CN104018816A - 用于井眼的砾石充填设备 - Google Patents

Abstract

一种用于井眼的砾石充填设备，该设备具有沿着设备设置在钻井筛管附近的分流管。分流管通常由不锈钢构成并且具有用于引导砂浆的内部通道。沿着分流管的长度，分流管具有用于将被引导的砂浆传送到井眼中的流动端口。排出端口可以使用由易受冲蚀的材料构成的冲蚀插入件，具有易破坏障碍物的障碍物插入件，具有外部护套或帽的流动喷嘴，设置在流动喷嘴上的抗冲蚀衬套等。管还可以包括具有排出端口的管体以及其上一体地形成的流动喷嘴。管体可以与分流管的部段端对端地联接。

Description

用于井眼的砾石充填设备

相关申请的交叉引用

本申请要求于2013年2月28日提交的美国申请No.61/770,443的优先权，其全部内容通过参引并入本文。

背景技术

钻井筛管（wellscreen）可以用在碳氢化合物钻井并且特别是井眼的水平部段中的生产套管上。典型地，钻井筛管具有穿孔的基管，该穿孔的基管被阻挡颗粒流进入到生产套管中的筛管围绕。即使筛管可以过滤微粒，但是某些污物和其他不希望的材料仍然可能进入生产套管。

为了减小不希望的污物的流入，操作员可以围绕钻井筛管执行砾石填充。在该过程中，通过将液体和砾石的砂浆在工作套管的下方泵送并通过分叉工具将砂浆重新定向至环形空间中而将砾石（例如，沙子）设置在钻井筛管与井眼之间的环形空间中。在砾石填充环形空间时，其变得紧密地充填并且用作围绕钻井筛管的额外的过滤层，以防止井眼的坍塌并且防止污物进入生产套管。

理想地，砾石围绕钻井筛管的整个长度均匀地充填，从而完全地填充环形空间。然而，在砾石充填期间，由于流体流失到周围地层中和/或钻井筛管中，因此砂浆可能变得更加粘滞。在发生流体流失处可能随后会形成砂桥，并且该砂桥可能会阻断砂浆流并阻止环形空间通过砾石完全填充。

例如，如图1中所示，钻井筛管30定位在与碳氢化合物支承地层相邻的井眼14中。以砂浆的形式沿生产套管11向下被泵送的砾石13穿过分叉工具33并且围绕钻井筛管30填充环形空间16。随着砂浆的流动，地层可能具有高渗透材料15的区域，其从砂浆汲取流体。另外，流体可以穿过钻井筛管30到达管状件的内部并且随后返回至表面。由于砂浆在可渗透性区域15和/或钻井帅管30处流失流体，因此剩下的砾石可能会形成能够阻止环形空间16通过砾石进一步填充的砂桥20。

为了克服砂桥问题，研发了分流管以围绕可能形成砂桥的区域产生用于砾石的替代性路线。例如，图2A至图2B示出的砾石充填设备100定位在井眼14内，并其该砾石充填设备100具有用于在砾石充填操作期间产生用于砂浆的替代性路线的分流管145。如前所述的，设备100可以在其上端部处连接至分叉工具（33；图1），该分叉工具转而在管线或工作套管（未示出）的表面上悬停。

设备100包括具有基管110的钻井筛管组件105，该基管110如之前所述具有穿孔120。围绕基管110设置的是在阻挡颗粒的同时允许流体穿过其流动的筛管125。筛管125可以为线材缠绕的筛管，但是钻井筛管组件105可以使用在工业中通常用于砾石充填操作的任何结构（例如，网状筛管、充填筛管、切槽或穿孔衬管或管、过滤管、预充填筛管和/或衬管、或者其组合）。

分流管145设置在基管110的外侧上，并且可以通过环状件（未示出）来固定。如图2A中所示，定心器130可以设置在基管110的外侧，并且具有穿孔140的管状护罩135可以保护分流管145和钻井筛管105在将设备100插入到井眼14中期间免受损坏。

在设备100的上端部（未示出）处，每个分流管145可以通向环形空间16。在内部，每个分流管145具有用于砂浆的通过的流动孔。在端口147处设置在每个分流管145的侧壁中的喷嘴150允许砂浆离开分流管145。如图2C中所示，可以沿着分流管145设置喷嘴150以使每个喷嘴150可以将来自端口147的砂浆传送至周围的环形空间16。如所示出的，喷嘴150典型地定向成朝向井眼的井底端部（即，远离表面），以有助于通过其的砂浆的流线型流动。

