專利名稱：帶有控流能力的控砂濾篩組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及控制來自穿過含烴地層的井的流體和顆粒材料的生產(chǎn)，尤其涉 及一種可操作為控制地層流體的流入的控流濾篩(flow controlscreen)。
背景技術(shù)：
在不限制本發(fā)明的范圍的情況下，將參考從含烴地層生產(chǎn)流體為例來描述本發(fā)明 的背景技術(shù)。在穿過含烴地層的井的完井期間，在井中安裝生產(chǎn)管和各種完井設備，以便能夠 安全、有效地生產(chǎn)地層流體。例如，為了防止從未固結(jié)或松散固結(jié)的地層產(chǎn)出顆粒材料， 某些完井包括位于期望的生產(chǎn)層段(productioninterval)附近的一個或多個控砂濾篩 (sand control screen)。在其他的一些完井中，為了控制產(chǎn)出流體(production fluid) 進入生產(chǎn)管的流速，普遍的做法是在管柱內(nèi)安裝一個或多個控流設備。已經(jīng)嘗試在需要控砂的完井中利用流體控流設備。例如，在某些控砂濾篩中，在產(chǎn) 出流體流經(jīng)過濾介質(zhì)后，流體被引至控流區(qū)段中。控流區(qū)段可以包括一個或多個限流器，例 如流量管、噴嘴、迷宮曲徑(labyrinths)等。典型地，通過單獨調(diào)整控砂濾篩的限流器，可 以在安裝之前確定通過這些控砂濾篩的產(chǎn)出率。然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在完井過程期間，可能有利的是使得完井柱升壓，以操作或設置某 些工具，例如封隔器。當前的控流濾篩需要獨立的工作柱延伸到完井柱中，以實現(xiàn)這個結(jié)果 或需要一個或多個永久性的止回閥被結(jié)合到各控流濾篩中，這增加了這種濾篩的成本和 復雜性并降低了這種濾篩的可靠性。另外，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，可能有利的是在完井層段的某些位置 臨時或永久地停止生產(chǎn)。為了實現(xiàn)這個結(jié)果，當前的控流濾篩要與滑動側(cè)門結(jié)合，這增加了 各濾篩的復雜性并且需要機械干預以在打開與關(guān)閉位置之間操作控流濾篩。因此，已經(jīng)產(chǎn)生了對于可操作為在需要控砂的完井中控制地層流體的流入的控流 濾篩的需求。還產(chǎn)生了對于可操作為在完井過程期間被升壓的這樣一種控流濾篩的需求。 進一步地，已經(jīng)產(chǎn)生了對于可操作為通過其臨時或永久地停止生產(chǎn)的這樣一種控流濾篩的 需求。

發(fā)明內(nèi)容
這里披露的本發(fā)明包括用于在需要控砂的完井中控制地層流體的流入的控流濾 篩。本發(fā)明的控流濾篩可操作為在完井過程期間被升壓。另外，本發(fā)明的控流濾篩可操作 為通過該控流濾篩臨時或永久地停止生產(chǎn)。在一個方案中，本發(fā)明旨在提出一種控流濾篩，該控流濾篩包括具有無孔管區(qū)段 和帶孔區(qū)段的基管，該帶孔區(qū)段包括至少一個生產(chǎn)端口和至少一個閉合端口。在基管的無 孔管區(qū)段的第一部分周圍設置有過濾介質(zhì)。在基管的無孔管區(qū)段的第二部分和基管的帶孔 區(qū)段周圍設置有殼體。在殼體與帶孔區(qū)段的包括至少一個生產(chǎn)端口但不包括至少一個閉合 端口的部分之間設置有可變形元件，以在至少一個生產(chǎn)端口與過濾介質(zhì)之間限定出生產(chǎn)路徑，從而使施加于至少一個閉合端口的足夠的壓力能作用到可變形元件上以使可變形元件 變形，由此基本上關(guān)閉生產(chǎn)路徑。

在一個實施例中，可變形元件可以是可隨壓力變形的元件。在另一實施例中，可變 形元件可以是包括環(huán)形閉合套筒的閉合套筒。在又一實施例中，可變形元件可以是一個或 多個可膨脹管。在這個實施例中，可移動活塞可被設置在可膨脹管內(nèi)，以幫助變形過程。在 再一實施例中，可變形元件可以是可膨脹環(huán)形單元。在某些實施例中，可變形元件可操作為響應于至少一個閉合端口處的足夠的壓力 下降而重新打開生產(chǎn)路徑。在其他實施例中，在至少一個生產(chǎn)端口與過濾介質(zhì)之間的流體 流路中可以設置至少一個閥組件。該閥組件可包括閥體、容置在閥體中的閥塞以及在初始 時防止閥體與閥塞之間相對運動的固定銷。閥組件可操作為響應于超出預定閾值并剪斷固 定銷且允許閥組件變短的增壓而被變短。