用于礫石充填系統的泄漏組件的制作方法
【專利說明】用于礫石充填系統的泄漏組件
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請根據35U.S.C.§ 119(e)要求于2014年9月3日提交的美國臨時申請N0.62/045, 326的權益并且要求于2014年9月3日提交的美國臨時申請N0.62/045, 329的權益，并根據35U.S.C.§ 119(a)要求于2014年I月22日提交的英國申請N0.1401066.4的權益。
【背景技術】
[0003]從疏松、未固結的和/或裂縫性的地層中生產碳氫化合物常常生產出與地層流體一起的大量顆粒。這些顆粒可能引起多種問題。為此，操作者使用礫石充填作為對這種顆粒的生產進行控制的常用技術。
[0004]為了對完井進行礫石充填或壓裂充填，篩管被下放到工作管柱上進入井眼中，并且被放置成鄰近地層或放置到穿孔的套管中。支撐劑、砂或顆粒材料(總稱為“礫石”)以及承載流體作為衆料被沿著工作管柱向下泵送。最終，衆料能夠經由“跨接件(cross-over) ”離開而進入形成在篩管與井眼之間的井眼環形空間中。
[0005]漿料中的承載液通常流入地層中并且/或者穿過篩管自身。然而，篩管的尺寸被確定為防止礫石流動穿過篩管。這使得礫石被沉積或“篩出”在篩管與井眼之間的環形空間中以形成圍繞篩管的礫石充填。礫石又被定尺寸為使得其形成下述的可滲透物質(即礫石充填物)，即，其允許產出流體流經該物質并進入篩管中但阻擋顆粒物流入篩管中。
[0006]由于較差的分布，通常難以完全充填圍繞篩管的井眼環形空間的整個長度使得環形空間中的間隔未被完全地礫石充填。礫石的這種較差的分布常常是由漿料中的承載液被損失到地層的更能夠滲透的部分中引起的。由于承載液的損失，漿料中的礫石在所有礫石被圍繞篩管放置之前在環形空間中形成“砂橋”。這種橋阻擋了漿料進一步流動通過環形空間，從而在自頂至底的充填操作中防礙了礫石被充分地放置在橋的下面或在自底至頂的充填操作中防礙了礫石被充分地放置在橋的上方。
[0007]稱為分流管(shunt tube)的交替的流道能夠通過圍繞這種趨于形成砂橋的區段提供用于漿料的流路來減輕這種橋堵(bridging)問題。該分流管通常沿著井篩管的長度延伸并通過焊接而附接至篩管。一旦篩管組件被連接，必須提供在鄰近的篩管組件上的分流管之間的流體連續性，已經開發出用于提供這種連續性的多項技術。
[0008]圖1A和圖1B為設置有井篩管組件10的分流管30a、30b的砂篩管18a、18b的示例的示意圖。圖2A示出了用于在裸眼井中使用的井篩管組件10的部件的分解圖。作為替代，圖2B示出了用于在套管井中使用的井篩管組件10的部件的分解圖。
[0009]在組件10中，第一防砂裝置12a聯接至第二防砂裝置12b，并且每個裝置12a、2b具有基管接合件14，所述基管接合件14接合在一起以限定生產井16。具有過濾介質的篩管18a、18b圍繞基管接合件14并由肋部19支承。組件10設置有分流管30a、30b，所述分流管30a、30b在該示例中為具有大致矩形截面的鋼管。分流管30a、30b支承在篩管18a、18b的外部上，并且提供了交替的流路32。
[0010]為了提供相鄰的防砂裝置12a、12b之間的流體連通，在分流管30a、30b之間設置有跨接管40。以此方式，分流管30a、30b和跨接管40在組件10的長度外側保持流路32，即使在井眼的環形空間B例如因地層F的一部分中的整體損失而被橋堵的情況下也是如此。
