孔隙管道；承載到所述管道上的第一網層；在所述第一網層和所述帶孔隙管道之間的第二網層；以及在所述第二網層和所述帶孔隙管道之間的第三非編織網層，所述第三非編織網層是由纏繞成圓筒形狀的平面型非編織網片材形成的，所述平面型片材具有沿大致相同方向取向并且位于第一平面中的第一多根絲以及固定到所述第一多根絲并且位于第二平面中的第二多根絲。
12.如權利要求11所述的篩組件，其中，所述第三非編織網層包括方形篩。
13.如權利要求11所述的篩組件，其中，所述第一多根絲沿著所述細長帶孔隙管道大致縱向地取向并且限定細長通道，所述細長通道大致延伸于所述第三非編織網層的整個縱向尺寸而不受橫穿通道的結構阻礙。
14.如權利要求11所述的篩組件，其中，所述第一網層為絲網，并且所述第三非編織網的所述第一多根絲具有比所述第一網層的絲低的規格。
15.如權利要求11所述的篩組件，其中，所述第一網層為絲網，并且所述第一網層的絲之間的最大尺寸小于所述第三非編織網的所述第一多根絲之間的最大尺寸。
16.如權利要求11所述的篩組件，其中，所述第三非編織網固定到第二網。
17.一種使流體在井中連通的方法，包括通過井過濾篩組件的過濾層從流體中過濾顆粒；以及經由限定在所述井過濾篩組件的排放組件中的細長通道使流體通過所述井過濾篩組件橫向連通，所述排放組件位于所述過濾層和所述井過濾篩組件的基管之間并且包括承載到篩上的多個細長豎管，所述細長豎管支撐所述過濾層遠離所述細長基管并且限定所述細長通道。
18.如權利要求17所述的方法，其中，所述多個豎管包括由所述第一次提到的篩承載的第二非編織網的絲。
19.如權利要求17所述的方法，其中，所述多個豎管不設置在篩中。
20.如權利要求17所述的方法，其中，所述豎管關于所述細長基管大致縱向取向，并且所述細長通道基本延伸于所述排放組件的整個長度而不受橫穿所述通道的結構阻礙。
全文摘要
提供了一種井過濾篩組件240、240’，其具有細長基管230，細長基管中具有孔隙。過濾層位于所述基管的周圍。排放組件200、200’位于所述基管和所述過濾層之間。所述排放組件包括承載到篩225上的多個細長豎管205。排放層支撐所述過濾層而遠離所述細長基管并且限定在所述基管和所述過濾層之間的細長通道215，所述細長通道使流體通過所述排放組件橫向地連通。
文檔編號E21B43/08GK102369338SQ201080014361
公開日2012年3月7日 申請日期2010年4月7日 優先權日2009年4月8日
發明者讓-馬克·洛佩斯, 阿龍·J·邦納 申請人:哈利伯頓能源服務公司