CN104271873A - 井筛及其使用方式 - Google Patents

Abstract

本发明涉及与地下井中执行的操作相关联应用的井眼设备，特别涉及提供次级流动容量的防砂筛组件。一种防砂筛组件包括：基管，具有外表面，且基管中限定有一个或多个穿孔；筛套，被设置成围绕基管的外表面，且具有被设置成轴向地邻近次级滤筛的初级滤筛；以及至少一个减压阀，被构造为基于受到的预定流体压力而打开，其中，至少一个减压阀在打开时使流体的流动从初级滤筛偏转，并将流体的流动提供到次级滤筛。

Description

井筛及其使用方式

技术领域

本发明涉及在与地下井中执行的操作相关联应用的井眼设备，特别涉及提供次级流动容量的防砂筛组件。

背景技术

在从地层进行烃类生产时，一直存在的一个紧迫问题就是有效地控制例如砂砾等疏松地层颗粒移动到井眼中。这样的地层移动通常在松散砂石中进行完井或地层水力压裂之后的生产过程中发生。在井眼的一段坍塌的情况下，地层移动也会突然发生，从而使大量的颗粒和粉末在井眼中循环。产出这些不希望有的材料会在从地层进行油气抽取的效率上引起多个问题。例如，生产地层的颗粒会趋于阻塞地层、管道、和地面流动管线。生产地层颗粒还会导致外壳、井下设备、和地面设备的侵蚀。这些问题会导致高维护成本和不可接受的井停工期。

已有数种方法用于在生产操作中控制这些疏松的地层颗粒的移动或产出。例如，完井管柱通常包括一个或多个防砂筛组件，以调节和限制地层颗粒的移动。这些防砂筛组件通常是通过在穿孔的基管上安装一个或多个筛套来构造。筛套通常包括一个或多个排水层，一个或多个滤筛元件(例如绕丝筛或单层或多层丝网滤筛)，以及穿孔的外护罩。滤筛通常可含有将颗粒保留在原位或以其它方式不被产出的树脂和/或增粘剂。

一段时间后，筛套会被松散的颗粒和粉末阻塞(在本文中通常称之为滤饼)，滤饼会减缓烃类的生产或彻底停止生产，尤其是在井眼中明显阻塞的位置。为了清洁筛组件并移除滤饼，可将酸类或其它溶液注入井中以移除滤饼，筛组件在此之后通常会被冲洗以再次保证其适当功能。筛组件的清洁工序是昂贵的，并且会需求大量的宝贵的钻井时间，烃类的生产在这段时间中临时停止。

发明内容

本发明涉及与地下井中执行的操作相关联应用的井眼设备，特别涉及提供次级流动容量的防砂筛组件。

在一些实施例中公开了一种防砂筛组件。该组件可包括：基管，具有外表面，基管中限定有一个或多个穿孔；筛套，被设置成围绕基管的外表面，且具有被设置成轴向地邻近次级滤筛的初级滤筛；以及至少一个减压阀，被构造为基于受到的预定流体压力而打开，其中，至少一个减压阀在打开时使流体的流动从初级滤筛偏转，并将流体的流动提供到次级滤筛。

在一些实施例中公开了一种用于从地层生产流体的方法。该方法可包括：将基管引入邻近地层的井眼，基管具有筛套，筛套被设置成围绕基管且具有被设置成轴向地邻近次级滤筛的初级滤筛；经由初级滤筛将流体的流动从地层引入基管；当基管的内部与地层之间的压差达到预定压力阈值时，打开至少一个减压阀；以及通过至少一个减压阀使流体的流动偏转到次级滤筛，由此使流体的流动绕过初级滤筛。

在其它实施例中公开了另一些防砂筛组件。在一个实施例中，该组件可包括：基管，具有外表面，基管中限定有一个或多个穿孔；筛套，被设置成围绕基管的外表面，且具有被设置成同心地围绕次级滤筛、且由此在初级滤筛与次级滤筛之间形成第一生产环空的初级滤筛；以及至少一个减压阀，被构造为基于受到的预定流体压力而打开，其中，至少一个减压阀在打开时使流体的流动从经过初级滤筛和次级滤筛两者偏转为仅经过次级滤筛。

在又一些实施例中公开了另一些从地层生产流体的方法。一种方法的一个实施例可包括：将基管引入邻近地层的井眼，基管具有筛套，筛套被设置成围绕基管且具有初级滤筛，初级滤筛被设置成同心地围绕次级滤筛且由此在初级滤筛与次级滤筛之间形成第一生产环空；经由初级滤筛和次级滤筛两者，将流体的流动从地层引入基管中；当第一生产环空与地层之间的压差达到预定压力阈值时，打开至少一个减压阀；以及通过至少一个减压阀使流体的流动偏转到次级滤筛，由此使流体的流动绕过初级滤筛。

在以下的描述和优选实施例的基础上，本发明的多个特征和优点对本领域技术人员是显而易见的。

附图说明

以下包含附图用以示出本发明的某些方面，而不应被看作是排他性的实施例。本申请公开的主题能够在形式和功能上形成大量的改型、变化、结合、以及等效方案，这些均是本领域技术人员和受益于本申请的人员能够想到的。

