專利名稱：纏繞在管道井篩上的壓接端部的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本說明書涉及在地下井筒中使用的過濾裝置。
背景技術(shù)：
幾個(gè)世紀(jì)以來，已經(jīng)通過鉆井來從地下地層提取石油、天然氣、水和其它流體。在提取流體時(shí)，在井筒中設(shè)置生產(chǎn)管柱，從而既增強(qiáng)了井筒的結(jié)構(gòu)完整性，又有助于從井下提取流體。為使流體流動(dòng)到生產(chǎn)管柱內(nèi)，通常在與井的生產(chǎn)區(qū)對(duì)應(yīng)的管柱區(qū)段中的管柱中設(shè)置有孔隙。雖然穿孔允許來自地層的所需流體進(jìn)入，但是這些穿孔也會(huì)在生產(chǎn)期間允許不想要的材料從周圍地基流入井中。如地層砂礫和其它微粒之類的雜物可與地層流體一起落入或被卷入管中，從而污染所采集的流體。砂礫和其它微粒不僅污染所采集的流體，這種微粒還能夠?qū)僮髡咴斐稍S多額外問題。例如，隨著微粒流過生產(chǎn)設(shè)備，其逐漸侵蝕設(shè)備，積聚在腔室中，且阻塞流動(dòng)通道。維修和更換因流入的微粒而損壞的生產(chǎn)設(shè)備，尤其對(duì)于有時(shí)位于地球表面之下幾千英尺處的井下設(shè)備可能成本較高并且耗時(shí)。因此，已開發(fā)并利用包括礫石充填和井篩總成的各種生產(chǎn)過濾器和過濾方法，以防止微粒進(jìn)入生產(chǎn)設(shè)備而同時(shí)保持充分的流體流動(dòng)路徑。已經(jīng)利用許多井篩過濾設(shè)計(jì)。井篩總成是安裝在井中的具有一個(gè)或多個(gè)篩層的篩，其能夠過濾防止指定尺寸和更大的微粒(如砂礫、巖石碎片和從周圍礫石充填的礫石)通過。井篩的特定設(shè)計(jì)可考慮可能遇到的地下地層類型，以及井的類型。

發(fā)明內(nèi)容
本說明書涉及在地下井筒中使用的過濾裝置，例如井篩總成。在某些方案中，井篩總成具有細(xì)長(zhǎng)管狀的基管，基管界定在基管的內(nèi)部與外部之間延伸的間隙。篩層承載于基管上，并且包括繞基管的外部螺旋纏繞的絲。壓接環(huán)被固定到基管并環(huán)繞基管和篩層的端部。壓接環(huán)繞篩層的外表面塑性變形。在某些方案中，用于構(gòu)造井篩總成的方法包括環(huán)繞并越過管道上纏繞的篩層的端部而將壓接環(huán)置于管狀的基管上。壓接環(huán)繞篩層的外表面塑性變形。施加焊接以將壓接環(huán)固定到基管。在某些方案中，所述方法包括將絲繞基管螺旋纏繞以界定篩層。在篩層的端部上弓I入壓接環(huán)。壓接環(huán)繞篩層塑性變形，并將篩層固定到基管。一個(gè)或多個(gè)方案包括一些、不包括或包括所有以下特征。在某些情況下，端環(huán)被固定到基管并環(huán)繞基管。壓接環(huán)繞端環(huán)的外表面塑性變形。壓接環(huán)被焊接到端環(huán)，且端環(huán)被焊接到基管。端環(huán)是連續(xù)的或分開的。在某些情況下，分開的端環(huán)包括繞基管組裝的多個(gè)弓形環(huán)段。在某些情況下，端環(huán)被省略，且壓接環(huán)被焊接到基管。壓接環(huán)被變形而與篩層的外表面接觸。在某些情況下，篩層的材料和基管的材料對(duì)于焊接是不相容的。在某些情況下，第二壓接環(huán)被固定到基管并環(huán)繞基管和篩層的第二端部，第二壓接環(huán)繞篩層的外表面塑性變形。在附圖和下文描述中闡述一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的細(xì)節(jié)。其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)從描述和圖，以及從權(quán)利要求將是顯然的。