此后，壓力下降將致使閥組件離開流體流路。在另一方案中，本發(fā)明旨在提出一種控流裝置，該控流裝置包括管狀構(gòu)件，該管狀 構(gòu)件具有至少一個生產(chǎn)端口和至少一個閉合端口。該管狀構(gòu)件的周圍設置有殼體。在殼體 與管狀構(gòu)件的包括至少一個生產(chǎn)端口但不包括至少一個閉合端口的部分之間設置有可變 形元件，以在可變形元件與基管之間限定出生產(chǎn)路徑，從而使施加于至少一個閉合端口的 足夠的壓力能作用到可變形元件上以使可變形元件變形，由此基本上關(guān)閉生產(chǎn)路徑。在進一步的方案中，本發(fā)明旨在提供一種用于操作控流濾篩的方法。該方法包括； 將可變形元件設置為位于殼體與基管的帶孔區(qū)段的包括至少一個生產(chǎn)端口但不包括至少 一個閉合端口的部分之間，以在至少一個生產(chǎn)端口與過濾介質(zhì)之間限定出生產(chǎn)路徑；向至 少一個閉合端口施加足夠的壓力；以及響應于該足夠的壓力，使可變形元件變形以基本上 關(guān)閉生產(chǎn)路徑。本方法還包括響應于該足夠的壓力，使設置在可變形元件內(nèi)的活塞移動以幫助 可變形元件變形；以及響應于至少一個閉合端口處的足夠的壓力下降而重新打開生產(chǎn)路 徑。另外，該方法可包括對至少一個生產(chǎn)端口處的控流濾篩加壓；通過設置在控流濾篩中 的流體流路內(nèi)的閥組件來保持控流濾篩內(nèi)的壓力；使控流濾篩中的壓力增加到超過預定閾 值，以剪斷閥組件的固定銷而致使閥組件變短，并繼續(xù)保持控流濾篩內(nèi)的壓力；減小在至少 一個生產(chǎn)端口處的壓力，并且響應于壓力下降而使該閥組件離開流體流路。


為了更全面地理解本發(fā)明的特征和優(yōu)點，現(xiàn)在請參考本發(fā)明的詳細描述和附圖， 其中不同附圖中相同的附圖標記表示相同的部分，在附圖中圖1是多個根據(jù)本發(fā)明的實施例的控流濾篩起作用的井系統(tǒng)的示意圖；圖2A-2C是根據(jù)本發(fā)明的實施例的控流濾篩的連續(xù)軸向區(qū)段的四分之一剖視圖；圖2D-2E是分別沿線2D-2D和線2E-2E截取的圖2B的控流濾篩的截面圖；圖3A-3C是可操作為用在根據(jù)本發(fā)明的實施例的控流濾篩中的閥組件的各種不 同操作構(gòu)造的截面圖；圖4A-4B是可操作為用在根據(jù)本發(fā)明的實施例的控流濾篩中的閉合組件的一個 實施例的各種不同操作構(gòu)造的截面圖；圖5A-5C是可操作為用在根據(jù)本發(fā)明的實施例的控流濾篩中的閉合組件的另一實施例的各種不同操作構(gòu)造的截面圖；圖6A-6C是可操作為用在根據(jù)本發(fā)明的實施例的控流濾篩中的閉合組件的又一 實施例的各種不同操作構(gòu)造的截面圖；以及圖7A-7D是可操作為用在根據(jù)本發(fā)明的實施例的控流濾篩中的閉合組件的再一 實施例的各種不同操作構(gòu)造的截面圖。
具體實施例方式雖然以下詳細討論了本發(fā)明的不同實施例的制造和使用，但是應理解，本發(fā)明提 供了能夠被具體表現(xiàn)為多種多樣的特定語言的多種可應用的發(fā)明構(gòu)思。這里討論的特定實 施例僅說明了制造和使用本發(fā)明的特定方式，而并非用于限制本發(fā)明的范圍。首先參考圖1，其中描繪了示意性示出并且總體上由附圖標記10表示的井系統(tǒng)， 其包括多個體現(xiàn)本發(fā)明原理的控流濾篩。在所示出的實施例中，井筒12延伸穿過多個地 層。井筒12具有基本上豎直的區(qū)段14，在該豎直的區(qū)段14的上部內(nèi)膠結(jié)(例如以水泥接 合，cemented)有套管柱16。井筒12還具有延伸穿過含烴地層20的基本上水平的區(qū)段18。 如圖所示，井筒12的基本上水平的區(qū)段18是裸井(open hole)。管柱22位于井筒12內(nèi)并自地表開始延伸。管柱22提供了用于使地層流體從地 層20流向地表的管道。在管柱22的下端，管柱22被接合到已經(jīng)被安裝到井筒12中的完 井柱，并將完井層段分成為鄰近地層20的多個生產(chǎn)層段。完井柱包括多個控流濾篩M，各 控流濾篩M位于一對封隔器沈之間，所述封隔器沈在完井柱(管柱)22與井筒12之間 提供流體密封(fluid seal)，由此限定出多個生產(chǎn)層段。該完井柱還包括多個定位接管 (locating nipple) 28，各定位接管觀與多個控流濾篩M其中之一相關(guān)聯(lián)?？亓鳛V篩M的主要功能是將顆粒物質(zhì)從生產(chǎn)流體流(fluid stream)濾出并控 制生產(chǎn)流體流的流速。