專利名稱：用于生產(chǎn)井和注入井的剖面調(diào)整設(shè)備和方法
用于生產(chǎn)井和注入井的剖面調(diào)整設(shè)備和方法第1/17頁(yè)相關(guān)申請(qǐng)的交叉參考
本申請(qǐng)要求2005年12月19日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)60/751,676 的權(quán)益。技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明總體涉及井筒中使用的設(shè)備和方法。更具體地，本發(fā)明 涉及用于生產(chǎn)烴和控制出砂的井筒設(shè)備和方法。
背景技術(shù)：
本部分意欲向讀者介紹可能與下文中說(shuō)明和/或要求保護(hù)的本 發(fā)明示例性實(shí)施方式有關(guān)的各方面技術(shù)。相信這種討論有助于為讀者 提供幫助更好地理解本發(fā)明詳細(xì)技術(shù)的信息。因此，應(yīng)當(dāng)理解，這些 陳述以此見(jiàn)解進(jìn)行解讀，而不必將其當(dāng)作是對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的認(rèn)可。
烴例如油和氣的生產(chǎn)已經(jīng)進(jìn)行了很多年。為了生產(chǎn)這些烴，生 產(chǎn)系統(tǒng)可利用各種裝置在井內(nèi)進(jìn)行特定作業(yè)，例如防砂裝置和其它工 具。通常地，這些裝置放置于在下套管完井或裸眼完井中完成的井筒 內(nèi)。在下套管完井中，井筒套管放置于井筒中，并且形成穿過(guò)套管進(jìn) 入地層的射孔，為地層流體例如烴進(jìn)入井筒提供流動(dòng)路程?？蛇x地， 在裸眼完井中，油層套管被放置在沒(méi)有井筒套管的井筒內(nèi)。地層流體 流動(dòng)穿過(guò)在井下地層和油層套管之間的環(huán)空，進(jìn)入油層套管。
當(dāng)從地層生產(chǎn)流體時(shí)，特別是從加固不良的地層或從因井筒挖 掘和流體采出而增加井下壓力所削弱的地層，有可能伴隨著地層流體 產(chǎn)生固體物質(zhì)(例如砂)。在一些情況下，地層可產(chǎn)出沒(méi)有砂的烴，直 到從地層開(kāi)始產(chǎn)生水為止。隨著水的開(kāi)始出現(xiàn)，由于阻力(水通常具 有比油或氣高的粘度)增加和/或含砂粒物質(zhì)的不溶解，這些地層坍塌或失效。
通常，砂/固體和水的產(chǎn)生導(dǎo)致很多問(wèn)題。這些問(wèn)題包括產(chǎn)率損失、設(shè)備損壞和/或增加了處理、操作和處置的費(fèi)用。例如，砂/固體的 產(chǎn)生可堵塞或限制流動(dòng)路程，導(dǎo)致產(chǎn)率降低。砂/固體的產(chǎn)生也可引起 嚴(yán)重的腐蝕，毀壞設(shè)備，這可形成井控問(wèn)題。當(dāng)產(chǎn)生到地面時(shí)，從液 流中去除砂并要將其妥善地處置，這增加了井的作業(yè)成本。水的產(chǎn)生 也降低產(chǎn)率。例如，因?yàn)樗葻N流體重，需要花費(fèi)更多的壓力使其上 升并排出井外。也就是說(shuō)，產(chǎn)生的水越多，用于移動(dòng)烴如油的可用壓 力就越小。此外，水具有腐蝕性，如果不將其妥善地處理，可引起嚴(yán) 重的設(shè)備毀壞。與砂相似，也要將水從液流中去除并將其妥善地處理。
砂/固體和水產(chǎn)物可進(jìn)一步與具有許多不同的完井層段的井混 合在一起，并且層段與層段之間的地層強(qiáng)度可以是變化的。因?yàn)閷?duì)地 層強(qiáng)度的評(píng)估是復(fù)雜的，所以對(duì)砂和/或水開(kāi)始出現(xiàn)的時(shí)間進(jìn)行預(yù)測(cè)的 能力是有限的。在很多情況下，將儲(chǔ)層混合開(kāi)采，以將投資風(fēng)險(xiǎn)降低 到最小，并使經(jīng)濟(jì)效益最大化。具體地，可將具有不同層段和邊際儲(chǔ) 量(marginal reserve)的井混合開(kāi)采以降低經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)。在這些應(yīng)用中的風(fēng) 險(xiǎn)之一是在任何一個(gè)層段中的砂故障和/或水突破威脅了在完井的其它 層段中的其余儲(chǔ)量。
雖然可利用典型的防砂、遙控技術(shù)和各項(xiàng)采油修理工作，但這 些方法通常使用于邊際儲(chǔ)量的費(fèi)用超出了經(jīng)濟(jì)界限。因此，簡(jiǎn)單的成 本較低的可選方法可利于降低邊際儲(chǔ)量的經(jīng)濟(jì)門(mén)檻并提高某些較大儲(chǔ) 量應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)回報(bào)。因此，存在著對(duì)這樣的完井設(shè)備的需要，該設(shè)備 提供了用于在井筒內(nèi)控制砂和水的產(chǎn)生同時(shí)能夠保持尺寸極限的機(jī)械 裝置。
可在至少下面的文獻(xiàn)中找到其它相關(guān)的材料美國(guó)專利 5,722,490;美國(guó)專禾U 6,125,932;美國(guó)專利4,064,938;美國(guó)專利 5,355,949;美國(guó)專利5,896,928;美國(guó)專利6，622，794;美國(guó)專利6，619，397 和國(guó)際專利申請(qǐng)PCT/US2004/01599中。此外，也可在以下文獻(xiàn)中找到 其它信息Penberthy & Shaughnessy, SPE Monograph Series - "SandControl", ISBN 1-55563-041-3 (2002); Bennett等，"Design Methodology for Selection of Horizontal Open-Hole Sand Control Completions Supported by Field Case Histories," SPE 65140 (2000); Tiffin et al., "New Criteria for Gravel and Screen Selection for Sand Control," SPE 39437 (1998); Wong G.K.等,"Design, Execution, and Evaluation of Frac and Pack (F&P) Treatments in Unconsolidated Sand Formations in the Gulf of Mexico," SPE 26563 (1993); T.M.V. Kaiser等，"Inflow Analysis and Optimization of Slotted Liners," SPE 80145 (2002);以及Yula Tang等， "Performance of Horizontal Wells Completed with Slotted Liners and Perforations," SPE 65516 (2000)。發(fā)明內(nèi)容
在一實(shí)施方式中，描述了一種與烴的生產(chǎn)有關(guān)的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括位于井筒環(huán)境內(nèi)(例如地下環(huán)境)的第一管狀構(gòu)件和至少部分地圍繞著第一管狀構(gòu)件的第二管狀構(gòu)件。第一管狀構(gòu)件具有不滲透縱向部分和滲透縱向部分，其中滲透縱向部分在第一管狀構(gòu)件的第一中心通道和外部區(qū)域之間具有多個(gè)第一開(kāi)口。第二管狀構(gòu)件包括不滲透縱向部分和滲透縱向部分，不滲透縱向部分與第一管狀構(gòu)件的滲透縱向部分基本徑向?qū)R，其中第二管狀構(gòu)件的滲透縱向部分與第一管狀構(gòu)件的不滲透縱向部分基本徑向?qū)R，并且第二管狀構(gòu)件的滲透縱向部 分與第一管狀構(gòu)件的滲透縱向部分分開(kāi)一特定的縱向距離?；诰箔h(huán)境的幾何、流體和砂的性質(zhì)，計(jì)算該特定的縱向距離。同樣地，第 二管狀構(gòu)件的滲透縱向部分在第二管狀構(gòu)件的內(nèi)部區(qū)域和第二管狀構(gòu) 件的外部區(qū)域之間具有多個(gè)第二開(kāi)口，其允許具有特定尺寸的顆粒從 其中穿過(guò)。該系統(tǒng)為烴通過(guò)第一管狀構(gòu)件提供了流動(dòng)路程。