图1示出了可采用本文描述的防砂筛组件的井系统。

图2示出了根据一个或多个实施例的一个示例性防砂筛组件。

图3示出了根据一个或多个实施例的另一个示例性防砂筛组件。

图4示出了根据一个或多个实施例的另一个示例性防砂筛组件。

图5示出了根据一个或多个实施例的另一个示例性防砂筛组件。

图6示出了根据一个或多个实施例的另一个示例性防砂筛组件。

具体实施方式

本发明涉及与地下井中执行的操作相关联应用的井眼设备，特别涉及提供次级流动容量的防砂筛组件。

本文公开的示例性防砂筛组件提供了一种交替式通路，该交替式通路用于在初级过滤介质或滤筛变得阻塞或以其他方式失效时使生产流体进入基管。当初级滤筛变得阻塞时，地层流体可偏转到次级滤筛，次级滤筛则提供生产过滤以及生产流体的持续流动。因此，与通过阻塞的过滤器的生产损失不同，本文公开的实施例提供的备份系统允许对进入基管的流体的连续不断的生产，从而能够增加生产层的寿命。本领域技术人员应认识到，尤其是在井眼的一部分坍塌且大量颗粒和粉末突然在井眼中流通并阻塞初级滤筛的情况下，该备份系统表现出优点。一旦初级滤筛变得阻塞，次级滤筛可被激活(例如自动地)以使生产流体能够继续流动而不被打断。本文公开的实施例还提供了提升初级滤筛的自动清洁的防砂筛组件，从而避免了昂贵且耗时的筛组件清洁工序。

参见图1，其中示出了根据本申请的一个或多个实施例的井系统100。如图所示，井系统100包括延伸穿过多种地质层的井眼102，井眼102具有延伸到基本水平节段106的基本竖直节段104。竖直节段104的上部可具有浇注在其中的套管108，且水平节段106可延伸穿过含烃类地层110。在至少一个实施例中，水平节段106可被设置在井眼102的裸井节段中或以其它方式延伸穿过井眼102的裸井节段。

管柱112可位于井眼102中且从地面延伸。管柱112提供了用于使从地层110提取的流体行进到地面的管道。管柱112在其下端可联接到被设置在水平节段106中的完井管柱114。完井管柱114用于将完井区段分隔为邻近地层110的不同生产区段。如图所示，完井管柱114可包括多个防砂筛组件116，这些防砂筛组件116沿完井管柱114的多个部分彼此轴向偏移。每个筛组件116均可位于一对封隔器118之间，从而限定相应的生产区段，封隔器提供完井管柱114与井眼102之间的流体密封。在操作中，筛组件116起到将颗粒物质从生产流体流(stream)中过滤掉的初级功能，使得颗粒和其它粉末不会被开采到地面。

应注意的是，虽然图1示出的筛组件116被设置在井眼102的裸井部分中，但本文中已设想了一个或多个筛组件116被设置在井眼102的套管部分中的多个实施例。而且，虽然图1示出的是每个生产区段中设置单个筛组件116，但本领域技术人员应认识到，特定的生产区段中可采用任何数量的筛组件116而不脱离本发明的范围。此外，虽然图1示出了多个生产区段由封隔器118分隔，但本领域技术人员应理解，完井区段可包括任何数量的生产区段，其中设有相应数量的封隔器118。在其它实施例中，完井区段中可完全省略封隔器118而不脱离本发明的范围。

而且，虽然图1示出的筛组件116是设置在井眼102的大体水平节段106中，但本领域技术人员容易认识到，筛组件116同样适合用于具有其它方向性构造的井中，例如竖直井、偏离井、倾斜井、分支井、以上的组合、或类似的井。因此，“上方”、“下方”、“上”、“下”、“向上”、“向下”、“左”、“右”、“井上”、“井下”等方向性术语在相关示例性实施例中的作用是按照它们在附图中示出的那样，向上方向指的是朝向对应附图的顶部，而向下方向指的是朝向对应附图的底部，井上方向指的是朝向井的地面，而井下方向指的是朝向井的跟部。

现在参见图2，其中示出了根据一个或多个实施例的示例性防砂筛组件200。与下文将详细描述的其它多种筛组件一样，防砂筛组件200可代替图1中描述的筛组件116，且可按照其它方式用于本文示出的示例性井系统100中。筛组件200可包括基管202，基管202限定有一个或多个开口或穿孔204，开口或穿孔204被构造为提供基管的内部203与地层110之间的流体连通。筛组件200还可包括筛套206，筛套206附接或以其它方式联接到基管202的外部。在操作中，筛套206可作为过滤介质，其被设计为使得源自地层110的流体能够从中流过，但阻止预定尺寸的颗粒物质的流入。

在一些实施例中，筛套206包括：第一连接器环208a，被设置在筛套206的井上端且围绕基管202；以及第二连接器环208b，被设置在筛套206的井下端且围绕基管202。第一连接器环208a和第二连接器环208b提供筛套206的相对两端与基管202之间的机械界面。第一连接器环208a和第二连接器环208b均可由13铬、304L不锈钢、316L不锈钢、420不锈钢、410不锈钢、镍基合金825、或类似的合金来形成。而且，第一连接器环208a和第二连接器环208b均可通过熔焊、钎焊、螺接、以上的组合、或类似的方式来联接或以其它方式附接到基管202的外表面。然而在其它实施例中，第一连接器环208a和第二连接器环208b中的一个或多个可为筛套206的整体部分而不是与其分离的部件。

