專利名稱：對通過井篩的流動的選擇性控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體涉及一種與地下井結(jié)合使用的設(shè)備和執(zhí)行的操作，而在以下描述的示例中，更具體地提供一種對通過井篩的流動的選擇性控制。
背景技術(shù)：
能夠?qū)νㄟ^井篩的流動進行選擇性控制是有益的。過去，鋁插塞已被安裝在井篩基管中，以便堵塞通過井篩的流動，直到鋁插塞被溶解為止。不幸地，必須使大量的酸從地球表面向下循環(huán)到井篩，以便使這些插塞開始溶解。這種方法效率低、成本高并且耗時。因此應理解，對通過井篩的流動進行選擇性控制的現(xiàn)有技術(shù)需要改進。

發(fā)明內(nèi)容
在以下公開的內(nèi)容中，提供一種井系統(tǒng)和關(guān)聯(lián)的方法，其為控制通過井篩的流動的技術(shù)領(lǐng)域帶來多項改進。以下描述一個示例，其中，酸從井篩組件中的含酸結(jié)構(gòu)被選擇性地釋放出來。以下描述另一示例，其中，水或另一含水流體流入并與井篩組件接觸，以便允許通過井篩的側(cè)壁的流動。在一個方案中，本發(fā)明為本領(lǐng)域提供一種選擇性地控制通過井篩的流動的方法。該方法可包括:在井眼中安裝井篩，以及之后使井篩暴露于含水流體，由此允許通過井篩的流動。在另一方案中，本發(fā)明提供一種在地下井中使用的井篩組件。該井篩組件可包括井篩以及含酸結(jié)構(gòu)，該含酸結(jié)構(gòu)響應與含水流體的接觸而至少部分地溶解，由此通過井篩的流動被選擇性地允許。一旦仔細考慮以下對代表性示例和附圖的詳細描述，這些特征和其他特征、優(yōu)點和益處對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說將成為顯而易見的，在附圖中相似的元件在多個附圖中使用相同的附圖標記來指代。


圖1是能夠體現(xiàn)本發(fā)明的原理的井系統(tǒng)和相關(guān)方法的示意性部分剖視圖；圖2是可在圖1的井系統(tǒng)和方法中使用的井篩組件的放大比例的示意性剖視圖；圖3是井篩組件的另一構(gòu)造的示意性剖視圖；圖4是井篩組件的又一構(gòu)造的示意性剖視圖。
具體實施例方式圖1代表性地示出能夠體現(xiàn)本發(fā)明的原理的井系統(tǒng)10和相關(guān)方法。在圖1示出的示例中，井篩組件12已經(jīng)在管柱(tubular string) 14 (如生產(chǎn)管柱)中被相互連接，并且已被安裝在井眼16中。井眼16被不出為襯有套管18和水泥20,但在其他的不例中，井眼可為處在圍繞井篩組件12的地帶中的下套管井或裸眼井。
很多時候在安裝期間使流體通過管柱14循環(huán)是有益的。一旦安裝，能夠從內(nèi)部對管柱14加壓也是有益的(例如用以設(shè)定封隔器22)。由于這些原因和其他原因，在安裝期間能夠阻止流體穿過井篩組件12的側(cè)壁流動、且以后選擇性地允許穿過該側(cè)壁流動是有益的。當允許穿過井篩組件12的側(cè)壁流動時，礫石充填漿的流體部分能夠進入組件，流體24能夠從圍繞井眼16的地層26等處產(chǎn)生。在此應指出，圖1中示出并且在此描述的井系統(tǒng)10是作為能夠體現(xiàn)本發(fā)明的原理的許多種井系統(tǒng)中的僅僅一個示例來提出的。因此，應清楚地理解，本發(fā)明的原理絕不限于井系統(tǒng)10的任何細節(jié)?，F(xiàn)在再參照圖2，其代表性地示出了井篩組件12的放大比例的剖視圖。組件12在圖2被示出為包括井篩28和含酸結(jié)構(gòu)30。井篩28包括繞絲式的過濾部32。然而，對于特定的應用，只要合適可使用任何類型的過濾部(例如絲網(wǎng)式、燒結(jié)式、預填充式等等)。井篩28還包括排水層34，排水層34包括有多個沿縱向延伸的桿。然而，可按照期望使用任何類型的排水層。過濾部32和排水層34被設(shè)置在大致管狀的基管36上，基管的側(cè)壁中具有多個開口 38。這些開口 38被插塞40堵塞，在本示例中，這些插塞40優(yōu)選由鋁材制成，不過如果需要的話可使用其他材料。插塞40堵塞通過井篩28的側(cè)壁的流動。然而，當需要時，通過從含酸結(jié)構(gòu)30釋放酸，能夠使插塞40選擇性地溶解。在圖2的示例中，含酸結(jié)構(gòu)30呈大體管狀的套筒的形式，被置于通過基管36沿縱向延伸的流動通道42中。