專利名稱：在井作業期間用于防砂和流入控制的井筒方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發明總體上涉及用于井筒中且與烴生產相關的裝置和方 法。更具體而言，本發明涉及用于提供可被用于至少提高井的礫石 充填和生產作業的流量控制的井筒裝置和方法。
背景技術：
這部分意欲介紹現有技術的各個方面，其可以與本發明的示 例性實施方式相關。該討論被認為有助于提供有利于更好地理解本 發明具體方面的框架。因此，應當理解，本部分應當以此角度來閱 讀，而不必認為是對現有技術的承認。烴如油和氣的生產已經進行許多年。然而，當從地下或地下 地層中生產烴時，它由于某些地下地層的位置變得更具挑戰性。例 如， 一些地下地層位于超深水中，所處深度超過鉆井作業所達到的 深度；高壓/高溫儲層中；長層段中；高的生產速率下；以及偏僻位 置。因此，地下地層的位置可能存在顯著增加單個井成本的問題。 也就是說，進入地下地層的成本可能導致完成更少的井，這是由于 油田的經濟學。因此，井的可靠性和壽命成為設計考慮因素，以避 免這些井不期望的生產損失和昂貴的干預或修井工作。
為了提高烴生產，生產系統可以利用各種裝置如防砂設備和 其它工具，以完成井內的具體任務。通常這些裝置被置于在下套管 完井或裸眼完井中完成的井筒里。在下套管完井中，套管柱被置于井筒里，并且射孔形成穿過該套管柱進入地下地層里，以提供地層 流體如烴進入井筒的流動路程。可選地，在裸眼完井中，生產套管 被置于井筒內部，而沒有套管柱。地層流體流經地層與生產套管之 間的環空進入該生產套管。無論完井類型如何，防砂設備典型地用于井內以控制固體物 質如砂的產生。固體物質的產生可能導致地面上的砂產生、井下設 備損壞、降低的井生產力和/或井的損耗。防砂設備一一其可以具有 割縫開口或者可以被篩管包裹——還可以在某些環境下與礫石充 填一起被使用。礫石充填井涉及將礫石或其它顆粒物質放置在防砂 設備周圍。在裸眼完井中，礫石充填典型地位于井筒壁與環繞帶眼 中心管的防砂篩管之間。可選地，在下套管完井中，礫石充填位于 具有射孔的套管柱與環繞帶眼中心管的防砂篩管之間。無論如何， 地層流體從地下地層流過礫石充填和防砂設備進入油管柱，同時某 一尺寸以上的固體被阻擋。作為礫石充填方法的改進，可選技術還可被用于在井筒內形 成充分完成的礫石充填。例如，可選流動路程，如內部或外部分路 管，可被用于疏通砂橋并且穿過層段均勻地分配礫石。關于進一步 的細節，可選流動路程被進一步描述在美國專利號4，945，991; 5,082,052; 5,113,935; 5,333,688和國際專利申請號PCT/US04/01599 中，其在此被引入作為參考。除了防止固體產生外，地層流體的流動也可以在井內被控 制。例如，防砂設備可包括調節井下流動的技術，如流入控制技術 或流入控制設備(ICDs)。參見如Reslink's RESFLOWTM、 Baker's EQUALIZERtm或Weatherford's FLOREGTM。這些設備典型地被用 于長完井、水平完井、裸眼完井中以平衡穿過生產層段或地段進入 完井的流入。平衡的流入增進了儲層控制并且減少了早期水或氣從 高滲透性儲層薄夾層或井的跟部穿透的危險。此外，通過流入控制 技術的應用，更多的烴可以從井的鉆孔底端捕獲。
因為礫石充填作業一般涉及大量流體如攜帶液穿過防砂篩 管和ICD，含有典型ICD的礫石充填是不可行的，因為礫石充填和 生產作業使用同一個流動路程。具體地，由于ICDs而導致的攜帶液局部且減少的流入可能在礫石充填泵送期間引起早期橋堵、松散 充填、空隙和/或增強的壓力要求。因此，需要提供流入控制而不限 制礫石充填形成的方法和裝置。其它相關材料可至少在美國專利號5,293,935;美國專利號 5,435,393;美國專利號5,642,781;美國專利號5,803,179;美國專 利號5,896,928;美國專利號6,112,815;美國專利號6,112,817;美 國專利號6,237,683;美國專利號6,302,216;美國專利號6,308,783; 美國專利號6,405,800;美國專利號6,464,261;美國專利號 6,533,038;美國專利號6,622,794;美國專利號6,644,412;美國專 利6,715,558;美國專利號6,745,843;美國專利號6,749,024;美國 專利號6,786,285;美國專利號6,817,416;美國專利號6,851,560; 美國專利號6,857,475;美國專利6,875,476;美國專利號6,860,330; 美國專利號6,868,910;美國專利號6,883,613;美國專利號 6,886,634;美國專利號6，892，816;美國專利號6,899,176;美國專 利號6,978,840;美國專利申請公布號2003/0173075;美國專利申請 公布號2004/0251020;美國專利申請公布號2004/0262011;美國專 利申請公布號2005/0263287;美國專利申請公布號2006/0042795; 美國專利申請號60/765,023;和美國專利申請號60/775,434中找到。

發明內容
在一種實施方式中，描述了一種與烴生產相關的系統。所述 系統包括井筒，其用于從地下儲層生產烴；油管柱，其被置于所述 井筒內；和至少一個防砂設備，其與所述油管柱相連并且被置于所 述井筒內。所述至少一種防砂設備的至少一種包括第一管狀構件， 其具有滲透部分和不滲透部分；第二管狀構件，其被置于所述第一 管狀構件內，其中所述第二管狀構件具有多個開口和至少一個流入 控制設備，其中每個都提供到達所述第二管狀構件內部的流動路 程；和密封機構，其被置于所述第一管狀構件和所述第二管狀構件 之間，其中所述密封機構被配置來在礫石充填作業期間提供比在至 少一部分生產作業期間的壓力損失小的壓力損失。
在第二種實施方式中，描述了從井中生產烴的方法。所述方 法包括將至少一個防砂設備置于與地下地層接近的井筒內，其中至 少一個所述至少一個防砂設備包括第一管狀構件，其具有滲透部分
和不滲透部分；第二管狀構件，其被置于所述第一管狀構件內，其 中所述第二管狀構件具有多個開口和至少一個流入控制設備，其中 每個都提供到達所述第二管狀構件內部的流動路程；和密封機構， 其被置于所述第一管狀構件和所述第二管狀構件之間，其中所述密 封機構被配置來在礫石充填作業期間提供比在至少一部分生產作 業期間的壓力損失小的壓力損失；將礫石充填到所述井筒內的所述 至少一個防砂設備中；以及通過使烴穿過所述至少一個防砂設備而
從所述至少一個防砂設備中生產烴。在第三種實施方式中，描述了另一種與烴生產相關的系統。 該系統包括油管柱，其被置于用于進入地下地層的井筒內；至少一 個防砂設備，其與所述油管柱相連并且被置于所述井筒內。至少一 個所述至少一個防砂設備包括第一管狀構件，其具有滲透部分和不 滲透部分；第二管狀構件，其被置于所述第一管狀構件內，其中所 述第二管狀構件具有多個開口和至少一個流入控制設備；和密封機 構，其被置于所述第一管狀構件和所述第二管狀構件之間。所述密 封機構被配置來在礫石充填作業期間提供通過僅僅所述多個開口 以及所述多個開口連同所述至少一個流入控制設備之一進入所述 第二管狀構件內部的第一流動路程，并且在一部分生產作業期間提 供只通過所述至少一個流入控制設備進入所述第二管狀構件內部 的第二流動路程。在第四種實施方式中，描述了另一種與烴生產相關的方法。 所述方法包括提供防砂設備，其含有第一管狀構件，其具有滲透部 分和不滲透部分；第二管狀構件，其被置于所述第一管狀構件內， 其中所述第二管狀構件具有多個開口和至少一個流入控制設備；和 密封機構，其被置于所述第一管狀構件和所述第二管狀構件之間， 其中所述密封機構被配置來在礫石充填作業期間提供通過僅僅所 述多個開口以及所述多個開口連同所述至少一個流入控制設備之
一進入所述第二管狀構件內部的第一流動路程；并且在至少一部分生產作業期間提供只通過所述至少一個流入控制設備進入所述第 二管狀構件內部的第二流動路程；將所述防砂設備置于所述井筒 內；使所述防砂設備嚙合到轉換工具上以至少部分在所述防砂設備 周圍形成礫石充填；使所述轉換工具與所述防砂設備分開；以及將 所述防砂設備與油管柱相連以通過所述至少一個流入控制設備生 產烴。在第五種實施方式中，描述了生產烴的裝置。所述裝置包括 第一管狀構件，其具有滲透部分和不滲透部分；第二管狀構件，其 被置于所述第一管狀構件內，其中所述第二管狀構件具有多個開口 和至少一個流入控制設備；和密封元件，其被置于所述第一管狀構 件和所述第二管狀構件之間并且被置于所述多個開口和至少一個 流入控制設備之間。所述密封元件被配置來在第一作業期間提供從 所述第一管狀構件的所述滲透部分穿過所述多個開口進入所述第 二管狀構件內部的第一流動路程，以及從所述第一管狀構件的所述 滲透部分穿過所述至少一個流入控制設備進入所述第二管狀構件 內部的第二流動路程；以及在第二作業期間阻止流體流過所述第一 流動路程。在第六種實施方式中，描述了生產烴的第二裝置。所述裝置 包括第一管狀構件，其具有滲透部分和不滲透部分；第二管狀構件， 其被置于所述第一管狀構件內，其中所述第二管狀構件具有提供進 入所述第二管狀構件內部的流體流動路程的多個開口；和阻擋元 件，其被置于所述第一管狀構件和所述第二管狀構件之間。阻擋元 件被配置來將在所述第一管狀構件與所述第二管狀構件之間形成 的第一室與第二室隔開，其中所述第一室包括所述第一管狀構件的 所述滲透部分并且所述第二室包括所述第二管狀構件中的所述多 個開口；和至少一個導管，其被置于所述第一管狀構件和所述第二 管狀構件之間，其中所述至少一個導管提供穿過所述阻擋元件在所 述第一室與所述第二室之間的至少一個流體流動路程。