筛套206还可包括一个或多个滤筛，滤筛被设置成围绕基管202，滤筛例如为初级滤筛210a和次级滤筛210b。初级滤筛210a和次级滤筛210b各自的特征可以是过滤介质，这种过滤介质被设计为使得流体能够从中流过，但阻止预定尺寸的颗粒物质的流入。在一些实施例中，初级滤筛210a和次级滤筛210b可为流体渗过式颗粒限制装置，由被扩散结合(diffusion bonded)或烧结在一起以形成流体渗过式丝网滤筛的多层丝网制成。然而在其它实施例中，初级滤筛210a和次级滤筛210b可具有多层编织网丝材料，具有统一的孔眼结构以及基于地层110的性质确定的受控孔眼尺寸。例如，适当的编织网眼滤筛可包括但不限于平纹荷兰编织、斜纹荷兰编织、横纹荷兰编织、以上的组合、以及类似的编织。本领域技术人员容易认识到，数种其它网眼设计也同样适用且不脱离本发明的范围。然而在其它实施例中，初级滤筛210a和次级滤筛210b也可包括单层丝网、没有结合在一起的多层丝网、单层绕丝、多层绕丝等，上述的单层丝网、多层丝网、单层绕丝、多层绕丝等可与排水层一同操作或可不与排水层一同操作。

如图所示，初级滤筛210a可轴向地邻近次级滤筛210b，且与基管202径向地偏移一小段距离。初级滤筛210a可在其井上端联接、或以其它方式附接到第一连接器环208a，且次级滤筛210b可在其井下端联接、或以其它方式附接第二连接器环208b。然而在一个或多个实施例中，筛组件200中可省略第一连接器环208a和第二连接器环208b，而初级滤筛210a可在其井上端直接联接到基管202，且次级滤筛210b可在其井下端直接联接到基管202。

在至少一个实施例中，初级滤筛210a和次级滤筛210b可联接到滤筛隔离器212、和/或以其它方式由滤筛隔离器212分离开。然而在其它实施例中，初级滤筛210a和次级滤筛210b可为沿长度方向相连、和以其它方式被设置在滤筛隔离器212的顶部上。在任何情况下，滤筛隔离器212可被构造为按照与基管202形成径向偏移的关系来支撑初级滤筛210a和次级滤筛210b，从而在基管202与初级滤筛210a和次级滤筛210b之间分别限定第一生产环空214a和第二生产环空214b。

滤筛隔离器212可被设置成围绕基管202且联接至基管202。如图所示，滤筛隔离器212可包括减压阀216；减压阀216被设置在滤筛隔离器212中，且被构造为提供第一生产环空214a和第二生产环空214b之间的流体连通。在一些实施例中，减压阀216可为破裂片、止回阀、或任何其它被构造为在受到预定流体压力时打开的流动调节装置。在其它实施例中，减压阀216可为机械阀，且被构造为一旦预定压力被检测到就触发而致动到打开位置。减压阀216可被构造为在达到预定压力时打开，且提供第一环空214a和第二环空214b之间的流体连通。

筛组件200还可包括流动调节器218，流动调节器218被设置在第一连接器环208a中、或基本邻近第一连接器环208a。流动调节器218可被构造为在操作中调节从第一生产环空214a和第二生产环空214b流到基管202中的一个或多个穿孔204的流体。在一个实施例中，流动调节器218是如本领域技术人员所知的流入控制装置。然而在其它实施例中，流动调节器218可简单地在流动调节器中限定有一个孔，该孔用于限制经由一个或多个穿孔204到基管202的内部203的流动。在又一个实施例中，筛组件200中可完全省略流动调节器218而不脱离本发明的范围。

防砂筛组件200可被构造为在操作中，从地层110初始地经由初级滤筛210a引入流体。如箭头所示，流体可流入第一生产环空214a，经过流动调节器218和一个或多个穿孔204，并最终流动入基管202的内部203，从而生产到地面。然而随着时间的推移，由于在源自地层110的流体中环流的颗粒和/或其它粉末，初级滤筛210a会变得阻塞，从而限制流体经由初级滤筛210a流入第一生产环空214a。随着初级滤筛210a由于颗粒物质而变得越来越阻塞，在第一环空214a(例如基管202的内部203)与地层110之间会产生压差，并且此压差会相应地增加。这样的压差也横跨作用于减压阀216上，这是因为在减压阀216打开前，第二生产环空214b的压力保持为与地层110的压力基本相同。

最终，横跨减压阀216的压差会达到预定压力阈值，从而引起减压阀216被打开或以其它方式被致动，以使流体能够从中流过。例如在减压阀216是破裂片的实施例中，破裂片可被设计为当压差达到预定压力阈值时，破裂片就破裂或以其它方式产生穿孔。类似地，在减压阀216是机械致动的实施例中，当预定压力阈值被检测到时，致动器或类似装置就可被触发以打开减压阀216。在减压阀216被打开的情况下，来自地层110的流体可因此开始流过次级滤筛210b，并进入第二生产环空214b，第二生产环空214b则经由减压阀216将流体供给到第一生产环空214a中。由于流体流过次级滤筛210b，所以流体会如同流过初级滤筛210a那样被过滤。因此，当初级滤筛210a变得阻塞或以其它方式失效时，次级滤筛210b能够通过将地层流体提供到基管202的内部203，而成为初级滤筛210a的备份。其结果是，向地面提供了连续且不间断的地层流体流动。