在一可選實(shí)施方式中，描述了一種與烴的生產(chǎn)有關(guān)的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括用于從地下儲(chǔ)層生產(chǎn)烴的井筒、位于井筒內(nèi)的油管柱、與油 管柱連接并位于與地下儲(chǔ)層鄰近的井筒內(nèi)的帶眼中心管以及至少部分 地圍繞著帶眼中心管的管狀構(gòu)件。帶眼中心管包括不滲透縱向部分和 滲透縱向部分，其中滲透縱向部分具有位于帶眼中心管的中心通道與 帶眼中心管的外部區(qū)域之間的多個(gè)割縫。管狀構(gòu)件包括位于與帶眼中心管的滲透縱向部分相鄰的不滲透縱向部分，和具有位于管狀構(gòu)件的 內(nèi)部區(qū)域與管狀構(gòu)件的外部區(qū)域之間的多個(gè)開(kāi)口的管狀構(gòu)件滲透縱向 部分，其允許某些尺寸的顆粒通過(guò)。此外，管狀構(gòu)件的滲透縱向部分 與帶眼中心管的不滲透縱向部分相鄰設(shè)置，并且管狀構(gòu)件的滲透縱向 部分與帶眼中心管的滲透縱向部分分開(kāi)一特定的縱向距離，該特定的 縱向距離基于井筒的幾何、流體和砂的性質(zhì)計(jì)算。該系統(tǒng)進(jìn)一步包括 從帶眼中心管生產(chǎn)出烴。
在另一實(shí)施方式中，描述了一種與烴的生產(chǎn)有關(guān)的方法。該方 法包括測(cè)量井筒環(huán)境的幾何、流體和砂的性質(zhì)并利用測(cè)量出來(lái)的性質(zhì) 計(jì)算特定的縱向距離。該方法另外包括提供第一管狀構(gòu)件，其中第一 管狀構(gòu)件包含第一管狀構(gòu)件的不滲透縱向部分，以及允許流體在第一 管狀構(gòu)件的第一中心通道和外部區(qū)域之間流動(dòng)的第一管狀構(gòu)件的滲透縱向部分；提供至少部分地圍繞著第一管狀構(gòu)件的第二管狀構(gòu)件，其 中第二管狀構(gòu)件包含第二管狀構(gòu)件的不滲透縱向部分和第二管狀構(gòu)件 的滲透縱向部分，該第二管狀構(gòu)件的不滲透縱向部分與第一管狀構(gòu)件 的滲透縱向部分相鄰設(shè)置，該第二管狀構(gòu)件的滲透縱向部分允許流體 和砂粒在第二管狀構(gòu)件的第二中心通道和外部區(qū)域以及第二管狀構(gòu)件 的滲透縱向部分之間；以及將第一管狀構(gòu)件的不滲透縱向部分設(shè)置與 第二管狀構(gòu)件的滲透縱向部分相鄰，其中第一管狀構(gòu)件的滲透縱向部 分與第二管狀構(gòu)件的滲透縱向部分分開(kāi)一特定的縱向距離。此外，該 方法包括從第一管狀構(gòu)件生產(chǎn)烴。
在一可選實(shí)施方式中，描述了一種與烴的生產(chǎn)有關(guān)的系統(tǒng)。該 系統(tǒng)包括第一管狀構(gòu)件和至少部分地圍繞著第一管狀構(gòu)件的第二管狀 構(gòu)件。第一管狀構(gòu)件具有不滲透縱向部分和滲透縱向部分，其中滲透 縱向部分在第一管狀構(gòu)件的第一中心通道和外部區(qū)域之間具有多個(gè)第 一開(kāi)口。第二管狀構(gòu)件包括不滲透縱向部分和滲透縱向部分，不滲透縱向部分與第一管狀構(gòu)件的滲透縱向部分基本徑向?qū)R，其中第二管 狀構(gòu)件的滲透縱向部分與第一管狀構(gòu)件的不滲透縱向部分基本徑向?qū)?齊。同樣地，第二管狀構(gòu)件的滲透縱向部分在第二管狀構(gòu)件的內(nèi)部區(qū) 域和第二管狀構(gòu)件的外部區(qū)域之間具有多個(gè)第二開(kāi)口，其允許具有特殊尺寸的顆粒從中穿過(guò)。此外，多個(gè)軸向的隔離物位于第一和第二管 狀構(gòu)件之間，以在其間形成多個(gè)室。該系統(tǒng)為烴通過(guò)第一管狀構(gòu)件提 供了流動(dòng)路程。


閱讀了下面的詳細(xì)描述并參考了附圖之后，本技術(shù)的前述優(yōu)勢(shì)
和其它優(yōu)勢(shì)可變得明顯，其中圖1是根據(jù)本技術(shù)某些方面的示例性生產(chǎn)系統(tǒng)；圖2A-2G是根據(jù)本技術(shù)某些方面，用于圖l生產(chǎn)系統(tǒng)中的防砂 裝置各部分的示例性實(shí)施方式；圖3A-3D是根據(jù)本技術(shù)某些方面，圖l井筒內(nèi)的防砂裝置的區(qū) 室的示例性實(shí)施方式；圖4是根據(jù)本技術(shù)的某些方面，在裸眼多層井內(nèi)的防砂裝置的 示例性實(shí)施方式；圖5是根據(jù)本技術(shù)的某些方面，在下套管多層井內(nèi)的防砂裝置 的示例性實(shí)施方式；以及圖6是根據(jù)本技術(shù)的某些方面，在裸眼多層井內(nèi)的防砂裝置的 示例性實(shí)施方式。
具體實(shí)施例方式在下面的詳細(xì)描述中，結(jié)合其優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明的具體實(shí) 施方式進(jìn)行說(shuō)明。但是，就下面的說(shuō)明對(duì)于本技術(shù)具體實(shí)施方式
或具 體使用的詳盡性而言，其目的僅為了舉例說(shuō)明和僅提供示例性實(shí)施方 式的簡(jiǎn)要描述。因此，本發(fā)明并不局限于下面說(shuō)明的具體實(shí)施方式
， 而相反地，本發(fā)明包括落入所附權(quán)利要求書(shū)真正范圍之內(nèi)的所有可選 方式、改動(dòng)和等價(jià)物。本技術(shù)描述了可在生產(chǎn)系統(tǒng)中使用以增強(qiáng)從井中生產(chǎn)烴和/或增強(qiáng)流體或氣體注入井的防砂裝置和方法。在本技術(shù)下，防砂裝置被 設(shè)計(jì)以利用"彎曲途徑"并促進(jìn)砂橋的形成，以堵塞防砂裝置內(nèi)相對(duì)長(zhǎng) 的直線通道、通路或區(qū)室。因此，當(dāng)產(chǎn)生砂時(shí)，砂橋形成，以堵塞井 的部分，阻止砂和水從產(chǎn)生砂的地層層段或區(qū)域流入井中。雖然在其 它防砂方法中一般認(rèn)為堵塞是難題，但本技術(shù)對(duì)于井的產(chǎn)生水的層段， 用受控制的方法促進(jìn)堵塞。事實(shí)上，可利用本技術(shù)的堵塞特征，堵塞 掉產(chǎn)生砂的層段(有水或沒(méi)有水)，來(lái)保護(hù)井中其它層段的烴生產(chǎn)。因 此，當(dāng)產(chǎn)生水時(shí)，本技術(shù)利用裝置主體中的區(qū)室或油層套管內(nèi)的相對(duì) 大的區(qū)室來(lái)形成砂橋?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)向附圖，并先參照?qǐng)D1，圖示說(shuō)明了根據(jù)本技術(shù)某些方