圖1是包括根據(jù)本文中所述的概念構(gòu)造的多個(gè)井篩總成的示例性井系統(tǒng)的側(cè)剖視圖。圖2A至圖2C是根據(jù)本文中所述的概念構(gòu)造的井篩總成的半側(cè)剖視圖，其中圖2A示出完整的井篩總成，圖 2B示出壓接之前的井篩總成，且圖2C示出壓接之后的井篩總成。圖3A是根據(jù)本文中所述的概念構(gòu)造的端環(huán)的立體圖。圖3B是根據(jù)本文中所述的概念構(gòu)造的壓接環(huán)的立體圖。圖4A至圖4C是根據(jù)本文中所述的概念構(gòu)造的另一井篩總成的半側(cè)剖視圖，其中圖4A示出完整的井篩總成，圖4B示出壓接之前的井篩總成，且圖4C示出壓接之后的井篩
總成 。各圖中相同的附圖標(biāo)記指代相同的元件。
具體實(shí)施例方式圖1示出包括多個(gè)井篩總成12的示例性井系統(tǒng)10。井系統(tǒng)10示出為水平井，其具有在有資源的地下區(qū)24中偏離至水平或大致水平的井筒14。套管16在井筒的豎直部分中被灌注水泥，并聯(lián)結(jié)到位于地面20處的井口裝置18。井筒14的剩余部分是完成的裸眼井(即沒有套管)。生產(chǎn)管柱22從井口裝置18通過井筒14延伸，并進(jìn)入有資源的地下區(qū)24內(nèi)。生產(chǎn)封隔器28密封處于生產(chǎn)管柱22與套管16之間的環(huán)形空間。生產(chǎn)管柱22操作于從地下區(qū)24生產(chǎn)流體(例如石油、天然氣和/或其它流體)到地面20。生產(chǎn)管柱22包括一個(gè)或多個(gè)井篩總成12 (示出兩個(gè))。在一些情況下，生產(chǎn)管柱22與井筒14的裸眼井部分之間的環(huán)形空間可用礫石和/或砂礫充填(為了方便，在下文中稱為礫石充填26)。井篩總成12和礫石充填26允許生產(chǎn)管柱22與地下區(qū)24之間流體連通。礫石充填26提供第一階段的過濾，防止微粒和較大的地層碎片通到生產(chǎn)管柱22。井篩總成提供第二階段的過濾，且被構(gòu)造為過濾以防止指定尺寸的和更大的微粒通過到達(dá)生產(chǎn)管柱22內(nèi)。雖然井篩總成是在水平井系統(tǒng)10的背景環(huán)境中示出的，但是井篩總成12可被設(shè)置于其它井構(gòu)造中，包括具有豎直或大致豎直的井筒的豎直井系統(tǒng)，具有從共同井筒偏離的多個(gè)井筒的多分支井系統(tǒng)和/或其它井系統(tǒng)。另外，雖然井篩總成是在生產(chǎn)背景環(huán)境下說明的，但是井篩總成12可用于其它背景環(huán)境，包括注入、井處理和/或其它用途。圖2A至圖2C是根據(jù)本文中所述的概念構(gòu)造的井篩總成200的半側(cè)剖視圖。井篩總成200包括細(xì)長(zhǎng)管狀的基管210，該基管承載管道上纏繞的篩層220?；芫哂薪橛诨艿膬?nèi)部與外部之間的多個(gè)孔隙212，用以允許內(nèi)部與外部之間的流體連通。在某些情況下，基管210的端部被調(diào)適用來(例如，通過箱和銷和/或另外方式)聯(lián)結(jié)到井柱的其它管。被纏繞在管道上的篩層220是通過將絲214繞基管210的外部螺旋纏繞而形成的一種篩。在某些情況下，當(dāng)繞基管210的外部纏繞絲214時(shí)，在篩層220與基管210之間設(shè)置軸向肋條215。絲214可隨其纏繞而被焊接到肋條215。篩層220的功能是過濾以防止指定尺寸的和更大的微粒通過而進(jìn)入基管210的內(nèi)部。因此，在某些情況下，螺旋的間距被選擇成使得在多匝的絲214最密集于一處的位置，絲214的相鄰匝之間的空間至少小于微粒的指定尺寸。在某些情況下，篩層220能夠過濾防止礫石和/或砂礫尺寸的微粒通過。絲214可采用許多不同形狀的形式。例如，在圖2A中，絲214的軸向截面呈梯形，篩層220的外表面具有比篩層220的內(nèi)表面更大的橫向尺寸。在其它情況下，絲214可具有其它不同形狀，包括三角形、圓形、橢圓、正方形和其它形狀。篩總成200是通過將絲214繞基管210的外部螺旋纏繞而形成的。接著，將端環(huán)216置于基管210上，并環(huán)繞基管210且與篩層220的端部相鄰，而且在一些情況下與篩層220的端部相鄰并接觸。