[发明专利]带有控流能力的控砂滤筛组件

说明书

技术领域

本发明大体上涉及控制来自穿过含烃地层的井的流体和颗粒材料的生产，尤其涉及一种可操作为控制地层流体的流入的控流滤筛(flow controlscreen)。

背景技术

在不限制本发明的范围的情况下，将参考从含烃地层生产流体为例来描述本发明的背景技术。

在穿过含烃地层的井的完井期间，在井中安装生产管和各种完井设备，以便能够安全、有效地生产地层流体。例如，为了防止从未固结或松散固结的地层产出颗粒材料，某些完井包括位于期望的生产层段(productioninterval)附近的一个或多个控砂滤筛(sand control screen)。在其他的一些完井中，为了控制产出流体(production fluid)进入生产管的流速，普遍的做法是在管柱内安装一个或多个控流设备。

已经尝试在需要控砂的完井中利用流体控流设备。例如，在某些控砂滤筛中，在产出流体流经过滤介质后，流体被引至控流区段中。控流区段可以包括一个或多个限流器，例如流量管、喷嘴、迷宫曲径(labyrinths)等。典型地，通过单独调整控砂滤筛的限流器，可以在安装之前确定通过这些控砂滤筛的产出率。

然而，已经发现在完井过程期间，可能有利的是使得完井柱升压，以操作或设置某些工具，例如封隔器。当前的控流滤筛需要独立的工作柱延伸到完井柱中，以实现这个结果或需要：一个或多个永久性的止回阀被结合到各控流滤筛中，这增加了这种滤筛的成本和复杂性并降低了这种滤筛的可靠性。另外，已经发现，可能有利的是在完井层段的某些位置临时或永久地停止生产。为了实现这个结果，当前的控流滤筛要与滑动侧门结合，这增加了各滤筛的复杂性并且需要机械干预以在打开与关闭位置之间操作控流滤筛。

因此，已经产生了对于可操作为在需要控砂的完井中控制地层流体的流入的控流滤筛的需求。还产生了对于可操作为在完井过程期间被升压的这样一种控流滤筛的需求。进一步地，已经产生了对于可操作为通过其临时或永久地停止生产的这样一种控流滤筛的需求。

发明内容

这里披露的本发明包括用于在需要控砂的完井中控制地层流体的流入的控流滤筛。本发明的控流滤筛可操作为在完井过程期间被升压。另外，本发明的控流滤筛可操作为通过该控流滤筛临时或永久地停止生产。

在一个方案中，本发明旨在提出一种控流滤筛，该控流滤筛包括具有无孔管区段和带孔区段的基管，该带孔区段包括至少一个生产端口和至少一个闭合端口。在基管的无孔管区段的第一部分周围设置有过滤介质。在基管的无孔管区段的第二部分和基管的带孔区段周围设置有壳体。在壳体与带孔区段的包括至少一个生产端口但不包括至少一个闭合端口的部分之间设置有可变形元件，以在至少一个生产端口与过滤介质之间限定出生产路径，从而使施加于至少一个闭合端口的足够的压力能作用到可变形元件上以使可变形元件变形，由此基本上关闭生产路径。

在一个实施例中，可变形元件可以是可随压力变形的元件。在另一实施例中，可变形元件可以是包括环形闭合套筒的闭合套筒。在又一实施例中，可变形元件可以是一个或多个可膨胀管。在这个实施例中，可移动活塞可被设置在可膨胀管内，以帮助变形过程。在再一实施例中，可变形元件可以是可膨胀环形单元。

在某些实施例中，可变形元件可操作为响应于至少一个闭合端口处的足够的压力下降而重新打开生产路径。在其他实施例中，在至少一个生产端口与过滤介质之间的流体流路中可以设置至少一个阀组件。该阀组件可包括阀体、容置在阀体中的阀塞以及在初始时防止阀体与阀塞之间相对运动的固定销。阀组件可操作为响应于超出预定阈值并剪断固定销且允许阀组件变短的增压而被变短。此后，压力下降将致使阀组件离开流体流路。

在另一方案中，本发明旨在提出一种控流装置，该控流装置包括管状构件，该管状构件具有至少一个生产端口和至少一个闭合端口。该管状构件的周围设置有壳体。在壳体与管状构件的包括至少一个生产端口但不包括至少一个闭合端口的部分之间设置有可变形元件，以在可变形元件与基管之间限定出生产路径，从而使施加于至少一个闭合端口的足够的压力能作用到可变形元件上以使可变形元件变形，由此基本上关闭生产路径。

在进一步的方案中，本发明旨在提供一种用于操作控流滤筛的方法。该方法包括；将可变形元件设置为位于壳体与基管的带孔区段的包括至少一个生产端口但不包括至少一个闭合端口的部分之间，以在至少一个生产端口与过滤介质之间限定出生产路径；向至少一个闭合端口施加足够的压力；以及响应于该足够的压力，使可变形元件变形以基本上关闭生产路径。