在砾石充填操作中，设备100下降到位于工作套管上的井眼14中并且定位成与地层相邻。设定充填件（18；图1），并且砾石砂浆随后沿工作套管向下被泵送并且从分叉工具（33；图1）中的排出端口流出以填充钻井筛管105与井眼14之间的环形空间16。由于分流管145在其上端部处敞开，因此砂浆可以流入分流管145和环形空间16两者中，但是砂浆典型地停留在作为最少阻力的路径的环形空间中，至少直到形成砂桥为止。随着砂浆将流体流失到地层的高渗透性部分15和钻井筛管30中，通过砂浆承载的砾石沉积并且集聚在环形空间16中，从而形成了砾石充填。

一旦砂桥20形成并且阻止砂桥20下方的进一步填充，则砾石砂浆继续流动穿过分流管145，从而绕过砂桥120并离开各个喷嘴150以完成对环形空间16的填充。穿过分流管145中的一个分流管的砂浆流通过箭头102来表示。

由于压力水平和磨料的存在，分流管145中的砂浆流趋于冲蚀喷嘴150，从而减小了其有效性并可能损坏工具。为了减小冲蚀，喷嘴150典型地具有使用碳化钨或类似的抗冲蚀材料的流动插入件。抵抗插入件配装在金属外壳的内侧，并且外壳焊接至分流管145的外部，从而包围了碳化物插入件。

例如，图3A示出了在排出端口147处设置在分流管145上的现有技术的喷嘴150的截面图。为了进一步的参考，图3B至图3C示出了现有技术的喷嘴150的立体图和截面图。为了使砂浆离开分流管145，排出端口147通常以与砂浆流动路径102近似对准的方式以一定的角度方向钻在管145的侧部中，以有助于流线型流动。如端口147一样，喷嘴150也具有角度方向，其指向井底并向外远离分流管145。

喷嘴150的管状碳化物插入件160与钻出的端口147保持对准，并且喷嘴150的外部套165通过焊接部170附接至分流管145，从而抵着分流管145包围碳化物插入件160，并且与钻孔147对准。外部套165典型地由与用于分流管145的金属类似的适当金属构成。外部套165用于保护碳化物插入件160免受可能损坏插入件160或使插入件160裂缝的较高的焊接温度。在以这种方式通过外部套165保持插入件160的情况下，通过喷嘴150离开管145的沙子砂浆的路线穿过碳化物插入件160，这抵抗了来自较大的磨料砂浆的损坏。

喷嘴150以及将其构造在分流管145上的方式具有一些缺点。在将喷嘴150焊接至分流管145期间，喷嘴150可能会移位而偏离与在管145中的钻孔147的对准，使得在焊接之后不能确保喷嘴150与钻孔147之间的精确对准。为了处理这个问题，可能需要将杆件（未示出）插入穿过喷嘴150并插入到钻孔147中以在焊接期间保持对准。然而，在将喷嘴150焊接至分流管145的同时以正确对准的方式保持喷嘴150比较费力并且需要时间以及一定水平的技能和经验。

在另一个缺点中，碳化物插入件160实际上座置在分流管145的表面上，并且管壁中的孔147为出口流动路径102的一部分。因此，穿过孔147的磨料砂浆可能会切穿分流管145的相对较柔软的材料，并且可能完全绕过碳化物插入件160，从而导致分流管145过早地发生故障。

为了解决这些缺点中的一些缺点，通过参引方式并入本文的美国专利No.7,373,989和No.7,597,141中已经公开了其他喷嘴构型。美国专利公开No.2008/0314588也公开了用于分流管的其他喷嘴。

尽管现有喷嘴可能可用且有效，但是，这些布置仍然使得井下工具的制造比较复杂，并且对于设计和操作而言改变了工具中的可用的有效区域，并且具有倾向于存在潜在故障的特征。因此，本公开的主题旨在克服或至少减少上述问题中的一者或多者的影响。

发明内容

一种用于井眼的砾石充填设备，该设备包括具有用于在砾石充填或其他操作期间引导砂浆的流道的流动管。流道具有用于将被引导的砂浆传送到井眼中的至少一个流动端口。通常，该设备具有基管，该基管具有通孔并且限定连通到通孔中的穿孔。筛管设置在基管上且邻近穿孔以用于过滤进入基管中的流体流。流动管设置成邻近筛管，用于将砂浆引导通过可能在操作期间形成在井眼环形空间中的任何砂桥或类似物。

至少一个插入件设置在流动管中的至少一个流动端口处。在一个布置中，至少一个插入件限定贯穿其中的至少一个孔口，该孔口允许被引导的砂浆从流动管至井眼流动通过。至少一个插入件由易受冲蚀的材料构成并且通过穿过至少一个孔口的被引导的砂浆冲蚀，并且允许砂浆以从初始流速至随后更大的流速的方式通过。除至少一个孔口之外，插入件可以具有至少部分地限定在至少一个插入件的至少一侧中以便于冲蚀的至少一个狭槽。

