[发明专利]用于砾石充填井的系统和方法

说明书

技术领域

本发明一般而言涉及与地下井共同使用的设备和过程，并且尤其（虽然并非一定是排他性地）涉及借助流动限制装置用于砾石充填的组件、系统以及方法。

背景技术

一些井能够借助用于控制产砂的防砂筛管来进行完井。其他井能够额外地设有围绕筛管设置的砾石充填层，用以控制产砂。基于多种原因，产砂是不期望的。砂会磨损井中的部件，并且必须在地面上从产出的碳氢化合物流体中被去除。

为了形成完整的砾石充填部，常常优选的是完全地充填处于穿过产砂面的生产管的外部或者处于防砂筛管的外部的环空，而不留任何空隙。无法获得完整的砾石充填能够导致较低的产量和/或产砂砾石充填。这种不完整的充填常常伴随着在被充填间隔中形成砂桥。砂桥能够防止充足的砂沿着筛管放置在砂桥的相对侧。

可利用不同的砾石充填方法。一种方法可被称为是利用了阿尔法-贝塔技术或砂丘技术。在那些方法中，砂浓缩物或砂浆可被泵送到井系统中。砂浆可排出砾石充填口，并且沿着筛管的一部分形成砂丘或采集部。随着流体继续以特定速度流过砂丘，砂丘的顶部被去除。沿着井眼前进的阿尔法波包括砾石，砾石能够围绕筛管、无孔管、工作管柱或者其他管路，借助重力沉积在环空的底侧上。

砾石浆在环空中流动而且与重力结合的这种现象常常能够引起一些砾石下落，并且在具有水平偏差部的井的环空的底上积累。砾石丘上方的浆液流速能够引起足够冲走累积较高的砾石的剪切力。浆液流体流动的这种剪切力能够使得砾石在环空内累积到均衡的砾石丘高度。由于环空中的浆液流速足以引起足够的剪切力来防止砾石累积，所以形成丘体的过程会继续下去。一旦轴向浆液流动减小到不足以剪切掉丘体的顶部处的砾石的水平，沿环空流动的浆液就会被阻挡。在发生这样的阻挡时，阿尔法波砾石设置就会结束。在筛管的端部之前离开环空的流体可防止阿尔法波均匀地前进到筛管的端部。由于砂随其沿井的长度堆积起来而向上游移动，因此贝塔波装满井的下游部。在流体能够以均匀的方式沿筛管的长度流入筛管的情况下，均匀的贝塔充填经常发生。然而在某些井系统中，由于多种因素，如流体速度损失或者流体损失到地层中，阿尔法波可能未到达井眼的端部，因此导致在井眼的中间部失速。结果可能是不完整的充填。

替代的途径可包括将贝塔波砾石沉积的使用更换为，利用一个或多个砾石充填的连续的阿尔法波沉积阶段，在环空中增加额外的砾石沉积高度。直到筛管外部的携带砾石浆的流体的流速足以沿着筛管的长度运输砾石的位置，通过阿尔法波沉积来设置的砾石可能都均匀且连续。通过阿尔法波沉积能够预防砾石的均匀且连续的设置的条件包括：井眼直径的不规则度、或过大的井壁不平度、每单位体积的浆液过高的或不一致的砾石浓度、以及过高或过低的浆液流速。

某些井系统能够利用替代路径砾石充填来进行砾石充填。在某些井系统中，替代路径砾石充填能够使用分流管或者其他支路流动路径来提供完整的砾石充填。

在设计良好的传统砾石充填筛管和工具组件中，流体流动路径和截面积可被设置为，在某些情况下，可利用阿尔法波和贝塔波两者、或者利用多个阿尔法波进行砾石设置，来获得基本上完整的砾石充填。然而，当砾石充填井眼采用具有流动管理装置的筛管时，现有技术就会产生困难。一些这样的井眼和/或完井可采用流动限制装置如流入控制装置、自动阀或者筛管，上述流动限制装置具有控制流体在沿筛管的隔离开来的多个点流入的装置。这样的流入控制装置的引入可能难以在井系统的筛管周围获得完整的砾石充填。在阿尔法波和贝塔波充填过程的贝塔波砾石沉积阶段期间，流体流入筛管的这样的隔离点会妨碍均匀充填。

在某些井系统中，当使用这些传统的浆液泵送技术时，流入控制装置可能会损害或妨碍围绕筛管成功的放置砾石充填部。在某些情况下，流入控制装置能够限制在砾石充填操作期间通过筛管的可利用流量。结果，很少有井（如果还有的话）在完井后具有一体式流量控制装置，而且在筛管周围装有完整且均匀的砾石充填部。

因此，在具有流动限制装置和筛管的完井中，尤其是在水平的完井中，能够设置裸眼砾石充填部的组件和系统是令人期望的。

发明内容

在此描述的某些实施例涉及用以便利在具有流动限制装置的井中进行砾石充填的组件和系统。这些组件、系统以及方法能够被安装在地层的孔眼中。

在某些实施例中，组件可包括井筛、流动限制装置以及分流管系统。流动限制装置能够控制流经井筛的流体。分流管系统能够在砾石充填操作期间在井筛周围提供用于砾石浆的替代路径。

在至少一个实施例中，流动限制装置可包括流入控制装置。