CN101994499A

CN101994499A - 可膨胀的滤筛组件

Info

Publication number: CN101994499A
Application number: CN2010102533464A
Authority: CN
Inventors: 卢克·W·霍尔德曼; 阿尔夫·科尔比约恩·塞夫雷
Original assignee: Halliburton Energy Services Inc
Current assignee: Halliburton Energy Services Inc
Priority date: 2009-08-12
Filing date: 2010-08-12
Publication date: 2011-03-30
Anticipated expiration: 2030-08-12
Also published as: SG169289A1; EP2295716A2; US20110036567A1; CN101994499B; MY175811A; AU2010206092B2; EP2295716A3; US20130036591A1; US8302680B2; AU2010206092A1; US9097105B2

Abstract

本发明描述了一种可膨胀的滤筛组件，尤其是能够被设置于用于烃类流体生产的井筒中的滤筛组件。该滤筛组件能够支撑用于接收烃类流体的导管，并能够减少或消除由可膨胀材料引起的导管的堵塞。该滤筛组件可包括位于导管与中心管外部的可膨胀材料之间的支撑材料。该导管可包括多个穿孔，并能够接收和引导来自地层的烃类流体。该可膨胀材料在与活化流体接触之后能够扩张，并且能够使导管朝向井筒的表面移位。该可膨胀材料能够比支撑材料扩张更大的程度，并且支撑材料能够减少或防止由可膨胀材料扩张所引起的穿孔的堵塞。

Description

可膨胀的滤筛组件

技术领域

本发明大体上涉及一种用于地下流体生产的控制滤筛(control screens)，并且更具体地涉及(尽管不一定仅涉及)一种可膨胀的(swellable)滤筛组件，该滤筛组件具有用于导管的支撑材料。

背景技术

烃类可通过穿过地层的井筒生产。在某些情况下，该地层可能是未固结的或松散固结的。来自此类地层中的诸如砂子之类的颗粒物质可能与烃类一起被产出。颗粒物质的产出会造成许多问题。这些问题例如包括：颗粒物质在地表产出、致使生产组件中的部件磨损、部分地或完全地堵塞生产层段(production interval)、以及因坍塌到生产组件的一部分或全部上而造成生产组件的损坏。

可以使用可扩张(expandable)的例如防砂滤筛的控制滤筛为地层提供稳固性，以防止或减少坍塌并从烃类流体中过滤出颗粒物质。可扩张的防砂滤筛可以包括可膨胀材料(例如，高膨胀橡胶)以及在该可膨胀材料外部的过滤装置。可膨胀材料可邻近于生产层段被设置，并且可膨胀材料在被流体活化(activate)时能够扩张，以使过滤装置向井筒移位。过滤装置可以包括多个穿孔，来自地层的烃类流体可经由这些穿孔被接收和引导至生产管中。这类可扩张的防砂滤筛可在过滤和为地层提供稳固性等方面发挥有效作用。

然而，在某些应用中，可膨胀材料在与活化流体接触之后可能会扩张至穿孔内。可膨胀材料扩张至穿孔内可导致可膨胀材料部分地或完全地堵塞过滤装置的穿孔。被堵塞的穿孔可减少或阻止烃类流体流到生产管的内部流路。可能需要对控制滤筛组件进行再加工以减少阻塞。因为再加工需要使烃生产暂停一定的时间并且需要执行将控制滤筛组件定位于井筒中的重复作业，所以再加工会耗费大量的时间和金钱。

因此，期望获得可提供对地层的径向支撑、并可减少或消除堵塞的滤筛组件。还期望获得能够减少或消除堵塞的滤筛组件的制造方法。

发明内容

本发明的某些实施例是针对能够接收来自含烃地层的烃类流体并能减少或消除堵塞的滤筛组件。减少或消除堵塞能够减少或消除再加工的需要。滤筛组件可包括位于可膨胀材料外部的导管和支撑材料。导管可被构造成用以接收来自地层的烃类流体。支撑材料可防止或减少当可膨胀材料扩张时由可膨胀材料引起的导管的堵塞。某些滤筛组件还能够为地层提供稳固性。

在一个方案中，提供一种能够被设置于孔道(bore)中的滤筛组件。该滤筛组件可以包括可膨胀材料、导管以及支撑材料。可膨胀材料可被设置于中心管(base pipe)的外部。导管可被设置于可膨胀材料的外部。支撑材料可被设置于可膨胀材料与导管之间。可膨胀材料在与活化流体接触时能够扩张，并且使导管的至少一部分朝向孔道的表面移位。可膨胀材料在与活化流体接触时能够比支撑材料更大程度地扩张。