在一个布置中，至少一个插入件可以具有围绕其设置的螺纹并且可以拧到流动管的至少一个流动端口中，但可以使用其他的固定形式。通常，在流动管上使用多个流动端口和喷嘴。在这种情况下，各种插入件可以构造成沿着流动管的长度以预定模式冲蚀。换句话说，朝向流动管的一端（例如，近端）设置的插入件可以构造成在朝向流动管的另一端（例如，远端）设置的插入件之前以预定模式冲蚀。构造此布置的一种方式为在各种插入件中使用相同的或不同数目的至少一个孔口，但可以使用其他技术。

在另一结构中，设置在所公开的砾石充填设备上的至少一个流动端口处的至少一个插入件可以限定贯穿其中的流道并且可以具有横跨流道设置的障碍物。障碍物是可破坏的或可破碎的并且一旦破坏就允许引导的砂浆通过流道。

因此，当在流动管上使用具有障碍物的多个插入件时，该障碍物可以构造成沿着流动管的长度以预定样式破坏。以此方式，朝向流动管的一端设置的插入件可以构造成在朝向流动管的另一端设置的插入件之前以预定模式破坏。

在流动管的一个布置中，公开的设备的流动管可以具有第一流动管部段和第二流动管部段，该第一流动管部段和第二流动管部段均具有引导砂浆的内部通道。插入件端对端地固定至第一流动管部段和第二流动管部段，并且具有与第一流动管部段和第二流动管部段的内部通道连通的流道。

插入件可以具有将被引导的砂浆连通至井眼的多个排出端口。这些排出端口可以具有设置在插入件上的流动喷嘴。流动喷嘴可以设置在插入件的相同侧或不同侧上，并且流动喷嘴可以沿相同方向或不同方向设置在插入件上。

在公开的砾石充填设备的又一布置中，设置在流动管上在流动端口处的喷嘴由第一材料构成。喷嘴具有内侧壁和外侧壁，并且内侧壁限定贯穿其中的连通被引导的砂浆的流道。与第一材料不同的抗冲蚀材料至少外部地设置在喷嘴的外表面上。

抗冲蚀材料可以为至少外部地设置在喷嘴的外表面上的护套，或者抗冲蚀材料包括抗冲蚀材料的积聚物，该积聚物设置在流动管上并且围绕喷嘴在外部设置。替代性地，抗冲蚀材料可以是设置在喷嘴的内侧壁与外侧壁之间的衬套。连接在喷嘴的内侧壁与外侧壁之间的远端可以封装内侧壁与外侧壁之间的衬套，或者可以使用固定至远端的保持件。

