[發明專利]用于井眼的流體過濾裝置和完成井眼的方法

有效

• 申請號: 201280050251.X
• 申請日: 2012-08-23
• 公開（公告）號: CN103874827A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: C·S·耶;T·J·莫菲特;T·A·龍;A·A·特羅什可;M·D·巴里;M·T·赫克;D·A·豪厄爾;A·格林;S·麥克納米;R·S·羅耶;R·F·霍奇;P·奧萊尼克;H·源;W·B·菲舍爾
• 申請（專利權）人: 埃克森美孚上游研究公司
• 主分類號: E21B43/08
• 分類號: E21B43/08
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 趙蓉民;張全信

相關申請的交叉引用

本申請要求2011年10月12日提交的美國臨時專利申請61/546,400的權益。

發明背景

本章節打算介紹現有技術的各個方面，其可能與本公開的示例性實施方式相關。相信這種討論有助于提供促進更好理解本公開具體方面的框架。因此，應當理解，本章節應當以此角度閱讀并且不必承認為現有技術。

發明領域

本公開涉及完井和井下作業的領域。更具體地，本發明涉及防砂裝置，以及使用流體過濾裝置進行井眼操作的方法。

技術討論

在油井和氣井的鉆孔中，使用在鉆柱的下端向下推動的鉆頭形成井眼。在鉆探到預定深度后，鉆柱和鉆頭被取出，以及井眼用套管柱襯住。從而環空區域在套管柱與地層之間形成。通常進行固井作業，以便用水泥填充或“擠壓”所述環空區域。水泥和套管的組合加強了井眼以及促進了套管后面的地層的隔離。

將數個具有逐漸變小的外徑的套管柱放置在井眼中是常見的。鉆孔以及接著固結逐漸變小的套管柱的過程被重復數次，直到井已經達到總深度。被稱為生產套管的最終套管柱被固結到位并被穿孔。在一些情況下，最終的套管柱是襯管，即未連接回地面的套管柱。

作為完井過程的一部分，將井口在地面安裝。井口控制采出液到地面的流動或流體到井眼的注入。也提供流體收集和處理設備，例如管、閥和分離器。然后可以開始生產作業。

在一些情況下，井眼在松散或“未固結的”地層中完成。這意味著，隨著采出液被生產到井眼中，地層顆粒，例如砂和細料，也可能侵入井眼。這樣的顆粒對生產設備有害。更具體地，地層顆粒可能侵蝕井下的泵以及在地面的管、閥和流體分離設備。

未固結地層的問題可能與下套管井眼的完井相關地發生。在那種情況下，地層顆粒可能侵入穿過生產套管形成的穿孔和周圍的水泥護層。然而，當井眼作為“裸眼”完井形成時，未固結地層的問題會明顯得多。

在裸眼完井中，生產套管不延伸通過生產區域和穿孔；而是生產區域保持未下套管，或是“敞開的”。接著，生產柱或“油管”被安置在井眼中，向下延伸到低于最后的套管柱并穿過地下地層。

裸眼完井相對于下套管井完井具有某些優點。首先，因為裸眼完井沒有穿孔通道，地層流體可以徑向360度在井眼上會聚。這具有消除與會聚徑向流相關的附加壓降以及接著線性流動通過填充顆粒的穿孔通道的好處。與裸眼完井相關的壓降降低實質上保證了這將比同一地層中沒有增產措施的下套管井更有生產力。其次，裸眼技術時常比下套管完井更便宜。在這方面，裸眼完井消除了固結、穿孔和穿孔后清潔作業的需要。

裸眼完井中的常見問題是井眼直接暴露于周圍地層。如果地層是未固結的或重砂的，采出液到井眼的流動可能攜帶地層顆粒，例如砂和細料。

為了控制砂和其他顆粒的侵入，可以采用防砂裝置。防砂裝置通常被穿過地層安裝在井下，以截留大于一定直徑的固體物質而又允許流體產生。防砂裝置通常包括被稱為中心管的細長管狀體，其具有很多狹縫形開口或穿孔。接著所述中心管通常被纏繞上過濾介質，例如井篩管、繞絲篩管或金屬網篩管。

為了增強防砂裝置，尤其是在裸眼完井中，安裝礫石充填是常見的。礫石充填井包括在防砂裝置被懸掛或以其他方式被放置在井眼中后，將礫石或其他顆粒物質放置在防砂裝置周圍。為了安裝礫石充填，顆粒物質通過攜帶液被運送到井下。攜帶液與礫石一起形成礫石漿。該漿在合適位置干燥，留下礫石的周圍填充。礫石不僅有助于顆粒過濾，而且有助于保持井眼完整性。

在油氣工業中部署獨立的篩管也是眾所周知的。這些篩管被放置到井眼的生產柱的端部。一般而言，安裝獨立的砂篩管比礫石充填更成本有效。然而，獨立的篩管往往沒有礫石充填結實。暴露于最初裸井眼環空的獨立篩管中的單個防砂屏障在井生產期間更容易受到侵蝕損壞。

在任意一種情況下，砂篩管有時候被安裝橫跨高壓力地層中。這些地層可受到快速侵蝕。當篩管被安裝在例如具有高滲透性條紋的高壓力、高生產力的地層中時，砂篩管特別容易出現故障。砂篩管還可能被殘留泥漿或產生的地層砂局部堵塞，留下采出液的“熱點”。這樣的熱點容易受到砂侵蝕。進一步地，砂篩管可能在下入階段被損壞。

為了加強砂篩管和保護篩管免受所謂的“熱點”，MazeFlo^TM防砂系統先前已經開發。這項技術在2008年被授予專利，為美國專利7,464,752。在一個實施方式中，該技術提供一對尺寸適于沿生產地層放置在井眼中的同心過濾管狀體。