CN103874827B - 用于井眼的流体过滤装置和完成井眼的方法 - Google Patents

用于井眼的流体过滤装置和完成井眼的方法 Download PDF

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Abstract

用于限制来自地下地层的颗粒流入到井眼内的环状体中的防砂装置，所述装置沿其长度被分为隔间，每个隔间包括中心管。中心管限定细长管状体，其在每个隔间内具有可渗透区段和不渗透区段，也包括第一过滤管和第二过滤管。过滤管被布置为以便第一过滤管毗邻于中心管的不渗透区段，而第二过滤管毗邻于中心管的可渗透区段。

Description

用于井眼的流体过滤装置和完成井眼的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2011年10月12日提交的美国临时专利申请61/546,400的权益。
发明背景
本章节打算介绍现有技术的各个方面，其可能与本公开的示例性实施方式相关。相信这种讨论有助于提供促进更好理解本公开具体方面的框架。因此，应当理解，本章节应当以此角度阅读并且不必承认为现有技术。
发明领域
本公开涉及完井和井下作业的领域。更具体地，本发明涉及防砂装置，以及使用流体过滤装置进行井眼操作的方法。
技术讨论
在油井和气井的钻孔中，使用在钻柱的下端向下推动的钻头形成井眼。在钻探到预定深度后，钻柱和钻头被取出，以及井眼用套管柱衬住。从而环空区域在套管柱与地层之间形成。通常进行固井作业，以便用水泥填充或“挤压”所述环空区域。水泥和套管的组合加强了井眼以及促进了套管后面的地层的隔离。
将数个具有逐渐变小的外径的套管柱放置在井眼中是常见的。钻孔以及接着固结逐渐变小的套管柱的过程被重复数次，直到井已经达到总深度。被称为生产套管的最终套管柱被固结到位并被穿孔。在一些情况下，最终的套管柱是衬管，即未连接回地面的套管柱。
作为完井过程的一部分，将井口在地面安装。井口控制采出液到地面的流动或流体到井眼的注入。也提供流体收集和处理设备，例如管、阀和分离器。然后可以开始生产作业。
在一些情况下，井眼在松散或“未固结的”地层中完成。这意味着，随着采出液被生产到井眼中，地层颗粒，例如砂和细料，也可能侵入井眼。这样的颗粒对生产设备有害。更具体地，地层颗粒可能侵蚀井下的泵以及在地面的管、阀和流体分离设备。
未固结地层的问题可能与下套管井眼的完井相关地发生。在那种情况下，地层颗粒可能侵入穿过生产套管形成的穿孔和周围的水泥护层。然而，当井眼作为“裸眼”完井形成时，未固结地层的问题会明显得多。
在裸眼完井中，生产套管不延伸通过生产区域和穿孔；而是生产区域保持未下套管，或是“敞开的”。接着，生产柱或“油管”被安置在井眼中，向下延伸到低于最后的套管柱并穿过地下地层。
裸眼完井相对于下套管井完井具有某些优点。首先，因为裸眼完井没有穿孔通道，地层流体可以径向360度在井眼上会聚。这具有消除与会聚径向流相关的附加压降以及接着线性流动通过填充颗粒的穿孔通道的好处。与裸眼完井相关的压降降低实质上保证了这将比同一地层中没有增产措施的下套管井更有生产力。其次，裸眼技术时常比下套管完井更便宜。在这方面，裸眼完井消除了固结、穿孔和穿孔后清洁作业的需要。
裸眼完井中的常见问题是井眼直接暴露于周围地层。如果地层是未固结的或重砂的，采出液到井眼的流动可能携带地层颗粒，例如砂和细料。
为了控制砂和其他颗粒的侵入，可以采用防砂装置。防砂装置通常被穿过地层安装在井下，以截留大于一定直径的固体物质而又允许流体产生。防砂装置通常包括被称为中心管的细长管状体，其具有很多狭缝形开口或穿孔。接着所述中心管通常被缠绕上过滤介质，例如井筛管、绕丝筛管或金属网筛管。
为了增强防砂装置，尤其是在裸眼完井中，安装砾石充填是常见的。砾石充填井包括在防砂装置被悬挂或以其他方式被放置在井眼中后，将砾石或其他颗粒物质放置在防砂装置周围。为了安装砾石充填，颗粒物质通过携带液被运送到井下。携带液与砾石一起形成砾石浆。该浆在合适位置干燥，留下砾石的周围填充。砾石不仅有助于颗粒过滤，而且有助于保持井眼完整性。
在油气工业中部署独立的筛管也是众所周知的。这些筛管被放置到井眼的生产柱的端部。一般而言，安装独立的砂筛管比砾石充填更成本有效。然而，独立的筛管往往没有砾石充填结实。暴露于最初裸井眼环空的独立筛管中的单个防砂屏障在井生产期间更容易受到侵蚀损坏。
在任意一种情况下，砂筛管有时候被安装横跨高压力地层中。这些地层可受到快速侵蚀。当筛管被安装在例如具有高渗透性条纹的高压力、高生产力的地层中时，砂筛管特别容易出现故障。砂筛管还可能被残留泥浆或产生的地层砂局部堵塞，留下采出液的“热点”。这样的热点容易受到砂侵蚀。进一步地，砂筛管可能在下入阶段被损坏。