在第七種實施方式中，描述了生產烴的第三裝置。所述裝置 包括第一管狀構件，其具有滲透部分和不滲透部分；第二管狀構件， 其被置于所述第一管狀構件內，其中所述第二管狀構件具有多個開口和至少一個流入控制設備；和套筒，其被置于所述第二管狀構件 的附近并且被配置為在多個位置之間移動。所述多個位置包括第一 位置，其提供從所述第一管狀構件的滲透部分穿過至少所述多個開 口進入所述第二管狀構件內部的第一流動路程；和第二位置，其提 供從所述第一管狀構件的滲透部分穿過所述至少一個流入控制設 備進入所述第二管狀構件內部的第二流動路程，其中流體流動被防 止穿過所述多個開口。


閱讀了下面的實施方式的非限定性實施例的的詳述和附圖 后，本發明的前述優點和其它優點可以變得明顯，其中
圖1是根據本發明的某些方面的示例性生產系統；圖2是根據本發明的方面涉及圖1中帶有流入控制機構的防 砂設備的井作業的示例性流程圖；圖3A-3G是根據本發明的方面在圖1的生產系統中所用的 帶有流入控制機構的防砂設備實施方式的說明圖，所述流入控制機 構含有密封元件；圖4A-4G是根據本發明的方面圖3A-3G的防砂設備的第一 可選實施方式的說明圖；圖5A-5F是根據本發明的方面圖3A-3G的防砂設備的第二 可選實施方式的說明圖；圖6A-6G是根據本發明的方面圖3A-3G的防砂設備的第三 可選實施方式的說明圖；圖7A-7B是根據本發明的方面在圖l的生產系統中所用的帶 有流入控制機構的防砂設備的另一可選實施方式的說明圖，所述流 入控制機構含有密封元件；圖8A-8C是根據本發明的方面在圖l的生產系統中所用的帶 有流入控制機構的防砂設備的一種實施方式的說明圖，所述流入控 制機構含有導管；圖9A-9E是根據本發明的方面圖8A-8C的防砂設備的第一 可選實施方式的說明圖10A-10C是根據本發明的方面圖8A-8C的防砂設備的第 二可選實施方式的說明圖；圖IIA-UF是根據本發明的方面在圖1的生產系統中所用的 帶有流入控制機構的防砂設備的又一可選實施方式的說明圖，所述 流入控制機構含有套筒；和圖12是根據本發明的方面的可選示例性生產系統。
具體實施例方式在下面的詳述部分中，本發明的具體實施方式
結合優選的實 施方式被描述。然而，就下面的描述特定于本發明的具體實施方式
或具體應用來說，它意欲只是出于示例目的并且僅僅提供示例性實 施方式的描述。因此，本發明不限于下面所述的具體實施方式
，相 反，它包括落在所附權利要求的真實精神和范圍內的所有可選形 式、改變和等價物。本發明包括防砂設備的一種或多種實施方式，所述防砂設備 可被用于完井、生產或注入系統中以改善井作業，所述井作業可包 括礫石充填作業和生產作業，這在下面被描述。在本發明之下，描 述了這樣的裝置、系統和方法，其被用于在完井如裸眼完井或下套 管完井中運行和礫石充填具有流入控制機構的防砂設備。然后，防 砂設備被用于從完井中生產地層流體如烴。防砂設備的實施方式可 包括帶有密封機構如膨脹材料、密封元件或可調套筒的防砂設備。 因此，防砂設備的具體實施方式
可包括帶有密封元件、至少一個導 管和/或至少一個套筒的防砂設備，以在井作業中提供靈活性。在本 實施方式中，密封機構被配置來在某些作業如礫石充填作業中提供 比在其它作業如生產作業期間的壓力損失小的壓力損失。壓力損失 是當流體從防砂設備外面流到中心管或主要管狀構件內部時的流 體壓力變化。壓力損失可以包括摩擦壓力損失(frictional pressure loss)和形狀壓力降(formloss)。較高的壓力損失導致增強的流入 控制，這為不同作業提供期望的流體流動控制提供了靈活性。因此， 本發明可被用于完井中以增強礫石充填、烴生產和/或地下地層的增產。應當注意，在完井中本發明的防砂設備可以與其它防砂設備組 合使用。現在轉向附圖并且首先參考圖1，闡述的是根據本發明某些 方面的示例性生產系統100。在該示例性生產系統100中，浮式采 油設施102被連接到位于海底106的水下采油樹104。通過該水下 采油樹104，浮式采油設施102進入一個或多個地下地層如地下地 層107，其可以包括多個生產層段或地段108a-108n，其中數字"n" 是任何整數。生產層段108a-108n可含有烴如油和氣。有利地，設 備如具有流入控制機構的防砂設備138a-138n可以被用于增強從生 產層段108a-108n生產烴。然而，應當注意，該生產系統100是為 了示例性目的被闡述，并且本發明可以用于從任意海底、平臺或陸 地位置生產或注入流體。浮式采油設施102可以被配置以監控和生產來自地下地層 107的生產層段108a-108n的烴。浮式采油設施102可以是能監控 來自水下井的流體如烴的生產的浮式船。這些流體可以被儲存在浮 式采油設施102上和/或提供給油輪(未顯示)。為了進入生產層段 108a-108n，浮式采油設施102通過控制管纜112被連接到水下采油 樹104和控制閥110上。控制管纜112可以包括將來自水下采油樹 104的烴提供給浮式采油設施102的生產套管、水力或電力設備的 控制管和與井筒114內其它設備通信的控制電纜。
為了進入生產層段108a-108n，井筒114穿透海底106進入 在井筒114內不同深度處與生產層段108a-108n對接的深度。如可 被了解的，生產層段108a-108n—一其可以被稱為生產層段108—一 可以包括各個巖石層或巖石層段，其可能包括烴或者可能不包括烴 并且可以被稱為地段。水下采油樹104——其位于海底106處的井 筒114上——提供井筒114內設備與浮式采油設施102之間的對接。 因此，水下采油樹104可以被連接到油管柱128上以提供流體流動 路程，并且被連接到控制電纜(未顯示)上以提供通信路程，其可 以與水下采油樹104處的控制管纜112對接。在井筒114內，生產系統IOO還可以包括提供進入生產層段 108a-108n的不同設備。舉例來說，表層套管柱124可以從海底106被安裝到海底106下面具體深度處某一位置上。在表層套管柱124 內，中間或生產套管柱126—一其可以向下延伸至靠近生產層段 108a的某一深度一一可被用于為井筒114的壁提供支撐。表層套管 柱124和生產套管柱126可以被膠結到井筒114內的固定位置以進 一步穩定井筒114。在表層套管柱124和生產套管柱126內，油管 柱128可以被用于為烴和其它流體提供通過井筒114的流動路程。 地下安全閥132可以被用于在地下安全閥132以上發生裂開或破裂 的情況下阻斷來自油管柱128部分的流體的流動。進一步，封隔器 134和136可以被用于將井筒環空內的具體地帶相互隔離。封隔器 134和136可以被配置以在地表與防砂設備138a-138n之間提供流 體連通路程，同時防止流體在一個或多個其它區域如井筒環空中的 流動。除了上述設備外，其它設備如防砂設備138a-138n和礫石充 填140a-140n可被用于控制來自井筒內的流體流動。具體地，防砂 設備138a-138n與礫石充填140a-140n—起可被用于控制流體和/或 顆粒流入油管柱128中。防砂設備138a-138n可以包括割縫襯管、 獨立篩管(SAS)、預制濾砂管、繞絲篩管、薄膜篩管、可膨脹篩管 和/或金屬絲網篩，而礫石充填140a-140n可包括礫石或其它合適的 固體物質。防砂設備138a-138n還可以包括流入控制機構如流入控 制設備(即閥、導管、噴嘴或任何其它合適的機構)，其可以增加 沿流體流動路程的壓力損失。礫石充填140a-140n可以是完全礫石 充填，其覆蓋所有的各個防砂設備138a-138n，或者可以是部分置 于防砂設備138a-138n周圍。無論如何，防砂設備138a-138n可以 包括為井的層段108a-108n提供流動控制的不同元件。下面在圖2 中顯示了安裝和使用這些防砂設備的方法。圖2是根據本發明的方面安裝和使用圖1的防砂設備的示例 性流程圖。該流程圖_—其通過參考數字200進行參考一一可以通 過同時查看圖1得到最好的理解。在該流程圖200中，描述的是通 過沿著礫石充填在防砂設備中提供流動控制而提高來自井筒114的 烴生產的方法。也就是說，本技術提供這樣的機構，其用于在防砂 設備周圍有效地形成礫石充填并且形成礫石充填后為從層段生產的流體提供流動控制。因此，防砂設備可以提高來自地下地層107 的層段108的烴的作業和生產。該流程圖開始于方框202。在方框204，可以鉆出一個井。 井可以被鉆至具體的深度位置以穿過地下地層107的不同生產層段 108。鉆井可涉及鉆井作業和用于具體油田的典型技術。然后，在 方框206和208中可以進行礫石充填作業。礫石充填作業包括向井 中安裝一個或多個具有流入控制機構的防砂設備，如方框206所示。 防砂設備可以包括不同的實施方式，諸如含有帶有密封元件的流入 控制機構的防砂設備(顯示在圖3A-3G、 4A-4G、 5A-5F、 6A-6G 和7A-7B)、含有為導管的流入控制機構的防砂設備(顯示在圖 8A-8C、 9A-9E和10A-10C)以及含有帶有套筒的流入控制機構的 防砂設備(顯示在圖11A-11F)。這些實施方式中每一個可以采用 不同的技術如通過鉆柱、鋼絲繩和盤管以及本領域技術人員所知的 其它類似技術進行安裝。在方框208，礫石充填可以被安裝在防砂 設備周圍的井筒內。礫石充填的安裝可以包括將轉換工具連接到防 砂設備上和將含有礫石的攜帶液泵送穿過該轉換工具。通過防砂設 備與轉換工具之間的嚙合，礫石填充可以至少部分在防砂設備周圍 形成。形成礫石充填的具體方法在美國臨時申請號60/778,434中被 進一步討論。然而，應當注意，礫石充填作業也包括其它可選途徑 的礫石充填或阿爾法貝它礫石充填技術和方法。
礫石充填作業完成后，在方框210-220中可以進行生產作業。