[0011]可以在美國專利N0.4，945，991和N0.5，113，935中找到分流管布置的另外示例。分流管也可以設置在過濾介質的內部，如在美國專利N0.5，515，915和N0.6，227，303中描述的。
[0012]如在圖1A、1B和圖2A中所示，用于裸眼完井的組件10通常具有完全遍及防砂裝置12a、12b延伸的主護罩28a、28b并提供了用于過濾介質和分流管30a、30b的保護性套筒。護罩28a、28b具有允許流體流動的孔口。主護罩28a、28b終止在端環20a、20b處，所述端環20a、20b支承護罩28a、28b的端部并具有用于分流管30a、30b的端部的通道。在用于套管井的完井的情況下，圖2B中示出的組件10可以無護罩。
[0013]無論哪種方式，分流管30a、30b在距離防砂裝置12a、12b的端部的某一長度處停止以允許當防砂裝置12a、12b在鉆井架(rig)處接合在一起時具有操作空間。一旦防砂裝置12a、12b被接合，其各個分流管30a、30b被線性地對準，但是，在所述各個分流管之間仍然存在間隙。分流管的流路32的連續性通常通過在該間隙中安裝短的、預定尺寸的跨接管40來建立。
[0014]每個跨接管40在每個端部處均具有連接器50，該連接器50包括一組密封件并且設計成以伸縮接合的方式滑動至跨接管40的端部上。當跨接管40安裝至分流管30a、30b之間的間隙中時，連接器50被局部地驅動離開跨接管40的端部并被驅動至分流管30a、30b的端部上直到連接器50與分流管30a、30b和跨接管40處于密封接合為止。一旦兩個連接器50就位，即建立起分流管的流路32。一系列的緊定螺釘(未示出)能夠接合跨接管40和相鄰的分流管30a、30b。所述螺釘被抵靠管表面驅動，從而提供摩擦鎖定以將連接器50固定就位。
[0015]該連接可能不是特別牢固，并且存在下述擔憂:即，當井篩管組件10延伸入井眼中時，井眼的突出表面或碎屑會使連接器50從與管30a、30b和40的密封接合中移位。因此，通常使用如圖1A中示出的被稱為分立蓋22的裝置來保護連接器50。該分立蓋22為一件較薄規格的穿孔的管，其基本上與篩管組件10的主護罩28a、28b具有相同的直徑并且與由跨接管40覆蓋的間隙具有相同的長度。該穿孔的蓋22被分成具有縱向切口的兩個半部，并且所述兩個半部沿著一個接縫用鉸鏈重新接合并且沿著另一接縫用鎖緊螺母和螺栓結構重新接合。分立蓋22可以打開、繞防砂裝置12a、12b之間的間隙區域環繞并且然后用鎖緊螺栓關閉并固定。
[0016]通常，分立蓋22被穿設有不抑制礫石和漿料的運動的大的開口。分立蓋22主要用作保護性護罩，使得組件10當在孔中延伸時不會掛在端環20a、20b上或者因此跨接管40、連接器50和分流管30a、30b在組件10在孔中行進期間不會被損壞。
[0017]如可以從上文所觀察到的，不論是裸眼井中還是在套管井中，在礫石充填操作或壓裂充填操作中支撐劑或礫石均被沿著砂面完井的長度放置。為了在礫石充填操作中放置礫石，承載流體將礫石承載至砂面以充填位于砂面與砂篩管之間的空隙空間。在壓裂充填操作中，承載流體承載礫石以壓裂儲層巖石并且增大砂面/礫石接觸面積。然后，環形空間被套管井或裸眼井與砂篩管之間的礫石充填。
[0018]為了在環形空間中留下全面支承的礫石充填，承載流體脫水并將礫石留在全面支承的位置。取決于操作，脫水產生為通過儲層砂面進入儲層中和/或通過砂篩管18a、18b并沿井眼向上。當流體通過砂篩管18a、18b脫水時，必須有充足的提供接近允許承載流體向上回流至井的流路的無阻區域(open area)。
