CN102369338A - 具有排放组件的井过滤筛 - Google Patents

Abstract

提供了一种井过滤筛组件240、240’，其具有细长基管230，细长基管中具有孔隙。过滤层位于所述基管的周围。排放组件200、200’位于所述基管和所述过滤层之间。所述排放组件包括承载到筛225上的多个细长竖管205。排放层支撑所述过滤层而远离所述细长基管并且限定在所述基管和所述过滤层之间的细长通道215，所述细长通道使流体通过所述排放组件横向地连通。

Description

具有排放组件的井过滤筛

相关申请的引用

本申请要求于2009年4月8日提交的美国专利申请No.12/420,499的优先权的利益，该申请的全部内容并入本文。

技术领域

本说明书涉及用于地下钻井孔的过滤装置。

背景技术

几个世纪以来，已经对井进行钻孔以从地下地层中提取油、天然气、水和其它流体。在提取流体时，采油管设置在钻井孔中，既增强钻井孔的结构整体性，同时有助于从井中提取流体。为了使得流体流入采油管中，通常在与井的生产区对应的带的分段中在管状带中设置孔隙。尽管穿孔允许来自地层的期望流体进入，在生产过程中，这些穿孔还能够使得不期望的材料从周围的地层流入井中。诸如地层砂和其它颗粒的碎屑可连同地层流体一起落入或被扫入管道中，污染了回收的流体。不仅砂如此，其它颗粒也污染回收的流体，这种颗粒可为井操作员带来许多附加的问题。例如，随着颗粒流过生产设备，颗粒逐渐地腐蚀设备。不期望的颗粒可阻挡流体通过，积聚在室中，并且摩擦部件。维修和更换由颗粒流入损坏的生产设备可能成本非常高并且非常耗时，尤其是对于有时位于地面以下几百英尺深的井底设备。因此，为了防止颗粒进入生产设备，同时保持充分的流体流路，已经开发并且采用各种生产过滤器和过滤方法，包括砾石过滤层和井过滤筛组件。

已经采用了多种井过滤筛过滤设计。井过滤筛组件为这样的筛：一个或多个层安装到井中，能够过滤例如来自周围砾石过滤层的砂、碎石和砾石的规定尺寸和较大的颗粒的通过。井过滤筛的具体设计可将可能引导的地下地层的类型以及井的类型考虑进去。

发明内容

方案包含具有细长基管的井过滤筛组件，所述细长基管中具有孔隙。过滤层存在于基管的周围。排放组件位于基管和过滤层之间。排放组件包括在筛上承载的多个细长竖管。排放层支撑过滤层远离细长基管并且在基管和过滤层之间限定通过排放组件使流体横向连通的细长通道。

方案包含在井中使用的筛组件。所述筛组件包括细长的带孔隙的管道和在管道上承载的第一筛层。筛组件进一步包括在第一筛层和带孔隙的管道之间的第二筛层以及在第二筛层和带孔隙的管道之间的第三非编织的筛层。第三非编织的筛层是由缠绕成圆筒形状的平面型非编织网状片材形成的。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丝(wire，线/丝线)以及附固到第一多根丝并且位于第二平面中的第二多根丝。

方案包含使流体在井中连通的方法。在所述方法中，通过井过滤筛组件的过滤层从流体中滤出颗粒。流体经由限定在井过滤筛组件的排放组件中的细长通道通过井过滤筛组件横向地连通。排放组件位于井过滤筛组件的过滤层和基管之间并且包括在筛上承载的多个细长竖管，所述竖管支撑过滤层远离细长基管并且限定细长通道。

方案中的一个或多个可以包括下述特征中的一些、不包括下述特征中的任一个或包括全部的下述特征。多个竖管可以为由首次提到的筛承载的第二筛的丝。第二筛可以为非编织的筛。多个竖管可以为不布置在筛中的竖管。竖板可相对于细长基管大致纵向地取向，并且细长通道可以基本延伸排放组件的不受横穿通道的结构阻碍的整个长度。竖管可限定多个细长通道，并且所述通道可以彼此基本平行。过滤层可以为丝网，并且竖管可以具有比过滤层丝网的丝低的规格(gage，计量器)。过滤层可以为丝网，并且过滤层丝网的丝之间的最大尺寸可以小于排放组件的竖管之间的最大尺寸。过滤层可以为丝网，并且过滤层丝网的丝之间的最大尺寸可以小于排放组件筛的丝之间的最大尺寸。井过滤筛组件可以包括围绕过滤层的带孔隙的屏蔽管。