在安裝有防砂設備和礫石充填的情況下，可以將防砂設備調節至生 產配置，如方框210所示。該調節可包括去除沖洗管，通過電纜或 者水力傳送信號以使套筒活動，通過化學激活或其它合適的技術調 節防砂設備以進行生產作業。具體地，應當注意，防砂設備的調節 可以通過刺激的存在自動激活，其在下面進一步討論。在方框212， 烴如油和氣可以從井中生產。烴的生產可以包括使轉換工具與防砂 設備分開并且將防砂設備連接到油管柱上以通過至少一個所述流 入控制設備生產烴。在生產期間，井的性能可以被監控，如方框214 所示。井的監控可包括常規監視，如監控烴生產速率、含水量、氣 油比值、來自生產測井的生產剖面、砂產生，和/或其它類似技術。此外，監控可以包括檢測器和傳感器，其確定砂產生水平、井下壓 力、井下溫度分布等。在方框216，確定是否使流體停止流入防砂 設備。該確定可包括將從某一層段的生產與預定下限比較，或者從 井筒內的監控器指示從某一層段如鉆孔底層段生產了過量水。如果
層段不需要被關閉，在方框214可以繼續進行井監控。
然而，如果層段被關閉，要確定生產作業是否要繼續，如方 框218所示。如果要繼續進行生產作業，在方框220可以進行維修 作業。維修作業可包括使流入控制設備內的機構如套筒或閥激活以 防止流體流入防砂設備；穿過具體層段安裝跨式砂橋堵；用處理液 處理層段和/或在防砂設備內部或上游安裝橋塞。然后，在方框214 繼續對井進行監控。不管怎樣，如果井生產完成，那么該過程就在 方框222結束。有利地，防砂設備的使用提供了用于增強礫石填充作業的機 構以及在生產作業如維修作業中的靈活性。防砂設備提供了將礫石 填充到井的帶有多個射孔的機構，其可以用在烴生產中或可以不被 用在烴生產中。同樣，防砂設備可以被關閉以防止地層流體從具體 層段進入井筒，用于控制井筒的具體部分。也就是說，防砂設備在 分離和控制來自不同層段不需要的氣體或水生產的流動方面提供 靈活性。這些防砂設備還為安裝提供靈活性以調節不同壓力、生產 力或滲透性的地層之間的流動。舉例來說，同樣類型的防砂設備可 以被用于這樣的井中，其中一個層段被礫石充填而其它的沒有被礫 石充填。也就是說，防砂設備可被用于將礫石充填到具體層段，而 作為同一過程的部分的其它層段沒有被礫石充填。進一步地，通過 提供平衡流入，防砂設備可以限制環空流動以防止在高速流入位置 的完井中出現熱點，其典型地位于完井的跟部或者位于外部分離隔 離器處。熱點是高速流動的位置，其中如果在液流中有砂粒或細砂， 那么很可能出現侵蝕。為了示例性目的，在本文中下面的不同實施方式中描述了不 同防砂設備138a-138n。在這些實施方式中，密封機構可包括在各 自實施方式中的密封元件、阻擋元件和/或套筒。此外，流入控制機 構可包括在各自實施方式中的導管或流入控制設備(即小孔板或節流器)。因此，每個實施方式的具體特征在圖3A-3G、 4A-4G、 5A-5F、 6A-6G、 7A隱7C、 8A-8C、 9A陽9F、 10A-10F、 11A陽11F禾卩12中被討論。
帶有密封元件的防砂設備圖3A-3G是根據本發明的方面在圖1的生產系統中所用的 防砂設備的實施方式的說明圖，所述防砂設備具有流入控制機構。 每個防砂設備300a和300b包括管狀構件或中心管302，其被含有 筋條305的防砂篩管304包圍。防砂篩管304可包括滲透部分如繞 絲篩管或過濾介質以及不滲透部分如無眼管子部分。筋條305_— 為簡單起見沒有顯示在圖3A和3F中一一被用于使防砂篩管304與 中心管302保持特定的距離。中心管302與防砂篩管304之間的空 間形成了流體從外部通過滲透部分可以進入防砂設備300a和300b 的室。在圖3A-3G中，防砂設備300a和300b——其可被總稱為防 砂設備300——是在不同作業階段如在礫石充填和生產作業期間同 樣的防砂設備實施方式。有利地，在防砂設備300中，密封元件312 被配置以在礫石充填作業期間提供進入開口 310和/或流入控制設 備308的一個或多個流動路程以及在生產作業之前或期間阻斷進入 開口310的流動路程。因此，防砂設備300可被用于提高井內的作 業。在圖3A-3G中，防砂設備300a和300b——其可被總稱為防 砂設備300_—可以包括各種用于控制進入井中的流體和固體的流 動的元件。舉例來說，防砂設備300包括主體部分320、流入部分 322、第一連接部分324、帶眼部分326和第二連接部分328，其可 以由鋼鐵、金屬合金或其它合適的材料制成。主體部分320可以是 被防砂篩管304的一部分所包圍的中心管302的一部分。主體部分 320可以被配置成特定長度，如在10至50英尺(ft)之間(其中某 些部分為6ft、 8ft、 14ft、 38或40 ft)，其具有特定內徑和外徑。 流入部分322和帶眼部分326可以是被防砂篩管304的其它部分所 包圍的中心管302的其它部分，如不滲透部分，其可以包括提供穿 過中心管302的流動路程的元件。流入部分322和帶眼部分326可以被配置為長度在0.5 ft與4 ft之間。第一連接部分324和第二連 接部分328可以被用于將防砂設備300連接到其它防砂設備或管道 上，并且可以在中心管302和防砂篩管304末端所形成的室的位置。 第一連接部分324和第二連接部分328可以被配置成特定長度，如 2英寸(in)至4ft或其它合適的距離，其具有特定的內徑和外徑。
在本發明的一些實施方式中，在第一和第二連接部分324和 328內，連接機構可以被用于形成固定連接和密封連接。舉例來說， 第一連接330可以位于第一連接部分324內，并且第二連接332可 以位于第二連接部分328內。這些連接330和332可以包括用于形 成與其它裝置連接的各種方法。舉例來說，第一連接330可以具有 內螺紋并且第二連接332可以具有與其它防砂設備或另一個管段形 成密封的外螺紋。還應當注意，在其它實施方式中，防砂設備300 的連接機構可以包括在如下文獻中所描述的連接機構例如美國專 利號6,464,261;美國專利號60/775,434;國際專利申請號 WO2004/046504;國際專利申請號WO2004/094769;國際專利申請 號WO2005/031105;美國專利申請公布號2004/0140089;美國專利 申請公布號2005/0028977;美國專利申請公布號2005/0061501;美 國專利申請公布號2005/0082060;美國專利申請號6(V765，023;和 美國專利申請號60/775,434。在本發明的一些實施方式中，在流入部分322和帶眼部分 326內，流入控制機構可被用于調節防砂設備內的流動路程或壓力 損失。作為具體實例，防砂設備300可以包括一個或多個流入控制 設備308、 一個或多個射孔或開口 310以及密封元件312。流入控 制設備308可以位于防砂設備300的一端，而沿著密封元件312的 開口 310則在防砂設備300的另一端。流入控制設備308可被用于 在礫石充填和/或生產作業期間控制地層流體從室進入中心管302 的流動。流入控制設備308可以包括噴嘴、閥、彎曲通道、成形物 體或本領域已知的其它合適機構，用于產生壓降或壓力損失。具體 地，流入控制設備308可以通過形狀壓力損失(如成形物體、噴嘴) 或摩擦壓力損失(如螺旋幾何體/螺旋管)而節流。
形狀壓力損失一一其基于相對于流體流動的物體的形狀和
排列一一是由于在物體上流動的流體的分離所引起的，其在物體后
面在不同壓力下導致湍流束。開口 310可被用于在礫石充填作業期 間給流體如攜帶液提供另外的流動路程，因為流入控制設備308可 以通過在礫石充填作業期間阻止攜帶液流入中心管302而限制礫石 的放置。中心管302中開口數目可以進行選擇以在礫石充填作業期 間提供適當的流入，以實現部分或基本上完全的礫石充填。也就是 說，中心管302中開口的數目和尺寸可以進行選擇以提供從井筒穿 過防砂篩管304的足夠的流體流動，其被用于在井筒中沉積礫石和 形成礫石充填。如本領域已知，穿過防砂篩管304具有適當的流體 漏失的可選途徑的礫石充填技術已經被證實在油田中能實現完全 的礫石充填。在本發明的一些實施方式中，密封元件或膨脹元件312可以 包圍中心管302并且可以水力起動膨脹元件(即彈性材料或熱塑性 材料)或膨脹材料(即膨脹橡膠元件或膨脹聚合物)。膨脹材料可 以在刺激如水、調節鉆井液、完井液、采出液(即烴)、其它化學 品或其任意組合的存在下膨脹。作為實例，膨脹材料可以被置于防 砂設備300中，其在烴存在下膨脹以在中心管302的壁與防砂篩管 304的不滲透部分之間形成密封(參見，如Easy Well Solutions' CONSTRICTOR 、 SwellFix's E- ZIP^或P-ZIPTM)。進一步地， 密封元件312可以通過去除沖洗管和/或通過信號、電力或水力而被 化學地、機械地激活，以在一些或全部生產作業期間將開口 310與 流體流動隔開。對于防砂設備300a和300b的可選視圖，元件的橫 截面圖在圖3B中沿線AA顯示，在圖3C中沿線BB顯示，在圖3D 中沿線CC顯示，在圖3E中沿線DD顯示以及在圖3F中沿線EE 顯示。防砂設備300的作業的一些實施方式參考圖3A和3F被進 一步描述。在圖3A中，防砂設備300a被移動至井筒內的特定位置。 防砂設備300a—一其可以與轉換工具連接一一在礫石填充作業期 間提供給攜帶液穿過防砂篩管304和開口 310進入中心管302的一 個或多個流動路程314。攜帶液或礫石充填液可以包括XC凝膠(野生黃原膠或黃原酸膠)、具有非牛頓流變學性質的粘彈性流體、用 羥乙基纖維素(HEC)聚合物增粘的流體、用精制黃原膠聚合物(如
