[發明專利]防砂篩管組件及其使用方法

有效

• 申請號: 200980133882.6
• 申請日: 2009-08-25
• 公開（公告）號: CN102137984A
• 公開（公告）日: 2011-07-27
• 發明（設計）人: 羅納德·G·迪斯特赫夫特;金·萬斯·科諾爾;卡爾·彼斯麥·弗洛森;弗洛伊德·倫道夫·西蒙茲;湯米·弗朗克·格里格斯比;威廉·馬克·理查茲
• 申請（專利權）人: 哈利伯頓能源服務公司
• 主分類號: E21B43/08
• 分類號: E21B43/08
• 代理公司: 隆天國際知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 鄭特強;付永莉

技術領域

本發明一般涉及對從地層開采出顆粒材料進行控制，并具體地涉及一種具有可徑向延伸的過濾構件的防砂篩管組件，該可徑向延伸的過濾構件可操作為在激活時接觸地層。

背景技術

不限制本發明的范圍，例如參照經由一穿過未燒結或松散燒結的地層的井眼對烴的開采來描述本發明的背景技術。

在地下鉆井和完井領域中公知的是，在從穿過未燒結或松散燒結的地層的井開采烴時，會開采出例如砂之類的顆粒材料。開采出這類顆粒材料會導致發生許多問題。例如，顆粒材料導致井內的部件例如油管、流動控制裝置和安全裝置磨損。另外，顆粒材料會部分或完全地阻塞油井，需要進行昂貴的井大修(workover)。還有，如果顆粒材料被開采到地表，則必須通過地表的處理設施將這些顆粒材料從烴流體中移除。

一種用于防止開采出這種顆粒材料的方法是以礫石充填鄰近未固結或松散固結的開采層段的井。在典型的礫石充填完井中，將防砂篩管下降到工作管柱上的井眼中，到達最接近期望的開采層段的位置。然后，將包含液體載體和例如礫石之類的顆粒材料的流體漿沿工作管柱向下泵送，并進入防砂篩管與穿孔的井套管或裸眼開采區之間的井內環空(well?annulus)。

流體載體通過流經防砂篩管而流入地層、返回地表，或者兩者皆有。在任一種情況下，礫石沉積在防砂篩管周圍，以形成礫石充填，這種礫石充填對于烴流體的流動來說是高度地可滲透的，但可阻擋烴流體中所攜帶的顆粒流動。這樣，礫石充填能成功防止與從地層開采出顆粒材料相關聯的問題。

然而，已經發現期望開采層段的完整礫石充填難以實現；在延伸的井眼或傾斜的井眼中，包括具有長的水平開采層段的井眼中，尤其如此。這些未完成的充填通常是液體載體進入開采層段的滲透部而造成礫石脫水，并在環空中形成砂橋的結果。此后，砂橋防止漿流到環空的剩余部分，這樣依次防止充足的礫石堆放在開采層段的剩余部分。

另外，已經發現礫石充填在某些裸眼完井中不可行。已經嘗試在這種裸眼完井中使用可擴張的金屬防砂篩管。這些可擴張的金屬防砂篩管典型地安裝在井眼中，然后使用穿過篩管的內部的液壓沖模(hydraulic?swage)或錐體或者其他金屬成形技術，徑向擴張這些可擴張的金屬防砂篩管。除了從地層流體濾出顆粒材料之外，這些可擴張的防砂篩管的一個益處是它們為地層提供徑向支撐，這有助于防止地層坍塌。然而，已經發現因為井眼的輪廓并不均勻，所以傳統的可擴張的防砂篩管并不是在它們的整個長度上都接觸到井眼的壁。更具體地，由于鉆井眼的過程和井下巖層的異質性，通常發生沖蝕(washouts)或其他不規則現象，這導致井眼內的某些位置具有比其他區域更大的直徑，或者具有非圓形的橫截面。因此，當可擴張的防砂篩管擴張時，在可擴張的防砂篩管與井眼的不規則區域之間生成孔隙，這已經導致可擴張的防砂篩管與井眼之間的不完全接觸。另外，對于某些傳統的可擴張的防砂篩管，螺紋連接件是不可擴張的，這生成非常復雜的輪廓，至少其中一部分防砂篩管不接觸井眼。進一步，當傳統的可擴張的防砂篩管擴張時，擴張的篩管的徑向強度急劇降低，導致對井眼的徑向支撐力極小(如果還有的話)。

因此，需要這樣一種防砂篩管組件，其防止從穿越含烴地層的井開采出顆粒材料而無需執行礫石充填操作。還需要這樣一種防砂篩管組件，其對地層提供徑向支撐而無需擴張金屬管。進一步，需要這樣一種防砂篩管組件，其適合在長的水平的裸眼完井中操作。

發明內容

在此公開的本發明包括一種防砂篩管組件，其防止從穿越含烴地層的井中或作為注入井操作的井中開采出顆粒材料。本發明的防砂篩管組件可取得這種效果而無需執行礫石充填操作。另外，本發明的防砂篩管組件對地層提供了徑向支撐而無需擴張金屬管。進一步，本發明的防砂篩管組件適合用于長的水平開采層段中的裸眼完井的操作。

在一個方案中，本發明致力于一種可操作地置于井眼內的防砂篩管組件。該防砂篩管組件包括基管，該基管具有位于其側壁部中的至少一個開口并具有內部流路。多個可徑向延伸的過濾構件各自可操作地與基管的至少一個開口相連。可徑向延伸的過濾構件的周向尺寸小于其縱向尺寸。可徑向延伸的過濾構件還具有徑向縮回的行進形態和徑向延伸的操作形態；在徑向延伸的操作形態下，可徑向延伸的過濾構件優選緊密接近或接觸井眼。

在一個實施例中，可溶脹材料層布置在基管與可徑向延伸的過濾構件的至少一部分之間，由此響應于接觸活化流體，可溶脹材料層徑向擴張而引起可徑向延伸的過濾構件從其行進形態操作到其操作形態。在這個實施例中，活化流體可以是烴流體、水、氣或類似材料。