为了加强砂筛管和保护筛管免受所谓的“热点”，MazeFloTM防砂***先前已经开发。这项技术在2008年被授予专利，为美国专利7,464,752。在一个实施方式中，该技术提供一对尺寸适于沿生产地层放置在井眼中的同心过滤管状体。
该管状体包括第一带眼中心管。第一中心管提供井眼内的第一流体流动路径。第一带眼中心管的至少一个区段对流体是不渗透的，而第一带眼中心管的至少一个区段对流体是渗透的。渗透区段适于截留大于预定尺寸的颗粒，而允许流体穿过该渗透区段。
该管状体还包括内部的第二带眼中心管。第二中心管提供井眼内的第二流体流动路径。第二带眼中心管的至少一个区段对流体是不渗透的，而第二带眼中心管的至少一个区段对流体是渗透的。渗透区段适于截留大于预定尺寸的颗粒，而允许流体穿过该渗透区段。
第一中心管的所述至少一个渗透区段与第二中心管的所述至少一个渗透区段流体连通。通过这种方式，在第一流动路径与第二流动路径之间提供了流体连通。然而，第一中心管的所述至少一个渗透区段与第二中心管的所述至少一个渗透区段错开是优选的。
MazeFloTM防砂***提供井下筛管的冗余。通过这种方式，如果外部筛管在任何点失效，砂颗粒仍然被内部筛管过滤。外部筛管与内部筛管之间的交错设计使任何带砂的流动流线化并且明显降低了内部筛管上的腐蚀风险。将美国专利7,464,752通过引用以其全部并入本文。
尽管MazeFloTM防砂***的成功，本领域仍然对进一步技术发展存在需要。具体地，对可以在井眼作业期间用于烃生产或流体注入以及提供过滤介质的冗余的改进流体过滤工具存在需求。
发明内容
首先提供防砂装置。所述防砂装置可以用于限制颗粒从地下地层到井眼内管状体的流动。所述防砂装置的长度优选在约10英尺（3.05米）与40英尺（12.19米）之间。
所述防砂装置沿其长度被划分为隔间。例如，所述防砂装置可以具有一个、两个、三个或甚至更多的隔间。在一个方面，每个隔间的长度在约5英尺（1.52米）与10英尺（3.05米）之间。
每个隔间首先包括中心管。所述中心管在每个隔间内限定具有至少一个可渗透区段和至少一个不渗透区段的细长管状体。每个可渗透区段可以包括（i）圆孔，（ii）狭缝，（iii）绕（或缠）丝筛管或井筛管，或（iv）它们的组合，用于接收地层流体到孔眼中。可选地，在可渗透区段中的开口可以用于在注入地下地层期间过滤流体。
每个隔间还包括第一过滤管。第一过滤管环绕中心管并在所述中心管与第一过滤管之间形成第一环空区域。第一过滤管具有毗邻于所述中心管的不渗透区段的过滤介质。所述过滤介质被构造用于过滤砂和其他地层颗粒，而又允许地层流体进入。
每个隔间还具有纵向毗邻于第一过滤管的第二过滤管。第二过滤管也环绕所述中心管并在所述中心管与第二过滤管之间形成第二环空区域。第二过滤管具有毗邻于所述中心管的可渗透区段的过滤介质。所述过滤介质被构造用于过滤砂和其他地层颗粒，而又允许地层流体进入。
此外，每个隔间还包括管状外壳。所述管状外壳是密封地环绕至少第二过滤管的无眼管的区段。所述管状外壳在第二过滤介质与周围的外壳之间形成第三环空区域。
每个隔间进一步包括底流环(under-flowring)。所述底流环被纵向布置在第一过滤管与第二过滤管之间，用于将第一环空区域的流体流引导到第三环空区域中。所述底流环包括具有内径和外径的短管状体。所述外径在端部密封地接纳无眼管状外壳。
所述底流环还具有至少两个围绕所述内径径向间隔的内脊。所述底流环进一步具有在所述至少两个内脊之间的流动通道。所述流动通道将地层流体引导到第三环空区域中。
任选地，所述防砂装置进一步包括挡环。所述挡环也被纵向布置在所述底流环与第二过滤介质之间。所述挡环用于在流体从第一环空区域向第三环空区域移动时周向地分散流体。所述挡环限定具有内径和外径的管状体。在一个方面，所述挡板包括至少两个围绕外径径向地并且等距离地隔开的外脊。流动通道在至少两个外脊之间形成，用于在地层流体进入第三环空区域时分散地层流体。所述外脊优选地朝向所述底流环中的流动通道。
作为另一个选项，无眼管的区段被布置在所述底流环与第二过滤管之间。例如，无眼管的区段可以是在所述底流环与第二过滤管之间的不渗透中心管的延伸。所述无眼管允许在流体从第一环空区域向第三环空区域行进时周向分散流体。除了所述挡环之外或替代所述挡环，这可以被使用。在任一种情况下，所述外壳也环绕所述无眼管的区段。
在本文也提供用于在地下地层中完成井眼的方法。在一个实施方式中，所述方法首先包括提供防砂装置。在各个实施方式中，所述防砂装置根据上述防砂装置设计。
所述方法还包括将所述防砂装置下到井眼中。所述防砂装置被下降到选择的地下位置。所述防砂装置从而在井眼中在所述防砂装置与周围井眼之间形成环空。