在一个实施例中，支撑材料为低膨胀的橡胶合成物(rubber compound)。

在一个实施例中，支撑材料为当可膨胀材料扩张时能够保持初始形状的非膨胀的橡胶合成物。

在一个实施例中，可膨胀材料包括槽，并且导管和支撑材料被设置于该槽中。

在一个实施例中，导管为包含用于从烃类流体中过滤出颗粒物质的过滤介质(media，媒介)的过滤导管。

在一个实施例中，导管包括多个穿孔。支撑材料可使至少一部分所述穿孔与可膨胀材料隔离。

在一个实施例中，支撑材料为氢化丁腈橡胶(HNBR)。

在一个方案中，提供一种能够被设置于孔道中的滤筛组件。该滤筛组件包括可膨胀材料、导管以及支撑材料。可膨胀材料被设置于中心管的外部。导管包括多个穿孔，并且被设置于可膨胀材料的外部。支撑材料被设置于可膨胀材料与导管之间。支撑材料可使至少一部分的所述穿孔与可膨胀材料隔离。可膨胀材料在与活化流体接触时能够扩张，并且使导管的至少一部分朝向孔道的表面移位。

在一个方案中，提供一种能够被设置于孔道中的滤筛组件的制造方法。该制造方法包括：将一铸造构件(casting member)定位于中心管外部。支撑材料被定位于铸造构件与中心管之间。可膨胀材料被设置在支撑材料与中心管之间。该可膨胀材料在活化流体的作用下能够扩张。对膨胀材料进行加工以形成在其中设置该铸造构件和支撑材料的槽。从槽中移除该铸造构件。导管被定位于槽中。

在一个实施例中，框架构件被定位于中心管的外部。通过将铸造构件联结到框架构件能够将该铸造构件定位于中心管的外部。

所提出的这些说明性方案和实施例并非用于局限或限定本发明，而是提供了多个有助于理解本申请中所披露的创造性构思的实例。在审阅了整个申请之后，本发明的其它方案、优点及特征将变得显而易见。

附图说明

图1A为具有根据本发明一个实施例的呈下放(送入)构型(runningconfiguration)的滤筛组件的井系统的示意图。

图1B为具有根据本发明一个实施例的呈操作(作业)构型(operatingconfiguration)的滤筛组件的井系统的示意图。

图2A为沿根据本发明一个实施例的图1A的呈下放构型的滤筛组件沿线2A-2A的剖视图。

图2B为沿根据本发明一个实施例的图1B的呈操作构型的滤筛组件沿线2B-2B的剖视图。

图3为根据本发明一个实施例的滤筛组件的侧视图。

图4A为根据本发明一个实施例的呈下放构型的滤筛组件的剖视图。

图4B为根据本发明一个实施例的呈操作构型的滤筛组件的剖视图。

图5为根据本发明一个实施例的中心管和框架构件的立体图。

图6为示出根据本发明一个实施例的联结到图5的框架构件的铸造构件的立体图。

图7为示出根据本发明一个实施例的定位于图6的中心管与铸造构件之间的支撑材料的立体图。

图8为示出根据本发明一个实施例的定位于图7的中心管上的可膨胀材料的立体图。

图9为示出根据本发明一个实施例的、在移除了铸造构件和框架构件之后图8的可膨胀材料中的槽的立体图。

图10为示出根据本发明一个实施例的定位于图9的槽中的导管的立体图。

具体实施方式

本发明的某些方案和实施例涉及能够被设置在地层的用于从地层中生产烃类流体的孔道(例如，井筒)中的滤筛组件。滤筛组件可被构造成用以支撑导管并减少或消除由可膨胀材料引起的导管的堵塞。根据某些实施例的滤筛组件包括位于在中心管外部的导管与可膨胀材料之间的支撑材料。该导管可包括多个穿孔，并可接收和引导来自地层的烃类流体。可膨胀材料在与活化流体接触之后能够扩张，并可以使导管朝向孔道的表面移位。可膨胀材料能够比支撑材料更大程度地扩张，并且支撑材料可减少或防止由可膨胀材料的扩张所引起的穿孔的堵塞。例如，支撑材料可使穿孔与可膨胀材料隔离。

