CN1074269A - 井内滤器及其预填装件 - Google Patents

Abstract

一种预填装并由滤器组件有一个以径向间隔关 系同心地安装在一个有穿孔的芯管(38)上的电阻焊 外滤网，以此形成一个可容纳一个烧结金属预填装套 筒(44)的环状空间。外滤网(42)的相邻各圈间的纵 向间距可选择为能挡住预定的最小尺寸的细砂粒。 烧结金属填装套筒(44)的孔隙度选择得可通过尺寸 在约10微米(μm)至约150微米(μm)范围内的细砂 粒。烧结金属填装套筒(44)的有效进流面积大大地 大于外滤网(42)的有效进流面积。

Description

本发明总地来说涉及井底汲采装置，特别是涉及用于从流入水井、油井、气井及回收井内的流体中把松散的材料过滤出去的井内滤网。

在油井或气井的建井过程中，通常的作法是先向井孔内敷设一根防护套管，然后将生产管道插在防护套管内。在井场，套管上对准一个或多个汲采区处被钻出横向孔以使开采流体能进入套管腔内。在开采地层流体过程中，地层砂粒也会被冲入流道内。地层砂粒是相当细的砂，它会冲蚀流道内的汲采部件。

在某些汲采作业中，井孔是不加套管的，而是面对含油或气区域形成一个敞开面。例如，在水井、试验井和水平井的汲采装置中就是用这种敞开井孔（不加套管）布置。

用一个或多个滤砂器安装在生产管道和有穿孔的套管（加套管的）或者敞开的井孔面（不加套管的）之间。通常的作法是在滤砂器上装一个填装件，以把在开采流体流入生产管道的区域内的环状空间封闭起来。向滤砂器周围的环状空间内充填比较粗的砂粒或砾石，让它们起过滤作用以减小达到滤砂器的地层细砂量。用工作管具和运行密封装置使砂砾定位在滤砂器的周围。在建井过程中，砂砾也被泵送并挤压到滤砂器周围的开采地层中，以便滤除流向井内的流体中的松散材料。砂砾是以与水或胶浆混成砂浆的形式沿工作管具向下泵送，并且正好定位于填装件之下或滤砂器之上。砂砾还充塞滤砂器和井孔套管之间环状空间。在滤砂器悬挂在不加套管的敞开孔内的井内装置中，充填的砂砾支承着周围的松散地层。传统的滤砂器采用一个壁上穿有孔的芯管，其周围间隔地排列上一些纵向延伸的衬条、衬杆或衬肋，并在其上以均匀间距的螺旋结构缠绕连续的金属丝，使金属丝的各圈之间有预定的轴向间隙。各圈金属丝之间的孔隙允许地层流体流经滤砂器，而同时间距紧密的各圈金属丝又能挡住如砂粒或砾石等可能穿过砾石填装料的细颗粒材料。

在继砾石填装操作之后的最初开采过程中出现的一个问题是，在砾石填装料桥稳定之前，细砂可能被带过砾石子填装料。在砾石填装料最终固结并使得达到清洁的开采之前，产生大量这种细砂粒的情况并不是罕见的。在砾石填装后的采井的早期阶段中，这些细砂粒易于移动通过砾石填装料和滤砂器并堆积在外面的金属丝绕层和有穿孔的芯管之间的内环状空间内。在一些情况中，这种情况会对滤砂器造成严重冲蚀，并最终造成用于减少砂粒的进入的滤砂器的损坏。在另一些情况中，细砂粒可能含有含碳的、含硅的或有机体的固体微粒，它们会完全阻塞滤砂器的流动通路，使得在建井后不久便终止开采。在深井中，当滤砂器被阻塞及生产管道中的内部压力减小时，地层的压力可压扁滤砂器和生产管道。此外，当周围地层中流失了大量的砂/粒时，地层可能坍塌，损坏井内套管、衬套和/或滤砂器，并最终导致产量减少或终止开采。