面的示例性生產(chǎn)系統(tǒng)100。在示例性生產(chǎn)系統(tǒng)100中，浮式采油設(shè)施 102與位于海底106上的水下采油樹(shù)104連接。通過(guò)該水下采油樹(shù)104， 浮式采油設(shè)施102進(jìn)入一個(gè)或多個(gè)井下地層例如井下地層107，地層可 包括含有烴例如油和氣的多個(gè)生產(chǎn)層段或區(qū)域108a-108n，其中數(shù)字"n" 是任何整數(shù)。有益地，可利用裝置例如防砂裝置138a-138n，提高從生 產(chǎn)層段108a-108n的烴生產(chǎn)。但是，應(yīng)注意，生產(chǎn)系統(tǒng)100是為示例目 的而加以說(shuō)明，并且本技術(shù)可用于從任何海底、地臺(tái)或陸地位置生產(chǎn) 或注入流體。浮式采油設(shè)施102被設(shè)置來(lái)監(jiān)控和生產(chǎn)來(lái)自井下地層107的生 產(chǎn)層段108a-108n的烴。浮式采油設(shè)施102可以是能夠控制從水下井中 生產(chǎn)流體例如烴的漂浮船只。這些流體可存儲(chǔ)于浮式采油設(shè)施102上 和/或提供給油輪(未示出)。為了進(jìn)入生產(chǎn)層段108a-108n，浮式采油 設(shè)施102通過(guò)控制管纜112與水下采油樹(shù)104和控制閥110連接?？?制管纜112可操作地與用于將烴從水下采油樹(shù)104提供給浮式采油設(shè) 施102的生產(chǎn)油管、水壓或電裝置的控制管道和用于與井筒114內(nèi)的 其它裝置通信的控制電纜連接。為了進(jìn)入生產(chǎn)層段108a-108n，井筒114穿過(guò)海底106到達(dá)一個(gè) 深度，與井筒114中不同層段處的生產(chǎn)層段108a-108n接合?？梢岳斫?， 生產(chǎn)層段108a-108n——可稱為生產(chǎn)層段108，可包括可能包含或可能不包含烴的并可稱為區(qū)域的各個(gè)巖石層或?qū)佣?。在海?06處設(shè)置在
井筒114上方的水下采油樹(shù)104在井筒114中的裝置和浮式采油設(shè)施 102之間提供了接合部。因此，水下釆油樹(shù)104可與油管柱128連接， 以提供流體流動(dòng)路程，以及可與控制電纜(未示出)連接，以提供可 在水下采油樹(shù)104處與控制管纜112接合的通信途徑。在井筒114中，生產(chǎn)系統(tǒng)100也可包括用以提供進(jìn)入生產(chǎn)層段 108a-108n的途徑的不同設(shè)備。例如，可將表層套管柱124從海底106 安裝到海底106下特定深度的位置。在表層套管柱124中，可向下伸 到生產(chǎn)層段108附近的中間套管柱或油層套管柱126可用于為井筒114 的井壁提供支撐。可將表層套管柱和油層套管柱124和126膠結(jié)在井 筒114中的固定位置，以進(jìn)一步地使井筒114穩(wěn)定。在表層套管柱和 油層套管柱124和126中，可利用油管柱128為烴和其它流體提供通 過(guò)井筒114的流動(dòng)路程。沿著此流動(dòng)路程，在地下安全閥132上方出 現(xiàn)破裂或斷裂的情況下，可利用地下安全閥132阻止流體從油管柱128 流動(dòng)。此外，可利用封隔器134a-134n使在井筒環(huán)空內(nèi)的特定區(qū)域相互 隔開(kāi)。封隔器134a-134n可包括套管外封隔器，例如SwellPacker (EZ Well Solutions)、 MPas Packer (Baker Oil Tools)，或者如果合適的話， 任何其它用于裸眼井或下套管井的合適的封隔器。除了上面的設(shè)備之外，其它裝置或工具例如防砂裝置138a-138n 可用于控制顆粒流入油管柱128 。在本文可稱為防砂裝置( 一個(gè)或多個(gè)) 138的防砂裝置138a-138n可包括割縫襯管、獨(dú)立篩管(SAS);預(yù)制濾 砂管；繞絲篩管、薄膜篩管、可擴(kuò)張篩管和/或金屬絲篩網(wǎng)。為示例目 的，防砂裝置138在本文被描述為帶有射孔外套管的割縫中心管，下 面在圖2A-2G中對(duì)其進(jìn)一步說(shuō)明。防砂裝置138可控制來(lái)自生產(chǎn)層段 108的烴流向油管柱128。如上所述，很多井都有很多完井層段，層段與層段之間的地層 強(qiáng)度可以變化。因?yàn)榈貙訌?qiáng)度的估計(jì)是不確定的科學(xué)，所以對(duì)砂和/或 水開(kāi)始出現(xiàn)的時(shí)間進(jìn)行預(yù)測(cè)的能力受到了限制。此外，在很多井中， 生產(chǎn)層段108a-108n的混合開(kāi)采可以是優(yōu)選的，以將投資風(fēng)險(xiǎn)降低到最小，并使經(jīng)濟(jì)效益最大化，這對(duì)于具有邊際儲(chǔ)量的層段來(lái)說(shuō)尤其正確。 在這些應(yīng)用中，主要風(fēng)險(xiǎn)是在任何一個(gè)層段中的砂故障和/或水突破威 脅到了井中的其余儲(chǔ)量。為解決這些問(wèn)題，通常使用各種防砂方法和止水涌方法。例如，
典型的防砂方法包括獨(dú)立篩管(也被稱為天然填砂裝置)、礫石充填裝 置、壓裂充填裝置和可擴(kuò)張篩管。這些方法限制了砂的產(chǎn)生，而沒(méi)有 增加對(duì)生產(chǎn)出的流體例如烴的阻力。這些防砂方法本身一般不限制水 的產(chǎn)生。此外，典型的過(guò)多水控制方法包括擠水泥、橋塞、跨式雙封 隔器裝置和/或可擴(kuò)張管狀物和修補(bǔ)片。此外， 一些其它的井可包括化 學(xué)隔離方法，例如選擇性增產(chǎn)措施、相對(duì)滲透率改進(jìn)劑、凝膠處理和/ 或樹(shù)脂處理。這些方法一般昂貴，并且在水的產(chǎn)生開(kāi)始后采用高風(fēng)險(xiǎn) 的各項(xiàng)采油修理工作。盡管存在多種已采用的其它方法，用于控制砂和水的結(jié)合產(chǎn)生 的可利用技術(shù)通常是復(fù)雜而昂貴的。確實(shí)，用于處理砂和水問(wèn)題的常 規(guī)防砂、遙控技術(shù)和各項(xiàng)采油修理工作費(fèi)用的高成本通常使得邊緣項(xiàng) 目的費(fèi)用超出了特定油井或油田的經(jīng)濟(jì)界限。因此，簡(jiǎn)單的成本較低 的可選方法可利于降低邊際儲(chǔ)量的經(jīng)濟(jì)門(mén)檻并提高某些較大儲(chǔ)量應(yīng)用 的經(jīng)濟(jì)回報(bào)。因此，在下面的圖2A-2G中更詳細(xì)地示出了示例性防砂 裝置138。圖2A-2G是根據(jù)本技術(shù)的某些方面，用于圖1的生產(chǎn)系統(tǒng)100 中的防砂裝置各部分例如防砂裝置138a-138n之一的示例性實(shí)施方式。 因此，通過(guò)同時(shí)參照?qǐng)Dl，可以最佳地理解圖2A-2G。在圖2A-2G中， 示出了防砂裝置138的組件例如中心管202、軸向桿204a-204h和外部
套管206的不同示例性實(shí)施方式。利用這些組件以控制顆粒和水流入 油管柱128。首先，圖2A和2B是連接在一起的中心管202與軸向桿 204a-204h的實(shí)施方式。可被稱為內(nèi)部流動(dòng)管道或第一管狀構(gòu)件的中心 管202可以是具有中心通道208和一個(gè)或多個(gè)開(kāi)口例如割縫210的管 道部分?？裳刂行墓?02縱向或基本縱向放置的軸向桿204a-204h與中心管202通過(guò)焊接或其它相似技術(shù)而連接。例如，軸向桿204a-204h 可通過(guò)焊接與中心管202連接，和/或利用焊接通過(guò)端蓋將其固定。中 心管202和軸向桿204a-204h可包括碳鋼或抗腐蝕合金(CRA)，這取 決于預(yù)期的具體應(yīng)用的抗腐蝕性，這可以與常規(guī)篩管應(yīng)用的材料選擇 相似。對(duì)于中心管202和軸向桿204a-204h的另一局部透視圖，圖2B 中示出沿AA線的各組件的剖視圖。為了提供防砂，這些割縫210阻止或限制了顆粒例如砂的流動(dòng) 從中心管202的外部區(qū)域和中心通道208之間通過(guò)，如下面更詳細(xì)說(shuō) 明?？稍O(shè)置割縫210以阻止某些尺寸的顆粒例如砂從中心管202的中 心通道208和外部區(qū)域之間通過(guò)。