支撑材料可以为能够在与活化流体接触之后保持初始形状或者在与活化流体接触之后相对较少量地扩张的任何材料。支撑材料的实例可包括低膨胀的橡胶合成物、非膨胀的橡胶合成物、聚合物以及金属。能够制成支撑材料的适合的金属的实例可包括钢、铁、黄铜、铜、青铜、钨、钛、钴、镍、或者这些或其它类型材料的组合。能适用于支撑材料的橡胶合成物的实例包括氢化丁腈橡胶(HNBR)。

图1A示出了具有根据本发明的某些实施例的滤筛组件的井系统10。井系统10包括孔道，该孔道为延伸穿过多个岩层(earth strata)的井筒12。井筒12具有大体竖直的区段14和大体水平的区段18。大体竖直的区段14包括被胶结(例如以水泥固定，cemented)在该大体竖直的区段14的上部的套管柱16。大体水平的区段18为裸井并且延伸穿过含烃地层20。

管柱(tubing string)22自地表延伸至井筒12内。该管柱22能够提供使地层流体从大体水平的区段18流到地表的管道。滤筛组件24与管柱22一同被定位于大体水平的区段18中。图中所示的滤筛组件24呈下放构型或未伸展构型。在某些实施例中，滤筛组件24为防砂滤筛组件，其能够接收来自地层的烃类流体，引导烃类流体用以进行过滤或其它操作，以及使地层20稳固。

图1B示出了具有呈操作构型或径向扩张构型的滤筛组件24的井系统10。每个滤筛组件24均可包括中心管、可膨胀材料、一个或多个导管以及支撑材料。可膨胀材料可以是相对高膨胀的橡胶合成物或聚合物，并且可被置于中心管的至少一部分的外部。多个导管可设置在可膨胀材料的外部。这些导管可包括多个用于接收来自地层的烃类流体的穿孔。导管可引导烃类流体流向中心管的内部流路，并可提供对地层的支撑。在某些实施例中，导管是能够从烃类流体过滤出颗粒物质的过滤导管。支撑材料可位于可膨胀材料与导管之间，并且在操作构型下能够减少或防止由可膨胀材料引起的堵塞。例如，支撑材料可使一个或多个穿孔与可膨胀材料隔离。滤筛组件24的某些实施例还包括设置在中心管的一部分的外部的外部壳体，该外部壳体可接收来自导管的烃类流体，并引导烃类流体流向中心管的内部流路。

当活化流体接触滤筛组件24时，每个滤筛组件24的可膨胀材料都能够扩张。可膨胀材料的扩张可使滤筛组件24的导管移位而与井筒12的表面接触。活化流体可以是使可膨胀材料与其反应而扩张的任何流体。活化流体的实例包括多种烃类流体、水以及多种气体。

图1A和图1B示出了具有滤筛组件24的管柱22。然而，根据本发明的多个实施例的管柱除了包括滤筛组件24之外还可包括任意数目的其它装置和系统。其它的装置和系统的实例包括流体流动控制装置、连通系统以及安全系统。还可使用多个区域隔离装置(诸如封隔器)将管柱22分为多个层段。区域隔离装置可由在与流体(例如，烃类流体、水以及气体)接触时能够扩张的材料制成。

另外，图1A和图1B示出了位于井筒12的大体水平的区段18中的根据本发明的某些实施例的滤筛组件24。然而，根据本发明的各种实施例的滤筛组件可应用于其它型式的井筒中，例如，倾斜井筒、竖直井筒或多分支井筒中。倾斜井筒可包括不同于大体水平或大体竖直方向的方向或包括除了大体水平或大体竖直方向之外的方向。多分支井筒可包括主井筒和一个或多个分支井筒。这里使用的方向性描述是用于说明示例性实施例，但与这些示例性实施例相类似，这种方向性描述不应当被用于限制本发明。

根据本发明的某些实施例的滤筛组件可被设置于注入井(injection well)中。在注入井中，水或其它的流体被注入到井中以增加流向附近的生产井的烃类流体流量。一个或多个滤筛组件可被设置于注入井中，以在流体注入过程之中及之后提供支撑。在某些实施例中，被注入的流体经由中心管中的开口和导管中的穿孔离开中心管。支撑材料在操作构型下能够减少或防止由可膨胀材料引起的穿孔的堵塞，以允许被注入的流体离开穿孔。