另外，如以下更詳細討論的，控流濾篩M可操作為在安裝完井柱 期間升壓。例如，當完井柱位于井筒12中的期望位置時，可以利用內(nèi)壓來設置封隔器沈 以將完井層段分成期望數(shù)量的生產(chǎn)層段。在這個設定過程期間，只要壓力保持低于預定 閾值壓力，控流濾篩M就處于可操作為保持用于重復循環(huán)的壓力的運行構(gòu)造(running configuration) 0 一旦所有的壓力操作完井部件被設定，或者在設定最后的壓力操作完 井部件期間，內(nèi)壓可升高超過預定閾值壓力，以便將控流濾篩M操作為它們的剪斷構(gòu)造 (sheared configuration) 0在此構(gòu)造中，控流濾篩M繼續(xù)保持壓力，然而，當內(nèi)壓被釋放 并且在控流濾篩M的外側(cè)與內(nèi)側(cè)之間控流濾篩M上的壓差為正時，控流濾篩M被操作為 它們的生產(chǎn)構(gòu)造。一旦處于這種構(gòu)造中，如果期望通過一個或多個控流濾篩M來停止生產(chǎn)，則可以 使用跨裝組件(straddle assembly)(未示出)對控流濾篩M中的腔室加壓以將控流濾篩 M操作為截流構(gòu)造(shut off configuration) 0與不再期望通過其進行生產(chǎn)的控流濾篩 24相關(guān)聯(lián)的定位接管觀被用來將跨裝組件適當?shù)囟ㄎ辉诳亓鳛V篩M內(nèi)，以執(zhí)行這種加壓 操作。一旦處于此構(gòu)造，如果期望通過之前截流的控流濾篩M恢復生產(chǎn)，則可以使用跨裝 組件來降低腔室中的壓力或者在腔室中產(chǎn)生真空，以操作控流濾篩M回到生產(chǎn)構(gòu)造。盡管圖1描繪了在裸井環(huán)境下的本發(fā)明的控流濾篩，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應理 解，本發(fā)明的控流濾篩同樣適合于用在套管井中。此外，盡管圖1描繪了在每個生產(chǎn)層段中有一個控流濾篩，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應理解，在不背離本發(fā)明原理的情況下，可以在一個 生產(chǎn)層段中設置任意數(shù)量的本發(fā)明的控流濾篩。而且，盡管圖1描繪了與各控流濾篩相關(guān) 聯(lián)的定位接管，但是定位接管和控流濾篩的其他構(gòu)造以及其他的定位方法也是可能的，并 視為涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。另 外，盡管圖1描繪了本發(fā)明的控流濾篩在井筒的水平區(qū)段中，但是本領(lǐng)域 技術(shù)人員應理解，本發(fā)明的控流濾篩同樣適合于用在斜井筒、豎直井筒、多側(cè)向井筒 (multilateral wellbore)等等。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員應理解，諸如上方、下方、上、下、向 上、向下、井上(uphole)、井下(downhole)等的方向術(shù)語的使用是與附圖中描繪的示例性 實施例相關(guān)的，向上的方向是朝向相應附圖的頂部，而向下的方向是朝向相應附圖的底部， 井上的方向是朝向井面，而井下的方向是朝向井底(toe)。接下來參考圖2A-2C，其中描繪了代表性示出并且總體上由附圖標記100表示的 根據(jù)本發(fā)明的控流濾篩的接連的軸向截面?？亓鳛V篩100可以與其他類似的控流濾篩、生 產(chǎn)封隔器、定位接管、生產(chǎn)管或其他井下工具適當?shù)亟雍希孕纬扇缟纤龅耐昃??？亓?濾篩100包括基管102，該基管102具有無孔管區(qū)段104和帶孔區(qū)段106，該帶孔區(qū)段106包 括多個生產(chǎn)端口 108和多個閉合端口 110。圍繞無孔管區(qū)段104的上部設置有濾篩元件或 過濾介質(zhì)112,例如繞絲濾蹄(wire wrap screen)、線編網(wǎng)濾蹄(woven wire meshscreen) 等，該濾篩元件或過濾介質(zhì)112被設計為允許流體流過但阻止預定尺寸的顆粒物質(zhì)流過。 在過濾介質(zhì)112的井下位置處設置有與基管102形成環(huán)形空間(armulus) 116的濾篩界面 殼體114。在濾篩界面殼體114的井下端牢固地連接有套筒殼體118。在套筒殼體118的 井下端，套筒殼體118被牢固地連接到流管殼體120，該流管殼體120又被牢固地連接到中 間殼體122的井上端。