例如，割縫210可根據(jù)下述文獻(xiàn)確 定"Inflow Analysis and Optimization of Slotted Liners " 禾口 "Performance of Horizontal Wells Completed with Slotted Liners and Perforations"，見(jiàn)T.M.V. Kaiser等"Inflow Analysis and Optimization of Slotted Liners" ， SPE 80145 (2002);禾Q Yula Tang等"Performance of Horizontal Wells Completed with Slotted Liners and Perforations" ， SPE 65516(2000)。也應(yīng)注意，在其它實(shí)施方式中，中心管206的防砂層可 以是繞絲篩管和/或篩網(wǎng)型篩管，而不是割縫。此外，作為此結(jié)構(gòu)的部分，割縫210可成組地沿著中心管202 的不同縱向部分或不同段設(shè)置。也就是說(shuō)，具有割縫210的中心管的 部分可稱為滲透縱向部分212a-212c，而中心管202的封閉部分或未割 縫部分可稱為不滲透縱向部分214a-214b。這些部分212a-212c和 214a-214b的分布可不同，以提供進(jìn)入中心開(kāi)口或通道208的不同流動(dòng) 路程，下面進(jìn)一步說(shuō)明。圖2C和2D說(shuō)明設(shè)置于中心管202和軸向桿204a-204h周圍的 外部套管206。外部套管206，可被稱為外部流動(dòng)管、第二管狀構(gòu)件和 /或外套管，可以是沿著外部套管206的長(zhǎng)度具有開(kāi)口或穿孔218的管 道部分。穿孔218可以被制成一定尺寸，以使流動(dòng)限制最小化(即制 成允許顆粒例如砂通過(guò)穿孔218的尺寸)。例如，穿孔的形狀可以是圓 孔、橢圓和/或割縫的形式。外部套管206可包括碳鋼或CRA，如上所述。對(duì)于外部套管206的另一局部透視圖，圖2D中示出沿BB線的各 組件的剖視圖。與中心管202相似，穿孔218可成組地沿著外部套管206的不 同部分設(shè)置。也就是說(shuō)，具有穿孔218的外部套管206的部分可稱為 滲透縱向部分220a-220b，而外部套管206的沒(méi)有穿孔的部分可稱為不 滲透縱向部分222a-222c。這些部分220a-220b和222a-222c的分布可 不同，以提供進(jìn)入中心開(kāi)口216的不同流動(dòng)路程，下面將進(jìn)一步說(shuō)明。圖2E和2F說(shuō)明在中心管202和軸向桿204a-204h的周圍放置 了外部套管206的實(shí)施方式。外部套管206通過(guò)軸向桿204a-204h固定 到中心管202?？赏ㄟ^(guò)焊接或其它相似技術(shù)形成這種連接，如上所述。 例如，外部套管206可滑上連接在一起的中心管202和軸向桿 204a-204h。然后，可通過(guò)對(duì)端蓋的焊接，將外部套管206的末端固定 到中心管202和軸向桿204a-204h?？蛇x地，軸向桿204a-204h可通過(guò) 焊接固定到外部套管206，然后滑上中心管202，再用端蓋固定。對(duì)于 中心管202、軸向桿204a-204h和外部套管206的另一局部透視圖，圖 2F中示出沿著CC線的各組件的剖視圖。如上所述，外部套管206的部分220a-220b和222a-222c可與中 心管202的特定部分212a-212c和214a-214b縱向?qū)R。例如，外部套 管206的滲透縱向部分220a-220b可與中心管202的不滲透縱向部分 214a-214b對(duì)齊。相似地，外部套管206的不滲透縱向部分222a-222c 可與中心管202的滲透縱向部分212a-212c對(duì)齊。在此結(jié)構(gòu)中，外部套 管206中的穿孔218和中心管202中的割縫210可偏移一特定距離， 該距離可稱為特定縱向距離，以將穿過(guò)開(kāi)口 216的徑向流動(dòng)路程轉(zhuǎn)向 為沿著中心管202的軸、在軸向桿204a-204h之間到割縫210的直線流 動(dòng)路程。在割縫210處，流動(dòng)再次轉(zhuǎn)向?yàn)閺较蛄鲃?dòng)路程，穿過(guò)割縫210 進(jìn)入到中心通道208。設(shè)計(jì)在穿孔218和割縫210之間的直線流動(dòng)路程 的距離(即"特定縱向距離")，為防砂裝置138提供期望程度的堵塞和 隔離，下面進(jìn)一步說(shuō)明。圖2G說(shuō)明端蓋230-232設(shè)置在中心管202、軸向桿204a-204h和外部套管206周圍的組裝防砂裝置138a的實(shí)施方式。包括頸狀部分 238a-238b的每個(gè)端蓋230-232，可包括用于將防砂裝置138a與其它防 砂裝置、管道部分和/或其它裝置連接起來(lái)的一組螺紋234-236。端蓋 230-232可與外部套管206、軸向桿204a-204h和/或中心管202在頸狀 區(qū)域238a-238b處連接，頸狀區(qū)域238a-238b分別包括部分240a-240b。 在頸狀區(qū)域238a-238b中，端蓋230-232、外部套管206、軸向桿 204a-204h和中心管202可用與在繞絲篩管上進(jìn)行的相似的方法進(jìn)行焊 接。中心管202可伸展超出外部套管206的任一端，為管道連接、為 將防砂裝置的各部分連接在一起或者為將其它工具與防砂裝置138a連 接在一起提供空間。
有益地，通過(guò)在中心管202和外部套管206的特定部分提供割 縫210和穿孔218，流動(dòng)路程可以相對(duì)長(zhǎng)，以確保當(dāng)從生產(chǎn)層段產(chǎn)生砂 時(shí)，在中心管202、軸向桿204a-204h和外部套管206之間形成的通道 堵塞。與使用彎曲的流動(dòng)路程構(gòu)思以增強(qiáng)主要防砂裝置的耐腐蝕性和 控制完井的壓降以使流動(dòng)情況保持平衡的其它方法不同，本實(shí)施方式 使用較長(zhǎng)的直線流動(dòng)路程以堵塞區(qū)室，而不是使用短的流動(dòng)路程，短 的流動(dòng)路程可能不堵塞防砂裝置以阻止或限制流體的流動(dòng)。因此，利 用將割縫210和穿孔218分開(kāi)的距離所產(chǎn)生的彎曲流動(dòng)路程，堵塞流 動(dòng)和相關(guān)的水產(chǎn)生，以保護(hù)井中的其余層段。也就是說(shuō)，僅僅利用外 部套管206的穿孔218來(lái)使流動(dòng)轉(zhuǎn)向，而割縫210是阻塞砂的防砂裝 置。這樣，本實(shí)施方式利用彎曲的流動(dòng)路程，提供了形成砂橋以堵塞 進(jìn)入割縫210的流動(dòng)路程的機(jī)械裝置。
此外，本實(shí)施方式提供了一種控制防砂裝置的自動(dòng)化機(jī)械裝置， 其無(wú)需用戶干涉一一高成本有風(fēng)險(xiǎn)的干涉，或者不依賴于昂貴的傳感 器來(lái)確定井筒內(nèi)的情況。如上所述，利用機(jī)械和化學(xué)技術(shù)的其它方法 依賴于用戶干涉，以重新進(jìn)入井筒，起動(dòng)預(yù)先安裝好的井下裝置、安 裝關(guān)閉裝置(塞子、修補(bǔ)片等)和/或泵入一些化學(xué)品以阻斷不想要的 產(chǎn)生水的層段。實(shí)施這些有源裝置是復(fù)雜而且昂貴的。但是，本實(shí)施 方式是一種無(wú)源關(guān)閉裝置。事實(shí)上，在此實(shí)施方式中的中心管202、軸 向桿204a-204h和外部套管206甚至沒(méi)有移動(dòng)部分。因此，在沒(méi)有用戶干涉的情況下，與防砂裝置相鄰的井筒的層段的堵塞得以自動(dòng)完成。
