具有可止回端口的高速注入筛组件的制作方法
【专利说明】具有可止回端口的高速注入筛组件
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2014年I月3日提交的美国临时申请61/923，419的优先权，该申请的全部内容通过参弓I合并入本文中。
【背景技术】
[0003]安装在生产井、注入井和储存井中的储层完井系统通常结合有穿过储层区段定位的筛，以防止超过一定尺寸的砂和其它固体颗粒进入该储层完井。常规的砂筛接合件通常通过将过滤介质绕穿孔基管包缠来组装，使得从井眼进入砂筛的流体必须首先穿过过滤介质。超过一定尺寸的固体颗粒不会穿过过滤介质从而将被防止进入储层完井中。
[0004]例如，图1中的储层完井系统10具有部署在井眼12中的完井管柱14上的完井筛接合件20。通常，这些筛接合件20用于穿入到疏松地层中的竖向的、水平的或倾斜的井目艮，可以在各个完井筛接合件20之间使用封隔器16或其它隔离元件以隔离地层的各个区域30A至30C。在生产期间，从井眼12产生的流体引导通过筛接合件20并沿着完井管柱14向上到达地表钻机18。筛接合件20挡住产出流体中的细肩和其它颗粒。以此方式，筛接合件20能够防止储层固体的产生、进而减轻对井和地表部件二者的侵蚀损坏，并且能够防止与存在于产出流体中的细肩和颗粒相关联的其它问题。
[0005]除了裸眼井，筛接合件20还可用于已下套管井中。另外，筛接合件20可被用于砾石充填操作，在该砾石充填操作中，砾石(例如，砂子)被置于井眼的围绕筛接合件20的环形空间中以支撑开放的井眼12的疏松地层。
[0006]过去已经设计出具有可选择套筒、流入控制装置、阀等的筛接合件。和其它筛接合件一样，这些类型的筛接合件用于对流入筛接合件中的产出流体进行过滤并且用于防止流体从筛接合件流出至井眼中。
[0007]与现有技术中的筛接合件相比，存在对于能够用于“压裂充填”操作并且能够承受高速注入而不发生回流的筛组件的需求。
【发明内容】
[0008]在本文中公开的筛组件可被用于“砾石充填”操作或“压裂充填”操作并且随后可承受高速注入。所公开的筛组件通过不允许流体从环形空间穿过到达筛组件的内部而能够承受充填操作的流。另外，对于井的寿命而言，所公开的筛组件能够被打开并便于高速注入。为实现这一点，所公开的筛组件不允许在充填操作期间泥浆流进入筛组件。然后，在充填完成之后，筛组件提供足够的无阻流动区域使得具有固体内含物的高速注入物能够被引入到环形空间中而不会侵蚀筛。
[0009]在本文中公开的一个实施方式中，一种用于对井眼中的流体流进行控制的设备。本文中也公开了用于对井眼中的流体流进行控制的方法。该设备包括基管、至少一个第一流出阀以及第一过滤器。基管具有内部并且限定至少一个第一孔口。该内部输送所述流体流，并且该至少一个第一孔口将该内部与井眼连通。
[0010]该至少一个第一流出阀布置在该至少一个第一孔口处。在操作期间，该至少一个第一流出阀允许流体流沿流出方向从该内部连通至井眼并且防止流体流沿流入方向从井眼连通至内部中。对于这一部分，第一过滤器邻近该至少一个第一流出阀布置在基管上。在操作期间，第一过滤器对在内部与井眼之间连通的流体流进行过滤。
[0011]该至少一个第一流出阀可包括能够相对于该至少一个第一孔口的一部分在接合状态与脱开状态之间移动的球，这可将或可不将插入件固定在该至少一个第一孔口中。第一过滤器在该至少一个孔口外部布置在基管上，于是可以将该球保持为邻近该至少一个第一孔口。
[0012]例如，该第一过滤器可包括在基管的外部上彼此相邻地堆叠的多个环。为便于组装，所述环可具有将所述环中的相邻的环彼此对准的对准特征。然而，为保持止回球，所述环中的至少一些环限定能够将所述至少一个第一流入阀的球捕获的凹穴。
[0013]总体上，在例砾石充填操作、压裂充填操作和生产操作期间，第一过滤器对沿流入方向从井眼连通至内部的流体流进行过滤并防止颗粒穿过第一过滤器。然而，在流体损失操作期间，第一过滤器能够用沿流出方向从该内部连通至井眼的加重流体的流体流中的颗粒进行桥堵(bridge off) ο替代性地，可邻近该至少一个第一孔口布置第二过滤器，以用沿流出方向从该内部连通至井眼的加重流体的流体流中的颗粒进行桥堵。此外，该至少一个第一流出阀能够用沿流出方向从该内部连通至井眼的加重流体的流体流中的颗粒进行桥堵。例如，可以围绕流出阀的由第一过滤器的凹穴捕获在第一孔口中的球来聚集颗粒。
[0014]在本文中公开的另一实施方式中，第一过滤器和基管在二者之间限定连通所述流体流的间隙，并且与该间隙流体连通的流动装置将该间隙与基管的内部连通。流动装置可具有流动抑制部，该流动抑制部抑制来自间隙的流体流进入基管的内部中。另外或者替代性地，流动装置可具有至少一个流入阀，该至少一个流入阀允许流体流沿流入方向从间隙连通至该内部并且防止流体流沿流出方向从该内部连通至间隙。