在某些情況下，端環(huán)216可以是連續(xù)環(huán)。在某些情況下，端環(huán)216可分開，以使得端環(huán)能夠被打開并橫向地置于基管210上，而不是需使端環(huán)在基管210的端部上被引入，并在基管210上被傳送就位。在某些情況下，當(dāng)分開時(shí)，端環(huán)216不需考慮基管210的整個(gè)長(zhǎng)度或其它長(zhǎng)度上的不規(guī)則度(例如，橢圓度、厚度和直徑變化和其它不規(guī)則度)，這是因?yàn)槠洳恍枰诨?10的長(zhǎng)度上被傳送。此外，在某些情況下，例如當(dāng)篩層220在基管210長(zhǎng)度的中間終止，而不是在與端部相鄰處終止時(shí)，將端環(huán)216橫向地置于基管210上能夠達(dá)到更方便的效果。分開的端環(huán)216可以是如圖3A所示的繞基管210組裝的兩個(gè)或更多個(gè)弓形、C形的環(huán)段216a、216b。在其它情況下，端環(huán)216可以是具有單個(gè)切口的大致完整環(huán)，以允許端環(huán)216打開，且通過所述切口容納基管210?？稍O(shè)置相對(duì)于單個(gè)切口的槽口或局部切口，以利于打開端環(huán)216。其它構(gòu)造是同樣可行的。在某些情況下，當(dāng)繞基管210組裝端環(huán)時(shí)，端環(huán)216的外徑等于或略小于篩層220的外徑。分開環(huán)216的內(nèi)徑等于或略大于基管210的外徑。分開環(huán)216的內(nèi)徑可在基管210上形成松配合，以適應(yīng)基管210的外徑、橢圓度和/或基管210的其它不規(guī)則度的變化。端環(huán)216被固定到基管和/或篩層220。在某些情況下，端環(huán)216被定位焊(tackweld)到基管210和/或篩層220。定位焊是一種以間隔開的間距來施加短焊接段或焊接點(diǎn)而不是連續(xù)焊接或長(zhǎng)縫焊的技術(shù)。在其它情況下，端環(huán)216可被夾緊、由緊固件固定、用粘合劑固定和/或以另一方式固定。端環(huán)216不需要被永久和牢固地固定到基管210，因?yàn)槿缦挛乃?，端環(huán)216將在稍后的構(gòu)造步驟中被進(jìn)一步固定到基管。在某些情況下，端環(huán)216設(shè)有焊接坡口 217，焊接坡口與面對(duì)篩層220的表面相對(duì)，以利于在端環(huán)216與基管210的外表面之間形成焊道。壓接環(huán)218 (圖3B)被設(shè)置成環(huán)繞并越過端環(huán)216與篩層220之間的界面，使得壓接環(huán)218的一部分位于篩層220的端部上，且壓接環(huán)218的一部分位于端環(huán)216上。在某些情況下，壓接環(huán)218可與篩層220重疊I英寸到2英寸或更多。在某些情況下，壓接環(huán)218可與篩層220重疊得較少。壓接環(huán)218可以是基管210上的松配合件，以適應(yīng)篩層220的外徑、橢圓度和/或篩層220的其它不規(guī)則度的變化，且允許壓接環(huán)218被容納于篩層220的端部上，并在篩層上移動(dòng)就位。一旦到位，壓接環(huán)218就被壓接，即，被塑形變形而成為與篩層220的外表面和分開環(huán)216形成緊密關(guān)系和/或接觸(對(duì)比圖2B和圖2C)。在某些情況下，為預(yù)防指定尺寸的微粒通過，將壓接環(huán)218壓接成繞篩層220的整個(gè)圓周連續(xù)接觸是可取的。在某些情況下，為預(yù)防指定尺寸的微粒通過，壓接環(huán)218的全部或一部分可被壓接以緊靠篩層220附近，但是與篩層間隔開，其中壓接環(huán)218與篩層220之間的最大徑向間隙至少小于由篩層220過濾的微粒的指定尺寸。其后，通過沿圓周繞如圖2A中所示的壓接環(huán)218與端環(huán)216之間的界面和端環(huán)216與基管210之間的界面并與其接觸來形成一個(gè)或多個(gè)焊道222，而將壓接環(huán)218、端環(huán)216和基管210焊接在一起。