Kdco's XANVIS )增粘的流體、用粘彈性表面活性劑增粘的流體 和/或具有有利的流變性和攜砂容量的流體，其用于采用可選途徑技 術用所述至少一個防砂設備將礫石充填到井筒的地下底層。在礫石 填充作業期間，密封元件312沒有阻斷流動路程314并且提供給攜 帶液除流入控制設備308以外的可選流動路程。形成礫石充填后， 生產作業可以開始，如圖3F所示。在圖3F中，密封元件312起動 以阻斷穿過開口 310的流體流動。因此，防砂設備300b——其可以 被連接到油管柱128或其它管子上一一可以提供給地層流體穿過防 砂篩管304和流入控制設備308進入中心管302的一個或多個流動 路程316。因此，在該實施方式中，開口 310被隔斷以限定流體只 流向流入控制設備308，其被設計來控制來自層段108的流體流動。
作為具體實例，防砂設備300可以在水基泥漿中運行，其中 烴膨脹材料被用于密封元件312。在篩管運行和礫石充填期間，在 中心管302與防砂篩管304之間的室對于穿過流入控制設備308和 /或開口 310的流體流動是開放的。然而，在生產作業如測井后的作 業期間，包含烴膨脹材料的密封元件312膨脹以關閉帶眼部分326 內的室。因此，在包含烴膨脹材料的密封元件312隔斷開口 310后， 流體流動被限定于流入控制設備308。可選地，作為另一實例，如果防砂設備300在油基泥漿如非 水流體(NAF)中運行，烴膨脹材料可以再次用于密封元件312。 在該實例中，密封元件312膨脹過程被評價以確定與隔斷開口以防 止井中流體流動相關的時間。構成密封元件312的材料可以被配置 使得密封元件312在NAF中以已知的速度膨脹。可選地，半滲透 材料涂層或覆蓋層一一其可以防止密封元件312的早期膨脹一一可 以被施用到密封元件312上。在任一種情況下，膨脹過程可以被設 計為以規定速度進行，使得某些作業得以在井筒內進行。密封元件 312膨脹后，地層流體只能通過流入控制設備308進入中心管302 的內部。
有利地，含有膨脹材料的防砂設備300可以是被動式系統， 其可以自動調節以控制流體流入油管柱128。進一步地，該實施方 式并不復雜，其降低了制造成本。此外，防砂設備300還提供了各 種作業加強。舉例來說，基于膨脹材料的膨脹，全井測試可以在流 動僅轉向流入控制設備308之前在地下地層內的層段上進行。此外， 生產作業如維修作業或處理作業可以通過用化學品如酸進行，用于 溶解或收縮膨脹材料以增加來自井內單個層段的流動。可選地，電 力或水力信號還可被用于收縮材料。防砂設備300的另一可選實施 方式被進一步描述在圖4A-4G中。圖4A-4G是根據本發明的方面圖3A-3G的防砂設備的第一 可選實施方式的說明圖。在圖4A-4G中，防砂設備400a和400b— 一其被總稱為防砂設備400—一是在不同作業階段如礫石填充和生 產中防砂設備400的可選視圖。因此，防砂設備400使用與圖3上 述那些元件相類似的元件的參考數字。具體地，防砂設備400可以 包括主體部分410、流入部分412、第一連接部分414、帶眼部分 416和第二連接部分418，其用鋼或金屬合金制成。這些部分410-418 中每一個都可包括類似特征，以類似方式運轉并且包括與上面討論 的各個部分320-328類似的材料。然而，在該可選實施方式中，分路管402己經被包含在防砂 設備400中。分路管402可以包括充填管和/或運輸管并且還可以與 防砂篩管304 —起使用以在井筒內進行礫石充填和其它作業。充填 管可以具有一個或多個閥或噴嘴(未顯示)，其提供給包含攜帶液 和礫石的礫石泥槳進入在防砂篩管304與井筒壁之間形成的環空的 流動路程。這些閥可以防止來自單獨層段的流體流過所述至少一個 分路管進入另一層段。這些分路管在本領域是已知的，如在美國專 利號5,515,915、 5,890,533、 6,220,345和6，227，303中進一步所述。
因此，在該實施方式中，防砂設備400包括流入控制設備 308、開口310、密封元件312和分路管402。在該實施方式中，密 封元件312可以包括多個單獨節段或部分(sections或者portions)， 如位于相鄰分路管402之間的多個密封元件312部分，或者含有分 路管402的開口的單個密封元件312。多個密封元件部分312——其可以包括水力激活的膨脹元件或膨脹材料一一可以阻斷流體流
向防砂設備400內的開口 310。對于防砂設備400a和400b的可選 視圖， 一些不同元件的橫截面圖在圖4B中沿線FF顯示，在圖4C 中沿線GG顯示，在圖4D中沿線HH顯示，在圖4E中沿線II顯示 以及在圖4G中沿線JJ顯示。防砂設備400的作業的一些實施方式參考圖4A和4F被進 一步描述。在圖4A中，防砂設備400a被移動至井筒內的特定位置。 防砂設備400a—一其可以與轉換工具連接一一在礫石填充作業期 間提供給攜帶液穿過防砂篩管304和開口 310進入中心管302的一 個或多個流動路程404。在礫石填充作業期間，密封元件312沒有 阻斷流動路程404并且提供給攜帶液除流入控制設備308以外的可 選流動路程。形成礫石充填后，生產作業可以開始，如圖4F所示。 在圖4F中，密封元件312的單個部分膨脹以阻斷穿過開口 310的 流體流動。因此，防砂設備400b—_其可以被連接到油管柱128或 其它管子上一_可以提供給地層流體穿過防砂篩管304和流入控制 設備308進入中心管302的一個或多個流動路程408。因此，開口 310被隔斷以限定流經流入控制設備308，其控制來自層段108的 流體流動。有利地，通過使用分路管402，較長部分的層段可以被 填充而沒有漏失進入地層。漏失進入地層典型地是不完全礫石充填 的原因之一。因此，分路管402提供了一種沿著防砂篩管形成基本 完全的礫石充填的機構，其繞過了砂和/或礫石橋堵。
圖5A-5F是根據本發明的方面圖3A-3G的防砂設備的又一 可選實施方式的說明圖。在圖5A-5F中，防砂設備500a和500b— 一其被總稱為防砂設備500——是在不同作業階段如礫石填充和生 產中防砂設備500的可選視圖。防砂設備500以類似于流動控制設 備400的方式運行并且使用與上面圖3A-3G和4A-4G中所述的那 些元件類似的元件。然而，在該實施方式中，密封元件312和分路 管402被配置以與支撐構件502嚙合，所述支撐構件502起著與筋 條305類似的作用以將中心管302與防砂篩管304分開。在一種實 施方式中，支撐構件502可以用分路管402密封并且支撐分路管 402。可選地，支撐構件502可以通過焊接或螺紋連接而連接到分路管402上以提供給流體從每個分路管402穿過防砂設備500的這 部分的獨立流動路程。支撐構件502可以由鋼、金屬合金或其它合 適材料制成。每個支撐構件502位于一個分路管402周圍或者與之 連接并且位于中心管302和防砂篩管304之間。密封元件312位于 鄰近的支撐構件502之間；這為密封元件312部分形成一定的空間 以在支撐構件502、中心管302和防砂篩管304之間膨脹并且形成 密封。對于防砂設備500a和500b的可選視圖， 一些不同元件的橫 截面圖在圖5B中沿線KK顯示，在圖5C中沿線LL顯示，在圖5E 中沿線MM顯示以及在圖5F中沿線NN顯示。
圖6A-6G是根據本發明的方面圖3A-3G的防砂設備的還有 另一可選實施方式的說明圖。在圖6A-6G中，防砂設備600a和600b 一一其被總稱為防砂設備600——是在不同作業階段如礫石填充和 生產中防砂設備的可選視圖。因此，防砂設備600使用與圖3A-3G4 和4A-4G上述那些類似的元件的參考數字。具體地，防砂設備600 可以包括主體部分610、流入部分612、第一連接部分614、帶眼部 分616和第二連接部分618，其用鋼或金屬合金制成。這些部分 610-618中每一個都可包括類似特征，以類似方式運轉并且包括與 上面討論的各個部分320-328類似的材料。然而，在該實施方式中，分路管602位于防砂篩管304外部。 類似于上面所示的分路管402，分路管602可以包括充填管、運輸 管、閥和用于礫石填充井筒內層段的其它元件。這些分路管一一其 可以包括任何數目的幾何體——在本領域是己知的并且被進一步 描述在美國專利號4,945,991和5,113,935中。在本發明的一些實施方式中，防砂設備600包括流入控制設 備308、開口310、密封元件312和分路管602，它們類似于上面的 討論運行。具體地，密封元件312——其可以是單個元件或多個密 封部分——可以以類似于圖4A-4G的討論的方式運行。也就是說， 圖6A的防砂設備600a——其可以與轉換工具連接——在礫石填充 作業期間提供給攜帶液穿過防砂篩管304和開口 310進入中心管 302的一個或多個流動路程604。形成礫石充填后，防砂設備600b —一其可以被連接到油管柱128或其它管子上一一可以提供給地層流體穿過防砂篩管304和流入控制設備308進入中心管302的一個 或多個流動路程608，如圖4F所示。對于防砂設備600a和600b的 可選視圖， 一些元件的橫截面圖在圖6B中沿線00顯示，在圖6C 中沿線PP顯示，在圖6D中沿線QQ顯示，在圖6E中沿線RR顯 示以及在圖6G中沿線SS顯示。作為另一實例，圖7A-7B是根據本發明的方面在圖1的生產 系統中所用的帶有流入控制機構的防砂設備的另一可選實施方式 的說明圖，所述防砂設備含有密封元件。類似于圖3A-3G的討論， 防砂設備700a和700b——其被總稱為防砂設備700——是在不同 作業階段如礫石填充和生產中防砂設備的可選視圖。防砂設備700 具有流入控制設備308、開口 310和密封元件312，其類似于上面 的討論運行。然而，在防砂設備700的這種實施方式下，流入控制 設備308、開口 310和密封元件312位于防砂設備700的同一端。