[0015]作为该设备的一部分，跨接组件在第一操作中能够操作成将流体流连通至井眼。该第一操作例如可以为压裂充填操作或砾石充填操作。在第一操作中，至少一个第一流出阀防止来自第一操作的流体流的回流物沿流入方向连通至该内部中，而该流动装置允许回流物沿流入方向进入该内部。
[0016]该设备可具有布置在基管上的至少一个第二孔口处、比如井眼的另一隔离的区域处的至少一个第二流出阀。该至少一个第二流出阀允许流体流沿流出方向从内部连通至井眼并且防止流体流沿流入方向从井眼连通至该内部。在这种情况下，跨接组件可通过使用封隔器、密封件等防止该内部中的来自流动装置的回流物与至少一个第二流出阀连通。替代性地，布置在基管上的套筒可用于选择性地防止该内部中的来自流动装置的回流物与该至少一个第二流出阀连通。
[0017]作为设备的一部分，注入组件在第二操作中能够操作为将流体流连通至基管的内部中。该第二操作可以是例如通常在井眼中进行的注入操作或处理操作。在这种情形下，该至少一个第一流出阀允许来自第二操作的流体流沿流出方向从该内部连通至井眼以实现期望的注入或处理。
[0018]前述概要并非意在概述每个潜在的实施方式或本公开的每个方面。
【附图说明】
[0019]图1示出了具有根据现有技术的部署在井眼中的筛接合件的完井系统。
[0020]图2A至图2B示出了根据本公开的、在压裂充填操作和注入操作期间的筛组件。
[0021]图2C至图2D示出了在操作期间位于另外区域处且与下部区域隔离的筛组件。
[0022]图3A以局部截面示出了所公开的筛组件的一部分。
[0023]图3B示出了所公开的筛组件的堆叠的环上的对准特征的细节。
[0024]图3C示出了布置在基管穿孔中并且由堆叠的环捕获的止回球的细节。
[0025]图4A以局部截面示出了另一筛组件的一部分；
[0026]图4B示出了所公开的筛组件的堆叠的环上的对准特征的细节。
[0027]图4C示出了布置在基管穿孔中并且由堆叠环和插入件捕获的止回球的细节。
[0028]图5A以局部截面示出了根据本公开的、具有布置在与流入控制装置相结合的基管上的筛的另一筛组件。
[0029]图5B以详细截面示出了能够与所公开的筛组件结合使用的另一流入控制装置。
[0030]图6A至图6C示出了在流体损失防止操作中在所公开的筛组件的一部分中进行桥堵的颗粒状物质的详细视图。
【具体实施方式】
[0031]如之前所提到的，存在对于一种能够用于“压裂充填”操作并且能够随后承受高速注入的筛组件的需求。压裂充填为一种将压裂地层和对环形空间进行砾石充填相结合的操作。本文中所公开的这种筛组件通过不允许流体从环形空间穿过到达筛组件内部而能够承受压裂充填操作的流。另外，对于井的寿命而言，所公开的筛组件能够被打开并便于高速注入。为实现这一点，所公开的筛组件不允许在压裂充填操作期间泥浆流进入筛组件。然后，在压裂充填完成后，筛组件提供了足够的无阻流动区域，使得具有固体内含物的高速注入物能够被引入到环形空间中而不侵蚀筛。
[0032]图2A至图2B示出了根据本公开的、在压裂充填操作和注入操作期间的筛组件100。筛组件100包括基管110，基管110上布置有防砂套、过滤器或筛120。基管110限定通孔或内部112并可具有位于端部处(未示出)的联接部、螺纹等以连接至另一组件或连接至生产管柱或工作管柱14的管。在通孔112内部，基管110在布置有套120之处限定穿孔、狭缝、端口或孔口 114。
[0033]对于这一部分，围绕基管110外侧布置的防砂套120覆盖穿孔114并与基管110的外部一起限定环形间隙或排放层125。套120可使用允许流体从其中流过但防止足够大尺寸的颗粒状材料从其中流过的任何适当类型的过滤介质，比如线材包缠的筛、烧结金属、穿孔的管等。例如，套120可以是线材包缠的筛，该线材包缠的筛具有沿着基管110纵向地布置的杆或肋(未示出)使线材围绕该杆或肋包缠的缠绕物(未示出)形成各种用于使流体通过并防止颗粒通过的狭缝。替代性地，套120可具有多个堆叠的环(未示出)，所述多个堆叠的环之间具有用于使流体通过但防止颗粒通过的间隙。可使用本领域已知的其它类型的过滤介质，因此，提到“套”或“筛”意在表达任何适当类型的过滤介质。
[0034]多个流出阀或注入阀130在基管的孔112与套管的环形间隙125之间连通(通常，注入阀130可以是单向阀、止回阀或球阀。特别是，下文讨论的阀130可使用截留止回球。尽管在本文中公开的阀130可使用这种止回球，但也可以使用其它类型的止回阀、提升阀、单向阀等)。注入阀130允许流体从基管的孔1