所述防砂装置可以作为独立的筛管被下到新的井眼中。可选地，所述防砂装置可以与砾石充填一起被放置在井眼中。在该后一布置中，所述方法进一步包括注入砾石砂浆到井眼中。砾石砂浆被注入，以便在所述防砂装置与周围地层之间的环空中形成砾石充填。
在一个方面，所述防砂装置包括在第一过滤管、第二过滤管以及外壳外部的至少一个分流管。所述至少一个分流管也可以在第一过滤管和外壳的内部，以及在第二过滤管的内部或外部。所述至少一个分流管基本上沿所述第一隔间和第二隔间纵向延伸，并且在砾石充填作业期间提供砾石砂浆的备用流动通道。在这种情况下，所述方法还包括至少部分通过所述至少一个分流管注入砾石砂浆，以允许所述砾石砂浆绕过在所述防砂装置周围或附近的任何过早的砂桥或油层封隔装置（例如封隔器），以便井眼在所述环空内被更均匀地砾石充填。
所述中心管优选地与生产油管柱流体连通。在一个实施方式中，所述生产油管被用于从井眼生产烃。在这种情况下，所述底流环的流动通道被定向，以在生产作业期间引导来自第一环空区域的采出液流动到第三环空区域，接着通过第二环空区域并流入所述中心管，然后经由生产油管上升到地面。在另一个实施方式中，所述中心管与注入管柱流体连通。这里的管用于注入水或其他流体通过井眼并进入地下地层。在这种情况下，所述底流环的流动通道被定向，以在流体注入或增长措施作业期间引导来自所述中心管的注入流体流动到第二环空区域，接着通过第三环空区域并流入第一环空区域。
附图说明
为了以能够更好理解本发明的方式，将某些图解、图表和/或流程图附于此。但需要指出，附图仅仅示出选定的本发明实施方式，并且因此不应视为对范围的限制，因为本发明可承认其他同等有效的实施方式和应用。
图1是示例性井眼的横截面视图。所述井眼已经钻过三个不同地下层段，每个层段处于地层压力下并包含流体。
图2是图1的井眼的裸眼井完井的放大横截面视图。可以更清晰看出在三个示例性层段的深度处的裸眼井完井。
图3是在一个实施方式中根据本发明的砂筛管管节的透视图。可以看出所述砂筛管管节的两个“隔间”。
图4A是图3的砂筛管管节的一部分的透视图。在这个视图中，开口环、焊环、第一可渗透区段和底流环被分解示出。所述第一可渗透区段的一部分被切开，沿其暴露出非带眼的中心管。
图4B是图3的砂筛管管节的一部分的另一个透视图。在这个视图中，底流环、挡环、焊环和第二可渗透区段被分解示出。所述第二可渗透区段的一部分被切开，沿其暴露出带眼的中心管。
图5A是可用于连接图4A的砂筛管管节的组件的开口环的透视图。该示例性开口环具有两个接缝。
图5B是图5A的开口环的透视图。为了说明目的，所述开口环被示出沿两个接缝分开。
图6A是可用于流体连接图4A和4B的砂筛管管节的第一和第二区段的底流环的透视图。该示例性底流环具有两个接缝。
图6B是图6A的底流环的透视图。为了说明目的，所述底流环被示出沿两个接缝分开。
图7是图4B的挡环的放大透视图。可以看出在围绕所述挡环形成的挡板之间多个径向通道。
图8A和8B是在可选布置中可用于图3的砂筛管管节中的挡环的透视图。沿着所述挡环的圆周可以看见多个流体分布端口。
图9A到9C呈现可用作具有备用流动通道的井眼完井***的一部分的砂筛管的侧视图。该筛管采用第一和第二可渗透区段，用于过滤井下流体。
图9A提供沿井眼的裸眼井部分布置的砂筛管的一部分的横截面视图。砾石充填已经被布置在砂筛管周围和在周围的裸眼井地层内。
图9B是沿图9A的线B-B截取的图9A的砂筛管的横截面视图。可以看出在所述筛管内部的备用流动通道。
图9C是图9A的砂筛管的另一个横截面视图。这个视图取自图9A的线C-C。
图10是流程图。图10示出在一个实施方式中使用防砂装置完成井眼的方法的步骤。
某些实施方式的详述
定义
如本文所使用，术语“烃”指的是如果不排他地，主要包括元素氢和碳的有机化合物。烃一般分为两类：脂族或直链烃以及环状或闭环烃，包括环萜烯。含烃材料的实例包括可以被用作燃料或升级成燃料的任何形式的天然气、油、煤和沥青。
如本文所使用，术语“烃流体”指的是烃或是气体或液体的烃的混合物。例如，烃流体可以包括烃或在地层条件下、在加工条件下或在环境条件（15℃和1个大气压的压力）下是气体或液体的烃的混合物。烃流体可以包括，例如，油、天然气、煤层甲烷、页岩油、热解油、热解气、煤的热解产物以及处于气态或液态的其他烃类。
如本文所使用，术语“流体”指的是气体、液体以及气体和液体的组合，以及气体和固体的组合，以及液体和固体的组合。
如本文所使用，术语“地下”指的是出现在地球表面以下的地质地层。
术语“地下地层”指的是地层流体可以驻留的地层或地层的一部分。所述流体可以是例如烃流体、烃气体、含水流体或其组合。
如本文所使用，术语“井眼”指的是通过钻孔或***导管到地下形成的在地下的孔。井眼可以具有大致圆形横截面，或其他横截面形状。如本文所使用，术语“井”，当指的是地层中的开孔时，可以和术语“井眼”互换使用。