另外，流管殼體120優(yōu)選被牢固地連接到基管102，或可密封地接合 到基管102，以阻止流管殼體120與基管102之間的流體流動。在中間殼體122的井下端 處，中間殼體122被牢固地連接到閉合殼體124，該閉合殼體124的井下端優(yōu)選被焊接到基 管102。可以用任何適合的方式(包括焊接、螺接等)以及通過使用例如銷、固定螺釘?shù)鹊?緊固件來實現(xiàn)殼體區(qū)段的各種不同的連接。同時，殼體區(qū)段在過濾介質(zhì)112與基管102的 帶孔區(qū)段106之間產(chǎn)生大體上呈環(huán)形的流體流路。在殼體套筒118與基管102之間的環(huán)形區(qū)域中設置有開口環(huán)間隔件126。在流管 殼體120中的軸向孔128內(nèi)設置有多個流管130。如在圖2D中最佳看到的，所示出的實施 例包括六個軸向孔128和六個流管130，然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應認識到，也可以選擇性地 使用大于和小于六的其他數(shù)目的流管，其被視為涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。各流管130通過 螺紋保持套筒132被固定在流管殼體120內(nèi)。一個或多個流管130可以具有與之相關(guān)聯(lián)的 螺紋帽或塞134，以抑制或停止通過該流管130的流動。具有各種不同的內(nèi)徑的塞134和流 管130的使用允許操作人員將各控流濾篩100的壓力下降等級調(diào)整到期望的水平，由此使 得包括多個控流濾篩100的完井柱可操作為抵消較長水平完井中的跟-趾(heel-toe)效 應，平衡大斜度和裂縫井中的入流，減少環(huán)形輸砂以及減少水/氣的涌入，由此延長井的生 產(chǎn)壽命。在流管殼體120的各軸向孔128的井下端設置有閥組件136。如在圖3A-3C中最 佳看到的，各閥組件136包括閥體138、閥塞140和固定銷142。如在圖3A中最佳看到的，在 初始時通過相關(guān)聯(lián)的固定銷142來防止閥塞140相對于閥體138運動。各閥體138被緊密地容置在流管殼體120的一個軸向孔128中。如在圖2E中最佳看到的，閥組件136的井下 端被設置在限定于中間殼體122與流管殼體120之間的環(huán)形區(qū)域144中。如圖所示，閥組 件136的井上方向的行進被與各軸向孔128相關(guān)聯(lián)的止動肩(no go shoulder) 146限制， 而閥組件136的井下方向的行進則被環(huán)形肩148限制。圖3A示出了控流濾篩100的運行 構(gòu)造，其中在止動肩146與環(huán)形肩148之間可在長度上容納(capture)閥組件136。在這種 構(gòu)造中，內(nèi)壓可被施加到配備有控流濾篩100的管柱上。具體地，內(nèi)壓將通過生產(chǎn)端口 108， 但由于閥組件136的阻止而不會穿過流管130。只要壓力保持在固定銷142的剪切壓力之 下，重復的壓力循環(huán)就可以被施加到管上。當期望將控流濾篩100從運行構(gòu)造操作到剪斷構(gòu)造時，可將內(nèi)壓升高超過固定銷 142的剪切壓力，其致使固定銷142被剪斷，如在圖;3B中最佳看到的。在這種構(gòu)造中，閥組 件136繼續(xù)保持壓力并阻止流體從生產(chǎn)端口 108通過控流濾篩100流到過濾介質(zhì)112。一 旦內(nèi)壓被釋放并且在控流濾篩100的外側(cè)與內(nèi)側(cè)之間在控流濾篩100上的壓差為正，如在 圖3C中最佳看到的，閥組件136就從軸向孔1 被推出并進入環(huán)形區(qū)域144。一旦被推出， 閥組件136就不能再阻止流體流過流管130，這使得控流濾篩100處于其生產(chǎn)構(gòu)造。再次參考圖2C，具有繪示為閉合套筒150的可隨壓力變形的元件的閉合組件被牢 固地連接到中間殼體122的井下端，并被定位在閉合殼體124與基管102之間的環(huán)形區(qū)域 中。更具體地，如在示出了控流濾篩100的生產(chǎn)構(gòu)造的圖4A中最佳看到的，閉合套筒150 位于基管102的包括生產(chǎn)端口 108的區(qū)段周圍，但并未延伸到基管102的包括閉合端口 110 的區(qū)段，該閉合套筒150將閉合殼體IM與基管102之間的環(huán)形區(qū)域分成通向閉合套筒150 外部的閉合腔室152和通向閉合套筒150內(nèi)部的生產(chǎn)路徑154。