附图说明

图1A为包括多个井过滤筛组件的实施例井系统的侧剖视图。

图1B为实施例井过滤筛组件的侧剖视图。

图2A为实施例排放组件的立体图。

图2B为在并入图2A的排放组件的实施例井过滤筛组件的端的中间截取的轴向剖视图。

图2C为并入焊接的丝网的实施例排放组件的立体图。

图2D为在并入图2C的排放组件的实施例井过滤筛组件的端的中间截取的轴向剖视图。

在各个附图中相同的附图标记表示相同的元件。

具体实施方式

图1A示出了包括多个井过滤筛组件12的实施例井系统10。井系统10显示为平井，具有在所关注的地下区域24中偏斜成水平或大致水平的钻井孔14。套管16在钻井孔的垂直部分中通过水泥接合并且在表面20处与井头18耦合。钻井孔14的其余部分完全是开口孔(即，无套管)。采油管22从井头18延伸出，通过钻井孔14并且进入所关注的地下区域24。生产采油封隔器26密封采油管22和套管16之间的环。采油管22在从地下区域24到表面20生产流体(例如，油、气体、和/或其它流体)时工作。采油管22包括一个或多个井过滤筛组件12(显示两个)。在一些情形下，采油管22和钻井孔14的开口孔部分之间的环可能被砾石和/或砂塞满(为了方便起见下文中称为砾石过滤层26)。井过滤筛组件12和砾石过滤层26使得采油管22和地下区域24之间的流体连通。砾石过滤层26提供地层的颗粒和较大碎块通过而进入采油管22的第一阶段的过滤。井过滤筛组件提供了第二阶段的过滤，并且井过滤筛组件被配置为针对规定尺寸和较大的颗粒通过而进入采油管22中进行过滤。

尽管在平井系统10的背景下显示，井过滤筛组件12可设有其它井构造，包括具有垂直或基本垂直钻井孔的垂直井系统、具有偏离于普通钻井孔的多个钻井孔的多边井系统和/或其它井系统。而且，尽管在生产的背景下描述，井过滤筛组件12可用于其它背景，包括喷射、井处理和/或其它应用。

如图1B所示，实施例井过滤筛组件12包括带孔隙的基管100(具有方形、圆形、带槽和/或其它形状的孔隙140)，所述基管承载包括排放组件110的井过滤筛层105。排放组件110包括与支撑层115相邻并且在一些情形下与支撑层115接合(例如，焊接、硬钎焊和/或粘合)并且由支撑层115承载的隔开层(standoff layer)120。在一些实现中，隔开层120可布置在支撑层115和基管100之间(如图所示)、在支撑层115和排放组件110外部的其它层105之间，或者隔开层120可以既布置在支撑层115和基管100之间又布置在支撑层115和排放组件110周围的其它层105之间。排放组件110被构造为有利于流体横向通过井过滤筛组件12，并且在一些情形下，有利于流体沿着井过滤筛组件12的长度轴向地通过。例如，隔开层120形成基管100和其它层105之间的分离，从而形成细长通路122，流体流通过所述细长通路连通。在一些实现中，通路122可以为连续的并且对于排放组件110的长度(整个长度或大致整个长度)或仅对于排放组件110的长度的部分(例如，排放组件的长度的大约3/4、1/2、1/4、1/8、1/16、1/32长度或其它部分)不受阻碍。支撑层115支撑支撑层115外部的其它层105以防止其塌缩且因此阻碍或局部阻碍由隔开层110形成的通路122。流体通过隔开层120的连通可有利于在基管100的端的中间流更加均匀地分布到孔隙140，从而改进井过滤筛组件12的内部和外部之间的流体流。流体通过隔开层120的连通可有利于流体通过到达井过滤筛组件12的端。例如，流体与井过滤筛组件12的端的连通可以在如下情形中是期望发生的：即，流经由筛阀、流入控制装置、和/或其它方式在井过滤筛组件12的端处在井过滤筛层105和基管100的内部之间连通。

井过滤筛层105进一步包括过滤层125，过滤层作为井过滤筛组件12的主精细过滤机构工作，并且过滤层被构造为允许流体流过并且针对由井过滤筛组件12过滤的最小颗粒的通过进行过滤。过滤层125可以具有每英寸计数的最高网和/或其它井过滤筛层105的任何通过的最小孔隙。尽管仅示出了一个过滤层125，在一些情形下，可以包括附加的过滤层和/或过滤层可并入排放组件110中(例如，支撑层115)。如果设置多个过滤层125，则它们可各自被构造成针对相同尺寸颗粒的通过进行过滤，或者过滤层125中的一个或多个可被构造成针对不同尺寸颗粒的通过进行过滤。