应认识到，减压阀216可被设计为抵抗变化的压差。因此，减压阀216可被构造为、或以其它方式被设计为在不同的预定压力阈值打开。由于地层110中的压力可在不同的井眼中变化，所以每个减压阀216的预定压力阈值能够同样地变化。这在带有减压阀216的完井管柱114(图1)的智能化设计中可证明是有利的，减压阀216可被设计成为在与已知的与具体地层110对应的特定的预定压力阈值打开，因此确保地层流体向地面的持续流动。

现在参见图3，其中示出了根据本文公开的一个或多个实施例的示例性防砂筛组件300。筛组件300可在一些方面与图2的筛组件200类似。因此，可参照图2最佳地理解筛组件300，其中以相似附图标记表示的相似元件不再进行详细描述。如图所示，筛套206同样可包括被设置成围绕基管202且彼此轴向地偏移的初级滤筛210a和次级滤筛210b。而且，筛套206同样包括被设置成在筛套206的井上端围绕基管202的第一连接器环208a和被设置成在筛套206的井下端围绕基管202的第二连接器环208b。

然而第二连接器环208b还可包括：护罩304，从连接器环208b轴向地延伸；以及滤筛隔离器306，从护罩304径向地延伸，且联接到基管202、或以其它方式与基管202偏压接合。第二连接器环208b、护罩304、以及滤筛隔离器306的结合可限定出生产环空308。次级滤筛210b可被设置在生产环空308中，且因此与地层110基本隔离。

滤筛隔离器306可基本插入(interpose)初级滤筛210a与次级滤筛210b之间。在一个或多个实施例中，滤筛隔离器306中可设置有一个或多个减压阀216(示出了一个)，减压阀216被构造为在打开时提供地层110与次级滤筛210b之间的流体连通。同样地，在一个或多个实施例中，护罩304可包括被设置在护罩中的一个或多个减压阀216(示出了两个)，减压阀216也被构造为在打开时提供地层110与次级滤筛210b之间的流体连通。

在操作中，防砂筛组件300可将流体从地层110初始地经由初级滤筛210a引入基管202的内部203；初级滤筛210a在其井上端借助第一连接器环208a被界定。随着时间的推移，初级滤筛210a会由于颗粒而变得阻塞，从而限制流体经由基管202中限定的一个或多个穿孔204流入基管202(基管202径向地邻近初级滤筛210a)。对流体流过初级滤筛210a的限制可在基管202的内部203与地层110之间产生压差。同样地，由于生产环空308的压力保持为与基管202的内部203的压力基本相同，所以这样相同的压差同样会横跨作用于被设置在护罩304和/或滤筛隔离器306中的一个或多个减压阀216。

随着初级滤筛210a变得越来越阻塞，横跨减压阀216的压差相应地增加，直至达到减压阀216的预定压力阈值为止；一个或全部减压阀216可构造为在达到预定压力阈值时打开或以其它方式被致动，以使流体能够从中流过。在减压阀216打开的情况下，来自地层110的流体可因此开始流过次级滤筛210b，并经由基管202中限定的一个或多个穿孔204流入基管202的内部203(基管202径向地邻近次级滤筛210a)。因此，当初级滤筛210a变得阻塞或以其它方式失效时，次级滤筛210b可通过将地层流体提供到基管202的内部203，而同样成为初级滤筛210a的备份。而且，由于减压阀216可被设置在护罩304中、或被设置在滤筛隔离器306中、或被设置在护罩304和滤筛隔离器306两者中，所以流体能够径向地和/或轴向地流入生产环空308。其结果是，向地面提供了连续且不间断的地层流体流动。

虽然图3示出了三个减压阀216，这些减压阀被设置在护罩304和/或滤筛隔离器306中，但本领域技术人员容易认识到，可采用多于或少于三个减压阀216而不脱离本发明的范围。在至少一个实施例中，减压阀216的数量可取决于所需的流量。而且，虽然图3示出的防砂筛组件300是沿一个单独的基管202的一部分延伸的，但应认识到，筛组件300或本文概括性描述的任何筛组件可被构造为横跨两个或更多个单独基管的多个部分延伸，例如跨过基管的连接点延伸。

现在参见图4，其中示出了根据本文公开的一个或多个实施例的另一个示例性防砂筛组件400。筛组件400可在一些方面与图2的筛组件200类似，因此可参照图2最佳地理解筛组件300，其中以相似附图标记表示的相似元件不再进行详细描述。与图2的筛组件200类似，筛组件400可具有被设置成围绕基管202的初级筛组件210a和次级筛组件210b；基管202中限定有一个或多个穿孔204。然而与图2的筛组件200不同的是，筛组件400中的初级筛组件210a和次级筛组件210b可围绕基管202被同心地设置。

具体地，次级滤筛210a可被设置在邻近基管202，且初级滤筛210b可与次级滤筛210b径向地偏移一小段距离，由此在这两个滤筛210、210b与在这两个滤筛间限定出的第一生产环空402a之间形成同心关系。而且，第一连接器环208a和第二连接器环208b同样可轴向地界定初级筛组件210a和次级筛组件210b，然而，第一连接器环208a可被构造为联接到初级滤筛210a的井上端和次级滤筛210b的井上端两者，而且第二连接器环208b可被构造为联接到初级滤筛210a的井下端和次级滤筛210b的井下端两者。