優(yōu)選地，閉合套筒150的井 下端通過焊接或其他合適的方式被牢固地連接到基管102?？商鎿Q地，在閉合套筒150的井 下端與基管102之間可具有緊配合、密封或類似的關(guān)系，以使得在閉合腔室152與生產(chǎn)路徑 IM之間可以形成壓差。如果期望通過控流濾篩100來停止生產(chǎn)，可以將閉合套筒150操作為閉合構(gòu)造。 例如，如上所述，跨裝組件(未示出)可以在輸送裝置(conveyance)(例如盤管(coiled tubing)、繩索等)上向井下方向行進，并被定位成與閉合端口 110相鄰?？缪b組件可以被 用于對閉合腔室152加壓到足以使閉合套筒150徑向變形的壓力，以使閉合套筒150接觸 基管102并基本上相對于基管102形成密封，由此關(guān)閉生產(chǎn)路徑巧4并使控流濾篩100處 于其截流構(gòu)造，如在圖4B中最佳看到的。為了簡化這種操作，閉合套筒150優(yōu)選由可操作 為響應于被徑向施加的壓差而塑性變形的可變形金屬(例如不銹鋼)構(gòu)成。另外，閉合套 筒150優(yōu)選包括徑向減小區(qū)段156，在被徑向施加壓差的情況下該徑向減小區(qū)段156形成優(yōu) 先的可預測變形的位置。如果此后期望通過控流濾篩100來實現(xiàn)生產(chǎn)，閉合套筒150可以被操作回到它的 打開構(gòu)造。例如，跨裝組件可在輸送裝置上向井下方向行進，并且被定位成鄰近于閉合端口 110?？缪b組件可被用于降低閉合腔室152中的壓力或在閉合腔室152內(nèi)產(chǎn)生真空，使得作 用在生產(chǎn)路徑巧4上的地層壓力和/或從控流濾篩100的內(nèi)部通過生產(chǎn)端口 108施加的流 體靜壓力產(chǎn)生足夠大的徑向力以使閉合套筒150徑向變形，以使閉合套筒150不再接觸基 管102或不再相對于基管102密封，由此打開生產(chǎn)路徑154并使控流濾篩100返回為其生 產(chǎn)構(gòu)造，如在圖4A中最佳看到的。
現(xiàn)在參考圖5A-5C，其中繪示了閉合組件的可替換實施例的各種不同的視圖，閉合組件總體上由附圖標記160表示，且可操作為被定位在基管102的周圍，并取代控流濾篩 100中的閉合套筒150。在所示實施例中，如在圖5B中最佳看到的，閉合組件160由管狀構(gòu) 件162構(gòu)成，該管狀構(gòu)件162具有多個軸向延伸的生產(chǎn)路徑，該生產(chǎn)路徑被繪示為延伸通過 管狀構(gòu)件162的橢圓孔164。在各孔164中均設置有繪示為可膨脹管166的可隨壓力變形 的元件，該可膨脹管166優(yōu)選用流體密封物質(zhì)焊接或可螺接地固定在孔164中，并優(yōu)選具有 閉合的井上端。閉合組件160通過將管狀構(gòu)件162的內(nèi)徑部分168固定地連接到控流濾篩 100的基管，并將管狀構(gòu)件162的外徑部分170固定地連接到控流濾篩100的殼體內(nèi)來構(gòu)成 殼體的一部分，而被定位在控流濾篩(例如控流濾篩100)內(nèi)。閉合組件160包括大體軸向 對齊并用于與基管102的生產(chǎn)端口 108流體連通的多個槽172。如在圖5A中最佳看到的， 當閉合組件160處于其打開構(gòu)造時，各槽172分別與一個孔164周向?qū)R，以形成通過閉合 組件160的生產(chǎn)路徑，這對應于控流濾篩100的生產(chǎn)構(gòu)造。共同參考圖2C和圖5C，如果期望通過具有安裝于其內(nèi)的閉合組件160的控流濾篩 100來停止生產(chǎn)，則可將閉合組件160操作為其閉合構(gòu)造。例如，如上所述，跨裝組件可以在 輸送裝置上向井下方向行進，并被定位成鄰近于閉合端口 110?？缪b組件可用來使可膨脹管 166升壓至足以使可膨脹管166變形而接觸孔164的內(nèi)表面的壓力，這基本上實現(xiàn)了相對于 槽172的密封，由此關(guān)閉生產(chǎn)路徑并使控流濾篩100處于其截流構(gòu)造。為了簡化此操作，可 膨脹管166優(yōu)選由可操作為響應于內(nèi)壓而塑性變形的可變形金屬(例如不銹鋼)構(gòu)成。如果此后期望通過具有安裝于其內(nèi)的閉合組件160的控流濾篩100來實現(xiàn)生產(chǎn)， 閉合組件160可以被操作回其打開構(gòu)造。例如，跨裝組件可在輸送裝置上向井下方向行進， 并被定位成鄰近于閉合端口 110?？