术语“管状构件”或“管状体”指的是任何管，例如套管的管节、管道、衬管的一部分或短管节。
术语“防砂装置”意思是允许流体流入内孔或中心管，同时过滤掉来自周围地层的预定尺寸的砂、细料和颗粒状碎屑的任何细长管状体。绕丝筛管是防砂装置的一个实例。
术语“备用流动通道”意思是歧管和/或分流管的任何集合，其穿过封隔器或在封隔器周围提供流体连通，以允许砾石砂浆绕过环空区域中的封隔器元件或任何过早的砂桥，并且继续在下游进一步砾石充填。术语“备用流动通道”还可以表示歧管和/或分流管的任何集合，其穿过防砂装置或管状构件或在其周围提供流体连通（有或没有外部保护罩），以允许砾石砂浆绕过环空区域中的任何过早砂桥，并继续在该过早砂桥或任何井下工具的下方或上方和下方进行砾石充填。
具体实施方式的描述
本文将关于某些具体实施方式描述本发明。然而，就下面的详述具体到具体实施方式或具体用途而言，这旨在仅仅是说明性的，而不应解释为限制本发明的范围。
本发明的具体方面也将结合各个附图进行描述。在某些附图中，附图页的顶部意欲朝向地面，以及附图页的底部朝向井底。虽然井通常以基本垂直方向完成，但应当理解井也可以倾斜或甚至水平地完成。当描述性术语“上下”或“上”和“下”或类似术语在参看附图或在权利要求中被使用时，它们意欲指在附图页上或相对于权利要求术语的相对位置，并且不一定指在地面的方向，因为无论井眼如何取向，本发明都有用。
图1是示例性井眼100的横截面视图。井眼100限定从地面101延伸并进入地球的地下110的孔眼105。完成井眼100以在井眼100的下端具有裸眼井部分120。井眼100已经形成或准备用于生产供销售或使用的烃类（例如，通常是气体、油、缩聚物）和/或其他流体（例如，水、蒸汽、二氧化硅、其他气体）的目的。生产油管柱130被设置在孔眼105中，以便将来自裸眼井部分120的采出液向上传输到地面101。
在示例性井眼100中，裸眼井部分120穿过三个不同的地下层段。这些由上部层段112、中间层段114和下部层段116表示。上部层段112和下部层段116可以例如包含寻求生产的有价值石油矿床，而中间层段114可以在其孔容积内包含水或其他含水流体。这可能是由于含水层中天然水区、高渗透性条纹或天然裂缝的存在，或者由于从注入井指进(fingering)。在这种情况下，存在水会侵入井眼100的可能性。
可选地，上部层段112和中间层段114可以包含寻求生产、加工和销售的烃流体，而下部层段116可以包含一些石油连同不断增加量的水。这可能是由于形成圆锥形，这发生近井烃-水接触。在这种情况下，也存在水会侵入井眼100的可能性。
仍然可选地，上部层段112和下部层段116可以从砂或其他可渗透岩体生产烃流体，而中间层段114可以表示非渗透页岩或流体基本不可渗透的其他方面。
井眼100包括在124示意示出的井采油树。井采油树124包括关井阀126。关井阀126控制井眼100的采出液的流动。此外，地下安全阀132被设置来在地面或在地下安全阀132之上出现断裂或灾难性事件的情况下，阻止流体从生产油管130流动。井眼100可以任选地在裸眼井部分120内或刚好在裸眼井部分120之上具有泵（未示出），以从裸眼井部分120人工向上提升采出液到井采油树124。
井眼100通过将一系列管设置进入地下110完成。这些管包括有时候被称为地面套管或导管的第一套管柱102。这些管还至少包括第二套管柱104和第三套管柱106。这些套管柱104、106是为井眼100壁提供支撑的中间套管柱。中间套管柱104、106可以从地面垂下，或它们可以通过使用可扩展的衬管或衬管悬挂器从相邻更高的套管柱垂下。应当理解，不延伸回到地面的管柱（例如套管柱106）通常被称为“衬管”。
在图1的示例性井眼布置中，中间套管柱104从地面101垂下，而套管柱106从套管柱104的下端垂下。可以采用附加的中间套管柱（未示出）。本发明不限于所使用的套管布置类型。
套管柱102、104、106中的每个通过水泥108设定在合适位置。水泥108将地下110的各地层与井眼100彼此隔离。水泥108从地面101延伸到在套管柱106下端的深度“L”。应当理解，一些中间套管柱可以不完全固结。
环空区域204在生产油管130与周围的套管柱104、106之间形成。生产封隔器206密封靠近套管柱（或衬管）106下端“L”的环空区域204。
在许多井眼中，被称为生产油管的最后套管柱被固结在地下生产层段所在的深度处合适位置。然而，示例性井眼100作为裸眼井完成。因此，井眼100不包括沿裸眼井部分120的最后套管柱。
关于从具有裸眼井完井120的井眼生产烃流体，限制砂粒和其他细料的流入是期望的。为了在作业期间阻止地层颗粒迁移到生产柱130中，防砂装置200已经被下入在井眼100中。