當在系統(tǒng)10中的管柱14內(nèi)相互連接時，流動通道42通過管柱延伸，以將流體24開采到地面。圖2示出的含酸結(jié)構(gòu)30由聚乳酸材料制成；這種材料在響應與水或另一含水流體44的接觸而溶解時釋放出酸。釋放出的酸接下來使插塞40溶解，由此允許流體24通過井篩28的側(cè)壁流動。因此，僅通過使含水流體44與結(jié)構(gòu)30接觸，就能夠選擇性地允許通過井篩28的側(cè)壁的流動。流體44能夠方便地流過管柱14而到達井篩組件12，或從井篩28的內(nèi)部和/或外部以其他方式與結(jié)構(gòu)30接觸(例如，從地層26開采出來的流體24可包括含水流體)。請注意，不需要從地面且經(jīng)過管柱14使一定量的酸循環(huán)到井篩28。替代地，當井篩28被安裝在井眼16中時，酸已經(jīng)存在于井篩28處。因此，利用井篩組件12，安全性、方便性和效率均得到提高?，F(xiàn)在再參照圖3，其代表性地示出井篩組件12的另一構(gòu)造。圖3的構(gòu)造在很多方面與圖2的構(gòu)造相似，但在至少一個重要的方面不同，不同之處在于，圖3的含酸結(jié)構(gòu)30包括容器46，該容器中包含酸48。容器46可由聚乳酸材料制成，或由可響應與含水流體44的接觸而溶解的另一材料制成。酸48可以是鹽酸、硫酸或能夠溶解插塞40的任何其他的酸。用于容器46的其他合適的可降解材料包括可水解降解材料，例如可水解降解的單體、低聚物和高聚物、和/或這些材料的混合物。其他合適的可水解降解材料包括不可聚合的不溶酯(insoluble ester)。這類酯包括甲酸酯、醋酸酯、苯酸酯、鈦酸酯、以及類似物質(zhì)。任何這些材料的混合物也可以是適合的。例如，聚合物/聚合物混合物或者單體/聚合物混合物可以是合適的。這類混合物可用以影響可水解降解材料的固有降解率。如果需要的話，這些合適的可水解降解材料也可與合適的填充物混合(例如用以增加模量的微粒狀或者纖維狀的填充物)。也可至少部分地根據(jù)井的條件，例如井眼的溫度來選擇可水解降解材料。例如，交酯可適合在低溫井中使用，包括在處于15到65攝氏度的范圍內(nèi)的那些井中使用；而聚交酯可適合在溫度處于該范圍以上的井眼中使用。聚合物的可降解性至少部分地取決于其主體結(jié)構(gòu)。這類聚合物的降解率取決于重復單元、成分、序列、長度、分子幾何參數(shù)、分子量、形態(tài)(例如結(jié)晶度、球粒的尺寸、以及方向)、親水性、疏水性、表面積和添加劑的類型。而且，聚合物所處環(huán)境(例如溫度、水量、氧、微生物、酶、PH值、以及類似因素)可影響到聚合物如何降解。一些合適的可水解降解單體包括丙交酯、內(nèi)酯、乙交酯、酐和內(nèi)酰胺。可使用的可水解降解聚合物 的一些合適的示例包括但不限于出版物《聚合物科學中的進展》第 157 卷(Advances in Polymer Science, Vol.157)中由 A.C.Albertsson 編輯的標題為“可降解脂肪族聚酯(Degradable Aliphatic Polyesters)”的文獻所描述的那些聚合物。具體示例包括均聚物、無規(guī)的(random)、嵌段的(block)、接枝的(graft)以及星形的和超支化的(hyper-branched)脂肪質(zhì)聚酯。這類合適的聚合物可借助用于例如內(nèi)酯的聚縮反應、開環(huán)聚合、自由基聚合、陰離子聚合、碳正離子聚合以及同等的開環(huán)聚合以及任何其他合適的工藝來制備。合適的聚合物的具體示例包括:多糖，例如葡聚糖和纖維素；幾丁質(zhì)；殼聚糖；蛋白質(zhì)；脂肪族聚酯 ’聚(交酯)；聚(乙交酯)；聚(ε -己內(nèi)酯)；聚(羥基丁酸)；脂肪族聚碳酸酯；聚(原酸酯)；聚(酰胺)；聚(氨酯)；聚(羥基酯)；聚(酐)；脂肪族聚碳酸酯；聚(原酸酯)；聚(氨基酸)；聚(環(huán)氧乙烷)；以及聚磷腈。在這些合適的聚合物中，脂肪族聚酯以及聚酐可為優(yōu)選的。在合適的脂肪族聚酯中，聚(丙交酯)以及聚(乙交酯)、或丙交酯和乙交酯的共聚物可為優(yōu)選的。交酯單體通常以三種不同的形式存在:兩個立體異構(gòu)體L-和D-丙交酯(L-andD-1actide)以及外消旋D, L-交酯(D, L-1actide,消旋丙交酯)。此外，交酯單元的手性(chirality)提供了調(diào)節(jié)降解率以及物理和機械性能的手段。