在本發明的一些實施方式中，防砂設備700包括多個部分， 如主體部分702、流入部分704、帶眼部分706、第一連接部分708 和第二連接部分710，它們用鋼或金屬合金制成，如上所示。主體 部分702和連接部分708和710可以類似于部分320、 324和328 配置，這在上面被討論。然而，在該實施方式中，盡管流入部分704 和帶眼部分706可以被配置為具有與322和326類似的長度，如圖 3A-3G的討論，流入部分704和帶眼部分706位于防砂設備700的 同一端。在本發明的一些實施方式中，防砂設備700被移動至井筒內 的特定位置。在圖7A中，防砂設備700—一其可以與轉換工具連 接一一提供給攜帶液穿過防砂篩管304和開口 310進入中心管302 的一個或多個流動路程712。此外，在礫石填充作業期間，密封元 件312沒有阻斷流動路程712以提供給攜帶液可選流動路程。形成 礫石充填后，生產作業可以開始，如圖7B所示。在圖7B中，密封 元件312膨脹以阻斷穿過開口 310的流體流動。因此，防砂設備700b 一一其可以被連接到油管柱128或其它管子上一一可以提供給地層 流體穿過防砂篩管304和流入控制設備308進入中心管302的一個說明書第20/27頁
或多個流動路程714。因此，開口 310被隔斷以限定流經流入控制 設備308，其控制來自層段108的流體流動。
帶有導管的防砂設備圖8A-8C是根據本發明的方面在圖1的生產系統中所用的帶 有流入控制機構的防砂設備的一種實施方式的說明圖，所述流入控 制機構含有導管。在圖8A-8C中，防砂設備800使用與圖3A-3G 上述那些類似的元件的參考數字。然而，在該實施方式中， 一個或 多個導管一一其為了簡單起見被顯示為單個導管802—一和阻擋元 件804代替流入控制設備308被用于為防砂設備提供摩擦壓力損 失。因此，導管802和阻擋元件804可以增強井筒內的礫石充填和 生產作業，如本文所述。在示例性實施方式800中，防砂設備800包括主體部分810、 帶眼部分812、第一連接部分814和第二連接部分816，其可以由 鋼或金屬合金制成。類似于圖3A-3G的部分320、 324和326，部 分810、 814和816可以由類似材料制成，包括類似元件并且以類 似方式配置，如上所示。帶眼部分812可以由鋼和/或金屬合金制成 并且被配置為在大約4in和大約4ft之間，其具有特定的內徑和外 徑。在示例性實施方式中，防砂設備800包括導管802和阻擋元 件804，其被用于在砥石充填和生產作業期間控制流體流動。導管 802可以包括一個或多個管(類似于圖4的分路管402)、 一個或 多個管道或其它類似的流體通道。導管802在隔開的室之間延伸， 所述隔開的室是在主體部分302和帶眼部分812內的中心管302、 防砂篩管304和阻擋元件804之間形成的。導管802具有預定的直 徑和長度以在礫石充填過程期間提供適當的漏失以實現完全或基 本完全的充填。舉例來說，在不同的實施方式中，導管802可具有 1/4 in至1 in的直徑，可以包括1至36個導管，并且具有約10英 尺(ft)至約50ft的長度。此外，管的直徑和長度可以進行選擇以 在生產作業期間通過摩擦壓力損失提供足夠的節流，以與流入控制 設備類似地運行。導管802的直徑和長度可以根據經驗、流體性質、模擬和/或計算(即涉及不同作業的攜帶液和地層流體的計算流體力 學計算或方程)進行確定。阻擋元件804可由鋼、金屬合金、膨脹
材料(即密封元件312)和/或其它合適的材料制成，其形成以將主 體部分810和帶眼部分812內的室相互隔開。對于防砂設備800的 可選視圖，元件的橫截面圖在圖8B中沿線TT顯示并且在圖8C中 沿線UU顯示。在本發明作業的一些方法中，防砂設備800被移動至井筒的 某一位置。在礫石充填和生產作業期間，沿流動路程806的流體流 動一一其通過防砂篩管304進入第一室一一通過導管802流入第二 室并且通過射孔310進入中心管302。對于礫石充填作業，攜帶液 以允許礫石充填在防砂設備800周圍形成的方式流過導管802。因 此，用于礫石充填作業的攜帶液可以被設計得相對于水或烴具有降 低的摩擦損失特性。舉例來說，攜帶液可以包括用于可選途徑礫石 充填作業的流體，如上所述。通過選擇具有低摩擦損失特性的攜帶 液，攜帶液和礫石可以流過井以形成基本完全的礫石充填。然而， 烴和水生產一一其固有地具有更高的摩擦壓降——受到更多的限 制，導致流入控制作用。作為具體的實例，導管的壓力損失可以進行計算并且被用于 選擇管，這相比流入控制設備如噴嘴增強了作業。具體地，如果在 生產作業期間的壓力損失經過計算要使用兩個4毫米(mm)的噴 嘴，那么長度30 ft且直徑10 mm的兩個導管可在生產作業期間使 用。噴嘴和導管的壓力損失或節流在每個篩管節點550桶油/天 (b叩d)的情況下為約150psi。然而，噴嘴和導管可以在礫石充填 作業期間起著不同的作用。舉例來說，攜帶液可以是XC凝膠，其 對于每個防砂設備以1/2桶/分鐘(bpm)流動。噴嘴的最終壓力損 失一一其可以為約500磅/平方英寸(psi)— —是兩個導管的壓力 損失——其可以為約100 psi——的約5倍。有利地，導管802和由阻擋元件804形成的室被用于阻止具 有磨擦壓力損失的烴和水的流動，這與來自流入控制設備或噴嘴的 壓力損失相對。盡管對于生產作業兩項技術以相似的方式運行，導管802提供有效進行礫石充填作業的機構，而流入控制設備往往只 是抑制攜帶液并且阻礙礫石充填形成。防砂設備800另一可選實施方式被進一步描述在圖9A-9E 中。圖9A-9E是根據本發明的方面圖8A-8C的防砂設備的第一可選 實施方式的說明圖。圖9A-9E顯示在不同作業階段如礫石充填和生 產中添加有內部分路管402的防砂設備900的可選視圖。因此，防 砂設備900使用與上面圖3A-3G、 4A-4G和8A-8C中描述的那些 相似的元件的參考數字。在該實施方式中，分路管402已經被包括 在防砂設備900中以提供通過防砂設備900將礫石充填到井筒中的 其它部分的機構，如下所述。此外，如上所示，分路管402可以包 括填充管和/或運輸管并且還可以與防砂篩管304 —起用于在井筒 內進行礫石充填。在圖9A-9G中，防砂設備900包括開口 310、分路管402、 導管802和阻擋元件804。阻擋元件804被定位在中心管302與防 砂篩管304之間以將主體部分810和帶眼部分812內的室相互隔開。 因此，在該實施方式中，阻擋元件804可以包括位于相鄰分路管402 和/或導管802之間的多個單獨部分如多個阻擋部分，或者可以是具 有分路管402和/或導管802的開口的單個元件。來自層段的流體可 以沿著用于礫石充填和生產作業的路徑卯2流動。對于防砂設備900 的可選視圖， 一些元件的橫截面圖在圖9B中沿線VV顯示，在圖 9C中沿線WW顯示，在圖9D中沿線XX顯示并且在圖9F中沿線 YY顯示。作為另一實例，圖10A-10C是根據本發明的方面圖8A-8C 的防砂設備的第二可選實施方式的說明圖。圖10A-IOC顯示在不同 作業階段如礫石充填和生產中添加有外部分路管602的防砂設備 1000的可選視圖。因此，防砂設備IOOO使用與上面圖3A-3G、6A-6G 和8A-8C中描述的那些相似的元件的參考數字。在該實施方式中， 分路管602已經被包括在防砂設備1000中以提供通過防砂設備 IOOO將礫石充填到井筒中的其它部分的機構，如下所述。此外，分 路管602可以包括填充管和/或運輸管以在井筒內將礫石充填到防 砂設備1000。
在圖10A-10C中，防砂設備1000包括開口 310、分路管602、 導管802并且阻擋元件804。阻擋元件804被定位在中心管302與 防砂篩管304之間以將主體部分810和帶眼部分812內的室相互隔 開。因此，在該實施方式中，阻擋元件804可以是具有導管802的 開口的單個元件。來自層段的流體可以沿著用于礫石充填和生產作 業的路徑1002流動。對于防砂設備1000的可選視圖，各種元件中 一些的橫截面圖在圖10B中沿線ZZ顯示并且在圖IOC中沿線A'A' 顯示。
帶有滑動套筒的防砂設備圖11A-11F是根據本發明的方面在圖1的生產系統中所用的 帶有流入控制機構的防砂設備的又一可選實施方式的說明圖，所述 流入控制機構含有套筒。圖11A-11F顯示在不同作業階段中防砂設 備1100a-1100f的可選視圖，其使用與上面圖3A-3G描述的那些類 似的元件的參考數字。然而，在該實施方式中，套筒1102—一其可 以被調節進入多個位置中，如下入位置、礫石充填位置和生產位置 ——被用于控制穿過防砂設備1100a-1100f——其可被總稱為防砂 設備1100——的流動路程。舉例來說，在圖11A-11C中的套筒1102 被配置以沿著箭頭1104和1106所示的方向在中心管302的圓周周 圍旋轉，而在圖11 D-11F中的套筒1102被配置以沿著箭頭1107 和1108所示的方向沿著中心管302的縱軸滑動。不管具體的套筒 配置如何，套筒1102可被調節以控制不同井作業的壓力損失并且 可以緊鄰中心管302在外部或內部放置。在一個示例性實施方式中，防砂設備IIOO可以包括主體部 分1110、帶眼部分1112、第一連接部分1114和第二連接部分1116， 其用鋼或金屬合金制成。類似于圖3A-3G的部分320、 324和326， 部分lllO、 1114和部分1116可以由類似材料制成，包括類似元件 并且以類似方式配置，如上所示。帶眼部分1112可以由鋼和/或金 屬合金制成并且被配置在約4 in與約4 ft之間，其具有特定的內徑 和外徑。