作為例子，圖3A-3D是根據(jù)本技術(shù)的某些方面，在圖1的井筒 114內(nèi)的防砂裝置——可以是防砂裝置138a的單個(gè)室或區(qū)室300中的 本技術(shù)示例性實(shí)施方式。因此，通過(guò)同時(shí)觀看圖l、圖2A-2G，可最佳 地理解圖3A-3B。在圖3A中，顯示流體流動(dòng)是沿著生產(chǎn)流動(dòng)路程302。 如上所述，在中心管202和外部套管206之間形成了區(qū)室。通過(guò)使穿 孔218從割縫210偏移一特定距離305——其為特定縱向距離，生產(chǎn)流 動(dòng)路程302沿著徑向通道通過(guò)穿孔218。然后，生產(chǎn)流動(dòng)路程302沿著 相對(duì)長(zhǎng)而狹窄的通道通過(guò)區(qū)室，穿過(guò)中心管202的割縫210，進(jìn)入在中 心管內(nèi)徑(ID)中的中心通道208。由割縫210，流體進(jìn)入中心通道208， 并通過(guò)油管柱128到達(dá)浮式采油設(shè)施102。
但是，當(dāng)產(chǎn)生砂時(shí)，砂橋306形成，阻礙流體流動(dòng)路程302進(jìn) 入?yún)^(qū)室300，如圖3B中所示。在圖3B中，砂橋306阻止流體例如水 和烴以及顆粒例如砂穿過(guò)進(jìn)入由中心管ID所形成的中心通道208。結(jié) 果，在區(qū)室內(nèi)堵塞了流動(dòng)路程302。這個(gè)阻斷的流動(dòng)路程302繼續(xù)將顆 粒填入?yún)^(qū)室，直到區(qū)室形成流體和顆粒的完全或部分障礙。在水的產(chǎn) 生使地層不穩(wěn)定并引起砂產(chǎn)生的某些應(yīng)用中，由防砂裝置138a所產(chǎn)生 的砂橋306可在安裝有防砂裝置138a的井筒的層段內(nèi)限制或防止砂和 水的進(jìn)一步產(chǎn)生。有益地，這限制了砂和水對(duì)從其它層段、井和設(shè)施 生產(chǎn)的完整性的影響。
基于井的幾何、流體和砂的性質(zhì)，使用流體在多孔介質(zhì)中流動(dòng) 的常規(guī)模型，計(jì)算距離305。具體地，計(jì)算距離305以獲得特定流率下 的目標(biāo)壓降，以及提供在區(qū)室至少部分地填入砂后流體流動(dòng)的足夠阻 力。計(jì)算可以基于流體在多孔介質(zhì)中流動(dòng)的常用模型/方程?？捎糜诖_ 定距離305的一些具體參數(shù)可包括室的流動(dòng)截面積、堵塞材料(即填 入室的砂)的滲透性和流體性質(zhì)(即粘性)。這些性質(zhì)可以是已知值， 或者可以是來(lái)源于經(jīng)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)、相關(guān)的井位數(shù)據(jù)以及其它來(lái)源的理論 性質(zhì)。
在圖3C-3D中示出了本技術(shù)的進(jìn)一步具有優(yōu)勢(shì)的方面。圖3C示出了位于井筒114的生產(chǎn)層段108a-108n內(nèi)的、根據(jù)本技術(shù)的防砂裝 置138a的一個(gè)實(shí)施方式的軸向視圖。來(lái)自生產(chǎn)層段310的流動(dòng)可進(jìn)入 由中心管202、外部套管206和多個(gè)軸向桿204a-204h形成的多個(gè)軸向 室312a-312h中的任何一個(gè)。但是，當(dāng)產(chǎn)生砂時(shí)，在多個(gè)軸向室 312a-312h的至少一個(gè)中形成砂橋306，防止流體例如水和烴以及顆粒 例如砂穿過(guò)進(jìn)入由中心管ID所形成的中心通道208中。結(jié)果，流動(dòng)路 程310在至少一個(gè)軸向室內(nèi)被堵塞，而其余的軸向室對(duì)流體的流動(dòng)保 持暢通，除非或直到那些軸向室充填了砂。有益地，這允許通過(guò)僅僅 阻斷那些其中產(chǎn)生砂和水的生產(chǎn)層段的縱向和徑向部分，對(duì)砂和水的 產(chǎn)生進(jìn)行更好的控制，而在沒(méi)有出現(xiàn)砂和水產(chǎn)生的特定區(qū)域允許烴流 動(dòng)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，不同的室構(gòu)造和不同的室數(shù)量在本實(shí) 施方式的范圍之內(nèi)。
此外，防砂裝置可增強(qiáng)多層儲(chǔ)層或地層，例如井下地層107。 例如，井下地層107可包括在某些時(shí)間段自由地產(chǎn)生砂的多個(gè)生產(chǎn)區(qū) 域或?qū)佣?08a-108n。可將這些層段與井內(nèi)其它生產(chǎn)層段分隔或混合開(kāi) 采。典型地，在一定量的采竭/液面下降之后或水從不同的生產(chǎn)層段開(kāi) 始產(chǎn)生的情況，過(guò)早見(jiàn)水和/或過(guò)早砂障礙可威脅到井的其它生產(chǎn)層段。 但是，在使用本防砂裝置的情況下，因?yàn)榇┻^(guò)并與防砂裝置相鄰的直 線流動(dòng)通道充填了砂并堵塞，可將特定層段中的砂障礙堵塞掉。結(jié)果， 任何生產(chǎn)中的生產(chǎn)層段可繼續(xù)提供烴，而防砂裝置138a-138n可阻斷來(lái) 自已耗盡生產(chǎn)層段108a-108n的砂和水的流動(dòng)。因此，在下面的較大的 圖4-6中，示出了在井中多個(gè)生產(chǎn)層段的情況下示例性防砂裝置的使 用。
圖4是根據(jù)本技術(shù)的某些方面，在圖1的井筒114內(nèi)的防砂裝 置138a-138n的示例性實(shí)施方式。因此，可通過(guò)同時(shí)觀看圖1、圖2A-2G 和圖3A-3B，最佳地理解圖4。在圖4中——其可以是防砂裝置138a 和138b的優(yōu)選應(yīng)用，示出井筒114的一部分具有與生產(chǎn)層段108a和 108b相鄰的防砂裝置138a和138b。在此部分中，與防砂裝置138a和 B8b —起使用封隔器B4a、 134b和134c，以提供分隔的區(qū)室，每個(gè) 分隔的區(qū)室通向生產(chǎn)層段108a和108b中一個(gè)。在防砂裝置138a和138b橫跨位于各自的生產(chǎn)層段108a和108b的情況下，例如，可形成流體 流動(dòng)路程如流體流動(dòng)路程402，以允許流體從生產(chǎn)層段108a和108b流 入油管柱128到每一個(gè)區(qū)室。如上所述，基于幾何、流體性質(zhì)和砂的 性質(zhì)，計(jì)算出距離(區(qū)室的長(zhǎng)度、從外部套管的孔到中心管的割縫的 距離)。如果一個(gè)區(qū)域例如生產(chǎn)層段108a開(kāi)始產(chǎn)生砂，則產(chǎn)生出的砂 充填防砂裝置138a中的區(qū)室。經(jīng)由防砂裝置138a的流動(dòng)阻力由于區(qū) 室充填了砂而增加，有效地限制了來(lái)自產(chǎn)生砂的層段的流動(dòng)。具體地， 在防砂裝置138a中示出了形成砂橋403的砂產(chǎn)生，砂橋403阻斷了此 層段108a中的流動(dòng)。但是，穿過(guò)防砂裝置138b的流動(dòng)路程402可繼 續(xù)產(chǎn)生流體。
圖5是根據(jù)本技術(shù)的某些方面，位于下套管井的井筒500內(nèi)的 防砂裝置138a-138n的示例性實(shí)施方式。因此，可通過(guò)同時(shí)觀看圖1、 圖2A-2G和圖3A-3B，最佳地理解圖5，該圖可利用圖1、圖2A-2G 和圖3A-3B中說(shuō)明的組件。在井筒500中，穿孔518a-518b形成穿過(guò) 油層套管柱126和膠結(jié)物(水泥)516，以提供從可以與圖1中地層107 相似的地層的生產(chǎn)層段504a-504b通過(guò)防砂裝置502a-502d到油管柱 128的流動(dòng)路程。這些防砂裝置502a-502b可包括設(shè)置以位于相距或相 對(duì)于穿孔518a-518b特定距離的多個(gè)組件。由于具有特定的構(gòu)造，形成 的流動(dòng)路程可限制或防止井筒500的生產(chǎn)層段504a-504b中砂和水的產(chǎn) 生，如上所述。