井过滤筛组件12包括外屏板130，所述外屏板围绕井过滤筛层105并且形成井过滤筛组件12的外部以保护并且保持下面的层的整体性。在一些情形下，外屏板层130为具有方形、圆形、带槽和/或其它形状的孔隙135的带孔隙管，与允许流体通过外屏板层130。外屏板130可以执行初始过滤功能，针对较大颗粒通过而进入下面的井过滤筛层105进行过滤。

尽管上文仅讨论了排放组件110和过滤层125，井过滤筛组件12可以包括另外类型的附加层，和/或在外屏板130的下方可以包括附加的排放组件110和/或过滤层125。

图2A示出了具有位于支撑层225内的隔开层210的实施例排放组件200的立体图。隔开层210包括多个纵向(即，平行或大致平行于排放组件的纵轴线，因此平行或大致平行于井过滤筛组件)取向的细长竖管205，细长竖管与支撑层225的内表面220接合。纵向取向的竖管205在它们之间形成了细长纵向通路215，所述纵向通路有利于流体沿着排放组件200纵向地通过。如图所示的纵向通路对于排放组件200的长度(整个长度或大致整个长度)是连续的，并且完全不受横穿丝或其它横向结构件的阻碍。尽管显示为圆形丝或杆，竖管205可以具有呈现出各种不同几何形状的横截面轮廓。例如，竖管205可以具有矩形、三角形或其它形状的横截面。而且，竖管205可以为连续的构件、或非连续的构件，例如，形成为支撑层225的表面和/或与支撑层225的表面接合的凸起的结块。尽管显示为纵向通路215，竖管205可被设置为限定沿其它方向的通路215(例如，周向的、螺旋形的和/或其它)。

在一些实现中，例如参见图2C，焊接的筛(例如，方形焊接筛、和/或其它筛)可代替多个独立的竖管205使用或与多个独立的竖管205一起使用。焊接的筛为非编织的筛，其包括沿一个方向取向的第一多根平行丝250，使得第二多根平行丝255焊接、硬钎焊和/或以其它方式固定到第一多根丝并且沿第二方向取向。在方形焊接筛中，第一和第二方向基本垂直，并且横穿丝之间的间距基本相等以限定丝之间的方形空间。通常，所有的第一多根丝250位于筛的一侧，并且所有的第二多根丝255位于筛的相对侧。焊接的筛通常为预先制造和商业途径可获得而形成的平直型片材，并且可卷成管状形状以便用作隔开层210。例如，当筛平直时，第一多根丝250完全位于一个平面中，并且第二多根丝255完全位于不同的平面中。在一些实现中，焊接的筛可位于排放组件200中，使得隔开层210的内表面上的丝沿着排放组件200纵向地取向(即，限定竖管)，并且隔开层210的外表面上的丝与支撑层225相邻并且周向地环绕排放组件200。因此，丝网的纵向取向的丝限定竖管205和它们之间的纵向通路。位于筛的外部上的周向取向的丝不阻碍纵向通路。在一些实现中，在隔开层210的内表面上的丝的规格可以小于(即，较大的直径)在隔开层210的外表面上的丝的规格。在一些情形下，丝网隔开层210的内表面上的相邻丝之间的间距可以大于丝网隔开层210的外表面上的相邻丝之间的间距。

支撑层225可以为焊接和/或编织的筛(例如，方形焊接的筛、方形编织的筛、和/或其它筛)。在一些情形下，支撑层225的每英寸计数的网高于隔开层210的每英寸计数的网(即，能够针对较小颗粒的通过进行过滤)。在一些情形下，支撑层225的丝规(wire gage，线规)高于隔开层210中的一些丝或所有丝的丝规(即，较小的直径)。在一些情形下，隔开层210中的卷曲丝的丝规大于支撑层225的卷曲层和/或横丝层。注意的是，本文中术语“网”的使用用于排除缠绕的丝筛，即通过关于以大致圆筒形状布置的多根纵向丝螺旋地缠绕丝而形成为圆筒的筛。

图2B为在并入承载到基管230上的排放组件200的实施例井过滤筛组件240的端的中间截取的轴向剖视图。图2B还示出了井过滤筛组件240中包括的网过滤层235和保护性的外屏蔽层245。如图所示，竖管205接触基管230的外表面支撑支撑层225并且将支撑层225与基管230分离。竖管205可以在绕着基管缠绕支撑层225(和竖管205)之前与支撑层225接合(例如，焊接、硬钎焊、粘合和/或以其它方式接合)。在其它实施例中，竖管205可以在支撑层225绕着基管230缠绕之前与基管230的外表面接合并且围绕基管230的外表面定位。竖管205围绕基管230的构架提供了基管230和支撑层225之间的偏移h。偏移h和竖管205之间的宽度w均岛屿过滤层235中的任何其它通道的高度或宽度。