解决上述问题的一种考虑是在内部的芯管和外部的金属丝滤网之间的环状空间内放置一个砾石聚结的预填装件。预填装砾石的尺度定为适于挡住在初始开采中伴随地层流体的细颗粒。天然砾石以及环氧树脂包复的砾石已广泛地使用在预填装井内滤砂器中。大多数预填装井内滤砂器都会遇到由于它们的外径大于传统的井内滤砂器的外径而产生的难以取回问题。为了使预填装井内滤砂器较易于取回通常是将内部的芯管的尺寸做得小一些，因此对生产孔径的大小和建井管具孔径的大小都产生了限制。

为了使预填装过滤材料有最大的环状空间位置和最长的保持时间，一些传统的井内滤砂器已采用内部金属丝布或钢丝编织的纤维过滤介质。例如，请看美国专利4，858，691和美国专利4，856，591。与以具有电阻焊滤网为特点的传统的肋条通道结构相比，这种编织金属丝布滤网不能提供自由流动。这种直接包绕在有穿孔的芯管上的金属丝布滤网只允许其重叠于芯管上的流道之处有自由流动产生。甚至在这种情况中，在金属丝布滤网自身重迭处通过这些芯管上的穿孔的流动也受到限制。由于金属丝布的孔隙一般比外面的滤网构件的通流孔隙小得多，因此利用细金属丝布滤网的已有技术的滤砂器会产生阻塞。例如，在美国专利4，858，691中，金属丝布的纤维筛号说明为是40至200目左右，其进流面积可能比外面的限制颗粒的圆筒的进流面积小得多。将可看到，砂粒的阻塞将会妨碍用这种型式的滤器建成的井的生产的初期开发阶段的进行。

美国专利5，004，049中所揭示的一种具有特殊的间隙的预填装井内滤器有一个外部金属丝缠绕滤网，它略大于内部的电阻焊金属丝缠绕滤网。其间被称为“微小”环状空间的空间充填以一种聚集的过滤材料。在这种环状空间充以松散的（或非固结的）材料的场合中，聚集物通常是硅砂、小玻璃球、烧结的铝钒土或镍球。为了固结这些松散材料，往往将这些聚集材料与塑化的环氧树脂相混合。由于在承受压力差时松散地填装的材料有沉淀和最终产生旁通“成渠”效应的趋势，因此用固结技术松散地填装环状空间是最可取的。

用于传统的具有特殊间隙的预填装滤砂器的充填方法是采用振动和依靠重力。这种方法不能把聚集材料置于受压的状态，因此给出现井孔成渠故障提供了条件。这最终将引起穿过滤网的冲蚀切口泄漏通路，并且通常会导致严重故障。由于这些双层滤网预填装件是考虑与砾石填装汲采装置一起使用，作为主要的控砂手段，因此它们被用作砾石填装不足情况下的“保险”因素。环氧树脂粘结的填充物可大大地降低所述的成渠效应。然而弯曲应力（如在装运中，在偏斜的井孔中，粗莽的装卸中所产生的）会在粘结在一起材料产生断裂。这会产生高速的流入通道，接着又会引起严重的冲蚀损坏，就像暴露于地层砂粒时因成渠而出现的损坏那样。众所周知，硅砂砾石是溶于盐酸和氢氟酸的，环氧树脂也会与酸性地层流体发生强烈的反应。这些大问题在传统的激井技术中都会遇到。

这就需要提供一种能在经砾石充填后的初始生产阶段把流入地层流体中的细砂粒排除出去而又不过分限制地层流体开采的井内滤器。还要求所提供的井内滤器的径向厚度相当紧凑，以实现这种效果。

根据本发明的一个方面，采用一种预填装井内滤器组件，其中的预填装件是用金属粉末模压成形而后烧结成冶金学上整体的刚性管状结构的一整段制成的。这里用的“冶金学上整体的”这一术语是指聚集的金属颗粒因在高温高压条件下烧结产生的原子间扩散而结合到一起。