图2提供图1的井眼100的裸眼井部分120的放大横截面视图。可以更清楚看见防砂装置200。每个防砂装置200包含被称为中心管205的细长管状体。中心管205通常由多个管节组成。中心管205（或组成中心管205的每个管节）通常具有小穿孔或狭缝，以允许采出液流入。
防砂装置200还包含围绕中心管205缠绕或以其他方式径向放置的过滤介质207。过滤介质207可以是围绕中心管205安装的金属网筛管或绕线。可选地，砂筛管的过滤介质包括膜筛管、可扩展的筛管、烧结的金属筛管、由形状记忆聚合物制成的多孔介质、用纤维材料填充的多孔介质或预填充的固体颗粒床。过滤介质207阻止大于预定尺寸的砂或其他颗粒流入中心管205和生产油管130中。
除了防砂装置200以外，井眼100还包括一个或多个任选的封隔器组装件210。在图1和2的示例性布置中，井眼100具有上部封隔器组装件210'和下部封隔器组装件210"。然而，可以使用另外的封隔器组装件210或只使用一个封隔器组装件210。封隔器组装件210'、210"独特配置来密封各个防砂装置200与井眼100的裸眼井部分120的周围壁201之间的环空区域（从图2的202可见）。进一步地，示例性封隔器组装件210'、210"被放置来隔离在中间层段114上面和下面的环空区域202。
每个封隔器组装件210'、210"可以具有至少两个封隔器。所述封隔器优选通过机械操作和液压力的组合进行坐封。封隔器组装件210表示上部封隔器212和下部封隔器214。每个封隔器212、214具有能够对周围井眼壁201至少提供临时流体密封的由弹性或热塑性材料制造的可扩展部分或元件。
上部封隔器212和下部封隔器214的元件应当能够抵抗与砾石充填过程相关的压力和负荷。通常，这样的压力从大约2000psi到3000psi。封隔器212、214的元件还应当抵抗由于自然断层、耗损、生产或注入引起的井眼和/或储层压力差引起的压力负荷。生产作业可以包括选择性生产或生产分配以满足规章要求。注入作业可以包括用于策略性储层压力维护的选择性流体注入。注入作业也可以包括在酸压裂、基体酸化或地层损害去除方面的选择性增产措施。
封隔器212、214的元件优选是杯型元件。在一个实施方式中，所述杯型元件不需要是不透液的，它们也不必升级(rate)为处理多个压力和温度循环。所述杯型元件只需要设计用于一次性使用，也就是在裸眼井井眼完成的砾石充填过程中。这是因为优选地中间可膨胀封隔器元件216也提供用于长期密封。
任选的中间封隔器元件216限定从合成橡胶化合物制造的可膨胀弹性材料。该可膨胀材料的合适实例可以在EasyWellSolution的或以及SwellFix的E-ZIPTM中发现。可膨胀封隔器216可以包括可膨胀聚合物或可膨胀聚合物材料，其对于本领域技术人员是已知的，并且其可以通过条件钻井液、完井液、采出液、注入液、增产液或其任意组合中的一种进行坐封。
芯轴215被示出通过封隔器212、214。可膨胀封隔器元件216优选地结合到芯轴215的外表面。可膨胀封隔器元件216被允许当被烃流体、地层水或其他致动流体接触时随着时间扩展。在封隔器元件216扩展时，其与周围区域如层段114形成流体密封。
上部封隔器212和下部封隔器214在砾石充填安装过程之前进行坐封。优选地，机械坐封的封隔器212、214在通过例如分流管（未在图2中示出）围绕可膨胀封隔器元件216转向的水基砾石充填流体中坐封。如果只使用烃可膨胀弹性体，所述元件直到机械坐封的封隔器212、214中任一个元件出现故障才发生扩展。
封隔器组装件210'、210"有助于控制和管理从不同区域产出的流体。在这方面，封隔器组装件210'、210"允许作业人员根据井的功能将层段封闭而不生产或注入。初始完井中封隔器组装件210'、210"的安装允许作业人员在井的生命期间切断一个或多个区域的生产，以限制水或在某些情况下不期望的非冷凝流体例如硫化氢的产出。作业人员可以毗邻于封隔器组装件210"设置塞子以封闭下部层段116。可选地，作业人员可以跨过两个封隔器组装件210'、210"中的每一个放置跨式封隔器，以封闭从中间层段114的产出。
现参看图3，图3是在一个实施方式中根据本发明的砂筛管管节300的透视图。示例性砂筛管管节300呈现用于图1和2的砂筛管管节200的一种布置。砂筛管管节300限定细长的管状体。更具体地，砂筛管管节300限定沿圆周布置在另一系列管节内的一系列管节，用于接收地层流体。
砂筛管管节300存在用于从地层流体过滤地层颗粒如粘土颗粒和砂子的目的。砂筛管管节300可以被放置在基本垂直完成的井眼中，例如图1的井眼100。可选地，砂筛管管节300可以沿水平完成或以其他方式偏斜的地层纵向放置。在地层流体进入井眼时，流体在压力下行进到砂筛管管节300中。然后流体前进到地面。地面可以是例如在图1中的地面101示出的陆地表面；可选地，地面可以是海洋底部（未示出）。