缪b組件可以用來降低可膨脹管166中的內(nèi)壓或在可膨 脹管166內(nèi)形成真空，使得地層壓力和/或從控流濾篩100的內(nèi)部通過槽172施加的流體 靜壓力產(chǎn)生足夠的力來壓扁可膨脹管166，使得它們不再相對于槽172密封，由此使控流濾 篩100返回為其生產(chǎn)構(gòu)造，如在圖5A中最佳看到的?，F(xiàn)在參考圖6A-6C，其中繪示了閉合組件的可替換實施例的各種不同的視圖，其總 體上由附圖標記180表示，且可操作為被定位在基管102的周圍，并取代控流濾篩100中的 閉合套筒150。在所示出的實施例中，閉合組件180由管狀構(gòu)件182構(gòu)成，該管狀構(gòu)件182 具有多個軸向延伸的生產(chǎn)路徑，該生產(chǎn)路徑被繪示為圓孔184，如在圖6B中最佳看到的。在 各孔184中均設置有繪示為可膨脹管186的可變形元件，該可膨脹管186優(yōu)選用流體密封 物質(zhì)焊接或可螺接地固定在孔184中，并優(yōu)選在其井上端開口。在各可膨脹管186內(nèi)均可 操作地設置有活塞188。閉合組件180通過將管狀構(gòu)件182的內(nèi)徑部分190固定地連接到 控流濾篩100的基管102，并將管狀構(gòu)件182的外徑部分192固定地連接到控流濾篩100的 殼體內(nèi)來形成殼體的一部分，而被定位在控流濾篩(例如控流濾篩100)內(nèi)。閉合組件180 包括大體軸向?qū)R并與基管102的生產(chǎn)端口 108流體連通的多個槽194。如在圖6A中最佳 看到的，當閉合組件180處于其打開構(gòu)造時，各槽194均與一個孔184周向?qū)R，以形成通 過閉合組件180的生產(chǎn)路徑，這對應于控流濾篩100的生產(chǎn)構(gòu)造。共同參考圖2C和圖6C，如果期望通過具有安裝于其內(nèi)的閉合組件180的控流濾 篩100來停止生產(chǎn)，則可將閉合組件180操作為其閉合構(gòu)造。例如，如上所述，跨裝組件可 以在輸送裝置上向井下方向行進，并被定位成鄰近于閉合端口 110?？缪b組件可以用來對活塞188施加壓力，其使得活塞188在可膨脹管186內(nèi)向井上方向移動，使可膨脹管186變形 而與孔184的內(nèi)表面接觸，這基本上形成了相對于槽194的密封，由此關(guān)閉生產(chǎn)路徑并使控 流濾篩100處于其截流構(gòu)造。優(yōu)選地，活塞188沿井上方向行進，直到它們到達孔184內(nèi)的 止動肩196，如在圖6C中最佳看到的。如果此后期望通過具有安裝于其內(nèi)的閉合組件180的控流濾篩100來實現(xiàn)生產(chǎn)， 則可以將閉合組件180操作回其打開構(gòu)造。例如，跨裝組件可以在輸送裝置上向井下方向 行進，并被定位成鄰近于閉合端口 110。跨裝組件可以用來降低可膨脹管186中的內(nèi)壓或 者將可膨脹管186內(nèi)抽成真空，使得活塞188縮回，并且地層壓力和/或從控流濾篩100的 內(nèi)部通過槽194施加的流體靜壓力會產(chǎn)生足夠的力來壓扁可膨脹管186，使得這些可膨脹 管186不再相對于槽194密封，由此使控流濾篩100返回為其生產(chǎn)構(gòu)造，如在圖6A中最佳 看到的?，F(xiàn)在參考圖7A-7D，其中繪示了閉合組件的可替換實施例的各種不同的視圖，其總 體上用附圖標記200表示，且可操作為被定位在基管102的周圍，并取代控流濾篩100中的 閉合套筒150。在所示出的實施例中，閉合組件200由管狀構(gòu)件202構(gòu)成，該管狀構(gòu)件202 具有在井下區(qū)段中繪示為橢圓孔204 (如在圖7B中最佳看到的)并在井上區(qū)段中繪示為環(huán) 形區(qū)域206(如在圖7C中最佳看到的)的、多個軸向延伸的生產(chǎn)路徑。在各孔204中均定 位有入口管208，該入口管208優(yōu)選用流體密封物質(zhì)焊接或可螺接地固定在孔204中。在環(huán) 形區(qū)域206內(nèi)定位有繪示為可膨脹環(huán)形單元210的可隨壓力變形的元件，該可膨脹環(huán)形單 元210與入口管208流體連通并且該可膨脹環(huán)形單元210的井上端優(yōu)選被封閉。閉合組件 200通過將管狀構(gòu)件202的內(nèi)徑部分212固定地連接到控流濾篩100的基管，并將管狀構(gòu) 件202的外徑部分214固定地連接到控流濾篩100的殼體內(nèi)來形成殼體的一部分，而被定 位在控流濾篩(例如控流濾篩100)內(nèi)。閉合組件200包括大體軸向?qū)R并與基管102的 生產(chǎn)端口 108流體連通的多個槽216。