这样烧结制成的多孔管身能有效地取代内部保持滤网（焊接或织编的）的和聚集材料（砂粒、环氧树脂、镍球等）。这种管身可由不锈钢、高镍合金、镀镍青铜等制成。被烧结的多孔的钢碎料是通过加压或模压把金属粉末制成同心管形或制成一平板，再将板卷成并焊成管子。

这种预填装井内滤器组件可有一个同心地以径向间隔关系装在穿孔芯管上的外部金属丝缠绕滤网，以此限定了一个供容纳烧结的金属预填装件的环状空间。外部滤网的相邻各丝圈的纵向间距是可选择得能挡住预定最小尺寸的细砂粒。烧线金属预填装件的孔隙最好选得可通过尺寸在10微米（μm）到150微米（μm）范围内的细砂粒。这一尺寸是在主砾石填装物固结前的早期开采阶段中所产生的砂粒尺寸。因此，在任一选定的滤砂器界面区域，这种烧结金属预填装物滤网的有效进流面积要大大地大于外滤网的有效进流面积。

熟悉本技术领域的人只要参照附图阅读以下的详细说明将能理解本发明的进一步的特点和优点，其中：

图1是部分剖节和折断的一个油井吸采装置的正视图，它包括一个悬置在生产区的本发明的一个预填装井内滤器;

图2是根据本发明制作的一个预填装井内滤器组件的局部立体视图;

图3是图2所示的该井内滤器填装组件的部分立体视图;

图4是沿图2中的线4-4所取的双滤网预填装组件的剖视图;

图5是沿图4中的线5-5所取的双滤网预填装组件的放大剖视图;

图6是图2所示的烧结的无缝金属预填装件的立体视图;

图7是图3所示的烧结的焊接金属预填装件的立体视图;

图8是装配到有孔的芯管上的焊接的烧结金属预填装件的局部立体视图;

图9是沿图8中的线9-9所取的一个剖面图;

图10是通过按本发明制作的一烧结金属预填装件的外表区域所取的一个显微剖面的一种放大图示。

在下述的说明中，全部说明和附图中的所有相同零件均用同一标号来表示。为了更好图示本发明的细节，附图不是按比例绘制的，而且某些零件的比例夸大了。

现参照图1和图2，其表示了一个井内滤器预填装组件10，它被安装在一个传统的井底汲采装置中。井孔12由套管12加强，并由水泥件16密封。生产管道18敷设在套管14内。套管14在汲采流体从井的生产区域流入吸采管道18的深度上钻有许多穿孔20。

在汲采管道18敷设进入井中时，将井内滤器10对准套管上的穿孔20，或者其也可以敷设得直接对着一敞开的地层构造。在吸采管道和套管14之间的环形空间分别由上和下填装件所封闭，以使得只能从生产区域汲采地层内的流体。

流动口26设置在管道18上，在上填封件22的下方以及滤砂器10的上方，通过这些流动口将与水或凝胶相混合的砾石用运行密封装置（5SU）注入或循环地流入套管14和滤砂器10之间的环形空间28。为此，将一个冲洗管30敷设在管道18内，以便使水或凝胶状砂浆聚集在滤砂器10的下面或聚集在指示滤器32周围，指示滤器是安装在初级滤砂器10的下方。由于有初级滤砂器10及其下面的指示滤器32，就可防止砾石过早地充塞在初级滤器10周围，这样就可避免在该部位形成砂桥。

一个具有抛光内孔的接管34设置在初级滤器10和指示滤网32之间，冲洗管30以密封的接合方式座落于其上，以使砂浆循环流入指示滤器32，用这种方式，可以防止任何过早的砂砾集聚。当套管14和滤器10之间的环形空间28被完全填塞时，地面上的各泵将指示出一个压力突增，它将把剩余的水和/或凝胶从环形空间挤入地层中。然后由支承地层的油或气使凝胶和砾石的砂浆脱水。同时，穿孔20被充满砾石。一个更大的压力突增指示砾石充塞过程的结束。最后，将冲洗管30从抛光接管34中抽出而通过抽回工作管具36使运行密封组件脱离与填封件22的接合。

