[发明专利]一种进行砾石填充的装置和方法

说明书

发明领域

本发明总的来说涉及一种完备地下井的器具，具体地涉及一种可以进行砾石填充的装置和方法。

背景技术

碳氢化合物流体，如石油和天然气，是从称作储油层的地下地质构造通过钻出穿过含碳氢化合物构造的井得到的。一旦钻出井孔，在碳氢化合物可以从井内产出之前井必须完备。井的完备涉及设计，选择，安装井内和井外的设备和材料，以便进行传输，泵抽取或生产控制，以及注射液体。在井已经完备后，油和气的生产可以开始。

从疏松的地质构造流入井孔的沙子或碎片可能导致井孔中充填物的累积，降低生产率和损坏地下生产设备。移动的沙子有围绕地下生产设备移动的可能性，还可能进入生产管道和带入生产设备中。由于其具有相当高的磨损性，生产的油气流中的沙子可能造成管道、流送管线、阀门和加工设备的腐蚀。沙子造成的问题可以极大地增加操作和维护费用，和导致井的完全报废。

一种控制沙子产生的方式是围绕开有狭槽的、带有孔的或其它类型的套管或过滤筛部件的外面设置相对较大的沙子(即砾石)，把砾石当作过滤器以确保地质构造中的细颗粒和沙子不会与生产出的油气一起进入井孔。在一典型的砾石填充完成的井中，过滤筛置于井孔内并位于将进行油气生产的疏松的地质构造中。过滤筛一般是连接在一器具上，该器具包括生产填充件和跨接件。该器具依次连接到机件或生产管道系统。砾石与作为载体的流体混合在一起，在泥浆中被泵送到管道中并通过跨接件流进过滤筛和井孔之间的环形空隙中。泥浆中作为载体的流体漏泄到地质构造中和/或穿过过滤筛。过滤筛设计成可防止泥浆中的砾石从中通过进入生产管道。结果是砾石沉积在围绕过滤筛的环形空隙中，形成了砾石充填。重要的是砾石的尺寸要能适当限制地质构造中的沙子，而过滤筛必须设计成可阻止砾石流通过过滤筛。

砾石填充完成体中尤其是在其较长的或高度偏离的部分经常会遇到的问题是井孔和管道之间的环形空隙中形成砾石桥。由于作为载体的流体过早地从泥浆中泄漏，过滤筛和井孔之间环形空隙中经常出现不均匀的砾石填充。流体可以泄漏到地质构造中的高渗透性区域，在所有的砾石尚未定位之前导致环形空隙中出现砾石桥。这些砾石桥可以进一步限制泥浆在环形空隙中的流动，可能导致砾石填充中出现空穴。一旦井完备后进行生产，产出的油气流就会在砾石填充中的空穴集中，这会导致细颗粒和沙子移动到产出的油气流中，造成上面讨论过的问题。

存在着对可以在井孔的砾石填充过程中防止砾石填充泥浆过早脱水和减少砾石桥和空穴生成的改进的器具和方法的需求。

发明内容

本发明提供实现井孔穿过地下区域的改进的方法和装置。

本发明的一个实施例是一包括具有管壁和纵向孔的管件的装置。有多个径向孔穿过管件的管壁，这些孔限定了至少一个径向弧并形成了至少一个径向穿孔区和至少一个径向非穿孔区。一过滤筛件设置在管件的外面将孔覆盖。过滤筛件包括一过滤结构，可以防止砾石颗粒通过而允许流体从中通过。过滤筛件包括过滤机构，如缠绕成螺旋结构的连续金属丝，围绕管件外部纵向间隔开的多个细长杆，金属丝网，或带有槽孔的套管件。这些实施例中的任何一个还可以包括在过滤筛件和管件上孔之间形成环形空隙的间隔块。过滤筛件可以设置在具有所述多个孔的管壁上的径向弧内。过滤筛件可以围绕具有所述多个孔的管壁上的径向弧。径向无穿孔区设置在所述井孔内，可形成环形的流动区。过滤筛件还可包括一偏置机构，使所述砂筛偏心放置在所述井孔内。所述砂筛偏心设置在所述井孔可形成环形流动区。

本发明的另一个实施例包括一砂筛，其包括一基线管件，管件具有至少一个径向穿孔区、至少一个径向非穿孔区和一连接到所述基线管件的覆盖径向穿孔区的过滤筛。所述砂筛包括允许流体从中通过的多个孔，但所述孔足够小，可以防止砾石颗粒通过。

所述砂筛包括过滤部件，如缠绕成螺旋结构的连续金属丝、围绕管件外部纵向间隔开的细长杆、金属丝网和带有槽孔的套管。所述砂筛还包括偏置装置，可使所述砂筛偏心放置在井孔中。所述砂筛偏心放置在所述井孔中形成了环形流动区。