沿砂筛管管节300是过滤介质。所述过滤介质被分为第一区段310和第二区段320。在图3的布置中，指出第一区段310和第二区段320的两个分组。这些分组中每个代表“隔间”。隔间以30A和30B指示。
优选的是井眼用多个砂筛管管节300完成，每个管节300在10英尺（3.05米）与40英尺（12.19米）之间。每个砂筛管管节300具有至少一个隔间30A或30B。在一个隔间的情况下，所述隔间的长度可以高达筛管管节300的长度。也优选的是每个砂筛管管节具有至少两个以及甚至可能六个隔间30A/30B。例如，每个隔间长度可以在5英尺（1.52米）与10英尺（3.05米）之间。
在一种优选布置中，砂筛管管节300是30英尺（9.14米）长，并且包括第一个第一区段，接着是第一个第二区段，接着是第二个第一区段，接着是第二个第二区段，这四个区段中的每个长度大约是六英尺。剩下的六英尺被底流环315、挡板（例如图4B和7中的挡板350）、螺纹连接端（未示出）以及无眼管的延伸部分占用。无眼管的延伸部分将用于挡板延伸部分、隔间分隔器以及现场安装中的连接构成。
应当理解，管状区段的许多组合可以被采用。本发明并不受限于使用的隔间的尺寸或数量，除非在本文的权利要求中明确陈述。
为了将流体输送到地面101，砂筛管管节300包括中心管。所述中心管在图3的视图中不可见；然而，中心管在图4A的335b以及在图4B的335p示出。如将在下面更充分讨论，中心管335b表示无眼管的区段，而中心管335p是有穿孔或狭缝的管的区段。中心管335b和335p向地面101输送地层流体。
为了实现地层流体到地面101的输送，中心管335b、335p流体连通管状体330。管状体330表示“无眼”管状构件的区段。中心管335b、335p和管状体330可以是相同的管状构件。管状体330又流体连通生产油管130（在图1和2中示出）。管状体330在封隔器206处或在封隔器206下面螺纹连接到生产油管130，以形成将采出液运送到地面101的流体管道。在实践中，管状体330实际上可以是生产油管130的区段。可选地，管状体330也可以是螺纹连接到筛管管节300的管状体的区段。
管状体330的部分从隔间30A、30B的任一端或两端延伸。开口环305被施加于隔间30A、30B的相对端，形成隔间30A、30B与管状体330之间的密封。开口环305在下面的图5A和图5B中示出，并结合图5A和5B更全面地进行描述。
在砂筛管管节300中，管节300的过滤功能沿工具的长度是基本上连续的。然而，管节300的过滤介质不是连续的；相反，无眼中心管335b和带眼中心管335p的区段与第一过滤管310f以及第二过滤管320f是错开的。通过这种方式，如果第一管310f中过滤介质的一部分失效，砂的运动在进入带眼中心管335p之前将仍然被过滤。在这方面，地层流体仍然被迫沿着无眼中心管335b并向第二区段320流动，在此流体将接着通过第二过滤管320f的过滤介质并进入带眼中心管335p。
图4A提供图3的砂筛管管节300的一部分的分解透视图。具体地，可以看到砂筛管管节300的第一区段310。第一区段310首先包括细长的中心管335b。如可以看到的，中心管335b的这个区段是无眼管。
环绕中心管335b的是过滤管310f。过滤管310f限定沿其长度的过滤介质，并且用作第一可渗透区段。过滤管310f的一部分被切开，沿其暴露无眼（未穿孔）中心管335b。
用于过滤管310f的过滤介质可以是金属网筛管。可选地，以及如图4A的示例性布置所示，过滤介质是绕丝筛管。所述绕线筛管提供多个小的螺旋开口321或狭缝。螺旋开口321的尺寸允许地层流体进入，而限制大于某一规格的砂颗粒通过。
过滤管310f优选以基本同心的方式被放置在中心管335b的周围。过滤管310f具有第一端312和第二端314。第一端312和第二端314任选地向下逐渐变细到更小的外径。通过这种方式，端312、314可以被焊接到连接器零件，所述连接器零件控制在非带眼中心管335b与周围过滤管310f之间的环空区域318中地层流体的流动。
在图4A中，螺旋狭缝被示出沿过滤管310f的长度延伸。任选地，所述狭缝一直延伸到相对端312和314，以最大化流动覆盖。
在图4A的布置中，第一区段310包括开口环305。开口环305的尺寸被设计为接纳在管状体330上，然后抵靠过滤管310f的第一端312。图5A提供图4A的开口环305的放大透视图。示例性开口环305限定短管状体510，形成通过其中的孔眼505。
开口环305具有第一端512和第二端514。开口环305优选通过将两个半球形工件拼接在一起形成。在图5A中，可以看出两个接缝530从第一端512行进到第二端514。