如在圖7A中最佳看到的，當閉合組件200處于其打 開構(gòu)造時，各槽216均與環(huán)形區(qū)域206流體連通，以形成通過閉合組件200的生產(chǎn)路徑，這 對應于控流濾篩100的生產(chǎn)構(gòu)造。共同參考圖2C和圖7D，如果期望通過具有安裝于其內(nèi)的閉合組件200的控流濾 篩100來停止生產(chǎn)，則可將閉合組件200操作為其閉合構(gòu)造。例如，如上所述，跨裝組件可 以在輸送裝置上向井下方向行進，并被定位成鄰近于閉合端口 110?？缪b組件可以用來對可 膨脹環(huán)形單元210加壓到足以使可膨脹環(huán)形單元210變形而接觸環(huán)形區(qū)域206的內(nèi)表面的 壓力，這基本上形成相對于槽216的密封，由此停止生產(chǎn)路徑并使控流濾篩100處于其截流 構(gòu)造。為了簡化這種操作，可膨脹環(huán)形單元210優(yōu)選由可操作為響應于內(nèi)壓而塑性變形的 可變形金屬(例如不銹鋼)構(gòu)成。如果此后期望通過具有安裝于其內(nèi)的閉合組件200的控流濾篩100來實現(xiàn)生產(chǎn)， 則可將閉合組件200操作回其打開構(gòu)造。例如，跨裝組件可以在輸送裝置上向井下方向行 進，并被定位成鄰近于閉合端口 110?？缪b組件可以用來降低可膨脹環(huán)形單元210中的內(nèi)壓 或在可膨脹環(huán)形單元210內(nèi)生產(chǎn)真空，使得地層壓力和/或從控流濾篩100通過槽216施 加的流體靜壓力產(chǎn)生足夠的力來壓扁可膨脹環(huán)形單元210，使得其不再相對于槽216密封， 由此使控流濾篩100返回為其生產(chǎn)構(gòu)造，如在圖7A中最佳看到的。盡管閉合組件200已經(jīng)被描述為具有多個入口管208，所述多個入口管208通過多個孔204定位，而與可膨脹環(huán)形單元210流體連通，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應理解，也可使用 其他構(gòu)造來實現(xiàn)與可膨脹環(huán)形單元210的流體連通，這些其他構(gòu)造包括但不限于使用與單 個孔204相關(guān)聯(lián)的單個入口管208，不使用入口管而直接與可膨脹環(huán)形單元210的環(huán)形孔連 通，其中可膨脹環(huán)形單元210的開口端優(yōu)選用流體密封物質(zhì)焊接在環(huán)形區(qū)域206內(nèi)或形成 其他類似構(gòu)造。 雖然已經(jīng)參考示出的實施例描述了本發(fā)明，但是這種描述不應被解釋為具有限制 性的意義。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，在參考這種描述時，所示出的實施例的各種不同的更 改和組合以及本發(fā)明的其他實施例是顯而易見的。因此，所附權(quán)利要求書旨在涵蓋任何這 樣的更改或?qū)嵤├?br> 權(quán)利要求
1.一種控流濾篩，包括基管，其具有無孔管區(qū)段和帶孔區(qū)段，所述帶孔區(qū)段包括至少一個生產(chǎn)端口和至少一 個閉合端口；過濾介質(zhì)，其位于所述基管的所述無孔管區(qū)段的第一部分的周圍； 殼體，其位于所述基管的所述無孔管區(qū)段的第二部分與所述帶孔區(qū)段的周圍；以及 可變形元件，其位于所述殼體與所述帶孔區(qū)段的包括所述至少一個生產(chǎn)端口但不包 括所述至少一個閉合端口的部分之間，以在所述至少一個生產(chǎn)端口與所述過濾介質(zhì)之間限 定出生產(chǎn)路徑，使得施加于所述至少一個閉合端口的足夠的壓力能作用在所述可變形元件 上，從而使所述可變形元件變形以基本上關(guān)閉所述生產(chǎn)路徑。
2.如權(quán)利要求1所述的控流濾篩，其中所述可變形元件進一步包括可隨壓力變形的元件。
3.如權(quán)利要求1所述的控流濾篩，其中所述可變形元件進一步包括閉合套筒。
4.如權(quán)利要求3所述的控流濾篩，其中所述閉合套筒進一步包括環(huán)形閉合套筒。
5.如權(quán)利要求1所述的控流濾篩，其中所述可變形元件進一步包括至少一個可膨脹管。
6.如權(quán)利要求5所述的控流濾篩，進一步包括可移動活塞，所述可移動活塞被設置在 所述至少一個可膨脹管內(nèi)，以響應于所述足夠的壓力來幫助所述可膨脹管變形。
7.如權(quán)利要求1所述的控流濾篩，其中所述可變形元件進一步包括多個可膨脹管。
8.如權(quán)利要求1所述的控流濾篩，其中所述可變形元件進一步包括可膨脹環(huán)形單元。