上述概述并不意味着概括了每种可能的实施方式或本公开的每个方面。

附图说明

图1为其中具有钻井筛管的水平井眼的局部截面侧视图。

图2A为定位在井眼内的砾石充填设备的端视图。

图2B为在邻近地层的高渗透性区域定位在井眼内的砾石充填设备的截面图。

图2C为分流管的侧视图，其示出了现有技术喷嘴沿着分流管的布置。

图3A为设置在分流管上的现有技术抗冲蚀喷嘴的截面图。

图3B示出了现有技术喷嘴的立体图。

图3C示出了现有技术喷嘴的截面图。

图4A为定位在井眼内的根据本公开的砾石充填设备的端视图。

图4B为具有设置在排出端口中的冲蚀插入件的分流管的俯视图。

图4C至图4D为具有图4B的冲蚀插入件的分流管的侧截面图。

图4E为一种类型的冲蚀插入件的平面图。

图5A为具有设置在排出端口中的爆裂插入件（burst insert）的分流管的俯视图。

图5B至图5C为具有图5B的爆裂插入件的分流管的侧截面图。

图6A为其中具有爆裂盘件的流动喷嘴的侧截面图。

图6B为包括其中具有爆裂盘件的流动喷嘴的管体的侧截面图。

图7A为其上设置有多个流动喷嘴的管体的侧截面图。

图7B至图7C为管体的端视图，其示出了多个流动喷嘴的不同定向和构型。

图7D为其上设置有多个流动喷嘴的部分管体的局部截面侧视图。

图8A为设置在分流管的排出端口处并且具有外部抗冲蚀壳体的流动喷嘴的侧截面图。

图8B为流动喷嘴的侧截面图，该流动喷嘴设置在分流管的排出端口处并且具有封闭流动喷嘴的内表面和外表面的帽。

图8C为流动喷嘴的侧截面图，该流动喷嘴设置在分流管的排出端口处并且具有围绕流动喷嘴的外部形成的较硬的抗冲蚀材料。

图8D为流动喷嘴的侧截面图，该流动喷嘴设置在分流管的排出端口处并且具有保持在流动喷嘴的末端上的抗冲蚀衬套。

具体实施方式

A.冲蚀插入件（HALL）

图4A示出了根据本公开的砾石充填设备100的端视图。如先前所指出的，设备100可以具有若干分流管200以建立用于砾石环绕区域的替代线路（在所述砾石环绕区域砂桥可以在井眼14中形成）并且具有用于建立在砾石充填操作期间用于砂浆的替代路线。另外，设备100包括钻井筛管组件105，该钻井筛管组件105包括具有如先前所述的穿孔120的基管110。围绕基管110设置有允许流体从中流过同时阻挡颗粒的筛管125。筛管125可以是绕丝筛管，但钻井筛管组件105可以使用砾石充填作业中工业上常用的任何结构（例如，网状筛管、充填筛管、切槽或穿孔衬管或管道、过滤管、预充填筛管和/或衬管、或者其组合）。

分流管200设置在基管110的外侧上并且可以通过环（未图示）固定。如图所示，定心器130可以设置在基管110的外侧上，并且具有穿孔140的管状护罩135可以防止分流管200和钻井筛管105在将设备100插入到井眼14中的期间损坏。在其他布置中，可以不使用定心器130和护罩135。尽管未图示，但应当理解的是，无喷嘴或排出端口的运输管（未图示）可以在组件105上使用以将砂浆从接合部运输至接合部并且可以连接至具有排出端口或喷嘴的运输分流管。

在设备100的上端（未图示）处，每个分流管200均可以开放成环状以在砂桥或其他问题发生时在砾石充填操作期间接纳砂浆流。替代性地，分流管200的上端可以连接至沿着组件105延伸的运输管。在内部，每个分流管200均具有用于使砂浆通过的流动孔204，并且每个分流管200的侧壁202中的排出端口206允许砂浆排出管200而到达周围的井眼。

并非在排出端口206上具有常规喷嘴，分流管200具有设置在排出端口206中的多个冲蚀插入件210。如图4B中的分流管200的侧视图中所示的，冲蚀插入件210可以沿着分流管200设置，从而每个冲蚀插入件210均可以控制砂浆从管的排出端口206到周围的环形空间中的传送。通常，管的排出端口206可以沿着分流管200的一侧定向，但是可以使用任何其他构型。在任何情况下，多个排出端口206和冲蚀插入件210沿着分流管200的长度设置以在砾石充填期间分布砂浆。

每个冲蚀插入件210均具有限定在其中的一个或多个内孔口、孔或开口212。来自狭槽的细薄区214也可以设置成便于冲蚀和/或便于将插入件210插入排出端口206中。如图4C的截面中示出的，插入件210可以旋拧到排出端口206中，但插入件210可以以许多方式固定在排出端口206中，包括例如通过焊接、钎焊、压力配合等固定在口206中。此外，并非所有的排出端口206都必须具有允许从中流动经过的插入件210。相反，阻挡件（blank）或阻滞塞（未图示）可以设置在排出端口206中的任一排出端口中以防止在特定的端口206处的流动。这可以允许操作者随着在本领域或类似领域中的设计改变来调整或修改流过各种排出端口206的构型。

分流管200由诸如316L等级不锈钢的合适金属构成。相比之下，插入件210可以由诸如软金属的冲蚀材料构成，包括黄铜、铝等的。冲蚀插入件210的初始开口212以及其他特征的数目、尺寸和位置可以构造成用于考虑了砂浆粒度、砂浆流速、压力水平、插入件210的期望冲蚀速率、插入件260所用的材料类型等的特定实施方案。开口212和/或排出端口206可以相对于砾石的平均直径通过给定因素来定尺寸以减小形成阻塞的机会。

在砾石充填操作期间，砂浆可以最后进入分流管200的开口端（未图示）并且可以沿着管的流道204行进。例如，分流管200可以在其上孔端处敞开，并且砂浆可以流动到分流管200和环形空间中。当砂浆使载送流体流失到周围地层的高渗透部分时，由砂浆载送的砾石被沉积并且聚集在环形空间中以形成砾石充填。在环形空间被填充之前液体被流失到地层中的渗透层的情况下，然而，砂桥可以形成，该砂桥阻挡通过环形空间的流动并且阻止砂桥下的进一步填充。如果这发生，则砾石砂浆继续流过分流管200、绕过砂桥、并且从具有冲蚀插入件210的各个排出端口206出来，以完成对环形空间的填充。当砂浆转移至分流管200并且砾石充填从头进行到尾时，砂浆仅可以行进排出端口206之间的距离，该距离可以是3英尺，或者在开孔中彼此分离。