在一些實施方式中，防砂設備1100可進一步包括流入控制 設備308、開口 310和套筒1102，它們被用于控制下入(running)、 礫石充填和生產作業期間的流體流動。套筒1102可以包括鋼或金 屬合金的殼體，其具有固定到殼體上的密封元件。盡管套筒1102 顯示位于中心管302周圍的外部，但是在其它實施方式中套筒1102 還可以被置于中心管302的內部。在本發明作業的一些實施方式中，套筒1102被配置以在不 同位置之間移動，如在圖IIA禾卩11D中所示的下入位置(running position)、在圖11B和11E中所示的礫石充填位置以及在圖11C 和IIF中所示的生產位置。舉例來說，如圖IIA和IID所示，套 筒1102可以通過偏置部件(biasing member)(未顯示)偏置進入 下入位置。在下入位置，套筒1102可以通過形成覆蓋這些元件的 密封而阻止流體流到流入控制設備308和開口 310中。然后，套筒 1102可以通過移動沖洗管穿過防砂設備1100a而被移動到礫石充填 位置中。沖洗管的移動可以折斷偏置部件或使之脫離。在礫石充填 位置，套筒1102可以阻斷流體流到流入控制設備308中，但是提 供穿過開口 310的流體路程，如圖11B和11E所示。以此種方式， 攜帶液可以從井筒返回穿過防砂篩管304并且進入開口 310。形成 礫石填充后，沖洗管可以從防砂設備1100b中去除。沖洗管的去除 可以將套筒1102移動進入生產位置，如圖11C和11F所示。在生 產位置，套筒1102可以阻斷流體流入開口 310，但是提供穿過流入 控制設備308的流體路程。以此種方式，地層流體如烴可以從井筒 流動穿過防砂篩管304和流入控制設備310進入中心管302。應當 注意，如果檢測到出水，套筒1102—一其還可以被電力或水力控制 一一可以被移動到下入位置以阻斷來自層段的流動。
有利地，具有多個位置的套筒1102可以被用于以有效的方 式控制來自井筒的流體的流動。套筒1102為生產作業提供另外的 靈活性，并且通過隔離與防砂設備1100相鄰的層段或層段部分可 以減少潛在的油井維修。然而應當注意，在其它配置中套筒旋轉還 可以包括螺旋狀的或其它徑向的移動或旋轉。
如所示，關于水/氣生產的問題可包括生產力損失、設備損 壞和/或增加的處理、操作和處置成本(treating, handling and disposal
COStS)。對于如下的井這些問題被進一步組合所述井具有多個不
同的完井層段如層段108a-108n并且其中地層強度可能在層段與層 段之間不同。因此，在任何一個層段中的見水或見氣可能威脅井內 剩余的儲量。因此，為了在井筒114內提供層位封隔或控制流體流 動，封隔器可以與防砂設備138a-138n —起使用，所述防砂設備 138a-138n可包括實施方式300、 400、 500、 600、 700和1100中一 個或多個，如在下面圖12中所述。圖12是根據本發明某些方面可選示例性生產系統1200。示 例性生產系統1200使用了與上面圖1中所述那些相似的元件的參 考數字。然而，封隔器1202a-1202n，其中數字"n"是任何整數， 被用于該實施方式中以將井筒114的不同層段108a-108n相互封隔。 封隔器1202a-1202n可包括任何合適的封隔器，如在美國臨時申請 60/765,023中所述的封隔器。因此，在該實施方式中，防砂設備138 與封隔器1202a-1202n —起的各種實施方式可被用于控制烴的流動 或提供井內的層位封隔。作為實例，為了控制烴的流動，防砂設備138a-138n可包括 實施方式300、 400、 500、 600、 700和1100中一個或多個。如果 防砂設備138包括作為密封元件312的水膨脹材料或者具有套筒 1102，開口 310可被用于礫石充填和生產作業以使生產流動最大化 直至水從層段出現。出水之后，密封元件312可膨脹或者套筒可被 調節至生產位置，以將開口 310密封住地層流體。因此，流入控制 設備308是從層段到中心管302內部的唯一路程。有利地，該實施 方式可以限制來自地層層段之一的出水的影響。
為了在井筒114內提供層位封隔，封隔器1202a-1202n可以 與防砂設備138a-138n —起使用，所述防砂設備138a-138n可至少 包括實施方式1100。在該實例中，防砂設備138可包括套筒1102， 其被配置以提供或阻斷進入流入控制設備308和開口 310的通路。 開口 310可被用于礫石充填，而流入控制設備308可被用于生產作 業。出水之后，套筒1102可被移動至下入位置以將開口 310和流入控制設備308密封住水。因此，至少一個防砂設備138和兩個相 鄰的封隔器1202a-1202n可被用于將井筒114內的層段密封。可選 地，水膨脹封隔器當與實施方式中任意一個結合時可被用于同樣的 功能。作為可選實施方式，不同幾何格局或任何數目的管如分路管 402和602以及導管802可被用于不同的應用。這些管可被配置為 在防砂設備138內提供冗余的流動路程或擋板(交錯)。舉例來說， 盡管防砂設備400顯示有九個分路管402，防砂設備可包括任意數 目的分路管，如一個、兩個、三個、四個、五個、六個、七個、八 個或更多，這取決于具體的應用。同樣，盡管防砂設備600顯示有 四個外部分路管402，防砂設備可包括任意數目的分路管，如一個、 兩個、三個、四個或更多，這再次取決于具體的應用。另外，盡管 防砂設備800顯示有一個導管802，防砂設備可包括任意數目的導 管，如一個、兩個、三個、四個或更多，這再次取決于具體的應用。 此外，還應當注意，管可以包括各種形狀并且可基于空間限制、壓 力損失和破裂/破壞能力進行選擇。舉例來說，對于不同應用來說， 管可以是圓形、矩形、梯形、多邊形或其它形狀。
類似地，對于不同應用來說，管狀構件如中心管302和防砂 篩管304可以包括不同的幾何形狀，如對管的討論。舉例來說，對 于不同應用來說，管狀構件可包括形狀如圓形、矩形、梯形、多邊 形或其它形狀。此外，盡管這些管狀構件以同心結構顯示，偏心結 構也可以使用，這取決于具體應用。此外，這些實施方式可與礫石放置方法(即礫石充填作業) 一起使用，其在美國專利號60/765,023中有所討論。舉例來說，井 筒可用鉆井液進行鉆井以進入地下底層。鉆并液可以通過振動篩和 其它儀器進行調節以去除某一尺寸以上的材料。然后， 一個或多個 防砂設備可被置于或移動至在調節好的鉆井泥漿中的靠近地下地 層的井筒內。防砂設備可以是本文所公開的本發明實施方式中任意 一個，和/或己經已知或未知的其它構造或其一些組合。防砂設備可 以包括流入控制機構以在礫石充填作業期間提供比在一些生產作 業期間的壓力損失小的壓力損失。轉換工具可以被連接到防砂設備上或者與之嚙合，并且封隔器可以被置于防砂設備上以隔開防砂設 備上的井筒。放置之后，與防砂設備相鄰的調節好的鉆井液可以用 攜帶液取代。然后，攜帶液與礫石一起可以循環穿過轉換工具以在 井筒內的防砂設備周圍形成礫石充填。然后，轉換工具可以脫離防 砂設備，并且油管柱可以被連接到防砂設備上。然后，可以以上面 討論的不同方法對防砂設備進行調節以限制在生產作業期間的流 體流動。然后，烴可以從礫石充填和防砂設備中生產出來。
應當注意，當用于描述井中設備的位置時術語"上面"應當 作廣泛解釋并且不限于指"靠近所述地表"。如已知的，如果采取 井的路程， 一些井可以是水平的或者甚至具有稍微向上的角度，從 而靠近所述地面的設備可能在油管柱"下面"更遠處。在本文中， 當用于油管布置的上下文中時"上面"或"下面"是指油管的路程， 并非是針對地表的直線距離。盡管本發明的技術可允許有各種改變和可選形式，但僅通過 舉例示出了上述示例性實施方式。然而，應再次理解，本發明并不 意欲限于本文所公開的具體實施方式
。事實上，本發明將覆蓋落入 所附權利要求書所限定的本發明精神和范圍之內的所有可選形式、 改變和等價物。
權利要求
1. 與烴生產相關的系統，其包括井筒，其被用于從地下儲層中生產烴；油管柱，其被置于所述井筒內；至少一個防砂設備，其與所述油管柱相連并且被置于所述井筒內，其中所述至少一個防砂設備的至少一個包括第一管狀構件，其具有滲透部分和不滲透部分；第二管狀構件，其被置于所述第一管狀構件內，其中所述第二管狀構件具有多個開口和至少一個流入控制設備，其中每個都提供到達所述第二管狀構件內部的流動路程；和密封機構，其被置于所述第一管狀構件和所述第二管狀構件之間，其中所述密封機構被配置以在礫石充填作業期間提供比在至少一部分生產作業期間的壓力損失小的壓力損失。
2. 根據權利要求1所述的系統，其中壓力損失是當流體在所述至 少一個防砂設備的外面流入所述第二管狀構件內部時的流體壓力變 化。
3. 根據權利要求1所述的系統，其中所述至少一個防砂設備被置 于所述井筒的裸眼部分內。
4. 根據權利要求1所述的系統，其進一步包括至少一個分路管， 其被固定到所述第一管狀構件和所述第二管狀構件中至少一個上。
5. 根據權利要求4所述的系統，其中所述至少一個分路管被置于 所述第一管狀構件和所述第二管狀構件之間。
6. 根據權利要求4所述的系統，其中所述至少一個分路管被置于 所述第一管狀構件和所述第二管狀構件外面。
7. 根據權利要求4所述的系統，其中所述至少一個分路管包括多 個分路管，并且所述密封機構包括置于所述多個分路管中兩個之間的多個部分。
8. 根據權利要求7所述的系統，其進一步包括至少一個支撐構件， 其被置于至少一個所述多個分路管周圍并且被固定到所述第一管狀構 件和所述第二管狀構件中至少一個。
9. 根據權利要求4所述的系統，其進一步包括至少一個筋條，其 被置于所述第一管狀構件和所述第二管狀構件之間以支撐所述第一管 狀構件的滲透部分。
10. 根據權利要求1所述的系統，其中所述密封機構是對刺激的存 在自動響應的膨脹材料。
11. 根據權利要求1所述的系統，其中所述密封機構是水力激活、 電力激活和化學激活之一。
12. 根據權利要求1所述的系統，其中所述密封機構被置于所述多 個開口和所述至少一個流入控制設備之間，其中所述密封機構被配置以在所述礫石充填作業期間提供從所述第一管狀構件的所述滲透部 分穿過所述多個開口和所述至少一個流入控制設備進入所述第二管狀 構件內部的第一流動路程，以及從所述第一管狀構件的所述滲透部分 穿過所述至少一個流入控制設備進入所述第二管狀構件內部的第二流動路程；以及在所述至少一部分生產作業期間阻止流體流過所述第一流動路程。