第二连接器环208b可包括从连接器环208b轴向地延伸的护罩402，并包括从护罩404径向地延伸、且联接到基管202或以其它方式与基管202偏压接合的阀壳体404。第二连接器环208b、护罩402、以及阀壳体404的结合可限定出第二生产环空402b。护罩404中可限定有一个或多个孔408，且一个或多个孔408可提供地层110与第二生产环空402b之间的流体连通。在一个实施例中，初级滤筛210a和次级滤筛210b的对应的井下端可分别联接到阀壳体406和护罩404。阀壳体406可具有被设置在其中或以其它方式被置于其中的减压阀216。减压阀216可被构造为在打开时提供第一生产环空402a与第二生产环空402b之间的流体连通。

在操作中，因为初级滤筛210a和次级滤筛210b的同心设置方式，所以防砂筛组件400能够经由初级滤筛210a和次级滤筛210b两者，从地层110初始地引入流体，并将流体引入基管202的内部203。具体地，初级滤筛210a可被构造为基本过滤源自地层110的进入的流体，并将过滤后的流体供给到第一生产环空402a中且供给到次级滤筛210b。次级滤筛210b可被构造为经由基管202中所限定的且径向地邻近次级滤筛的一个或多个穿孔204，将过滤后的流体传输到基管202的内部203中。然而随着时间的推移，初级滤筛210a会由于颗粒而变得阻塞，从而限制流体流入第一生产环空402a，并在第一生产环空402a(例如基管202的内部203)与地层110之间产生压差。因为第二生产环空402b的压力经由一个或多个孔408而与地层110的压力基本相同，所以这种相同的压差也可横跨作用于被设置在阀壳体406中的减压阀216。

随着初级滤筛210a变得越来越阻塞，横跨减压阀216的压差相应地增加，直至达到其预定压力阈值为止；减压阀216可被构造为在预定压力阈值时打开、或以其它方式被致动，以使流体能够从中流过。在减压阀216打开的情况下，来自地层110的流体可因此开始流过一个或多个孔408，并流入第二生产环空402b，第二生产环空402b经由减压阀216将进入的流体供给到第一生产环空214a中。因此，减压阀216使得来自地层110的流体能够绕过阻塞的初级滤筛210a，且地层流体开始由次级滤筛210b进行过滤，次级滤筛210b经由一个或多个穿孔204将过滤后的流体持续供给到基管202的内部203。这样，当初级滤筛210a变得阻塞或以其它方式失效时，次级滤筛210b同样可作为初级滤筛210a的备份，用于将地层流体提供到基管202的内部203。

在一个或多个实施例中，防砂筛组件400还可包括一个或多个传感器，传感器被构造为检测第一生产环空402a与地层110之间的压差且在达到预定压力阈值时触发减压阀216的致动。具体地，第一传感器410a可通过例如联接到外护罩404的外表面或通过类似的方式，被设置在防砂筛组件400的外部。第一传感器410a可被构造为测量地层110中的流体的压力，并将实时压力测量值报告给被可通信地联接至第一传感器的计算装置414。第二传感器410b可被设置在第一生产环空402a中，且被构造为测量第一生产环空402a中的压力，并将实时压力测量值报告给也可通信地联接至第二传感器的计算装置414。

计算装置414可为包括处理器的计算机，该处理器被构造为执行一个或多个指令序列、或储存在非易失性计算机可读介质上的代码。该处理器可例如为通用微处理器、微控制器、数字信号处理器、人工神经网络、或任何可执行计算或其它数据操作的类似适当实体。在一些实施例中，计算装置414还可包括存储器或任何其它适当的存储装置或介质。

计算装置414可被构造为接收源自第一传感器410a和第二传感器410b两者的压力测量值，并计算第一生产环空402a与地层110之间存在的压差值，应理解，该压差值与横跨作用于被设置在阀壳体406中的减压阀216的压差值相同。计算装置414可被构造为，当计算装置414认为被测量到的压差值达到预定压力阈值时，触发减压阀216打开。例如，在减压阀216是机械式减压阀、电子式减压阀、或液压致动式减压阀的实施例中，当预定压力阈值被检测到时，计算装置414可触发致动器等以打开减压阀216。

在一些实施例中省略了计算装置414，而代之以第一传感器410a和第二传感器410b，第一传感器410a和第二传感器410b可被构造为将警告信号以有线或无线的方式发送给地面的使用者。该警告信号可提醒使用者：筛组件400中已经达到预定压力阈值，并督促使用者例如通过远程控制的致动装置或类似装置，从地面上手动地操作减压阀216。其结果是，当初级滤筛210a被判断为阻塞或以其它方式失效时，使用者能够积极地参与，将通过减压阀216流动的流体偏转而离开初级滤筛210a。

在一个或多个实施例中，减压阀216可被限定尺寸、或以其它方式通过计算装置414而被致动，使得通过减压阀216流入第一生产环空402a中的地层流体不仅会通过次级滤筛210b而被生产，且其中一部分还会反向流过初级滤筛210a。换言之，通过减压阀216流入的流体可增加第一生产环空402a中的压力，使得通过减压阀216进入的一部分流体通过初级滤筛210a而被反向传输，从而可在该过程中将累积的滤饼从初级滤筛210a的外表面移除。

从初级滤筛210a的外侧移除滤饼会使得更多的流体能够从初级滤筛210a中经过，且由此可降低第一生产环空402a中的压力。在一个或多个实施例中，当第二传感器410b测量到第一生产环空402a中压力降低时，这可表示初级滤筛210a已被清洁，计算装置414可被构造为触发减压阀216关闭，从而恢复通过初级滤筛210a和次级滤筛210b两者进行的流体生产。本领域技术人员容易认识到，本文公开的任何实施例均可采用计算装置414和对应的传感器410a、410b而不脱离本发明的范围。而且，计算装置414和对应的传感器410a、410b例如可在地面进行远程操作。