焊道222可通過焊接、釬焊(brazing)、軟焊(soldering)、作為聚合環(huán)氧材料(polymer epoxy)和/或以其它方式來沉積。焊接就是通過將材料和/或填充材料聚結(jié)(coalescing)來使多種材料接合(joining)。在金屬組分的背景環(huán)境下,釬焊和軟焊是在未聚合材料的情況下接合金屬。焊道222可以是連續(xù)的且密封的，以防止指定尺寸的微粒和/或流體通過壓接環(huán)218與端環(huán)216之間的界面和端環(huán)216與基管210之間，并將端環(huán)216、壓接環(huán)218和篩層220固定到基管210。在某些情況下，可在壓接環(huán)28與端環(huán)216和/或基管210與端環(huán)216之間額外地或替代性地設(shè)置O形環(huán)，用以密封以防止指定尺寸的微粒和/或流體通過?？稍诤Y層220的相對(duì)的端部上安裝壓接環(huán)218和端環(huán)216的類似的或相同的總成。壓接環(huán)218和端環(huán)216由此支撐篩層220并保持篩層220，以免篩層在基管210上軸向移動(dòng)，而且在篩層220的端部預(yù)防指定尺寸的微粒在基管210與篩層220之間通過。因?yàn)榛?10和壓接環(huán)218不需要焊接到篩層220，所以篩層220能夠由那些無法與基管210和壓接環(huán)218的材料焊接或容易地焊接的材料制成。圖4A至圖4C是根據(jù)本文中所述的概念構(gòu)造的另一井篩總成400的半側(cè)剖視圖。如同上文所述的井篩總成200，井篩總成400包括基管210、由繞基管210螺旋纏繞的絲214形成的篩層220、以及壓接環(huán)218。然而，省略了端環(huán)216，且壓接環(huán)218構(gòu)造有足夠的能夠壓接到篩層220的外表面和基管210的外表面兩者的材料。其后，通過沿圓周繞壓接環(huán)218與基管210之間的界面并與該界面接觸來形成焊道而將壓接環(huán)218焊接到基管210。已描述許多實(shí)施方案。然而應(yīng)理解，可在不脫離本發(fā)明的精神和范疇的情況下進(jìn)行各種修改。因而，其它實(shí)施方案是在下文權(quán)利要求的范疇內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種井篩總成，包括: 細(xì)長(zhǎng)管狀的基管，其界定在所述基管的內(nèi)部與外部之間延伸的孔隙； 篩層，其被承載于所述基管上，且包括已經(jīng)繞所述基管的所述外部螺旋纏繞的絲；和壓接環(huán)，其被固定到所述基管并環(huán)繞所述篩層的端部和所述基管，所述壓接環(huán)繞所述篩層的外表面塑性變形。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井篩總成，還包括被固定到所述基管并環(huán)繞所述基管的端環(huán)，所述壓接環(huán)繞所述端環(huán)的外表面塑性變形。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的井篩總成，其中所述壓接環(huán)被焊接到所述端環(huán)，且所述端環(huán)被焊接到所述基管。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的井篩總成，其中所述端環(huán)是分開的。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的井篩總成，其中所述端環(huán)包括繞所述基管組裝的多個(gè)弓形環(huán)段。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井篩總成，其中所述壓接環(huán)被焊接到所述基管。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井篩總成，其中所述壓接環(huán)被變形而與所述篩層的所述外表面接觸。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井篩總成，其中所述篩層的材料和所述基管的材料對(duì)于焊接是不相容的。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井篩總成，還包括被固定到所述基管并環(huán)繞所述基管和所述篩層的第二端部的第二壓接環(huán)，所述第二壓接環(huán)繞所述篩層的所述外表面塑性變形。