13. 根據權利要求12所述的系統，其中所述多個開口和所述至少 一個流入控制設備位于所述至少一個防砂設備中每一個的同一端。
14. 根據權利要求12所述的系統，其中所述多個開口和所述至少 一個流入控制設備位于所述至少一個防砂設備中每一個的相對端。
15. 根據權利要求12所述的系統，其中所述至少一個流入控制設備包括噴嘴、彎曲通道、管和其任意組合之一。
16. 根據權利要求1所述的系統，其中所述密封機構被配置以將在所述第一管狀構件和第二管狀構件之 間形成的第一室和第二室隔開，其中所述第一室包括所述第一管狀構 件的所述滲透部分并且所述第二室包括在所述第二管狀構件中的所述 多個開口；禾口所述至少一個流入控制設備是至少一個導管，其中所述至少一個 導管提供在所述第一室和所述第二室之間穿過所述密封機構的至少一 個流體流動路程。
17. 根據權利要求1所述的系統，其中所述密封機構包括套筒，其 被置于所述第二管狀構件附近并且被配置以在多個位置之間移動，其中所述多個位置包括第一位置，其提供從所述第一管狀構件的所述滲透部分穿過至少所述多個開口進入所述第二管狀構件內部的第一流動路程；和第二位置，其提供從所述第一管狀構件的所述滲透部分僅僅穿過 所述至少一個流入控制設備進入所述第二管狀構件內部的第二流動路 程。
18. 根據權利要求17所述的系統，其中所述套筒被配置以部分地 在所述第二管狀構件周圍旋轉。
19. 根據權利要求17所述的系統，其中所述套筒被配置以沿著所 述第二管狀構件滑動。
20. 根據權利要求1所述的系統，其進一步包括在所述至少一個防 砂設備周圍形成的礫石充填。
21. 根據權利要求1所述的系統，其進一步包括采油樹，其被連接 到所述油管柱上并且被置于所述井筒上方。
22. 根據權利要求21所述的系統，其進一步包括浮式采油設施， 其被連接到所述采油樹上并且被用于從所述地下儲層中生產烴。
23. 根據權利要求1所述的系統，其中礫石充填作業包括多個活 動，其被進行以至少部分在所述至少一個防砂設備周圍形成礫石充填。
24. 根據權利要求1所述的系統，其中生產作業包括多個活動，其 被進行以在所述至少一個防砂設備周圍形成至少部分礫石充填后從所 述地下儲層中生產烴。
25. 從井中生產烴的方法，其包括將至少一個防砂設備置于與地下地層接近的井筒內，其中所述至少一個防砂設備中的至少一個包括第一管狀構件，其具有滲透部分和不滲透部分； 第二管狀構件，其被置于所述第一管狀構件內，其中所述第 二管狀構件具有多個開口和至少一個流入控制設備，其中每個都 提供到達所述第二管狀構件內部的流動路程；和密封機構，其被置于所述第一管狀構件和所述第二管狀構件 之間，其中所述密封機構被配置以在礫石充填作業期間提供比在 至少一部分生產作業期間的壓力損失小的壓力損失； 礫石充填所述井筒內的所述至少一個防砂設備；以及 通過使烴穿過所述至少一個防砂設備而從所述至少一個防砂設備 中生產烴。
26. 根據權利要求25所述的方法，其進一步包括調節所述至少一 個防砂設備中所述至少一個以限制流體流過所述至少一個流入控制設 備。
27. 根據權利要求26所述的方法，其中調節所述至少一個防砂設 備中所述至少一個包括在所述至少一個防砂設備中的密封元件對剌激 的自動響應。
28. 根據權利要求26所述的方法，其中調節所述至少一個防砂設備中所述至少一個包括調節在所述至少一個防砂設備中的套筒。
29. 根據權利要求25所述的方法，其進一步包括監控所述井的所 述作業。
30. 根據權利要求25所述的方法，其進一步包括調節所述至少一 個防砂設備中所述至少一個以阻斷進入所述至少一個防砂設備內部的 至少一個流體流動路程。
31. 根據權利要求25所述的方法，其包括調節鉆井液，其被用于通過井筒進入所述地下地層，其中所述至 少一個防砂設備中所述至少一個被置于所述井筒中在所述調節好的鉆 井液中；在所述至少一個防砂設備中所述至少一個上方放置封隔器后，用 攜帶液取代與所述至少一個防砂設備中所述至少一個相鄰的所述調節 好的鉆井液；和使用具有礫石的攜帶液礫石充填所述至少一個防砂設備中所述至 少一個。
32. 根據權利要求31所述的方法，其中所述攜帶液包括用羥乙基 纖維素(HEC)聚合物增粘的流體。
33. 根據權利要求31所述的方法，其中所述攜帶液包括用黃原膠 聚合物和粘彈性表面活性劑之一增粘的流體。
34. 根據權利要求31所述的方法，其中所述攜帶液具有有利的流 變性和攜砂容量，其用于在所述至少一個防砂設備中所述至少一個中 采用可選途徑技術將礫石填充到所述井筒內的所述至少一個防砂設備 中所述至少一個中。
35. 根據權利要求31所述的方法，其進一步包括放置多個封隔器 以在所述井中提供層位封隔。
36. 根據權利要求25所述的方法，其中壓力損失是當流體在所述 至少一個防砂設備中所述至少一個的外面流入到所述至少一個防砂設 備中所述至少一個內的管狀構件內部時的流體壓力變化。
37. 與烴生產相關的系統，其包括油管柱，其被置于用于進入地下地層的井筒內；至少一個防砂設備，其與所述油管柱相連并且被置于所述井筒內， 其中所述至少一個防砂設備中的至少一個包括第一管狀構件，其具有滲透部分和不滲透部分； 第二管狀構件，其被置于所述第一管狀構件內，其中所述第二管狀構件具有多個開口和至少一個流入控制設備；和密封機構，其被置于所述第一管狀構件和所述第二管狀構件之間，其中所述密封機構被配置以在礫石充填作業期間提供通過僅僅所述多個開口以及所 述多個開口連同所述至少一個流入控制設備之一進入所述第二管狀構件內部的第一流動路程；在至少一個生產作業期間提供僅僅通過所述至少一個流 入控制設備進入所述第二管狀構件內部的第二流動路程。
38. 根據權利要求37所述的系統，其中所述至少一個防砂設備中 所述至少一個被置于所述井筒的裸眼部分內。
39. 根據權利要求37所述的系統，其中壓力損失是當流體在所述 至少一個防砂設備中所述至少一個的外面流入所述第二管狀構件的內 部時的流體壓力變化。
40. 根據權利要求37所述的系統，其進一步包括至少一個分路管， 其被固定到所述第一管狀構件和所述第二管狀構件中至少一個上。
41. 根據權利要求40所述的系統，其中所述至少一個分路管被置 于所述第一管狀構件和所述第二管狀構件之間。
42. 根據權利要求40所述的系統，其中所述至少一個分路管被置于所述第一管狀構件和所述第二管狀構件外面。
43. 根據權利要求37所述的系統，其中所述密封機構是膨脹材料， 其對刺激的存在響應而自動膨脹以阻斷流體流入所述多個開口。
44. 根據權利要求37所述的系統，其中所述密封機構是水力激活、 電力激活和化學激活之一。
45. 根據權利要求37所述的系統，其中所述密封機構被置于所述 多個開口和所述至少一個流入控制設備之間，其中所述密封機構被配 置以在所述至少一個生產作業期間阻止流體流過所述多個開口。
46. 根據權利要求37所述的系統，其中所述多個開口和所述至少 一個流入控制設備位于所述至少一個防砂設備中所述至少一個的每一 個的同一端。
47. 根據權利要求37所述的系統，其中所述多個開口和所述至少 一個流入控制設備位于所述至少一個防砂設備中所述至少一個的每一 個的相對端。
48. 根據權利要求37所述的系統，其中所述密封機構是套筒，其 被置于所述第二管狀構件附近并且被配置以在多個位置之間移動，其 中所述多個位置包括第一位置，其提供從所述第一管狀構件的所述滲透部分進入所述 第二管狀構件內部的第一流動路程；和第二位置，其提供從所述第一管狀構件的所述滲透部分進入所述 第二管狀構件內部的第二流動路程。
49. 根據權利要求48所述的系統，其中所述套筒被配置以部分地 在所述第二管狀構件周圍旋轉。
50. 根據權利要求48所述的系統，其中所述套筒被配置以沿著所 述第二管狀構件滑動。
51. 根據權利要求37所述的系統，其進一步包括在所述至少一個防砂設備的所述至少一個周圍形成的礫石充填。
52. 根據權利要求37所述的系統，其進一步包括采油樹，其被連 接到所述油管柱上并且被置于所述井筒上方。
53. 根據權利要求52所述的系統，其進一步包括浮式采油設施， 其被連接到所述采油樹上并且被用于從所述地下儲層中生產烴。
54. 根據權利要求37所述的系統，其中礫石充填作業包括多個活 動，其被進行以至少部分在所述至少一個防砂設備的所述至少一個周 圍形成礫石充填。
55. 根據權利要求37所述的系統，其中至少一個生產作業包括這 樣的活動，其被進行以在所述至少一個防砂設備的所述至少一個周圍 形成至少部分砑、石充填后從所述地下儲層中生產烴。
56. 與烴生產相關的方法，其包括提供防砂設備，其含有第一管狀構件，其具有滲透部分和不滲 透部分；第二管狀構件，其被置于所述第一管狀構件內， 其中所述第二管狀構件具有多個開口和至少一個流入控制 設備，其中每個都提供到達所述第二管狀構件內部的流動 路程；和密封機構，其被置于所述第一管狀構件和所述第 二管狀構件之間，其中所述密封機構被配置以在礫石充填 作業期間提供通過僅僅所述多個開口以及所述多個開口連 同所述至少一個流入控制設備之一進入所述第二管狀構件 內部的第一流動路程；并且在至少一部分生產作業期間提 供只通過所述至少一個流入控制設備進入所述第二管狀構 件內部的第二流動路程；將所述防砂設備置于所述井筒內；使所述防砂設備嚙合到轉換工具上以至少部分在所述防砂設 備周圍形成礫石充填；使所述轉換工具與所述防砂設備分開；以及將所述防砂設備與油管柱相連以通過所述至少一個流入控制 設備生產烴。
57. 根據權利要求56所述的方法，其進一步包括在所述生產作業 之前調節所述防砂設備以限制流體流過所述至少一個流入控制設備。
58. 根據權利要求57所述的方法，其中調節所述防砂設備基于所 述防砂設備中所述密封機構的自動響應。
59. 根據權利要求57所述的方法，其中所述密封機構包括套筒， 并且其中調節所述防砂設備包括調節所述防砂設備中的所述套筒。