例如，聚(L-丙交酯)是具有相對緩慢的水解率的半晶態(tài)聚合物。這在期望可水解降解材料較緩慢降解的應用中是可取的。聚(D，L-丙交酯)可以是最終水解率更快的更加非晶態(tài)的聚合物。這可適合于更快速的降解可能合適的其他應用。乳酸的多個立體異構(gòu)體可被單獨地使用或者被結(jié)合使用。另外，它們可與例如乙交酯或其他單體，例如ε -己內(nèi)酯、1，5-二烴基-2-—，三亞甲基碳酸酯(1，5-dioxepan_2-one, trimethylene carbonate)、或者其他合適的單體共聚合(copolymerize),以獲得具有不同的性能或降解時間的聚合物。另外，通過將高分子量和低分子量的聚(丙交酯)混合或通過將聚(丙交酯)與其他聚酯混合，乳酸立體異構(gòu)體能夠被改性。如果期望，塑化劑可出現(xiàn)在可水解降解材料中。合適的塑化劑包括但不限于:低聚物乳酸、聚乙二醇的衍生物；聚環(huán)氧乙烷；低聚物乳酸；檸檬酸酯(例如三丁基檸檬酸鹽低聚物、三丁基檸檬酸鹽、檸檬酸乙酰三丁基酯、檸檬酸乙炔三乙酯)；葡萄糖單酯；部分脂肪酸酯；聚乙二醇單油酸酯(PEG monolaurate);乙酸甘油酯(triacetin);聚(ε-己內(nèi)酯);聚(輕基丁酸酯);甘油 1-苯甲酸酯-2-1，3- 二月桂酸酯(glycerin-2-benzoate-l, 3-diIaurat);甘油2-苯甲酸酯-1，3- 二月桂酸酯；淀粉；雙(丁基二甘醇)己二酸酯；鄰苯二甲酸單乙二醇酯(ethylphthalylethyl glycolate);甘油二乙酸酯單辛酸酯(glycerine diacetatemonocaprylate) ;二乙酸單酸基甘油(diacetyl monoacyl glycerol);聚丙二醇(以及環(huán)氧，其衍生物);聚(丙二醇)二苯甲酸酯(poly (propylene glycol) dibenzoate, dipropyleneglycol dibenzoate)、二甘醇二苯甲酸酯(dipropylene glycol dibenzoate);甘油；乙基鄰苯二甲?；蚀妓嵋阴?ethyl phthalyl ethyl glycolate);聚(己二酸乙二醇酯)二硬脂酸酯(poly (ethylene adipate) distearate) ; 二異丁基己二酸酯(d1-1so-butyladipate);以及它們的組合物。
可水解降解聚合物的物理性能取決于多個因素，例如重復單元的成分、鏈(chain)的靈活性、極性基的存在、分子質(zhì)量、分支的程度、結(jié)晶度、取向，等等。例如，短鏈分支減少聚合物的結(jié)晶度的程度，而長鏈分支降低融化粘度并且此外給予伸長粘度以拉伸變硬的特性。
所使用的材料的性能還可通過將其與另一聚合物混合或者共聚合，或者通過大分子構(gòu)造(macromolecular architecture)的改變(例如超支化聚合物、星形、或樹狀聚合物等)，被進一步調(diào)整。任何這類合適的可降解的聚合物的性能(例如疏水性、親水性、降解率等等)可通過沿著聚合物鏈將選定功能基引入來調(diào)整。
例如，聚(苯基交酯)(poly (phenyllactide))將在7.4的pH值、55° C的條件下，以外消旋聚(丙交酯)的約1/5的速率降解。借助本發(fā)明帶來的益處，本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠確定引入聚合物鏈的合適的功能基，從而實現(xiàn)期望的可降解聚合物的物理性能。
聚酐是另一種類型的特別合適的可降解聚合物。適合的聚酐的示例包括:聚(己二酸酐)，聚(辛二酸酐)，聚(癸二酸酐)，以及聚(十二烷二酸二酐)。其它合適的例子包括但不限于聚(馬來酐)和聚(苯甲酸酐)。
現(xiàn)在再參照圖4，其代表性地示出井篩組件12的另一構(gòu)造。在此構(gòu)造中，含酸結(jié)構(gòu)30處在基管36的外部，但是仍然靠近插塞40。
如圖4所示，結(jié)構(gòu)30被設(shè)置在井篩28的排水層34中。然而，在其他示例中，結(jié)構(gòu)30可被設(shè)置在過濾部32中、外罩(未示出)中或井篩28的任何其他部分中。