在圖5中——其可以是防砂裝置502a-502b的優(yōu)選使用，示出 井筒500的一部分具有與生產(chǎn)層段504a-504b相鄰的防砂裝置 502a-502b。在此部分中，可以與封隔器134a-134n相似的封隔器506a、 506b和506c與防砂裝置502a-502b —起使用，以提供分隔的區(qū)室， 每個(gè)分隔的區(qū)室通向生產(chǎn)層段504a-504b中的一個(gè)。防砂裝置 5023-5021 可包括抗腐蝕防沖蝕管5083-5081)和砂篩管5103- 510b，砂 篩管510a- 510b圍繞中心管512a-512b設(shè)置，在砂篩管510a-510b下面 中心管512a-512b具有開(kāi)口 (未示出)?？稍O(shè)置在中心管512a-512b中 的開(kāi)口以允許流體流入中心管512a-512b，而特定尺寸的顆粒被砂篩管 510a-510b阻止，如上所述?？垢g防沖蝕管508a-508b可用于在相對(duì)于砂篩管510a-510b的特定位置形成穿孔518a-518b。
與上面所說(shuō)明的相似，在防砂裝置502a-502b中的開(kāi)口可位于 橫跨各自的生產(chǎn)層段504a-504b的足夠距離505a-505b。但是，在此構(gòu) 造中，在油層套管柱126和中心管512a-512b之間的環(huán)空可被用作較長(zhǎng) 的直線流動(dòng)路程，以堵塞環(huán)空的區(qū)室以便阻止流動(dòng)。例如，可形成流 體流動(dòng)路程例如流體流動(dòng)路程514，以允許流體從生產(chǎn)層段504a-504b 流入油管柱128。當(dāng)流體從生產(chǎn)層段504a-504b流動(dòng)穿過(guò)膠結(jié)物516和 各自的穿孔518a-518b，進(jìn)入油管柱128到各自的區(qū)室，縱向距離 505a-505b將穿孔518a-518b與砂篩管510a- 510b分隔開(kāi)，以引起流體 壓力沿著流動(dòng)路程514下降。因此，由于流動(dòng)穿過(guò)穿孔518a-518b和在 防砂裝置502a-502b和油層套管柱126之間的環(huán)空的流體的壓降，可在 防砂裝置502a-502b中之一附近形成砂橋。此砂橋可有效地限制來(lái)自產(chǎn) 生砂的層段的流體的流動(dòng)。具體地，與防砂裝置502a鄰近的砂橋517 的形成阻止了流體從生產(chǎn)層段504a流入油管柱128。但是，來(lái)自生產(chǎn) 層段504b的流體的流動(dòng)可通過(guò)防砂裝置502b繼續(xù)產(chǎn)生流體。
圖6是根據(jù)本技術(shù)的某些方面，位于裸眼多層井的井筒500內(nèi) 的防砂裝置138a-138n的示例性實(shí)施方式。因此，可通過(guò)同時(shí)觀看圖1、 圖2A-2G、圖3A-3B和圖5，最佳地理解圖6，該圖可利用圖1 、圖2A-2G 和圖3A-3B中說(shuō)明的組件。在圖6中，可通過(guò)在井筒600內(nèi)設(shè)置防砂 裝置502a-502b，形成從可以與圖1的地層107相似的地層的生產(chǎn)層段 604a-604b到油管柱128的流動(dòng)路程。上面說(shuō)明的這些防砂裝置 502a-502b可包括設(shè)置以位于相距或相對(duì)于生產(chǎn)層段604a-604b特定距 離的多個(gè)組件。由于具有特定的構(gòu)造，形成的流動(dòng)路程可限制或防止 井筒600的生產(chǎn)層段604a-604b中砂和水的產(chǎn)生，如上所述。
與上面所說(shuō)明的相似，在防砂裝置502a和502b中的開(kāi)口可位 于各生產(chǎn)層段604a-604b上方的足夠距離605a-605b?？蓪⒙阊鄯飧羝?602a-602b設(shè)置于生產(chǎn)層段604a-604b之間以隔離不同的區(qū)域。但是， 在此構(gòu)造中，在井筒600的井壁和中心管512a-512b之間形成的環(huán)空被 用作直線流動(dòng)路程，以堵塞環(huán)空的區(qū)室以便阻止流動(dòng)。例如，可形成流體流動(dòng)路程例如流體流動(dòng)路程608，以允許流體從生產(chǎn)層段604a-604b流入油管柱128。隨著流體從生產(chǎn)層段604a-604b流動(dòng)穿過(guò) 環(huán)空進(jìn)入油管柱128到各自的區(qū)室，縱向距離605a-605b將生產(chǎn)層段 604a-604b和砂篩管510a- 510b分隔開(kāi)，以引起流體壓力沿著流動(dòng)路程 608下降。因此，由于從生產(chǎn)層段604a和604b流入防砂裝置502a-502b 與井筒600的井壁之間的環(huán)空的流體的壓降，可在與防砂裝置502a和 /或502b中之一相鄰的位置形成砂橋。此砂橋可有效地限制來(lái)自產(chǎn)生砂 的生產(chǎn)層段的流體的流動(dòng)。具體地，鄰近防砂裝置502a的砂橋610的 形成阻止了流體從生產(chǎn)層段604a流入油管柱128。但是，來(lái)自生產(chǎn)層 段604b的流體的流動(dòng)可穿過(guò)防砂裝置502b繼續(xù)產(chǎn)出流體。
有益地，圖4-6中這些防砂裝置138a-138n和502a-502b的各種結(jié)合可用于控制井的各生產(chǎn)層段或區(qū)域中的砂和水的產(chǎn)生。事實(shí)上， 這種對(duì)于砂和水的產(chǎn)生的控制可在沒(méi)有使用者的干涉下(即自動(dòng)地) 以自緩和的方式完成。雖然生產(chǎn)層段之一可被砂橋堵塞，但其它生產(chǎn) 層段可繼續(xù)生產(chǎn)出流體，不會(huì)受到己堵塞生產(chǎn)層段中砂和/或水產(chǎn)生的 阻礙。此外，因?yàn)榇藱C(jī)械裝置沒(méi)有任何移動(dòng)部件或組件，為某些油田 應(yīng)用提供了排除砂和切斷水產(chǎn)生的低成本機(jī)械裝置。因此，該不同的 構(gòu)造為防砂和防水提供了由外部套管和中心管形成的長(zhǎng)彎曲通道。
本技術(shù)也包括在先前放置的中心管上放置管狀構(gòu)件。例如，一 些井可能已有了位于其中的帶眼中心管，以允許生產(chǎn)流體進(jìn)入井中， 但是缺少同心管或管狀構(gòu)件以堵塞不想要的流體進(jìn)入井筒。這些井在 起初放置中心管時(shí)可能沒(méi)有產(chǎn)出砂和水，但己經(jīng)開(kāi)始產(chǎn)生砂和水或可 能開(kāi)始產(chǎn)生這樣的副產(chǎn)物。在如此情況下，操作者可將帶眼管狀構(gòu)件 安放在確定要抑制通過(guò)中心管的砂和水的產(chǎn)生的某些層段中原有中心 管內(nèi)?？苫跍y(cè)量出的井筒環(huán)境的性質(zhì)，計(jì)算沿著管道長(zhǎng)度的開(kāi)口的 尺寸和位置。
應(yīng)注意到，可在生產(chǎn)層段內(nèi)形成任何數(shù)量的區(qū)室。例如，如圖 4-6所示，可一起使用一個(gè)或多個(gè)防砂裝置，以形成包括多個(gè)生產(chǎn)層段 的單個(gè)區(qū)室。此外，也可將一個(gè)或多個(gè)防砂裝置使用于單個(gè)生產(chǎn)層段中。在此結(jié)構(gòu)中，該不同的防砂裝置可為單個(gè)生產(chǎn)層段提供對(duì)不同的 區(qū)域或部分的控制。
此外，作為上面說(shuō)明的實(shí)施方式的另一變型，應(yīng)理解，圖5和 圖6中的砂篩管510a- 510b可位于或放置于各自的生產(chǎn)層段504a-504b 和604a-604b的下面。這種對(duì)于圖5和圖6中的砂篩管510a-510b的位 置的調(diào)整可為某些應(yīng)用提供好處，并且以與上述相同的方式起作用。 同樣地，砂篩管510a-510b也可位于生產(chǎn)層段504a-504b和604a-604b 的上面和下面。這種構(gòu)造在高生產(chǎn)率應(yīng)用方面是有益的。因此，對(duì)于 所述的實(shí)施方式，可使用不同的構(gòu)造，以便為生產(chǎn)系統(tǒng)提供此功能。