图2详细地图示了初级滤砂器10的结构。该初级滤砂器10是一预填装的组件，它包括一个具有预定长度例如20英尺长的有许多穿孔的芯管38。该芯管38有许多径向穿孔的流道40，这些穿孔沿着芯管38的长度方向向以平行的螺旋路径盘旋布置。这些孔道40使流体能以由外面的滤网42和内部的预填装件44所允许的程度流过芯管。这些孔道40可按任何所需要的图案布置，并且可以根据所需要的通流面积而有不同数目以适应预期的地层内的流体流过生产管道18的流量。

有穿孔的芯管38的两相对端最好都装有一个螺纹连结件46以便以螺纹连接于磨光接管34和汲采管道18。外面的金属丝滤网42以环状的端部焊缝48固定在芯管38的两相对的端部上。

外部滤网42是一个有许多流体可以通过而限制颗粒通过的孔的构件，它是与芯管38分开形成的。在这一最佳实施例中，外部滤网42有外部网丝50，它是多圈地缠绕在纵向延伸的外部肋条52上，且最好是螺旋缠绕。外部网丝50各圈沿纵向彼此间离开，以此形成长方形的流体流通孔隙。这些孔隙以纵向肋条52和金属丝圈为框，所允许地层内的流体通过而将砂砾和非其他松散的地层材料挡在其外。

如图5所示，外部网丝50的典型尺寸是宽为90密耳（2.29毫米），高为140密耳（3.56毫米）一般为梯形横截面。外部缠绕金属丝的相邻圈的最大纵向间距A由想要挡住的颗粒的最大直径所决定。相邻金属丝圈间的孔隙间距A的典型尺寸是20密耳（0.51毫米）。假定外径为2.97英寸（75.44毫米），这样外部滤网42的每英尺长度上可有约为20平方英寸（1300平方毫米）的进流面积。

外部网丝50和外肋条52是用不锈钢或其它可焊接材料制成，并且用电阻焊将外部网丝50和外肋条52的每一交叉点焊接一起，这样，使外滤网42在套装到芯管38上之前成为自定形的整体部件。外肋条52彼此间离地周向设置并有一预先确定的圆周直径，以形成尺寸适于容纳预填装套筒44的预填装环状空间54。纵向肋条52上用作内部的预填装套筒44和外部滤网42之间的间隔体。

预填装套筒44及所围绕的滤网42必须能承受运输和向井内插入过程中的擦碰以及严峻的井底条件，例如50℃到300℃左右的温度范围6到12左右的地层的流体pH值高达200磅/平方英寸（138×10⁵帕）左右的地层压力以及与腐蚀性地层流体接触，其含有诸如重量浓度可达20%的硫化氢或二氧化碳之类的硫化物。

在这一最佳实施例中，内部预填装套筒44是同心地套在芯管38上，以及同心地安置在外滤网42内的预填装环状空间54内。内预填装构件44就是这样地依靠与芯管38及外滤网部件42套合而被固定。

最初伴随砂石填充操作产生的细颗粒的直径相当小，例如20-40目。因此，外滤网金属丝50的相邻圈之间的间距尺寸A（图5）是选择为能挡住20目以上的细砂粒。

预填装套筒44是与芯管38和外滤网42分开制成的，它包括一个用金属粉末烧结而成的整体多孔管身。所用金属最好是不锈钢或镍和镍铬合金之类的耐腐蚀金属，例如商标为蒙乃尔和因考乃尔的合金。烧结金属套筒44的基质的微孔尺度最好为10-150微米（μm）左右，这一般对应于10-60目左右。

烧结金属预填装套筒44是用等压模压技术制成。在等压模压技术中，是将适当颗粒尺度的金属粉末，例如50-1400微米（μm）的不锈钢碎粒放入具有适当长度和直径的管状模具中。随后将这种金属粉末在模具内以约65，000磅/平方英寸（448×10⁶帕）的压力压缩20分钟至2小时，以形成一个定形的粉末金属套筒。然后将压制成的粉末金属套筒传送到一个烧结炉中在1600-2100°F（871-1148℃）温度范围内加热几小时。在烧结周期完成后，使烧结成的套管冷却并对其进行进一步加工，其中包括将其切成所要求的长度。