更详细地看图4C至图4D，沿着分流管200行进的砂浆到达具有第一冲蚀插入件210a的第一排出端口206a。采取最小阻力的路径，砂浆流开始流过插入件210a的初始开口212并且进入到钻孔环形空间中。从分流管200流出排出端口206的流动从而在初始局限于初始流速。在这种情况下，受限的流将不趋向于冲蚀任何周围的壳体（在存在的情况下），并且将不冲蚀分流管200外侧的打开的钻孔的侧部。另外，出来的砂浆将不趋向于侵入任何周围的表面并且反弹回以冲蚀分流管200的相邻部分。最后，受限的流将不趋向于以可以冲蚀砾石充填组件的周围部件（比如保护形的护罩等）的高速度出来。

最后，从第一插入件210a出来的砂浆冲蚀开口212使得流较少受限。当更多的流以随后更大的流速传送时，第一插入件210a如图4D所示的那样冲蚀掉，使得插入件210a可以限定更大的开口213或者可以实际上从排出端口206出来。在任何情况下，随着来自出来的砂浆的砾石围绕分流管充填并且限制第一排出端口206a外的砂浆流，最终在第一排出端口206a处发生脱砂（sand out）。

当脱砂开始发生时，砂浆开始首先流出下一个排出端口206b及其冲蚀插入件210b且进一步下移至分流管200。插入件210b开始被砂浆流冲蚀，最终直到实现脱砂为止。然后，该过程沿着分流管200的长度来进行自身的重复。当然，根据砂浆的流动、砂浆流的最小阻力路径以及其他给定的变型，砂浆从排出端口206出来的进程可以是沿分流管200的沿井孔上行、沿井孔下行或两者的组合。

因此插入件210可以构造成沿着分流管200的长度以预定模式冲蚀。因此，朝向分流管200的一端（例如，上孔端）设置的插入件210可以构造成在朝向分流管200的另一端（例如，下孔端）设置的插入件210之前以预定模式冲蚀。也可以使用相反的布置或一些混合的布置。为了实现期望的构型，插入件210中的每个插入件均可以在其中具有相同或不同数目的至少一个孔口并且可以构造成具有以控制插入件的冲蚀特性的厚度、直径和/或材料。

如以上所指出的，冲蚀插入件210可以具有任何数目的开口或其他特征件以控制砾石充填操作期间的冲蚀和流动。图4E示出了一个变型。插入件210具有内表面211和周边216。内表面211可以意在向内面向分流管200的流道204，但可以使用相反的布置。周边216可以具有用于将插入件210保持在管的端口206中的螺纹等。

一系列孔口、小孔或孔212通过插入件210限定并且允许有限量的流从分流管200穿过。在该特殊示例中，小孔212设置在围绕中心的周边十字图案中，并且内表面211中的接合槽214可以通过周边小孔212。最初流过小孔212的流可以小到足以限制如文中所公开的砂浆流。当砂浆继续通过小孔212时，然而，迅速冲蚀被小孔212和槽153的样式加剧。通常，插入件210的中央部218由于若干小孔212而冲蚀。冲蚀还可以沿着槽214蔓延，在所述槽处插入件210较薄弱，基本上将插入件210四等分。孔和特征的这些及其他样式以及布置均可以在本公开的冲蚀插入件210上使用。

B.障碍物插入件（HALL、MCNAMEE）

现在转向图5A至图5C，分流管200的另一实施方式具有多个爆裂插入件220，所述多个爆裂插入件220设置在分流管200的排出端口206中。爆裂插入件220可以旋拧到如在管的侧壁202中示出的排出端口206中，但是也可以使用固定插入件220的任何其他方法。爆裂插入件220具有内部通道222，该内部通道222具有设置在其中的临时障碍物224。障碍物224可以由诸如金属、陶瓷之类的任何适当的材料构成。另外地，障碍物224可以类似于破裂盘件并且可以在其中具有或不具有孔口。

可打破的障碍物224在当分流管200的流动通道204中砂浆对着障碍物224的一个侧部作用而承受压差时破坏或爆裂。一旦障碍物224被破坏，管的流动通道204中的砂浆可以穿过到达周围的环形空间。用于插入件220的各个障碍物224可以构造成在适于实现的预定压差下爆裂。所有障碍物224可以构造成沿着分流管200的相同的障碍物，或者障碍物224可以构造成沿着管200的长度以相对彼此递增或递减的压力爆裂。可以使用这些设置或其他设置。