雖然本發(fā)明的技術(shù)可允許有各種改變和可選形式，但通過(guò)舉例 示出了上述實(shí)施方式。然而，應(yīng)再次理解，本發(fā)明并不意欲局限于在 此披露的具體實(shí)施方式
。事實(shí)上，本發(fā)明的技術(shù)將覆蓋落入所附權(quán)利 要求書(shū)所限定的本發(fā)明精神和范圍之內(nèi)的所有改變、等價(jià)物和可選形式。
權(quán)利要求
1.一種與烴的生產(chǎn)有關(guān)的系統(tǒng)，包括位于井筒環(huán)境內(nèi)的第一管狀構(gòu)件，所述第一管狀構(gòu)件包括所述第一管狀構(gòu)件的不滲透縱向部分；和所述第一管狀構(gòu)件的滲透縱向部分，該滲透縱向部分在所述第一管狀構(gòu)件的第一中心通道和所述第一管狀構(gòu)件外部的區(qū)域之間具有多個(gè)第一開(kāi)口；以及至少部分地圍繞著所述第一管狀構(gòu)件的第二管狀構(gòu)件，所述第二管狀構(gòu)件包括所述第二管狀構(gòu)件的不滲透縱向部分，其與所述第一管狀構(gòu)件的滲透縱向部分基本徑向?qū)R；和所述第二管狀構(gòu)件的滲透縱向部分，該滲透縱向部分在所述第二管狀構(gòu)件的內(nèi)部區(qū)域和所述第二管狀構(gòu)件的外部區(qū)域之間具有多個(gè)第二開(kāi)口，以允許小于特定尺寸的顆粒穿過(guò)，其中所述第二管狀構(gòu)件的滲透縱向部分與所述第一管狀構(gòu)件的不滲透縱向部分基本徑向?qū)R，并且所述第二管狀構(gòu)件的滲透縱向部分與所述第一管狀構(gòu)件的滲透縱向部分分開(kāi)一特定的縱向距離，其中基于與井筒環(huán)境有關(guān)的性質(zhì)計(jì)算所述特定的縱向距離。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述特定的縱向距離適于形成與所述第一管狀構(gòu)件的滲透縱向部分相鄰近的砂橋。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述特定的縱向距離基于計(jì) 算出的流動(dòng)穿過(guò)所述第二管狀構(gòu)件的滲透縱向部分到所述第一管狀構(gòu) 件的滲透縱向部分的流體的壓降。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述第一管狀構(gòu)件包含帶眼 中心管，并且所述多個(gè)第一開(kāi)口是形成于所述帶眼中心管內(nèi)的割縫， 該割縫設(shè)置來(lái)阻止砂粒進(jìn)入第一中心開(kāi)口 。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述第二管狀構(gòu)件是油層套管柱，并且所述多個(gè)第二開(kāi)口是所述油層套管柱中的穿孔。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述第二管狀構(gòu)件包含帶眼外部套管，并且所述多個(gè)第二開(kāi)口形成于所述帶眼外部套管內(nèi)'并被設(shè) 置來(lái)允許砂粒進(jìn)入所述帶眼外部套管與所述帶眼中心管之間的通道。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其包括多個(gè)位于所述帶眼外部套 管與所述帶眼中心管之間的軸向桿。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述帶眼外部套管與所述帶 眼中心管連接在一起作為井筒工具。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，包括固定在所述帶眼外部套管和 所述帶眼中心管上的端蓋。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述第一管狀構(gòu)件被設(shè)置 來(lái)提供生產(chǎn)出的烴。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述特定的縱向距離被計(jì) 算以實(shí)現(xiàn)特定流率下的目標(biāo)壓降。
12. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述特定的縱向距離被計(jì) 算以形成足夠尺寸的砂橋來(lái)阻斷水流入所述第一管狀構(gòu)件。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述井筒環(huán)境的性質(zhì)包括 所述井筒的幾何性質(zhì)、所述井筒內(nèi)的流體含量和所述井筒的砂含量。
14. 一種與烴的生產(chǎn)有關(guān)的系統(tǒng)，其包括 用于從井下儲(chǔ)層生產(chǎn)烴的井筒； 位于所述井筒內(nèi)的油管柱；與所述油管柱連接并位于所述井筒中與井下儲(chǔ)層鄰近的帶眼中心 管，所述帶眼中心管包括所述帶眼中心管的不滲透縱向部分；和所述帶眼中心管的滲透縱向部分，該滲透縱向部分在所述帶眼中 心管的中心通道與所述帶眼中心管的外部區(qū)域之間具有多個(gè)割縫；以 及至少部分地圍繞著所述帶眼中心管的管狀構(gòu)件，所述管狀構(gòu)件包括位于與所述帶眼中心管的滲透縱向部分鄰近的所述管狀構(gòu)件的不 滲透縱向部分；和所述管狀構(gòu)件的滲透縱向部分，該滲透縱向部分在所述管狀構(gòu)件 的內(nèi)部區(qū)域與所述管狀構(gòu)件的外部區(qū)域之間具有多個(gè)開(kāi)口，允許小于 特定尺寸的顆粒通過(guò)，其中所述管狀構(gòu)件的滲透縱向部分位于與所述 帶眼中心管的不滲透縱向部分相鄰的位置，并且所述管狀構(gòu)件的滲透 縱向部分與所述帶眼中心管的滲透縱向部分分開(kāi)一特定的縱向距離， 其中所述特定的縱向距離基于與所述井筒有關(guān)的性質(zhì)計(jì)算。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中所述井筒的性質(zhì)包括所述 井筒的幾何性質(zhì)、所述井筒內(nèi)的流體含量和所述井筒的砂含量。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中所述特定的縱向距離基于計(jì)算出的流動(dòng)穿過(guò)所述管狀構(gòu)件的滲透縱向部分到所述帶眼中心管的 滲透縱向部分的流體的壓降。
17. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中多個(gè)割縫被設(shè)置來(lái)阻止砂粒進(jìn)入所述帶眼中心管的中心開(kāi)口。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述管狀構(gòu)件是位于所述 井筒中并圍繞著所述帶眼中心管的油層套管柱，并且所述多個(gè)開(kāi)口是 在所述油層套管柱中的穿孔。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述管狀構(gòu)件包括帶眼外 部套管，并且所述多個(gè)開(kāi)口形成于所述帶眼外部套管內(nèi)，并被設(shè)置來(lái)允許砂粒進(jìn)入所述帶眼外部套管和所述帶眼中心管之間的通道。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其包括位于所述帶眼外部套管和所述帶眼中心管之間的多個(gè)軸向桿。
21. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中所述帶眼外部套管和所述 帶眼中心管被焊接在一起作為井筒工具。
22. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中所述帶眼中心管被設(shè)置來(lái) 通過(guò)所述油管柱生產(chǎn)烴。
23. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中所述特定的縱向距離促進(jìn) 與所述帶眼中心管的滲透縱向部分相鄰的砂橋的形成。
24. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中所述特定的縱向距離被計(jì) 算以實(shí)現(xiàn)特定流率下的目標(biāo)壓降。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其中所述特定的縱向距離基于 室流動(dòng)面積、堵塞材料的滲透性和流體性質(zhì)中的至少一個(gè)計(jì)算。
26. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中所述特定的縱向距離被計(jì) 算以形成足夠尺寸的砂橋，以阻斷水流入第一管狀構(gòu)件。
27. —種與烴的生產(chǎn)有關(guān)的方法，其包括 基于與井筒環(huán)境有關(guān)的性質(zhì)，計(jì)算特定的縱向距離； 提供第一管狀構(gòu)件，其中所述第一管狀構(gòu)件包括所述第一管狀構(gòu)件的不滲透縱向部分，和允許流體在所述第一管狀構(gòu)件的第一中心通 道和外部區(qū)域之間流動(dòng)的所述第一管狀構(gòu)件的滲透縱向部分；提供至少部分地圍繞著所述第一管狀構(gòu)件的第二管狀構(gòu)件，其中 所述第二管狀構(gòu)件包含所述第二管狀構(gòu)件的不滲透縱向部分和所述第 二管狀構(gòu)件的滲透縱向部分，所述第二管狀構(gòu)件的不滲透縱向部分與 所述第一管狀構(gòu)件的滲透縱向部分相鄰設(shè)置，所述第二管狀構(gòu)件的滲透縱向部分允許流體和砂粒在所述第二管狀構(gòu)件的第二中心通道和外 部區(qū)域以及所述第二管狀構(gòu)件的滲透縱向部分之間流動(dòng)；和將所述第一管狀構(gòu)件的不滲透縱向部分設(shè)置與所述第二管狀構(gòu)件 的滲透縱向部分相鄰，其中所述第一管狀構(gòu)件的滲透縱向部分與所述 第二管狀構(gòu)件的滲透縱向部分分開(kāi)一特定的縱向距離。
28. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其包括將所述第一管狀構(gòu)件和所述第二管狀構(gòu)件安置于井筒內(nèi)。
29. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其包括從井下地層中通過(guò)所述 第一管狀構(gòu)件和所述第二管狀構(gòu)件生產(chǎn)烴。
30. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其包括將流體通過(guò)所述第一管 狀構(gòu)件和所述第二管狀構(gòu)件注入到所述井筒內(nèi)。
31. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其包括在與所述第一管狀構(gòu)件 的滲透縱向部分相鄰處形成砂橋。
32. 使用權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)生產(chǎn)烴的方法。
33. 使用權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)生產(chǎn)烴的方法。
34. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所述與井筒環(huán)境有關(guān)的性 質(zhì)包括井筒的幾何性質(zhì)、井筒內(nèi)的流體含量和所述井筒環(huán)境的砂含量。
35. —種與烴的生產(chǎn)有關(guān)的系統(tǒng)，其包括 第一管狀構(gòu)件，其包括 所述第一管狀構(gòu)件的不滲透縱向部分；所述第一管狀構(gòu)件的滲透縱向部分，該滲透縱向部分在所述第一 管狀構(gòu)件的第一中心通道和所述第一管狀構(gòu)件的外部區(qū)域之間具有多 個(gè)第一開(kāi)口；以及至少部分地圍繞著所述第一管狀構(gòu)件的第二管狀構(gòu)件，所述第二管狀構(gòu)件包括與所述第一管狀構(gòu)件的滲透縱向部分基本徑向?qū)R的所述第二管 狀構(gòu)件的不滲透縱向部分；和所述第二管狀構(gòu)件的滲透縱向部分，該滲透縱向部分在所述第二 管狀構(gòu)件的內(nèi)部區(qū)域與所述第二管狀構(gòu)件的外部區(qū)域之間具有多個(gè)第 二開(kāi)口，允許小于特定尺寸的顆粒通過(guò)，其中所述第二管狀構(gòu)件的滲 透縱向部分與所述第一管狀構(gòu)件的不滲透縱向部分基本徑向?qū)R，并 且其中多個(gè)軸向隔離物被設(shè)置在所述第一管狀構(gòu)件和所述第二管狀構(gòu) 件之間，以形成多個(gè)軸向室。
36. 根據(jù)權(quán)利要求35所述的系統(tǒng)，其中所述第一管狀構(gòu)件包括帶 眼中心管，并且所述多個(gè)第一開(kāi)口是形成于所述帶眼中心管內(nèi)并設(shè)置 來(lái)防止砂粒進(jìn)入所述第 一 中心通道的割縫。
37. 根據(jù)權(quán)利要求36所述的系統(tǒng)，其中所述第二管狀構(gòu)件是油層 套管柱，并且所述多個(gè)第二開(kāi)口是所述油層套管柱中的穿孔。
38. 根據(jù)權(quán)利要求36所述的系統(tǒng)，其中所述第二管狀構(gòu)件包括帶 眼外部套管，并且所述多個(gè)第二開(kāi)口形成于所述帶眼外部套管內(nèi)，并 設(shè)置來(lái)允許砂粒進(jìn)入所述帶眼外部套管和所述帶眼中心管之間的通 道。
39. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，其中所述帶眼外部套管和所述 帶眼中心管連接在一起作為井筒工具。
40. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，其包括固定在所述帶眼外部套 管和所述帶眼中心管上的端蓋。
41. 根據(jù)權(quán)利要求35所述的系統(tǒng)，其中所述第一管狀構(gòu)件設(shè)置來(lái) 為生產(chǎn)出的烴提供流動(dòng)路程。
42. 根據(jù)權(quán)利要求35所述的系統(tǒng)，其中有8個(gè)軸向室。
43. —種使用權(quán)利要求35所述的系統(tǒng)生產(chǎn)烴的方法。
全文摘要
描述的是一種與烴的生產(chǎn)有關(guān)的方法和系統(tǒng)。該設(shè)備包括具有不滲透縱向部分和滲透縱向部分的第一管狀構(gòu)件。滲透縱向部分在第一管狀構(gòu)件的第一中心通道和外部區(qū)域之間具有多個(gè)第一開(kāi)口。該系統(tǒng)也包括至少部分地圍繞著第一管狀構(gòu)件的第二管狀構(gòu)件。第二管狀構(gòu)件包括位于與第一管狀構(gòu)件的滲透縱向部分鄰近的不滲透縱向部分，以及第二管狀構(gòu)件的滲透縱向部分，其中第二管狀構(gòu)件的滲透縱向部分被設(shè)置與第一管狀構(gòu)件的不滲透縱向部分相鄰，并且第二管狀構(gòu)件的滲透縱向部分與第一管狀構(gòu)件的滲透縱向部分分開(kāi)一特定的縱向距離。第二管狀構(gòu)件的滲透縱向部分在第二管狀構(gòu)件的第二中心通道和外部區(qū)域之間具有不阻斷某些尺寸顆粒的第二多個(gè)開(kāi)口。該系統(tǒng)也被設(shè)置來(lái)從第一管狀構(gòu)件生產(chǎn)烴。
文檔編號(hào)E21B43/12GK101326340SQ200680046242
公開(kāi)日2008年12月17日 申請(qǐng)日期2006年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月19日
發(fā)明者F·D·布內(nèi)爾, M·V·披 申請(qǐng)人:?？松梨谏嫌窝芯抗?br>