多孔金属预填装套筒有不同的平均微孔尺度，这是由所用金属粉末的各碎粒的尺寸确定的。对于用不锈钢和高镍合金的实施例，平均微孔尺度最好是在从0.001英寸（0.00254毫米）至0.006英寸（0.1524毫米）的范围内。对于镀镍青铜，平均微孔尺寸范围可以是从0.001英寸（0.0254毫米）至0.020英寸（0.508毫米）。在压缩制（或成形）后，将多孔管在炉中烧结是为了使各单个颗粒相互完全结合，同时留下微孔空隙。其结果是得到一个完全金属的固结的预填装套筒。

一种特殊间隙烧结多孔金属外丝缠绕滤网的制作是从有穿孔的芯管基面开始。一个有穿孔的芯管38支承着烧结的预填装套筒44和外面的金属丝缠绕的滤网42。复盖在有穿孔的芯管38上的是一薄壁（高渗透性）的烧结多孔金属套筒44，其侧壁厚度在约0.025英寸（0.635毫米）至0.200英寸（5.08毫米）范围内。但是，典型的烧结管的侧壁厚度是1/16到1/8英寸（1.59到3.8毫米）。为了保护烧结金属预填装套筒44，采用标准的重型金属丝缠绕结构42。

由于采用上述烧结工艺过程，预填装套筒44完全是烧结的金属粉末制成，其被模压成以冶金方式结合的整体刚性结构。在加热步骤中，由于在高温高压条件下烧结颗粒压结在一起的金属碎粒因原子间的扩散而结合到一起。孔隙度是与初始的颗粒尺寸和所施加的均衡压力成比例的。不锈钢碎粒如果平均长度为50-1，400微米（μm），在60，000磅/平方英寸（414×10⁶帕）左右的压力下压缩并在如上所提出的1800°F（982℃）至2100°F（1，148℃）左右温度下烧结后，将会产生100微米（μm）左右的微孔，这应于40目左右。

烧结的金属预填装管可以1制成为如图2和图6所示的等壁厚无缝管。当为无缝的时，就用管形结构，将预填装套筒44的两端焊到芯管38的外表面上。

现参照图3、图4、图5、图7、图8和图9，烧结的金属预填装管44的制作过程是先用金属碎粒压制成平板并烧结，随后把平板卷成直的圆筒。然后把有穿孔的芯管38插入卷成的圆筒44内，并用纵向缝焊W把纵向边缘部分44A、44B焊接到一起。

按照本发明的一个优点，芯管38的外表面部分38A是以冶金结合方式与焊缝W连结为一体。在焊接工具沿着卷制管44的纵向边缘44A和44B之间的缝隙G的一个单焊程过程中，卷管的边缘44A、44B和芯管表面38A就被焊接在一起。

在把烧结金属预填装管44焊到有穿孔的芯管38上之后，把这一组件插入外滤网42的孔内。用环形焊缝48把纵向肋条52、外部缠绕金属丝50及烧结的预填装套筒44一起焊接到芯管38的下端。烧结金属预填装件44由环形焊缝48外滤网42及芯管38保持在预填装环状空间54内，在芯管38和预填装套筒44装入预填装环形空间54后，用环形焊缝48把外面的纵向肋条52、外网丝圈50和内预填装件44的另一端结合到一起，并焊固到芯管38的上端。按照这种布置，预填装套筒44成为芯管38的一个整体部分而可投入使用。

在此所描述的本发明的一个重要特点是，由于预填装套筒44的有效进流面积大大地大于外滤网42的有效进流面积，汲采流不受细砂粒在预填装套筒44上的局部积聚的限制或阻塞。通过把烧结金属预填装套筒44的单位面积的孔隙度选择提大大地大于由外滤网42的外金属丝50和纵向肋条52所提供的通流面积就可做到这一点。