现在参见图5，其中示出了根据本文公开的一个或多个实施例的另一个示例性防砂筛组件500。筛组件500可在一些方面与图4的筛组件400类似，因此可参照图4最佳地进行理解，其中以相似附图标记表示的相似元件不再进行详细描述。与图4的筛组件400类似，筛组件500可具有初级筛组件210a和次级筛组件210b，初级筛组件210a和次级筛组件210b围绕基管202被同心地设置，且在每一端由第一连接器环208a和第二连接器环208b界定。特别地，次级滤筛210a可被设置成邻近基管202，且初级滤筛210b可与次级滤筛210b径向地偏移一小段距离，从而在这两个滤筛与在这两个滤筛间限定出的第一生产环空502a之间产生同心关系。

在一个或多个实施例中，第一连接器环208a和第二连接器环208b中的一者或两者中可设置有减压阀216、或以其它方式具有被置于其中的减压阀216。减压阀216可被构造为在打开时提供地层110与生产环空502之间的流体连通，从而绕过初级滤筛210a。在一些实施例中，一个或多个减压阀216也可被设置在初级滤筛210a中或以其它方式形成初级滤筛210a的一部分。在至少一个实施例中，被设置在初级滤筛210a中的一个或多个减压阀216例如可为低压爆破片。

在操作中，防砂筛组件500可从地层110初始地引入流体，并将流体经由初级滤筛210a和次级滤筛210b两者引入基管202的内部203。具体地，初级滤筛210a可被构造为基本过滤源自地层110的进入的流体，并将过滤后的流体供给到生产环空502中且供给到次级滤筛210b。次级滤筛210b可被构造为经由在基管202中所限定的且径向地邻近的一个或多个穿孔204，将过滤后的流体传输到基管202的内部203中。

然而随着时间的推移，初级滤筛210a会由于来自地层110的颗粒而变得阻塞，从而限制流体流入生产环空502，并在生产环空502(例如基管202的内部203)与地层110之间产生压差。随着初级滤筛210a变得越来越阻塞，横跨减压阀216的压差就会相应地增加，直至达到预定压力阈值为止，一个或多个减压阀216可被构造为在达到预定压力阈值时打开、或以其它方式被致动，以使流体能够从减压阀中流过。在减压阀216打开的情况下，来自地层110的流体可因此大体围绕初级滤筛210a偏转，并经由减压阀216流入生产环空502。因此，地层流体开始由次级滤筛210b进行过滤，次级滤筛210b经由一个或多个穿孔204将过滤后的流体持续供给到基管202的内部203。

现在参见图6，其中示出了根据本文公开的一个或多个实施例的又一个示例性防砂筛组件600。筛组件600的一些方面可分别与图4和图5中的筛组件400、500相似，因此可参照筛组件400、500最佳地理解，其中以相似附图标记表示的相似元件不再进行详细描述。类似于图5的筛组件500，筛组件600可具有围绕基管202被同心地设置的初级筛组件210a和次级筛组件210b。特别地，次级滤筛210a可被设置成邻近基管202且在每一端由第一连接器环208a和第二连接器环208b界定。而且，初级滤筛210b可与次级滤筛210b径向地偏移一小段距离，从而在这两个滤筛与在这两个滤筛间限定的生产环空602之间产生同心关系。

在一个实施例中，如图所示，第二连接器环208b中可设有减压阀216、或以其它方式具有被置于其中的减压阀216。然而应认识到，第一连接器环208a中可替代性地设有减压阀216，或者第一连接器环208a和第二连接器环208b两者中可分别设有减压阀216。减压阀216可被构造为在打开时提供地层110与生产环空602之间的流体连通，从而在初级滤筛210a变得阻塞或以其它方式失效的情况下绕过初级滤筛210a。

在操作中，防砂筛组件600可从地层110初始地引入流体，并将流体经由初级滤筛210a和次级滤筛210b两者引入基管202的内部203。具体地，初级滤筛210a可被构造为基本过滤源自地层110的进入的流体，并将过滤后的流体供给到生产环空602中且供给到次级滤筛210b。次级滤筛210b可被构造为经由一个或多个穿孔204将过滤后的流体输送到基管202的内部203。然而一段时间后，初级滤筛210a会由于颗粒变得阻塞，从而限制流体流入生产环空602，并在生产环空602(例如基管202的内部203)与地层110之间产生压差。

随着初级滤筛210a变得越来越阻塞，横跨减压阀216的压差相应地增加，直至达到其预定压力阈值为止，减压阀216可被构造为在达到预定压力阈值时打开或以其它方式被致动，以使流体能够从减压阀中流过。在减压阀216打开的情况下，来自地层110的流体就可围绕阻塞初级滤筛210a偏转，并经由减压阀216流入生产环空602。对进入流体的过滤随后可由次级滤筛210b完成，次级滤筛210b将过滤后的流体持续供应到基管202的内部203，从而提供向地面提供地层流体的持续且不间断的流动。