另外，根据本发明的某些实施例的滤筛组件可被设置于下套管完井中。在下套管完井中，在生产管柱与地层之间安置有大直径的管。该大直径的管可以是中心管，并且可膨胀材料能够被设置于该大直径的管的至少一部分的外部。一个或多个导管可被设置在可膨胀材料的外部，支撑材料可被设置在可膨胀材料与导管之间。

图2A和图2B分别示出了图1A(下放构型)和图1B(操作构型)的滤筛组件24的一部分的剖视图。图2A和图2B示出了中心管102，该中心管102限定了内部流路104，烃类流体例如可流动通过该内部流路104。中心管102被设置于地层108中的孔道106内。可膨胀材料110围绕于中心管102的外部。可膨胀材料110可通过诸如粘结或其它适合的技术联结到中心管102。

导管112被设置在可膨胀材料110的外部。图2A示出了八个导管112，但根据本发明的各个实施例的滤筛组件可包括从一个到多个的任意数目的导管112。每个导管112可包括多个能够在操作构型下接收来自地层108的烃类流体并将烃类流体引导至内部流路104的穿孔。例如，导管112可将烃类流体引导到壳体，烃类流体在壳体中被过滤并被供给到内部流路104。

在某些实施例中，导管112为能够从烃类流体中过滤出颗粒物质并能够将经过滤的烃类流体经由中心管102中的开口引导到内部流路104的过滤导管。每个过滤导管可包括用于(容置)过滤材料的过滤壳体。过滤材料可包括过滤开口，烃类流体可经由该过滤开口被引导到中心管102中的开口。过滤壳体可由任何适合的材料制成，并可被局部地穿孔以允许烃类流体进入过滤壳体中。过滤材料可以为能够从烃类流体过滤出颗粒物质的任何适合的材料，例如细筛。

支撑材料114被设置在每个导管112与可膨胀材料110之间。例如，可膨胀材料110可包括一个或多个槽。每个槽中可设置支撑材料114和一个导管112。支撑材料114可以是能够防止或减少可膨胀材料110堵塞导管112中的穿孔的、相对低膨胀的或非膨胀的材料。当可膨胀材料110扩张时，支撑材料114可使导管112中的穿孔与可膨胀材料110隔离。支撑材料114的实例可包括低膨胀的橡胶合成物、非膨胀的橡胶合成物、聚合物以及金属。低膨胀或非膨胀的橡胶合成物的实例包括HNBR。可制成支撑材料114的适合的金属的实例可包括钢、铁、黄铜、铜、青铜、钨、钛、钴、镍、或者这些或其它类型的材料的组合。在某些实施例中，支撑材料114通过粘结或其它适合的技术被联结到可膨胀材料110和导管112其中之一或这两者。

可膨胀材料110能够在与活化流体接触后扩张，并能够使导管112移位而在孔道106内径处与地层108接触，如图2B所示。活化流体的实例包括烃类流体、气体以及水。可膨胀材料110能够比支撑材料114更大程度地扩张，支撑材料114可被配置成在与活化流体接触之后以一定程度扩张，或者被配置成在与活化流体接触之后不扩张而保持其初始形状。

可使用各种技术使可膨胀材料110与活化流体接触。一种技术包括：将可膨胀材料110配置成在与安装滤筛组件时就已存在于孔道内的活化流体接触时扩张，或者将可膨胀材料110配置成在与安装滤筛组件之后由地层108产生的活化流体接触时扩张。可膨胀材料110可包括用于使膨胀延迟以防止在安装过程中膨胀的机构。用于使膨胀延迟的机构的实例包括吸收延迟层、覆层、隔膜或合成物(composition)。另一种技术包括：在滤筛组件被安装于井中之后，使活化流体经由井流动。在其它的实施例中，除了活化流体之外，或者替代活化流体，可膨胀材料110可在具有超过预定阈值的温度或压力的环境下发生扩张。

可膨胀材料110的扩张可使导管112移位而与地层108接触。可依据滤筛组件的直径和孔道106的直径来优化可膨胀材料110的厚度，以在可膨胀材料110扩张时使导管112和可膨胀材料110与地层108的接触面积最大化。例如，可膨胀材料110的一部分可在导管112之间扩张，并且在导管112之间与地层108接触，以适应不均匀的孔道直径。支撑材料114可使导管穿孔与可膨胀材料110隔离，并防止可膨胀材料110扩张而堵塞导管112中的穿孔或其它开口。