获得可允许10微米到130微米尺寸范围的细砂粒通过的微孔尺度是所希望的，而这一尺度正是砂砾充填物最终压实及获得清洁开采之前的早期阶段内所产生的细砂颗粒的尺度。因此在某些使用场合，希望把孔隙尺度增加到100至200微米（μm）的范围，以允许40到60目大小的细粒通过，这正是在砂砾充填物压实之前可能引起堵塞的尺寸。

在本发明的一个实施例中，烧结金属预填装套筒44经过电解抛光以增加其孔隙度，获得一个有效孔隙为40-60目的滤网，其微孔尺寸是在100至200微米（μm）范围内，平均微孔尺寸是150微米（μm）左右。电解抛光是一种去除金属而不是沉积金属的电化学加工方法。在电解抛光过程中，烧结金属预填装套筒44在合适的电解槽中构成阳极，在加上电压后电解槽就在烧结金属预填装套筒44的整个表面上形成极化层或极化薄膜。该薄膜在烧结金属预填装套筒表面上的微观凹陷处最厚，而在其微观凸起处最薄。在极化膜最薄处，电阻最小，因而金属溶解速率最大。因此，在电解抛光步骤中，滤网表面上的微观高出部位比微观低谷处被选择性地去除得快得多，由此产生一个非常平滑而光亮的表面。

电解抛光加工方法的一个意想不到的好处是由于从微观低谷除去烧结的金属材料而增大了微孔尺寸。对于前面举例的用长度在50-1，400微米（μm）范围内的不锈钢碎粒在60，000磅/平方英寸（414×10⁶帕）压力下压实制成的烧结金属预填装套筒44，而压紧压力为初始的平均微孔尺寸达到100微米（μm）或更小。然而在用电解抛光加工获得光滑表面之后，平均微孔尺寸增大150微米（μm）左右，即相当于40到60目。

由于经过电解抛光加工去除了表面划痕、金属屑及嵌入的磨料颗粒，耐腐蚀性也改善了。由于电解抛光步骤去除了预填装套筒44的表面层的损伤和冷加工效应，机械应力也消除了。此外，由于电解抛光加工工序其使烧结金属预填装套筒的多达90%的外表面面积减薄了，因此其形成一种非散粒表面。由于去除了表面的凹凸不平，只有很少的成核点仍留在尺度为10微米（μm）至150（μm）的颗粒可能被截住或堵住而引起阻塞的地方。电解抛光还由于能除去或抛圆表面上的粗糙突起而减小烧结金属预填装套筒之外表面的摩擦系数。

图10所示的显微断面表示出了对烧结金属预填装套筒44进行电解抛光后得到的基质微孔的放大。可以看到，每一颗粒44A的边缘都被抛圆了，微孔孔隙44B虽形状不规则，但其孔隙尺度都是在约100微米到200微米范围内。

这种烧结金属预填装件在石油开采工业中具有极大的技术上的优点。烧结金属预填装套筒的孔隙度主要是由金属颗粒尺寸的选择来决定，并且可按需要用电解抛光来增大，以隔除可能引起阻塞的细砂粒，而且是固有稳定的，具有可与传统的金属丝网相比的机械强度。滤筒表面的凹凸不平由电解抛光去除，因而减少了成核点的数量，不然的话在这些成核点处细砂粒会被截住而引起阻塞。

预填装套筒44的烧结金属材料是由耐蚀合金的金属碎粒制成，可耐酸铣处理，耐刺激性化合物，以及可承受井中的高氯化物/高温的工作条件。由于该种绕结金属预填装套筒可制成20-30英尺（6-9米）或更长的连续长度，因此它有一个相当大的进流表面积，这特别适合于使用在地层流体的流进速度相当低的汲采装置中，例如用在水平的汲采装置中。

而且，预填装套筒44是由固有稳定的烧结金属碎粒制成，并可由模压、机械加工、切割到所需尺寸，还可用与传统的汲采道管相同的方式用同样的工具进行焊接和制作。烧结金属预填装套筒可制作成任何所需的长度，并可以用与传统的吸采管道相同的方式机械加工和制作。可以看到，本发明与传统的预填装件相比有下述重要优点：