在一个或多个实施例中，减压阀216可被限定尺寸或以其它方式被设计，使得通过减压阀216流入生产环空602中的地层流体不仅能够通过次级滤筛210b被生产(或称开采)出来，而且地层流体中的一部分还会反向流过初级滤筛210a，从而有助于去除初级滤筛210a的阻塞。换言之，通过减压阀216流入的流体可增加第一生产环空402a中的压力，使得通过减压阀216进入的流体的一部分通过初级滤筛210a而被反向传输，且可由此在这一过程中用于将累积的滤饼从初级滤筛210a的外表面移除。

从初级滤筛210a的外侧移除滤饼会使更多流体能够从初级滤筛210a中经过，且可由此用于降低生产环空602中的压力。随着生产环空602中的压力减小，横跨减压阀216的压差会对应地减小。在一个或多个实施例中，减压阀216可被构造为当压差再次减小到预定压力阈值以下时关闭。例如，减压阀216可为挡板阀等，且被构造为基于与预定压力的相互关系而打开和关闭。当减压阀216再次处于其关闭位置时，可再次通过被同心地设置的初级滤筛210a和次级滤筛210b来完成流体的生产。

因此，本发明完全适合获得上述的和本文内在的目的和优点。本文公开的多个特定实施例仅作为示例，本发明以多种等效方式进行的改型和应用对获益于本文教导的本领域技术人员是显而易见的。而且，除非在所附权利要求中作了说明，否则本文示出的构造和设计的细节并非旨在限制。因此很明显的是，可对上述多个特定的示例性实施例进行变化、结合、改型，且所有这些改变均应被认为是在本发明的范围和构思之内。本文中示例性公开的发明在缺少本文中没有特定公开的任何元件和/或本文中公开的任何可选元件的情况下均可实践。虽然多个组成和方法是以“包括”、“包含”、或“含有”来描述不同的部件或步骤的，但这些组成和方法也可被描述为由多种部件和步骤“基本组成”或“组成”。以上公开的所有数字和范围可按照一定的量变化。每当公开了具有下限和上限的数值范围时，落入该范围的任何数字和所包括的范围均被具体地公开。特别是本文公开的每个范围值(其形式为“从大约a到大约b”、或等效的“近似地从a到b”、或等效的“从近似地a-b”)应被理解为公布了较宽的范围值内包含的每个数字和每个范围。而且，除非专利权人以其它方式作了清楚明确的限定，否则权利要求中的术语具有其清晰、通常的含义。而且，权利要求中使用的不定冠词“一”在本文中被定义为意指一个或多于一个由该不定冠词修饰的元件。如果本说明书中使用的词语或术语的用途与一个或多个专利或本文可能引用合并的其它文献存在任何矛盾，应采用与本说明书中一致的定义。

Claims (30)

1.一种防砂筛组件，包括：

基管，具有外表面，且所述基管中限定有一个或多个穿孔；

筛套，被设置成围绕所述基管的外表面，且具有被设置成轴向地邻近次级滤筛的初级滤筛；以及

至少一个减压阀，被构造为基于受到的预定流体压力而打开，其中，所述至少一个减压阀在打开时使流体的流动从所述初级滤筛偏转，并将流体的流动提供到所述次级滤筛。

2.根据权利要求1所述的防砂筛组件，其中，所述至少一个减压阀被设置在滤筛隔离器中，所述滤筛隔离器被设置成围绕所述基管且被构造为至少部分地支撑所述初级滤筛和所述次级滤筛。

3.根据权利要求2所述的防砂筛组件，其中，所述基管和所述初级滤筛之间限定第一生产环空，而所述基管和所述次级滤筛之间限定第二生产环空，且所述至少一个减压阀提供所述第一生产环空和第二生产环空之间的流体连通。

4.根据权利要求3所述的防砂筛组件，还包括：

第一连接器环和第二连接器环，形成所述筛套的相对两端与所述基管之间的机械界面；以及

流动调节器，被设置在所述第一连接器环中，且被构造为调节从所述第一生产环空和第二生产环空流到所述基管中的所述一个或多个穿孔的流体。

5.根据权利要求1所述的防砂筛组件，还包括形成所述筛套的相对两端与所述基管之间的机械界面的第一连接器环和第二连接器环，所述第二连接器环包括从所述第二连接器环轴向地延伸的护罩、以及从所述护罩径向地延伸且接合所述基管的滤筛隔离器，其中，所述第二连接器环、所述护罩、和所述滤筛隔离器协作地限定生产环空，所述次级滤筛被设置在所述生产环空中。

6.根据权利要求5所述的防砂筛组件，其中，所述至少一个减压阀被设置在所述滤筛隔离器中。

7.根据权利要求5所述的防砂筛组件，其中，所述至少一个减压阀被设置在所述护罩中。

8.根据权利要求1所述的防砂筛组件，其中，所述至少一个减压阀是破裂片或止回阀之一。

9.根据权利要求1所述的防砂筛组件，其中，所述至少一个减压阀是机械致动的。

10.一种从地层生产流体的方法，包括：

将基管引入邻近地层的井眼，所述基管具有筛套，所述筛套被设置成围绕所述基管且具有初级滤筛，所述初级滤筛被设置成轴向地邻近次级滤筛；

经由所述初级滤筛将流体的流动从地层引入所述基管；

当所述基管的内部与地层之间的压差达到预定压力阈值时，打开至少一个减压阀；以及

通过所述至少一个减压阀使流体的流动偏转到所述次级滤筛，由此使流体的流动绕过所述初级滤筛。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，经由所述初级滤筛将流体的流动从地层引入所述基管还包括：将来自地层的颗粒捕获在所述初级滤筛中，且由此增加所述压差。