图5B呈现图5A的开口环305的另一透视图。这里，开口环305被示出沿两个接缝530分开。在制造期间，两个半球形工件515被放置在管状体330上面并在第一端312抵靠过滤管310f。接着，接合的半圆球形工件515被焊接在一起，并且任选地还可以焊接到第一过滤管310f的第一端312。半圆球形工件515还可以被焊接到非带眼中心管335b或到管状体330。
为了密封非带眼中心管335b与周围过滤管310f之间的环空区域318，肩形件520沿开口环305的孔眼505放置。肩形件520被抵靠在过滤管310f上，以及其尺寸为至少部分填充环空区域318。肩形件520与第二端514之间的开口环305的较大内径的尺寸被设计紧密围绕靠近第一端312的过滤管310f的过滤介质装配。该紧密装配阻止预定尺寸的颗粒进入开口环305与过滤介质之间的间隙（未示出）。因此，开口环305有助于阻止地层流体在没有首先通过过滤管310f的过滤介质的情况下流到环空区域318。
需要指出，优选地，开口环305的每个端512、514具有肩形件520。短的管替代物（未示出）可以被***与过滤管310f相对的开口环305的孔眼505中。所述替代物具有用于螺纹连接到封隔器、防砂管节300的另一个隔间、无眼管的区段或完成井眼所需的任何其他管状体的螺纹端。
图4A还示出焊接环307。焊接环307是提供附加焊接料的任选环状体。通过这种方式，过滤管310f可以被密封地连接到焊接环307。焊接环307可以具有允许焊接环307被放置在管状体330上进行焊接的接缝309。任选的焊接环307在图3中也被示出毗邻于开口环305。
图4A还示出底流环315。在生产模式中，底流环315被设计来在地层流体流出第一区段310的环空区域并沿途至第二区段320时接收地层流体。底流环315被示出与过滤管310f的第二端314分开。
图6A提供图4A的底流环315的放大透视图。示例性底流环315限定短管状体610，其形成通过其中的孔眼605。
底流环315具有第一端612和第二端614。优选地，底流环315通过将两个半球形工件拼接在一起形成。在图6A中，可以看出两个接缝630从第一端612行进到第二端614。
图6B呈现图6A的底流环315的另一个透视图。在这里，底流环315被示出沿两个接缝630分开。在制造期间，两个半球形工件615被放置在第二端314处毗邻第一区段310的过滤管310f的外径上。接着，接合的半球形工件615被焊接在一起，并且也被焊接到中心管335b或过滤管310f的第二端314旁边的管状体330，以形成环形密封。
为了密封非带眼中心管335b与在过滤管310f的第二端314的周围过滤管310f之间的环空区域318，类似于图5A中的520的肩形件（在图3中看不见）沿靠近第一端612的底流环315的孔眼605放置。所述肩形件紧靠在过滤管310f的过滤介质上并且其尺寸为至少部分向环空区域318打开孔眼605。所述肩形件与第一端612之间的底流环315的较大孔眼直径的尺寸为紧密围绕靠近第二端314的过滤管310f的过滤介质装配。该紧密装配阻止预定尺寸的颗粒进入所述底流环与过滤管310f的过滤介质之间的间隙。底流环315阻止地层流体在没有首先通过过滤管310f的过滤介质的情况下流到环空区域318。
底流环315包括多个靠近第二端614的内脊620。脊620沿底流环315的内径径向地和等距离地隔开。内脊620在其间形成流动通道625。在地层流体离开第一区段310的环空区域318并进入砂筛管管节300的第二区段320时流动通道625接收地层流体。
地层流体进入底流环315的第一端612，并从第二端614释放出。从那里，地层流体流过第二区段320的过滤管320f。
图4B是图3的砂筛管管节300的另一部分的分解透视图。具体地，可以看到砂筛管管节300的第二区段320。第二区段320首先包括细长的中心管335p。如可以看到的，中心管335p的这个区段是带眼的。可选地，中心管335p可以具有狭缝或其他流体端口。在图4B中，流体端口在331可以看出。
环绕中心管335p的是第二过滤管320f。过滤管320f还包括过滤介质。过滤管320f作为第二可渗透区段。过滤管320f的一部分被切开，沿其暴露带眼中心管335p。示例性过滤管320f的过滤介质也是绕丝筛管，虽然其可以可选地是金属丝网。所述绕丝筛管提供多个小的螺旋开口321。螺旋开口321的尺寸为允许地层流体进入，而限制大于某一规格的砂颗粒通过。
第二过滤管320f具有第一端322和第二端324。第一端322和第二端324任选地向下逐渐变细到更小的外径。通过这种方式，端322、324可以被焊接到连接器零件305、307、315，所述连接器零件控制在过滤管320f与周围外壳340之间的环空区域328中的地层流体的流动。