膨胀的滤筛组件可减少或消除烃类流体和其它流体的环流，为烃类流体提供多条流路，并为地层108提供稳固性。例如，膨胀的滤筛组件能够支撑地层108以防止地层坍塌。在某些实施例中，膨胀的滤筛组件可提供500磅/平方英寸(psi)到2000磅/平方英寸(psi)范围内的坍塌支撑度。

根据本发明的某些实施例的滤筛组件可包括除了用于收集烃类流体的导管之外的其它部件。图3示出了呈下放构型的、包括外部壳体204和流体收集配件206的滤筛组件202的一个实施例。流体收集配件206包括被设置于中心管210的一部分的外部的可膨胀材料208。中心管210限定用于烃类流体流动的内部流路211。导管212被设置于可膨胀材料208的外部。可膨胀材料208可在与活化流体接触之后扩张而使导管212朝向地层移位。每个导管212包括多个在操作构型下能够接收来自地层的烃类流体并向外部壳体204引导烃类流体的穿孔214。对于每个导管212而言，在导管与可膨胀材料208之间均设置有支撑材料216。支撑材料216可以是低膨胀的材料或非膨胀的材料，其能够例如通过使穿孔214与可膨胀材料208隔离来减少或防止由可膨胀材料208引起的穿孔214的堵塞。

外部壳体204被设置在中心管210的第二部分的外部。外部壳体204还与流体收集配件206串连设置，使得流体在进入外部壳体204之前穿过流体收集配件206。外部壳体204限定了位于中心管210的第二部分外部的环形腔室218。中心管210的第二部分包括设置在中心管210的侧壁中的多个开口220，流体可从环形腔室218经由开口220流向内部流路211。过滤介质222被设置在开口220的外部，并且能够在烃类流体经由开口220向内部流路211流动之前从烃类流体中过滤出颗粒物质。

每个过滤介质222可包括其中设有过滤材料226的过滤壳体224。过滤壳体224的一部分或整体可被穿孔，以允许烃类流体流入和流出过滤介质222。过滤材料226可以是能够从烃类流体过滤出颗粒物质的丝网材料，例如金属丝网材料。

在操作构型下，可膨胀材料208在与活化流体(例如，烃类流体、气体或水)接触之后扩张。可膨胀材料208的扩张使得导管212向地层移位。至少导管212的一部分以及可膨胀材料208的一部分可与地层的内径接触，以提供对地层的支撑。由地层产出的烃类流体可经由穿孔214流到一个或多个导管212中。导管212可将烃类流体引导到外部壳体204的环形腔室218。支撑材料216可防止或减少由可膨胀材料208扩张或其它原因引起的穿孔214的堵塞。例如，支撑材料216可以是在接触活化流体之后不扩张或与可膨胀材料208相比扩张程度较小、并使得穿孔214与可膨胀材料208隔离的材料。

环形腔室218中的烃类流体可经由过滤介质222流向中心管210的开口220。过滤介质222可从烃类流体中过滤出颗粒物质。烃类流体可经由开口220流向中心管210的内部流路211。烃类流体可经由内部流路211流向地表。

图3中所示的外部壳体204包括过滤介质222。在本发明的其它实施例中，外部壳体204可包括被配置成用以过滤烃类流体、控制烃类流体流动或者协助烃生产的不同的部件或者附加的部件。这些部件的实例包括流入控制装置和流体鉴别器。流入控制装置能够可控地允许和阻止流体流动。流体鉴别器可被配置为用以选择一种流体(例如，烃类流体)并允许其流动，同时阻止其它种类的流体(例如，气体和水)流动。

根据本发明的某些实施例的滤筛组件包括多个导管，这些导管是能够过滤由地层产出的烃类流体并能够引导经过滤的烃类流体流向中心管的内部流路的过滤介质。图4A至图4B分别示出了呈下放构型(图4A)和操作构型(图4B)的、具有导管304(即，过滤介质)的滤筛组件302的剖视图。

滤筛组件302被设置在烃类流体产出地层308中的孔道306内。滤筛组件302包括被设置于中心管312外部的可膨胀材料310。中心管312限定出内部流路314，并且中心管312包括位于中心管312的侧壁部中的多个开口316。开口316提供了通向中心管312的内部流路314的流路。

导管304被设置在可膨胀材料310的至少一部分的外部。支撑材料318被设置在每个导管304与可膨胀材料310之间。在某些实施例中，各导管304及其相应的支撑材料318被设置在可膨胀材料310的槽中。各导管304可包括多个穿孔320、过滤材料以及开口321。来自地层308的烃类流体可经由穿孔320进入导管304中，并且过滤材料可从烃类流体中过滤出颗粒物质。