[0019]當大多數砂篩管組件10在孔中行進時，大多數砂篩管組件10在靠近砂篩管18a、18b形成之處的基管連接處具有空白區域(blank area)或間隙。砂篩管組件上的這些空白區域沒有為流體脫水提供無阻區域。因此，礫石充填沉降(gravel pack settling)在這些空白區域中是不穩定的，從而產生圍繞砂篩管的具有空隙或空間的空白區域的不穩定的充填區段。已經被充填至井口的礫石可能最終由于流體流動和重力而移動或移位。該移位可以使篩管的區段暴露并且會導致防砂損失。
[0020]在圖1A和圖1B以及圖2A和圖2B的組件的礫石充填期間，礫石漿料可以圍繞基管14上的端環20a、20b之間的空白區域容易地連通。例如,漿料可以經由護罩22容易地進入并且可以聚集在圍繞基管14的端環20a、20b之間的空白區域中。這些漿料因為礫石不能脫水以及承載流體不能返回至井口而變得被捕集在該空白區域中。要解決該問題，可在端環20a、20b之間的該空白區域中定位泄漏管34。該泄漏管34具有沿其自身的開口(未示出)，所述開口允許承載流體從漿料進入空白區域中從而使礫石能夠脫水。
[0021]盡管泄漏管在使漿料在空白區域中脫水在一定程度上是有效的，但仍期望在裸眼井和已下套管的井中更好地分布礫石以改進防砂。為此，本公開的主題針對克服、或至少減小以上提到的一個或多個問題的影響。
【發明內容】
[0022]如在本文中公開的，用于井眼的礫石充填組件具有第一接合件、第二接合件和擋片(foil)。所述接合件的基管以端對端的方式連接，所述基管均具有用于對從井眼穿過進入基管的孔中的流體進行過濾的過濾器。沿著第一接合件和第二接合件設置有輸送管。在接合件被連接之后，跨接管橫跨所述基管的經連接的端部伸展并將輸送管連接到一起。然后，擋片設置在接合件的連接的端部之上并且包圍橫跨經連接的端部的空白區域。擋片具有外表面，該外表面與井眼一起限定繞外表面的環形空間，擋片具有抵接接合件的過濾器的端環。
[0023]為了提供空白區域中的泄漏，擋片的至少一部分將流體從井眼泄漏至由擋片包圍的區域，并且組件的至少過濾器部對從空白區域至第一孔和第二孔中的至少一者的泄漏流體進行過濾。
[0024]在一個實施方式中，提供了一種用于井眼的礫石充填組件，該組件具有管道，該管道具有孔并具有第一接合件和第二接合件，第一接合件和第二接合件在第一端部和第二端部處聯接在一起。第一過濾器設置在第一接合件上并且對從井眼穿過進入孔中的流體進行過濾，并且第二過濾器設置在第二接合件上并且對從井眼穿過進入孔中的流體進行過濾。擋片抵接第一過濾器和第二過濾器并且包圍橫跨經聯接的第一端部與第二端部的空白區域。擋片具有外表面，外表面與井眼限定圍繞外表面的環形空間。擋片將流體從井眼至少泄漏至由擋片包圍的空白區域；并且組件的過濾器部對空白區域至管道的孔的泄漏流體進行過濾。
[0025]第一篩管和第二篩管可以對井眼中的漿料的回流物進行過濾并且對來自環形空間中的漿料的礫石進行保持，擋片的外表面可以提供均勻外部尺寸，礫石可以抵靠該外部尺保持在環形空間中。
[0026]組件可以具有沿著管道設置的一個或多個輸送管，并且跨接管可以設置在由擋片包圍的空白區域內部，并且可以將第一輸送管和第二輸送管連接在一起。
[0027]在一個布置中，擋片的端環可以限定將流體從空白區域連通至第一過濾器與第一基管之間的空間的通道。擋片的至