实际上，在其它实现中，基管230可被制造成将肋构件205或其它孤立的竖管形成为基管230本身的结构。

图2D为在并入焊接的丝网排放组件200’的实施例井过滤筛组件240’的端的中间截取的轴向剖视图。除了排放组件200’将焊接的丝网作为隔开层210’并入之外，井过滤筛组件240’具有与井过滤筛组件230相似的构造。

已经描述了本发明的多个实施方案。尽管如此，将理解的是，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以做出各种改进。因此，其它实施方案在下面的权利要求的范围之内。

Claims (20)

1.一种井过滤筛组件，包括：

其中具有孔隙的细长基管；

围绕所述基管的过滤层；以及

在所述基管和所述过滤层之间的排放组件，所述排放组件包括承载到筛上的多个细长竖管，排放层支撑所述过滤层远离所述细长基管并且在所述基管和所述过滤层之间限定使流体通过所述排放组件横向连通的细长通道。

2.如权利要求1所述的井过滤筛组件，其中，所述多个竖管包括由第一次提到的筛承载的第二筛的丝。

3.如权利要求2所述的井过滤筛组件，其中，所述第二筛为非编织筛。

4.如权利要求1所述的井过滤筛组件，其中，所述多个竖管不布置在筛中。

5.如权利要求1所述的井过滤筛组件，其中，所述竖管关于所述细长基管大致纵向地取向，并且所述细长通道基本延伸于所述排放组件的整个长度而不受横穿所述通道的结构阻碍。

6.如权利要求1所述的井过滤筛组件，其中，所述竖管限定多个细长通道，并且所述通道彼此基本平行。

7.如权利要求1所述的井过滤筛组件，其中，所述过滤层为丝网，并且所述竖管具有比所述过滤层丝网的丝较低的规格。

8.如权利要求1所述的井过滤筛组件，其中，所述过滤层为丝网，并且所述过滤层丝网的丝之间的最大尺寸小于所述排放组件的竖管之间的最大尺寸。

9.如权利要求8所述的井过滤筛组件，其中，所述过滤层为丝网，并且所述过滤层丝网的丝之间的最大尺寸小于所述排放组件筛的丝之间的最大尺寸。

10.如权利要求1所述的井过滤筛组件，进一步包括围绕所述过滤层的带孔隙的屏蔽管。

11.一种在井中使用的筛组件，包括：

细长带孔隙管道；

承载到所述管道上的第一网层；

在所述第一网层和所述带孔隙管道之间的第二网层；以及

在所述第二网层和所述带孔隙管道之间的第三非编织网层，所述第三非编织网层是由缠绕成圆筒形状的平面型非编织网片材形成的，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丝以及固定到所述第一多根丝并且位于第二平面中的第二多根丝。

12.如权利要求11所述的筛组件，其中，所述第三非编织网层包括方形筛。

13.如权利要求11所述的筛组件，其中，所述第一多根丝沿着所述细长带孔隙管道大致纵向地取向并且限定细长通道，所述细长通道大致延伸于所述第三非编织网层的整个纵向尺寸而不受横穿通道的结构阻碍。

14.如权利要求11所述的筛组件，其中，所述第一网层为丝网，并且所述第三非编织网的所述第一多根丝具有比所述第一网层的丝低的规格。

15.如权利要求11所述的筛组件，其中，所述第一网层为丝网，并且所述第一网层的丝之间的最大尺寸小于所述第三非编织网的所述第一多根丝之间的最大尺寸。

16.如权利要求11所述的筛组件，其中，所述第三非编织网固定到第二网。

17.一种使流体在井中连通的方法，包括：

通过井过滤筛组件的过滤层从流体中过滤颗粒；以及经由限定在所述井过滤筛组件的排放组件中的细长通道使流体通过所述井过滤筛组件横向连通，所述排放组件位于所述过滤层和所述井过滤筛组件的基管之间并且包括承载到筛上的多个细长竖管，所述细长竖管支撑所述过滤层远离所述细长基管并且限定所述细长通道。

18.如权利要求17所述的方法，其中，所述多个竖管包括由所述第一次提到的筛承载的第二非编织网的丝。

19.如权利要求17所述的方法，其中，所述多个竖管不设置在筛中。

20.如权利要求17所述的方法，其中，所述竖管关于所述细长基管大致纵向取向，并且所述细长通道基本延伸于所述排放组件的整个长度而不受横穿所述通道的结构阻碍。

Images