可在开口316中设置活塞(piston)322，活塞322可与导管304联结。活塞322包括在操作构型下可从中心管312的开口316延伸的伸缩部。

在操作构型下，可膨胀材料310在与活化流体(例如，烃类流体、气体或水)接触之后扩张。可膨胀材料310的扩张使导管304向地层308移位。至少导管304的一部分和可膨胀材料310的一部分可与地层308接触。例如，导管304和可膨胀材料310可在生产层段处支撑地层308，以防止地层坍塌。支撑材料318能够保持其初始形状或者以与可膨胀材料310相比较小的程度扩张，并且能够使开口321与可膨胀材料310隔离，以减少或防止堵塞。当导管304向地层308移位时，每个活塞322的伸缩部均可从开口316延伸。伸缩部可提供从导管304通向内部流路314的流体管道。

烃类流体可由地层308产生，并经由穿孔320被导管304接收。导管304可从烃类流体中过滤出颗粒物质。经过滤的烃类流体经由导管304中的开口321到达由活塞322的伸缩部形成的管道。经过滤的烃类流体可经由开口316从该管道向内部流路314流动。经过滤的烃类流体可经由内部流路314在地表处产出。

可通过多种工艺来制造根据本发明的各个实施例的滤筛组件。图5至图10示出了根据本发明一个实施例的滤筛组件的制造工艺。图5示出了限定内部流路404的中心管402的立体图。框架构件406位于中心管402的外部。图5示出了相互分隔选定距离的两个框架构件406。可依据生产层段长度或可膨胀材料的期望长度来选择两个框架构件406之间的距离。此外，根据某些实施例的制造工艺能够仅使用一个框架构件。框架构件406能够可分离地联结到中心管402。在其它的实施例中，框架构件406被永久地联结到中心管402，或者提供包括与中心管一体形成的框架构件的中心管。框架构件406可以为刚性材料，例如金属或复合聚合物。

在图6中，铸造构件408被设置在中心管402的外部。例如，铸造构件408可被设置在框架构件406的槽中。铸造构件408可通过槽、夹具或类似装置可分离地联结到框架构件406。在某些实施例中，临时粘结材料将铸造构件408联结到框架构件406。铸造构件408可以是刚性材料，例如金属或复合聚合物。

在图7中，支撑材料410被设置在每个铸造构件408与中心管402之间。通过使支撑材料410位于铸造构件408的至少一部分的外部，能够使支撑材料410定位于各铸造构件408之间。支撑材料410可以是低膨胀的材料或非膨胀的材料，其能够在接触活化流体之后保持其初始形状或者以与可膨胀材料相比较小的程度扩张。支撑材料410的一个实例包括HNBR。在某些实施例中，支撑材料410通过诸如环氧树脂之类的临时粘结剂暂时联结到铸造构件408。

在图8中，可膨胀材料412被设置在中心管402的外部以及支撑材料410与中心管402之间。可膨胀材料412可以是能够在活化流体(例如，烃类流体、气体或水)的作用下扩张的材料。可利用热和压力来处理或加工可膨胀材料412，以形成多个内部设置铸造构件408和支撑材料410的槽414。

在图9中，框架构件406和铸造构件408被移除。例如，铸造构件408可从槽414中移除并与框架构架406脱离。框架构件406可与中心管402脱离。在某些实施例中，框架构件406保持联结到中心管402，或者与中心管402一体地形成而防止移除。移除铸造构件408能够留下设置在由可膨胀材料412限定的每个槽414中的支撑材料410。

在图10中，导管416被设置在槽414中。每个导管416可包括用于接收来自地层的烃类流体的穿孔418，并可限定用于将烃类流体引导向与中心管402相关联的另一部件(例如，流入控制装置、过滤介质或鉴别部件)的收集流路420。支撑材料410被配置成当可膨胀材料412在接触活化流体后扩张时将穿孔418与可膨胀材料412隔离。

中心管402、可膨胀材料412、支撑材料410以及导管416可被进一步处理或加工以形成完整的滤筛组件。例如，附加部件(例如，流入控制装置、过滤介质以及鉴别部件)可被联结到中心管402和导管416，以形成能够被设置在地层中的孔道中的滤筛组件。在某些实施例中，导管416为过滤导管，该过滤导管能够从由地层产出的烃中过滤出颗粒物质，或者导管416被配置成无需附加部件即可完成滤筛组件。