10.一種用于構(gòu)造井篩的方法，包括: 環(huán)繞并越過管道上纏繞的篩層的端部而將壓接環(huán)置于管狀的基管上； 將所述壓接環(huán)繞所述篩層的外表面塑性變形；和 施加焊道以將所述壓接環(huán)固定到所述基管。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括環(huán)繞所述基管并與所述篩層相鄰設(shè)置端環(huán)，并將所述壓接環(huán)繞所述端環(huán)的外表面塑性變形。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中施加焊道以將所述壓接環(huán)固定到所述基管包括將所述壓接環(huán)焊接到所述端環(huán)，且將所述端環(huán)焊接到所述基管。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述端環(huán)是分開的，且環(huán)繞所述基管設(shè)置所述端環(huán)包括在所述基管上橫向地傳送端環(huán)。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述端環(huán)包括多個(gè)弓形環(huán)段，且環(huán)繞所述基管設(shè)置所述端環(huán)包括繞所述基管組裝所述端環(huán)段。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中繞所述篩層的外表面將所述壓接環(huán)塑性變形包括將所述壓接環(huán)塑性變形而與所述篩層的所述外表面接觸。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括: 環(huán)繞并越過所述篩層的第二端部設(shè)置第二壓接環(huán)； 繞所述篩層的所述外表面將所述第二壓接環(huán)塑性變形；和 施加焊道以將所述第二壓接環(huán)固定到所述基管。
17.一種方法，包括: 將絲繞基管螺旋纏繞以界定篩層；在所述篩層的端部上引入壓接環(huán)；和 繞所述篩層將所述壓接環(huán)塑性變形，并將所述篩層固定到所述基管。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，還包括: 在相鄰于所述篩層的所述端部的所述基管上橫向地引入端環(huán)；和 繞所述端環(huán)將所述壓接環(huán)塑性變形。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，還包括將所述端環(huán)焊接到所述基管，且將所述壓接環(huán)焊接到所述端環(huán)。
20.根據(jù)權(quán)利要 求17所述的方法，還包括將所述壓接環(huán)焊接到所述基管。
全文摘要
通過環(huán)繞并越過管道上纏繞的篩層的端部而將壓接環(huán)定位在管狀基管上來構(gòu)造井篩。所述壓接環(huán)繞所述篩層的外表面塑性變形。施加焊道以將所述壓接環(huán)固定到所述基管。
文檔編號(hào)E21B43/08GK103189597SQ201180039559
公開日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2011年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月13日
發(fā)明者格雷戈里·斯科特·坎寧安, 讓-馬克·洛佩斯 申請(qǐng)人:哈利伯頓能源服務(wù)公司