請注意，在圖4的示例中，含水流體44從井篩28的外部接觸結(jié)構(gòu)30。在該構(gòu)造中的結(jié)構(gòu)30可與以上關(guān)于圖2描述的構(gòu)造相似(圖2中的結(jié)構(gòu)由如聚乳酸等酸性材料制成)，或者與以上關(guān)于圖3描述的構(gòu)造相似(圖3中的結(jié)構(gòu)包括其中含有酸的可溶解的容器)。
現(xiàn)在可充分地理解，本發(fā)明對于選擇性地控制通過井中井篩的流動的技術(shù)領(lǐng)域提供了多項重大的改進。在以上描述的每個示例中，都不需要將酸循環(huán)到井篩28，以便溶解井篩中的插塞40。替代地，當在井眼16中安裝井篩組件時，含酸結(jié)構(gòu)30就存在于井篩組件12中。
以上公開的內(nèi)容向本領(lǐng)域提供了一種選擇性地控制通過井篩28的流動的方法。該方法可包括:在井眼16中安裝井篩28，且隨后使井篩28暴露于含水流體44，從而允許通過井篩28的流動。
使井篩28暴露于含水流體44可包括:a)使含酸結(jié)構(gòu)30與含水流體44接觸；b)溶解含酸結(jié)構(gòu)30的至少一部分；c)從含有酸48的結(jié)構(gòu)30釋放出酸48 ；d)使聚乳酸結(jié)構(gòu)30與含水流體44接觸；e)使聚乳酸結(jié)構(gòu)30溶解；和/或f)使堵塞通過井篩28的流體的至少一個插塞40溶解。
在井眼16中安裝井篩28可包括在設(shè)有井篩28的井眼16中安裝含酸結(jié)構(gòu)30。含酸結(jié)構(gòu)30可響應與含水流體44的接觸,而至少部分地溶解。
在井眼16中安裝含酸結(jié)構(gòu)30可包括:在井篩28的內(nèi)部縱向流動通道42內(nèi)定位含酸結(jié)構(gòu)30 ;在井篩28的基管36的外部定位含酸結(jié)構(gòu)30 ;和/或靠近至少一個堵塞通過井篩28的流動的插塞40，定位含酸結(jié)構(gòu)30。
以上公開的內(nèi)容還提供了一種在地下井中使用的井篩組件12。井篩組件12可包括井篩28和含酸結(jié)構(gòu)30 ;含酸結(jié)構(gòu)30響應與含水流體44的接觸而溶解，因此選擇性地允許通過井篩28的流動。
含酸結(jié)構(gòu)30可包含聚乳酸。聚乳酸可形成容器46,而容器46包含另一種酸48。
至少一個插塞40可阻止通過井篩28的流動。插塞40優(yōu)選響應與從含酸結(jié)構(gòu)30釋放出的酸接觸而溶解。
含酸結(jié)構(gòu)30可被定位在井篩28的內(nèi)部縱向流動通道42內(nèi)、井篩28的基管36的外部、和/或靠近堵塞通過井篩28的流動的至少一個插塞40。含酸結(jié)構(gòu)30可被附接到井篩28的基管36。
應理解，以上描述的各種實例可用于多個方向，如傾斜、顛倒、水平、垂直等，并用于多種構(gòu)造，而不背離本發(fā)明的原理。圖中示出的多個實施例僅僅作為本發(fā)明的原理的有效應用的示例來示出和描述，本發(fā)明并不限于這些實施例的任何具體細節(jié)。
在以上對本發(fā)明的代表性示例的描述中，為了方便起見，參考附圖使用了諸如“以上”、“以下”、“上部”、“下部”等方向術(shù)語。通常，“以上”、“上部”、“向上”以及類似術(shù)語是指沿著井眼朝向地球表面的方向，而“以下”、“下部”、“向下”以及類似術(shù)語是指沿著井眼遠離地球表面的方向。
當然，在仔細考慮以上對代表性實施例的描述之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易理解，對這些具體實施例可進行很多更改、添加、替代、刪除和其他改變，并且這些改變處于本發(fā)明的原理的范圍內(nèi)。因此，前述詳細描述應被清楚地理解為僅作為說明示例來給出，本發(fā)明的精神和范圍僅由所附權(quán)利要求書和及其等價物限定。
權(quán)利要求