12.根据权利要求10所述的方法，还包括：借助被设置成围绕所述基管的滤筛隔离器，至少部分地支撑所述初级滤筛和次级滤筛，其中，所述至少一个减压阀被设置在所述滤筛隔离器中。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，使流体的流动从所述初级滤筛偏转到所述次级滤筛还包括：由在所述基管与所述初级滤筛之间限定的第一生产环空、以及在所述基管与所述次级滤筛之间限定的第二生产环空通过所述至少一个减压阀来提供流体连通。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述基管还包括第一连接器环和第二连接器环，所述第一连接器环和第二连接器环在所述筛套的相对两端与所述基管之间形成机械界面，所述方法还包括：通过被设置在所述第一连接器环中的流动调节器，来调节进入所述基管的流体的流动。

15.一种防砂筛组件，包括：

基管，具有外表面，且所述基管中限定有一个或多个穿孔；

筛套，被设置成围绕所述基管的外表面，且具有初级滤筛，所述初级滤筛被设置成同心地围绕次级滤筛，且由此在所述初级滤筛与所述次级滤筛之间形成第一生产环空；以及

至少一个减压阀，被构造为基于受到的预定流体压力而打开，其中，所述至少一个减压阀在打开时，使流体的流动从经过所述初级滤筛和所述次级滤筛两者偏转至仅经过所述次级滤筛。

16.根据权利要求15所述的防砂筛组件，还包括第一连接器环和第二连接器环，所述第一连接器环和第二连接器环在所述筛套的相对两端与所述基管之间形成机械界面。

17.根据权利要求16所述的防砂筛组件，其中，所述第二连接器环包括从所述第二连接器环轴向地延伸的护罩、以及从所述护罩径向地延伸且接合所述基管的阀壳体，所述第二连接器环、护罩、以及阀壳体的结合限定出第二生产环空，且所述护罩限定一个或多个孔，所述一个或多个孔被构造为提供所述第二生产环空与外部环境之间的流体连通。

18.根据权利要求17所述的防砂筛组件，其中，所述至少一个减压阀被设置在所述阀壳体中，且在打开时提供所述第一生产环空和所述第二生产环空之间的流体连通。

19.根据权利要求17所述的防砂筛组件，还包括：

第一传感器，被设置为测量外部环境中的流体压力；

第二传感器，被设置为测量所述第一生产环空中的流体压力；以及

计算装置，被可通信地联接到所述第一传感器和所述第二传感器两者，且被构造为计算外部环境与所述第一生产环空之间的压差，其中，当所述压差达到预定压力阈值时，所述计算装置致动并打开所述至少一个减压阀。

20.根据权利要求16所述的防砂筛组件，其中，所述至少一个减压阀被设置在所述第一连接器环和第二连接器环的一者或两者中。

21.根据权利要求20所述的防砂筛组件，其中，所述至少一个减压阀是挡板阀。

22.根据权利要求15所述的防砂筛组件，其中，所述至少一个减压阀被设置在所述初级滤筛中。

23.根据权利要求22所述的防砂筛组件，其中，所述至少一个减压阀是低压爆破片。

24.根据权利要求15所述的防砂筛组件，其中，所述至少一个减压阀是破裂片或止回阀之一。

25.根据权利要求15所述的防砂筛组件，其中，所述至少一个减压阀是机械致动的。

26.一种从地层生产流体的方法，包括：

将基管引入邻近地层的井眼，所述基管具有筛套，所述筛套被设置成围绕所述基管且具有初级滤筛，所述初级滤筛被设置成同心地围绕次级滤筛且由此在所述初级滤筛与所述次级滤筛之间形成第一生产环空；

经由所述初级滤筛和所述次级滤筛两者，将流体的流动从地层引入所述基管中；

当所述第一生产环空与地层之间的压差达到预定压力阈值时，打开至少一个减压阀；以及

通过所述至少一个减压阀使流体的流动偏转到所述次级滤筛，由此使流体的流动绕过所述初级滤筛。

27.根据权利要求26所述的方法，其中，经由所述初级滤筛和所述次级滤筛两者，将流体的流动从地层引入所述基管中还包括：将来自地层的颗粒捕获在所述初级滤筛中，且由此增加所述压差。

28.根据权利要求26所述的方法，其中，所述基管还包括第一连接器环和第二连接器环，所述第一连接器环和第二连接器环形成所述筛套的相对两端与所述基管之间的机械界面，而且其中，通过所述至少一个减压阀使流体的流动偏转还包括：将流体的流动引入所述第二连接器环限定的第二生产环空，所述第一生产环空和第二生产环空通过所述至少一个减压阀而流体连通。

29.根据权利要求26所述的方法，还包括：

借助第一传感器检测地层中的流体压力；

借助第二传感器检测所述第一生产环空中的流体压力；

借助被可通信地联接到所述第一传感器和所述第二传感器两者的计算装置，计算外部环境与所述第一生产环空之间的压差；以及

当按照所述计算装置的计算，所述压差达到预定压力阈值时，借助所述计算装置触发所述至少一个减压阀打开。

30.根据权利要求26所述的方法，其中，打开至少一个减压阀还包括：增加所述第一生产环空中的流体压力，使得通过所述至少一个减压阀被偏转的流体的流动的一部分被迫通过所述初级滤筛。