1.这种预填装套筒的结合材料是不锈钢或其他耐腐蚀合金，因此其对由井底条件及腐蚀刺激性流体产生的腐蚀具有很高的抗蚀能力。

2.这种烧结金属固结件的强度和韧性都优于环氧树脂预填装件，因而在弯曲时不会象环氧树脂固结件那样断裂。

3.它十分适合使用在需要对失效的砂砾充填物（即充填物中的空穴）“保险”的井底环境中并能防止对由非固结砂砾构成的预填装件常产生的成沟作用。

4.它的高度使得无需对环状预填装厚度有要求。因而缠绕金属丝的直径可减小，而又仍能提供最大的对腐蚀保护。这样就为充填物的放置提供了较大的环状空间。

5.烧结金属的结合消除了化学方式的结合，因而比硅砂或环氧树脂更能耐高温环境及耐腐蚀。

6.与传统的预填装材料相比，为种预填装套筒的径向厚度可减小，但又不会对内部的芯管施加流动限制或强度上的损害。这样就有可能减小在一直有最大内径和最小外径的井滤网内的预填装集结材料的体积，但又不会牺牲滤网挡住预定尺寸的细砂粒的过滤能力。

这样本发明就可用于提供一个有一个集结材料的预填装件的井滤器，其孔隙可以作成适当的迟度以挡住预定尺寸的细砂粒，它是多孔的和固有稳定的，其机械强度可与传统的有砂砾集结充填物的滤网相比。这种滤器适于用在地层流体的进流速率相当低的井内汲采装置中，例如用在水平的汲采装置中。

虽然本发明是结合油井吸采装置且是以具体的最佳实施例叙述的，但不能认为以上描述具有局限意义。熟悉本技术领域的人将可根据上述的说明和图示对所揭示的实施例以及可供选择的应用场合搞出各种改动方案，例如可用于从流进水井、气井和油井、以及环境井中的流体中滤出松散的物粒，包括监测井、再生井以及废物处置井，包括用水平的及垂直的吸采方式。因此这里提出，本发明的权利要求将包括其范围内的任何这样的改动或实施例。

Claims (15)

1、一种用于从地层流体中把颗粒物分离出去的井内滤器它组合地包括：

一个具有穿孔的芯管；

一个与所述芯管以径向间隔的关系，安装在所述芯管上的多流体孔的限制颗粒物的构件，以此在其间限定了一个预填装环状空间；

其特征在于：一个烧结金属的具有渗透性的套筒设置在所述的预填装环形空间内。

2、一种用于从地层流体中把颗粒物分离出去的井内滤器，它包括：

一个具有穿孔的芯管;

一个同心地安装在所述芯管上的烧结金属的具有渗透性的套筒;其特征在于，一个多流体孔的限制颗粒物的构件安装在所述的烧结金属套筒上。

3、一个如权利要求1或权利要求2所述的井内滤器，其特征在于，烧结金属套筒的侧壁径向厚度在从0.025英寸（0.635毫米）左右至0.200英寸（5.08毫米）左右范围内。

4、如权利要求1至3中之任一项所述的井内滤器组件，其特征在于，所述的限制颗粒物的构件包括周向设置纵向延伸的多根金属肋条和一个以纵向间距方式在所述金属肋条外面的金属丝滤网，以此形成了供地层流体通过的纵向间隔的过滤孔隙，所述纵向延伸的金属肋条是设置在外面的金属丝滤网及所述烧结金属套筒之间。

5、如权利要求1至4中的任一项所述的井内滤器，它包括将烧结金属套筒和限制颗粒物的构件的两端分别连接于所述芯管的焊缝。

6、如权利要求1至5中任一项所述的井内滤器，其特征在于，所述的烧结金属套筒是一个无缝管或把一烧结的金属平板卷成所需要的圆筒，然后把两相邻边缘焊起来而形成。

7、如权利要求6所述的一种井内滤器，其特征在于，所述卷起来的板的相对边缘沿纵向焊缝焊接到所述芯管上。

8、一种用于放置在一个井孔内的滤砂器，其组合地包括：

一根有许多径向穿通的纵向间隔的孔隙的长的芯管;