示例性可膨胀材料的组成

根据某些实施例的可膨胀材料可由一种或多种在与活化流体接触时膨胀的材料形成。例如，可膨胀材料可以是在与促进该材料扩张的活化流体接触时能够膨胀至其初始尺寸的数倍的聚合物。在某些实施例中，可膨胀材料在与活化流体(烃类流体或气体)接触时膨胀。烃类流体被可膨胀材料吸收，并且这种吸收致使可膨胀材料的体积增大，从而径向扩张。可膨胀材料可使导管移位，并且可膨胀材料的外表面的一部分与裸眼完井(open holecompletion)或下套管井筒(cased wellbore)中的套管壁(casing well)的地层面(formation face)相接触。

可膨胀材料的某些实施例可由弹性聚合物制成。弹性聚合物的实例包括三元乙丙(EPDM)橡胶、丁苯橡胶、天然橡胶、乙丙二元橡胶、乙烯乙酸乙烯酯橡胶、氢化丁腈橡胶、丁腈橡胶、异戊二烯橡胶、氯丁二烯橡胶以及聚降冰片烯。可膨胀材料还可包括其他材料，该其他材料可溶入到可膨胀材料中，或者与形成可膨胀材料的其它材料机械混合。其它材料的实例包括纤维素纤维、聚氯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈、乙酸乙酯或其它聚合物。

在某些实施例中，可膨胀材料被配置成在与活化流体(即，水)接触时扩张。例如可膨胀材料可以为遇水膨胀聚合物，例如，遇水膨胀弹性体或遇水膨胀橡胶。更具体地，可膨胀材料可以为遇水膨胀疏水聚合物或遇水膨胀疏水共聚物(例如，遇水膨胀疏水多孔共聚物)。其它可用来形成可膨胀材料的聚合物包括亲水单体和疏水改性亲水单体。适用的亲水单体包括丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、N，N-二甲基丙烯酰胺、乙烯基吡咯烷酮、甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯、丙烯酸、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(trimethylammoniumethyl methacrylate chloride)、二甲基氨基丙基甲基丙烯酰胺(dimethylaminopropylmethacrylamide)、甲基丙烯酰胺以及丙烯酸羟乙酯。

根据某些实施例。可利用多种疏水改性亲水单体。疏水改性亲水单体的实例包括丙烯酸烷基酯(alkyl acrylates)、甲基丙烯酸烷基酯(alkylmethacrylates)、烷基丙烯酰胺(alkyl acrylamide)、烷基甲基丙烯酰胺(alkylmethacrylamides)(其中，烷基具有大约4到大约22个碳原子)、烷基甲基丙烯酰氧乙基二甲基氯化铵(alkyl dimethylammoniumethyl methacrylatechloride)以及烷基甲基丙烯酰氧乙基二甲基碘化铵(alkyldimethylammoniumethyl methacrylate iodide)(其中，烷基具有大约4到大约22个碳原子)、烷基甲基丙烯酰氧丙基二甲基溴化铵(alkyldimethylammonium-propylmethacrylamide bromide)、烷基甲基丙烯酰胺丙基二甲基氯化铵(alkyl dimethylammonium propylmethacrylamide chloride)以及烷基甲基丙烯酰胺丙基二甲基碘化铵(alkyl dimethylammonium-propylmethacrylamide iodide)(其中，烷基具有大约4到大约22个碳原子)。

通过使亲水单体中的任一种或多种与疏水改性亲水单体中的任一种或多种聚合可以制备根据某些实施例的适合于可膨胀材料中的聚合物。可通过多种方式来形成这种聚合反应，在美国第6,476,169号专利中就描述了聚合反应的方式的一个实例，该美国专利在此通过援引而被合并在本文中。这些聚合物的分子量估计在大约100,000到大约10,000,000的范围内，优选在大约250,000到大约3,000,000的范围。另外，这些聚合物所具有的(一种或多种)亲水单体与(一种或多种)疏水改性亲水单体的摩尔比可以处于大约99.98∶0.02到大约90∶10的范围内。

在某些实施例中，可膨胀材料可以由易于通过渗透作用从盐水中吸收水的盐聚体(例如，聚丙烯酰胺或改性交联聚(甲基)丙烯酸酯)制成。例如，当从低盐度的区域(地层水)流到高盐度的区域(盐聚体)的水穿过半渗透膜(盐聚体与产出流体之间的界面)时，盐聚体允许水分子通过，但阻止溶解的盐通过。