1.一種選擇性地控制通過井篩的流動的方法，所述方法包括: 在井眼中安裝所述井篩；以及 之后使所述井篩暴露于含水流體，由此允許通過所述井篩的流動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，使所述井篩暴露于所述含水流體還包括使含酸結(jié)構(gòu)與所述含水流體接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，使所述井篩暴露于所述含水流體還包括溶解含酸結(jié)構(gòu)的至少一部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，使所述井篩暴露于所述含水流體還包括從包含酸的結(jié)構(gòu)釋放所述酸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，使所述井篩暴露于所述含水流體還包括使聚乳酸結(jié)構(gòu)與所述含水流體接觸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，使所述井篩暴露于所述含水流體還包括使聚乳酸結(jié)構(gòu)溶解。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，使所述井篩暴露于所述含水流體還包括使堵塞通過所述井篩的流動的至少一個插塞溶解。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在所述井眼中安裝所述井篩還包括在設(shè)有所述井篩的井眼中安裝含酸結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述含酸結(jié)構(gòu)響應與所述含水流體的接觸而能夠至少部分地溶解。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，在所述井眼中安裝所述含酸結(jié)構(gòu)還包括將所述含酸結(jié)構(gòu)定位在所述井篩的內(nèi)部縱向流動通道中。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，在所述井眼中安裝所述含酸結(jié)構(gòu)還包括將所述含酸結(jié)構(gòu)定位到所述井篩的基管的外部。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，在所述井眼中安裝所述含酸結(jié)構(gòu)還包括將所述含酸結(jié)構(gòu)定位成靠近至少一個堵塞通過所述井篩的流動的插塞。
13.—種在地下井中使用的井篩組件，所述井篩組件包括: 井篩；以及 含酸結(jié)構(gòu)，其響應與含水流體的接觸而溶解，由此通過所述井篩的流動被選擇性地允許。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的井篩組件，其中，所述含酸結(jié)構(gòu)包括聚乳酸。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的井篩組件，其中，所述聚乳酸形成包含另一種酸的容器。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的井篩組件，其中，至少一個插塞阻止通過所述井篩的流動；而且其中，所述插塞響應與從所述含酸結(jié)構(gòu)釋放出的酸的接觸而溶解。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的井篩組件，其中，所述含酸結(jié)構(gòu)被定位在所述井篩的內(nèi)部縱向流動通道內(nèi)。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的井篩組件，其中，所述含酸結(jié)構(gòu)被定位到所述井篩的基管的外部。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的井篩組件，其中，所述含酸結(jié)構(gòu)被定位成靠近至少一個堵塞通過所述井篩的流動的插塞。
20.根據(jù)權(quán)利要求 13所述的井篩組件，其中，所述含酸結(jié)構(gòu)被附接到所述井篩的基管。
全文摘要
一種選擇性地控制通過井篩的流動的方法，其可包括在井眼中安裝井篩，以及之后使該井篩暴露于含水流體，由此允許通過該井篩的流動。一種井篩組件，其可包括井篩以及含酸結(jié)構(gòu)，該含酸結(jié)構(gòu)響應與含水流體的接觸而溶解，由此通過該井篩的流動被選擇性地允許。
文檔編號E21B43/08GK103154428SQ201180045398
公開日2013年6月12日 申請日期2011年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月21日
發(fā)明者讓-馬克·洛佩斯 申請人:哈利伯頓能源服務公司