一个基本同心地与所述芯管对准地安装在所述芯管上的外部金属丝滤网，所述外金属丝滤网有数个沿圆周方向间隔设置的纵向延伸的外金属肋条，以及一个绕在所述外金属肋条外面并在基本上全部接触点处焊接到其上的外网丝。以此形成了供地层流体流过外滤网的纵向间隔的外滤网孔隙;

其特征在于：

在所述的芯管上制成一环形焊缝，把所述外金属网丝和所述外金属肋条的端部连接在一起，使所述滤网与所述芯管以径向间距关系对中，以此形成一个预填装环状空间;以及

一个具有渗透性的烧结金属套筒设置在所述预填装环状空间内。

9、一种用于把流入水井、油井、气井和再生井中的流体中的松散物粒分离出去的井内滤器，其特征在于，该构件包括一个粉末金属烧结而成的多孔管身，此多孔管身包括压紧的金属碎粒，其未压时的长度在约50微米（μm）至约1400微米（μm）范围内。

10、一种有一个多流体孔的用于把松散物粒从地层流体中分离出去的颗粒限制构件型式的井内滤器，其特征在于，所述构件是一个用金属粉末以下列步骤烧结而成的多孔管身：

把未压缩时平均长度为约50微米（μm）至约1400微米（μm）的金属碎粒放进一个压模中;

压缩在压模中的金属碎粒，以及在一个烧结炉中在足以使金属碎粒相互结合的温度下烧固已被压缩的金属碎粒，以此制成一个冶金学上整体的具有微孔缝隙的多孔构件，微孔的尺寸范围是从10微米至150微米（μm）左右。

11、一种用于放置在一个井孔内的滤砂器，它组合地包括：

一个有一个管壁以及数个在管壁上径向穿通的纵向间隔地布置的孔的长芯管;

一个围绕所述芯管的有圆周方向缠绕的金属丝的金属丝滤网，缠绕的金属丝形成了供地层流体流过的纵向布置的外滤网孔隙，其特征在于：

一个有渗透性的烧结金属套筒同心地安装在所述芯管上;以及

金属丝网以基本上与所述烧结金属套筒同心且浇在其外面的方式安装在所述芯管上。

12、如前述各权利要求中的任一项所述的一种井内滤器，其特征在于，所述烧结金属是不锈钢、镍或镍铬合金。

13、一种制作用于井内滤器的预填装套筒的方法，其特征在于，它包括下述步骤：

（a）制成平均长度在从约50微米（μm）至约1400微米（μm）范围内的金属碎粒;

（b）在压模中把金属碎粒压缩到大约60，000至65000磅每平方英寸（414×10⁶至448×10⁶帕）的压力;以及

（c）在一烧结炉中在1600°F至2100°F（871℃至1148℃）温度范围内烧结已压缩的金属碎粒，直至使金属碎粒相互结合。

14、如权利要求13所述的一种制作一个预填装套筒的方法，其特征在于，压缩步骤（b）是在一个有一个用于用压缩的金属碎粒制成平板的空腔的压模中进行的，以及在步骤（c）中将压缩的金属碎粒烧结之后，把烧结成的金属平板基本上卷成圆筒，随后把圆筒的相对的边缘焊接在一起。

15、如权利要求13所述的一种制作一个预填装套筒的方法，其特征在于，压缩步骤（b）是在一个有一个用于用压缩的重金属碎粒制成平板的空腔的压模内进行，以及在步骤（c）中将压缩的金属碎粒烧结之后，把烧结成的金属板基本上卷成圆筒形，再把烧结金属板卷成的圆筒的两邻接边缘焊接起来并沿纵向焊缝焊接到芯管上。

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