如图5C中所示，一旦障碍物224爆裂，则插入件220可以限定流动喷嘴，并且砂浆流可以通过插入件的通道222从管的通道204离开而到达环形空间。插入件220的定向示出为垂直于分流管200的轴线，但是可以使用其他任何定向。

例如，图6A示出了呈在排出端口206处固定至分流管200的圆筒形喷嘴的形式的爆裂插入件220。如此处示出的，可以使用焊接以将爆裂插入件220固定至管200，并且爆裂插入件220可以以是有角度的以将砂浆流引导离开端口206。典型的角度为朝向管200的井底端部为大约-45度，但是可以使用其他定向。

喷嘴型爆裂插入件220具有设置在其中的爆裂盘件或障碍物224。如前，障碍物224构造成在预定点处通过积聚砂浆压力来爆裂。这可以构造用于特定的压力积聚并且可以设计用于特定的实施方案。

C.管体插入件（HALL,MCNAMEE,BROUSSARD）

在另一实施方式中，图6B示出了管体250具有设置在其上的爆裂插入件260的布置。管体250可以由诸如抗冲蚀材料、不锈钢、陶瓷之类的任何适当的材料构成。管体250在两个端部处都固定至分流管部段200a至200b，以形成与流动通道204相互连接的分流管的一部分。如所描述的，管体250可以焊接至管部段200a至200b的端部，但是可以使用将部件固定在一起的任意其他形式。

如此处另外示出的，喷嘴型插入件260（又名“喷嘴”）一体地形成在管体250上，但是其可以为单独的焊接部件。在该示例中，喷嘴型插入件260为如前的具有设置在喷嘴的通道262中的爆裂盘件或障碍物264的爆裂插入件，但是管体250可以使用本文中公开的任意其他类型的插入件，包括冲蚀插入件（210：图4A至图4F）、爆裂插入件（220：图5A至图5C）等。如前所述，障碍物264可以构造成在预定的点处通过积聚砂浆压力来爆裂。这可以构造用于特定的压力积聚并且可以设计用于特定的实施方案。

D.双端口管元件（BROUSSARD）

之前的实施方式已经公开了使用沿着分流管200设置在排出端口处的独立且离散的流动插入件喷嘴。在某些实施方案中，在分流管上的给定的位置处使用一组或一批多个插入件或喷嘴可能比较有利。例如，图7A示出了具有固定至分流管部段200a至200b的端部以形成分流管的一部分的管体250。如前所述的，管体250可以由诸如抗冲蚀材料、不锈钢、陶瓷之类的任何适当的材料构成。

管体250并非如之前的实施方式中那样具有单个流动喷嘴，而是具有一起设置或以串联的方式设置在管体250上的两个或更多个喷嘴或插入件260a至260b。尽管示出了彼此紧密连接的两个插入件260a至260b，但是也可以使用任意数目的局部插入件260a至260b。如图7B中所示，多个插入件260a至260b可以设置在管体250的相同的侧上。尽管插入件260a至260b可以具有相同的方向，但是如图7B中所示，插入件260a至260b可以具有相比彼此不同的角度定向。此外，如图7C中所示，可以根据可用空间和用于现有砂浆的期望流动方向将若干个插入件260a至260d围绕分流管体250设置在多个侧部或多个方向上。

最终，如图7D中所示，管体250不需要完全形成分流管250的区段。相反，分流管200的部段可能具有尺寸过大的开口或缺失侧部203，并且管体250可以固定至分流管200的部段以覆帽尺寸过大的开口或补完缺失侧部203。

E.抗冲蚀喷嘴

如之前讨论的，用于防止在分流管的流动喷嘴处的冲蚀的典型构型涉及将抗冲蚀材料的插入件设置在流动喷嘴的内侧，例如，参见图3A至图3B。

1.外附件（outsert）（SLADIC,BROUSSARD）

作为替代性实施方式，图8A示出了流动喷嘴310如前那样在排出端口306处固定至分流管300的侧壁302的抗冲蚀设计。流动喷嘴310并非具有设置在其中的抗冲蚀插入件，而是具有围绕喷嘴310的外侧壁设置的外部护套或壳体320。护套320可以由抗冲蚀材料构成，而喷嘴310可以由诸如316L不锈钢之类的常规材料构成。即使没有直接承受穿过喷嘴的通道312的冲蚀流，外部护套320仍然强化了喷嘴310。另外地，假如流动喷嘴310的材料在使用期间冲蚀，则抗冲蚀材料的外部护套320可以用作排出端口306的流动喷嘴。可以使用诸如硬质合金、陶瓷之类的任何抗冲蚀材料。护套320可以通过压配合、收缩配合、钎焊、焊接等固定至流动喷嘴310，并且可以单独地或与流动喷嘴300共同固定至分流管300的侧壁302。