以上对本发明的实施例(包括示例性的实施例)的描述仅作说明用，而并非旨在将本发明穷举或局限于所披露的准确形式。在不背离本发明的范围的情况下，本发明的多种变型、修改以及应用对本领域技术人员而言将是显而易见的。

Claims

1.一种能够被设置于孔道中的滤筛组件，所述滤筛组件包括：

设置于中心管外部的可膨胀材料；

设置于所述可膨胀材料外部的导管；以及

设置于所述可膨胀材料与所述导管之间的支撑材料，

其中所述可膨胀材料在与活化流体接触时能够扩张并且能够使所述导管的至少一部分朝向所述孔道的表面移位，

其中所述可膨胀材料被配置成在活化流体的作用下比所述支撑材料更大程度地扩张。

2.如权利要求1所述的滤筛组件，其中所述支撑材料是低膨胀的橡胶合成物。

3.如权利要求1所述的滤筛组件，其中所述支撑材料是被配置成在所述可膨胀材料扩张时保持初始形状的非膨胀的橡胶合成物。

4.如权利要求1所述的滤筛组件，其中所述可膨胀材料包括槽，

其中所述导管和所述支撑材料被设置在所述槽中。

5.如权利要求1所述的滤筛组件，其中所述导管是包含用于从烃类流体过滤出颗粒物质的过滤介质的过滤导管。

6.如权利要求1所述的滤筛组件，其中所述导管包括多个穿孔，

其中所述支撑材料被配置成使所述多个穿孔中的至少一个穿孔与所述可膨胀材料隔离。

7.如权利要求1所述的滤筛组件，其中所述支撑材料是氢化丁腈橡胶。

8.一种能够被设置于孔道中的滤筛组件，所述滤筛组件包括：

设置于中心管外部的可膨胀材料；

设置于所述可膨胀材料外部的导管，所述导管包括多个穿孔；以及

设置于所述可膨胀材料与所述导管之间的支撑材料，所述支撑材料能够使所述多个穿孔中的至少一个穿孔与所述可膨胀材料隔离，

其中所述可膨胀材料在与活化流体接触时能够扩张并且能够使所述导管的至少一部分朝向所述孔道的表面移位。

9.如权利要求8所述的滤筛组件，其中所述支撑材料是被配置成与所述可膨胀材料相比扩张较小的低膨胀的橡胶合成物。

10.如权利要求8所述的滤筛组件，其中所述支撑材料是被配置成在所述可膨胀材料扩张时保持初始形状的非膨胀的橡胶合成物。

11.如权利要求8所述的滤筛组件，其中所述可膨胀材料包括槽，

其中所述导管和所述支撑材料被设置在所述槽中。

12.如权利要求8所述的滤筛组件，其中所述导管是包含用于从烃类流体过滤出颗粒物质的过滤介质的过滤导管。

13.如权利要求8所述的滤筛组件，其中所述支撑材料是氢化丁腈橡胶。

14.一种能够被设置于孔道中的滤筛组件的制造方法，所述制造方法包括：

将铸造构件定位于中心管外部；

将支撑材料定位于所述铸造构件与所述中心管之间；

将可膨胀材料定位于所述支撑材料与所述中心管之间，所述可膨胀材料被配置成在活化流体的作用下扩张；

加工所述膨胀材料以形成在其中设置所述铸造构件和所述支撑材料的槽；

从所述槽中移除所述铸造构件；以及

将导管定位于所述槽中。

15.如权利要求14所述的制造方法，其中所述导管包括多个穿孔，

其中所述支撑材料能够在所述可膨胀材料扩张时使所述多个穿孔与所述可膨胀材料隔离。

16.如权利要求14所述的制造方法，其中所述支撑材料是被配置成与所述可膨胀材料相比扩张较小的低膨胀的橡胶合成物。

17.如权利要求14所述的制造方法，其中所述支撑材料是被配置成在所述可膨胀材料扩张时保持初始形状的非膨胀的橡胶合成物。

18.如权利要求14所述的制造方法，其中所述支撑材料是氢化丁腈橡胶。

19.如权利要求14所述的制造方法，其中所述导管是包含能够从烃类流体过滤出颗粒物质的过滤介质的过滤导管。

20.如权利要求14所述的制造方法，还包括：

将框架构件定位于所述中心管外部，

其中将所述铸造构件定位于所述中心管外部的步骤包括将所述铸造构件联结到所述框架构件。