60. 根據權利要求56所述的方法，其進一步包括調節所述防砂設 備，以阻斷進入所述第二管狀構件內部的所述第一流動路程。
61. 根據權利要求56所述的方法，其包括調節鉆井液，其被用于通過井筒進入所述地下地層，其中所述防 砂設備被置于所述井筒中在所述調節好的鉆井液中； 在所述防砂設備上方放置封隔器；用攜帶液取代與所述防砂設備相鄰的所述調節好的鉆井液；和 使用具有礫石的攜帶液將礫石充填到所述防砂設備。
62. 根據權利要求61所述的方法，其中所述攜帶液包括用羥乙基 纖維素(HEC)聚合物、黃原膠聚合物和粘彈性表面活性劑之一增粘 的流體。
63. 根據權利要求61所述的方法，其中所述攜帶液具有有利的流 變性和攜砂容量，其用于采用可選途徑技術用所述至少一個防砂設備 將礫石填充到所述井筒的地下地層。
64. 根據權利要求56所述的方法，其包括向所述防砂設備中注入 處理液，以去除所述密封機構并且使流體流經所述第一流動路程進入所述第二管狀構件的內部。
65. 生產烴的裝置，其包括第一管狀構件，其具有滲透部分和不滲透部分；第二管狀構件，其被置于所述第一管狀構件內，其中所述第二管狀構件具有多個開口和至少一個流入控制設備；和密封元件，其被置于所述第一管狀構件和所述第二管狀構件之間 并且被置于所述多個開口和至少一個流入控制設備之間，其中所述密封元件被配置以在第一作業期間，提供從所述第一管狀構件的所述滲透部分穿過 所述多個開口進入所述第二管狀構件內部的第一流動路程，以及從所 述第一管狀構件的所述滲透部分穿過所述至少一個流入控制設備進入 所述第二管狀構件內部的第二流動路程；以及在第二作業期間阻止流體流過所述第一流動路程。
66. 根據權利要求65所述的裝置，其中所述第一管狀構件包括防 砂篩管并且所述滲透部分包括過濾介質。
67. 根據權利要求65所述的裝置，其中所述過濾介質是網篩、繞 絲、阻止預定顆粒大小的介質和其任何組合之一。
68. 根據權利要求65所述的裝置，其中所述第二管狀構件包括中 心管。
69. 根據權利要求65所述的裝置，其進一步包括至少一個分路管， 其被固定到所述第一管狀構件和所述第二管狀構件中至少一個上。
70. 根據權利要求69所述的裝置，其中所述至少一個分路管被置 于所述第一管狀構件和所述第二管狀構件之間。
71. 根據權利要求70所述的裝置，其中所述至少一個分路管包括 多個分路管，并且所述密封元件包括多個部分，所述部分被置于所述 多個分路管的兩個之間。
72. 根據權利要求70所述的裝置，其進一步包括支撐構件，其被 置于所述至少一個分路管周圍并且被固定到所述第一管狀構件和所述 第二管狀構件中至少一個上。
73. 根據權利要求69所述的裝置，其中所述至少一個分路管被置 于所述第一管狀構件和所述第二管狀構件外面。
74. 根據權利要求65所述的裝置，其進一步包括至少一個筋條， 其被置于所述第一管狀構件和所述第二管狀構件之間以支撐所述第一 管狀構件的所述滲透部分。
75. 根據權利要求65所述的裝置，其中所述多個開口和所述至少 一個流入控制設備位于所述裝置的同一端。
76. 根據權利要求65所述的裝置，其中所述多個開口和所述至少 一個流入控制設備位于所述裝置的相對端。
77. 根據權利要求65所述的裝置，其中所述至少一個流入控制設 備包括噴嘴、彎曲通道、管和其任意組合之一。
78. 根據權利要求65所述的裝置，其中所述多個開口包括在所述 第二管狀構件中的射孔。
79. 根據權利要求65所述的裝置，其中所述密封元件是膨脹材料， 所述膨脹材料在刺激存在下自動膨脹。
80. 根據權利要求79所述的裝置，其中所述刺激是水、調節好的 鉆井液、完井液、采出液或其任意組合之一。
81. 根據權利要求65所述的裝置，其中所述密封元件是水力、電 力和化學激活之一，以膨脹用于在所述第二作業期間阻斷流體流過所 述第一流動路程。
82. 根據權利要求65所述的裝置，其中所述第一作業是礫石充填作業。
83. 根據權利要求65所述的裝置，其中所述第二作業是生產作業。
84. 生產烴的裝置，其包括 第一管狀構件，其具有滲透部分和不滲透部分； 第二管狀構件，其被置于所述第一管狀構件內，其中所述第二管狀構件具有提供進入所述第二管狀構件內部的流動路程的多個開口； 和阻擋元件，其被置于所述第一管狀構件和所述第二管狀構件之間， 所述阻擋元件被配置以將在所述第一管狀構件與所述第二管狀構件之 間形成的第一室與第二室隔開，其中所述第一室包括所述第一管狀構 件的所述滲透部分并且所述第二室包括所述第二管狀構件中的所述多 個開口；以及至少一個導管，其被置于所述第一管狀構件和所述第二管狀構件 之間，其中所述至少一個導管提供穿過所述阻擋元件在所述第一室與 所述第二室之間的至少一個流體流動路程。
85. 根據權利要求84所述的裝置，其中所述第一管狀構件包括防 砂篩管并且所述滲透部分包括過濾介質。
86. 根據權利要求84所述的裝置，其中所述過濾介質是網篩、繞 絲、阻止預定顆粒大小的介質和其任意組合之一。
87. 根據權利要求84所述的裝置，其中所述第二管狀構件包括中 心管。
88. 根據權利要求84所述的裝置，其進一步包括至少一個分路管， 其被固定到所述第一管狀構件和所述第二管狀構件中至少一個上并且 被配置以穿過所述阻擋元件。
89. 根據權利要求88所述的裝置，其中所述至少一個分路管被置于所述第一管狀構件和所述第二管狀構件之間。
90. 根據權利要求89所述的裝置，其中所述至少一個分路管包括 多個分路管，并且所述阻擋元件包括多個部分，所述部分被置于所述 多個分路管的兩個之間或者所述多個分路管之一與所述至少一個導管 之一之間。
91. 根據權利要求88所述的裝置，其所述至少一個分路管被置于 所述第一管狀構件和所述第二管狀構件外面。
92. 根據權利要求84所述的裝置，其進一步包括至少一個筋條， 其被置于所述第一管狀構件和所述第二管狀構件之間以支撐所述第一 管狀構件的所述滲透部分。
93. 根據權利要求84所述的裝置，其中所述至少一個導管包括管、 管道和其任意組合之一。
94. 生產烴的裝置，其包括 第一管狀構件，其具有滲透部分和不滲透部分； 第二管狀構件，其被置于所述第一管狀構件內，其中所述第二管狀構件具有多個開口和至少一個流入控制設備；和套筒，其被置于所述第二管狀構件的附近并且被配置以在多個位 置之間移動，其中所述多個位置包括第一位置，其提供從所述第一管狀構件的滲透部分穿過至少所述 多個開口進入所述第二管狀構件內部的第一流動路程；和第二位置，其提供從所述第一管狀構件的滲透部分穿過所述至少 一個流入控制設備進入所述第二管狀構件內部的第二流動路程，其中 流體流動被防止穿過所述多個開口 。
95. 根據權利要求94所述的裝置，其中所述多個位置進一步包括 第三位置，其防止流體流入所述第二管狀構件的內部。
96. 根據權利要求94所述的裝置，其中所述第一管狀構件包括防 砂篩管并且所述滲透部分包括過濾介質。
97. 根據權利要求94所述的裝置，其中所述過濾介質是網篩、繞 絲、阻止預定顆粒大小的介質和其任意組合之一。
98. 根據權利要求94所述的裝置，其中所述第二管狀構件包括中 心管。
99. 根據權利要求94所述的裝置，其進一步包括至少一個分路管， 其被固定到所述第一管狀構件和所述第二管狀構件中至少一個上。
100. 根據權利要求99所述的裝置，其中所述至少一個分路管被置 于所述第一管狀構件和所述第二管狀構件之間。
101. 根據權利要求100所述的裝置，其進一步包括支撐構件，其 被置于所述至少一個分路管周圍并且被固定到所述第一管狀構件和所 述第二管狀構件中至少一個上。
102. 根據權利要求99所述的裝置，其中所述至少一個分路管被置 于所述第一管狀構件和所述第二管狀構件外面。
103. 根據權利要求94所述的裝置，其進一步包括至少一個筋條， 其被置于所述第一管狀構件和所述第二管狀構件之間以支撐所述第一 管狀構件的所述滲透部分。
104. 根據權利要求94所述的裝置，其中所述多個開口和所述至少 一個流入控制設備位于所述裝置的同一端。
105. 根據權利要求94所述的裝置，其中所述多個開口和所述至少 一個流入控制設備位于所述裝置的相對端。
106. 根據權利要求94所述的裝置，其中所述至少一個流入控制設備包括噴嘴、彎曲通道、管和其任意組合之一。
107. 根據權利要求94所述的裝置，其中所述多個開口包括在所述第二管狀構件中的射孔。
108. 根據權利要求94所述的裝置，其中所述套筒被配置以至少部 分地在所述第二管狀構件周圍旋轉。
109. 根據權利要求94所述的裝置，其中所述套筒被配置以至少部 分沿著所述第二管狀構件滑動。
110. 根據權利要求94所述的裝置，其中所述套筒位于所述第二管 狀構件的外部。
111. 根據權利要求94所述的裝置，其中所述套筒位于所述第二管 狀構件的內部。
全文摘要
本發明的名稱是在井作業期間用于防砂和流入控制的井筒方法和裝置。描述了與烴生產相關的方法、系統和裝置。該系統包括井筒，其進入地下儲層；油管柱，其被置于井筒內；和一個或多個防砂設備，其被連接到油管柱上并且被置于井筒內。至少一個防砂設備包括第一管狀構件，其具有滲透部分和不滲透部分；第二管狀構件，其被置于第一管狀構件內。第二管狀構件具有多個開口和流入控制設備，其每個都提供到達第二管狀構件內部的流動路程。另外，所述防砂設備中的至少一個包括密封機構，其被置于第一管狀構件和第二管狀構件之間。密封機構被配置以在礫石充填作業期間提供比在至少一些生產作業期間的壓力損失小的壓力損失。
文檔編號E21B33/12GK101421486SQ200780011610
公開日2009年4月29日 申請日期2007年2月23日 優先權日2006年4月3日
發明者C·葉, D·C·翰貝爾林, J·布萊克勞克, M·D·巴里, M·T·赫克, T·G·貝尼什 申請人:埃克森美孚上游研究公司