2.衬套帽I（SIMMONS）

图8B中示出了不同的构型。由抗冲蚀材料构成的衬套330在排出端口306处设置在分流管300的侧壁302上。可以使用诸如硬质合金、陶瓷之类的任何抗冲蚀材料。流动喷嘴310限定了呈帽或护套的形式的具有侧壁的袋状部。流动喷嘴310由不锈钢等构成并且固定衬套330的内侧和外侧这两者。流动喷嘴310的帽或护套可以通过压配合、收缩配合、钎焊、焊接等固定至衬套330。流动喷嘴310可以通过焊接或其他已知技术固定至分流管300的侧壁302，并且可以单独地或与衬套330共同固定至侧壁。

3.积聚物（HALL）

图8C中示出的又一实施方式具有流动喷嘴310，该流动喷嘴310由不锈钢等构成并且在排出端口306处固定至分流管300。在喷嘴310的外侧，硬的抗冲蚀材料积聚物340围绕喷嘴310的外侧设置。硬材料积聚物340可以由更加抗冲蚀的材料构成，而喷嘴310可以由诸如316L不锈钢之类的常规材料构成。用于外部积聚物340的材料可以包括焊接材料、硬带条或热喷金属涂层。积聚物340可以使用由诸如“硬铬”之类的任何其他适当的材料构成的涂层或电镀层。

尽管没有直接承受冲蚀流，但是外部积聚物340仍然加强了喷嘴310。另外地，如果内部流喷嘴310的材料在使用期间冲蚀，则外部积聚物340可以起到流动喷嘴310的作用，并且甚至在一定程度上保持了排出端口306的总直径。最终，通过使喷嘴310首先在排出端口306上固定就位，喷嘴310可以有助于包括硬化积聚物306的施加，并且一旦施加积聚物340则有助于保持在分流管302上的用于排出端口306的均匀开口。

4.衬套帽II（SIMMONS）

最终，图8D的抗冲蚀喷嘴具有在排出端口306处设置在固定至分流管300的流动喷嘴310中的衬套350。流动喷嘴310可以由诸如不锈钢之类的典型的材料构成，所述材料如前所述的可以被焊接或易于附接至分流管的侧壁302。如本文中所讨论的，衬套305由抗冲蚀材料构成。作为与图8B相反的布置，图8D中的衬套350设置在喷嘴310的侧壁之间的袋状部或狭槽的内侧，所述袋状部或狭槽形成了倒置的帽或护套。如所示出的，衬套350以距分流管300的外表面的较短的距离从喷嘴310的末端安装。螺纹帽或其他保持件360固定至喷嘴310的端部以将衬套350保持在喷嘴310中。

如果冲蚀开始磨损流动喷嘴310的内侧（例如，暴露至被引导的砂浆的内侧壁的表面）以及帽360的内侧，则抗冲蚀衬套350可以用于减小冲蚀的影响。尽管未被示出，但是可以使用图8B和图8D中的布置的组合，其中衬套从分流管300的外表面直接延伸至喷嘴310的末端以通过帽360来保持。

优选的和其他的实施方式的前述描述不意于限制或限定申请人所设想的创新性概念的范围或可适用性。应当通过本公开的益处理解到，根据所公开的主题的任意实施方式或方面的上述特征可以单独地或与所公开的主题的其他任意实施方式或方面中的任何其他所描述的特征相结合地进行使用。因此，一个实施方式的插入件或喷组可以与另一实施方式的插入件、喷嘴、护套、帽、衬套等一起使用在同一分流管上。另外，图6B至图7D的管体250可以使用本文中所公开的各种插入件、喷嘴、护套、帽、衬套等中的任一者或任意组合。最终，可以在通过于2011年11月9日提交的美国申请序列号No.13/292,965中找到用于井下工具的抗冲蚀流动喷嘴的另外的细节，该申请的整体内容通过参引方式并入本文。

以公开本文中所包括的创新性概念作为交换，本申请人期望获得所附权利要求提供的所有专利权。因此，所附权利要求意于包括对全部范围的所有改型或替换，这些改型或替换都落在以上的权利要求或其等同替代的范围内。

Claims (22)

1.一种用于井眼的砾石充填设备，包括：

流动管，所述流动管具有引导砂浆的流道并且具有将被引导的砂浆传送到所述井眼中的至少一个流动端口；以及

至少一个插入件，所述至少一个插入件设置在所述至少一个流动端口处，所述至少一个插入件限定贯穿其中的至少一个孔口并且由易受冲蚀的材料构成，所述至少一个插入件经由穿过所述至少一个孔口的被引导的砂浆被冲蚀并且允许被引导的砂浆以从初始流速至随后更大的流速的方式通过。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述至少一个插入件包括至少一个狭槽，所述至少一个狭槽至少部分地限定在所述至少一个插入件的至少一侧中。