9.如權(quán)利要求1所述的控流濾篩，其中所述可變形元件能操作為響應于所述至少一個 閉合端口處的足夠的壓力下降來重新打開所述生產(chǎn)路徑。
10.如權(quán)利要求1所述的控流濾篩，進一步包括設置在所述至少一個生產(chǎn)端口與所述 過濾介質(zhì)之間的流體流路中的至少一個閥組件，所述閥組件包括閥體、容置在所述閥體中 的閥塞以及固定銷，所述固定銷在初始時防止所述閥體與所述閥塞之間進行相對運動，直 到預定閾值壓力被超出。
11.一種控流裝置，包括管狀構(gòu)件，其包括至少一個生產(chǎn)端口和至少一個閉合端口 ； 殼體，其位于所述管狀構(gòu)件的周圍；以及可變形元件，其位于所述殼體與所述管狀構(gòu)件的包括所述至少一個生產(chǎn)端口但不包 括所述至少一個閉合端口的部分之間，以在所述可變形元件與所述基管之間限定出生產(chǎn)路 徑，使得施加于所述至少一個閉合端口的足夠的壓力能作用在所述可變形元件上，從而使 所述可變形元件變形以基本上關(guān)閉所述生產(chǎn)路徑。
12.如權(quán)利要求11所述的控流裝置，其中所述可變形元件進一步包括可隨壓力變形的 元件。
13.如權(quán)利要求11所述的控流裝置，其中所述可變形元件進一步包括閉合套筒。
14.如權(quán)利要求11所述的控流裝置，其中所述可變形元件進一步包括至少一個可膨脹管。
15.如權(quán)利要求14所述的控流裝置，進一步包括可移動活塞，所述可移動活塞被設置 在所述至少一個可膨脹管內(nèi)，以響應于所述足夠的壓力來幫助所述可膨脹管變形。
16.如權(quán)利要求11所述的控流裝置，其中所述可變形元件進一步包括可膨脹環(huán)形單元。
17.如權(quán)利要求11所述的控流裝置，其中所述可變形元件能操作為響應于所述至少一 個閉合端口處的足夠的壓力下降來重新打開所述生產(chǎn)路徑。
18.一種用于操作控流濾篩的方法，包括將可變形元件設置為位于殼體與基管的帶孔區(qū)段的包括至少一個生產(chǎn)端口但不包括 至少一個閉合端口的部分之間，以在所述至少一個生產(chǎn)端口與過濾介質(zhì)之間限定出生產(chǎn)路 徑；向所述至少一個閉合端口施加足夠的壓力；以及響應于所述足夠的壓力，使得所述可變形元件變形以基本上關(guān)閉所述生產(chǎn)路徑。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，進一步包括響應于所述足夠的壓力，使得設置在所述 可變形元件內(nèi)的活塞移動，以幫助所述可變形元件變形。
20.如權(quán)利要求18所述的方法，進一步包括響應于所述至少一個閉合端口處的足夠 的壓力下降，使得所述生產(chǎn)路徑被重新打開。
21.如權(quán)利要求18所述的方法，進一步包括對在所述至少一個生產(chǎn)端口處的所述控流濾篩加壓；通過設置在所述控流濾篩中的流體流路內(nèi)的閥組件來保持所述控流濾篩內(nèi)的壓力； 增加所述控流濾篩內(nèi)的壓力至超過預定閾值，以剪斷所述閥組件的固定銷而致使所述 閥組件變短，并繼續(xù)保持所述控流濾篩內(nèi)的壓力； 減小所述至少一個生產(chǎn)端口處的壓力；以及 響應于壓力下降，使得所述閥組件離開所述流體流路。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種控流濾篩(100)，其包括具有無孔管區(qū)段(104)和帶孔區(qū)段(106)的基管(102)。在無孔管區(qū)段(104)的一部分的周圍設置有過濾介質(zhì)(112)。在無孔管區(qū)段(104)的另一部分和帶孔區(qū)段(106)的周圍設置有殼體(114，118，120，122，124)。在殼體與帶孔區(qū)段的包括至少一個生產(chǎn)端口(108)但是不包括至少一個閉合端口(110)的部分之間設置有可變形元件(150)，以在生產(chǎn)端口(108)與過濾介質(zhì)(112)之間限定出生產(chǎn)路徑(154)，使得施加于閉合端口(110)的足夠的壓力能作用在可變形元件(150)上而使可變形元件(150)變形，進而基本上關(guān)閉生產(chǎn)路徑(154)。
文檔編號E21B43/12GK102041983SQ20101050498
公開日2011年5月4日 申請日期2010年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月9日
發(fā)明者盧克·W·霍爾德曼, 約翰·C·加諾, 讓-馬克·洛佩斯 申請人:哈利伯頓能源服務公司