3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述至少一个流动端口包括沿着所述流动管的长度设置的多个流动端口；并且其中，所述至少一个插入件包括设置在所述流动端口处的多个插入件。

4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述插入件构造成沿着所述流动管的长度以预定模式冲蚀。

5.根据权利要求4所述的设备，其中，朝向所述流动管的一端设置的插入件构造成在朝向所述流动管的另一端设置的插入件之前以所述预定模式冲蚀。

6.根据权利要求3所述的设备，其中，所述插入件包括限定在其中的相同或不同数目的至少一个孔口。

7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述至少一个插入件包括围绕其设置的螺纹并且旋拧到所述流动管的所述至少一个流动端口中。

8.根据权利要求1所述的设备，还包括：

基管，所述基管具有通孔并且限定连通到所述通孔中的穿孔；以及

筛管，所述筛管邻近所述穿孔设置在所述基管上，

其中，所述流动管设置成邻近所述筛管。

9.一种用于井眼的砾石充填设备，包括：

流动管，所述流动管具有引导砂浆的内部通道并且具有将被引导的砂浆传送到所述井眼中的至少一个流动端口；以及

至少一个插入件，所述至少一个插入件设置在所述至少一个流动端口处，所述至少一个插入件限定贯穿其中的流道并且具有横跨所述流道设置的障碍物，所述障碍物是可破坏的以允许被引导的砂浆通过。

10.根据权利要求9所述的设备，其中，所述至少一个流动端口包括沿着所述流动管的长度设置的多个流动端口；并且其中，所述至少一个插入件包括设置在所述流动端口中的多个插入件。

11.根据权利要求10所述的设备，其中，所述插入件的所述障碍物构造成沿着所述流动管的长度以预定模式破坏。

12.根据权利要求11所述的设备，其中，朝向所述流动管的一端设置的插入件构造成在朝向所述流动管的另一端设置的插入件之前以所述预定模式破坏。

13.一种用于井眼的砾石充填设备，包括：

第一流动管部段和第二流动管部段，所述第一流动管部段和所述第二流动管部段均具有引导砂浆的内部通道；以及

插入件，所述插入件端对端地固定至所述第一流动管部段和所述第二流动管部段，所述插入件具有与所述第一流动管部段和所述第二流动管部段的所述内部通道连通的流道，所述插入件具有将被引导的砂浆传送至所述井眼的多个排出端口。

14.根据权利要求13所述的设备，其中，所述排出端口包括设置在所述插入件上的流动喷嘴。

15.根据权利要求14所述的设备，其中，所述流动喷嘴设置在所述插入件的相同侧上。

16.根据权利要求14所述的设备，其中，所述流动喷嘴沿不同方向设置在所述插入件上。

17.根据权利要求13所述的设备，其中，所述插入件包括与所述第一流动管部段和所述第二流动管部段的材料不同的抗冲蚀材料。

18.一种用于井眼的砾石充填设备，包括：

流动管，所述流动管具有引导砂浆的内部通道并且具有将被引导的砂浆传送到所述井眼中的流动端口；

喷嘴，所述喷嘴由第一材料构成并且在所述流动端口处设置在所述流动管上，所述喷嘴具有内侧壁和外侧壁，所述内侧壁限定暴露于被引导的砂浆的流道；以及

护套，所述护套至少外部地设置在所述喷嘴的外侧壁上并且由与所述第一材料不同的抗冲蚀材料构成。

19.一种用于井眼的砾石充填设备，包括：

流动管，所述流动管具有引导砂浆的内部通道并且具有将被引导的砂浆传送到所述井眼中的流动端口；

喷嘴，所述喷嘴由第一材料构成并且在所述流动端口处设置在所述流动管上，所述喷嘴在内侧壁与外侧壁之间限定了袋状部，所述内侧壁的内表面限定暴露于被引导的砂浆的流道；以及

抗冲蚀材料，所述抗冲蚀材料与所述第一材料不同并且设置在所述内侧壁与所述外侧壁之间的所述袋状部中。

20.根据权利要求19所述的设备，其中，所述抗冲蚀材料包括设置在所述喷嘴的所述内侧壁与所述外侧壁之间的衬套。

21.根据权利要求20所述的设备，其中，所述喷嘴包括连接在所述内侧壁与所述外侧壁之间并且封装所述袋状部中的所述衬套的远端。

22.根据权利要求20所述的设备，其中，所述喷嘴包括固定至所述喷嘴的远端并且封装所述袋状部中的所述衬套的保持件。