在图4B中，可以再次看见底流环315。在这里，底流环315的第二端614要被连接靠近过滤管320f的第一端322。具体地，外壳340的内径被焊接在底流环315的主体610的外径上。通过这种方式，地层流体从环空区域318被密封地运送、穿过流动通道625并进入环空区域328中。
底流环315密封环空区域328的开口端。底流环被焊接在中心管338b上，并且提供从环空区域318到环空区域328的流动过渡。底流环将来自第一管的环流转换为大约8个周向间隔的流动端口。底流环315通过焊接也提供对外壳340的支撑。
在生产模式中，周向地围绕环空区域628分散地层流体是期望的。通过这种方式，在流体流过和穿过过滤管620f时，流体流更加均匀。因此，第二区段320也任选地包括挡环350。挡环350可以任选被放置在第二区段320正好前面但靠近第二区段320。
在图4B的视图中，底流环315从过滤管620f分拆开。可以看出，挡环350在底流环315与过滤管620f的中间。图7单独提供图4B的挡环350的放大透视图。示例性挡环350限定短管状体710，其形成通过其中的孔眼705。没有流体流过孔眼705。
挡环350具有第一端712和第二端714。挡环350优选通过将两个半球形工件拼接在一起形成。在图7中，可以看出两个接缝730从第一端712行进到第二端714。在制造期间，作为两个工件，接缝730能够使挡环350放置在非带眼管的区段的上面，作为带眼中心管335p的延伸部分。接着，接缝730被焊接在一起，并且挡环350被焊接在所选管的外面，以形成环形密封。
挡环350包括多个外脊或挡板720。挡板720围绕挡环350的外径径向地和等距离地放置。挡板720在地层流体从底流环315的第二端614排出时中断地层流体的线性流动。
在挡板720之间是多个流过通道725。流过通道725引导地层流体更加均匀地流向第二区段320的过滤介质320f的外径。
图7的挡环350是可任选地使用的许多流体阻挡布置的仅一种。图8A和8B提供备选布置中挡环850的透视图，其可以用于图4A和4B的砂筛管管节300中。
挡环850还表示短管状体810。短管状体810具有第一端812和第二端814。图8A的透视图呈现第二端814，而图8B的透视图呈现第一端812。挡环850可以包含类似于图5A中520的肩形件。
挡环850包括内肩形件820。围绕肩形件820径向和等距离布置的是多个流体分布端口825。流体分布端口825从底流环315的第二端614接收地层流体，并且将流体运送到第二过滤管320f周围的环空区域328中。
注意，第二区段320不需要采用确定的挡环，无论是环350、环850的形式，还是其他环的形式。相反，流体分散可以通过使用无眼管如管状体330的延伸长度发生。在这种情况下，外壳340在连接到底流环315之前在管状体330上面延伸。例如，2英尺（0.61米）到5英尺（1.52米）的管可以在底流环315与第二过滤管320f之间隔开布置。
返回图4B，第二区段320的分解透视图也包括焊接环307。焊接环307是被焊接到第二过滤管320f的过滤介质的第一端322和管状体330的环形体，以密封第二过滤管320f的第一端322。焊接环307阻止环空328中的流体在没有首先通过第二过滤管320f的过滤介质的情况下到达中心管335p上的流体端口331。任选地，焊接环307可以被开口环305代替或与开口环305结合。
图4B示出在打开时的过滤管320f的第二端324。在实际使用中，该第二端324将密封地连接到连接器。优选地，所述连接器是开口环305。开口环305可以在第二区段320的第二端324密封第二过滤管320f的过滤介质与中心管335p之间的环空区域328。被焊接到开口环305的外壳340密封环空区域328。
如所述，图3提供了在一个实施方式中砂筛管管节300的透视图。砂筛管300可以作为井下防砂装置的独立工具被安装。砂筛管300还可以被安装并被砾石充填环绕。在砾石充填完井中，砂筛管300任选地配备分流管。用于井筛管的示例性分流管在美国专利4,945,991、5,113,935和5,515,915中描述。
砂筛管管节300的外部特征在图3中示出。为了更好理解砂筛管管节300的流体控制功能，横截面视图是有利的。
图9A提供在一个实施方式中砂筛管900的一部分的侧横截面视图。砂筛管900沿井眼950的裸眼井部分布置。井眼950穿过地下地层960，环空908在砂筛管900与周围地层960之间形成。
从图9A可以看出，砂筛管900已经经受砾石充填。环空908以填泥料示出，表示砾石的存在。砾石充填提供对井眼900沿地层960的支撑并在生产期间有助于过滤地层颗粒。进一步地，在流体从地层960产出时，砂筛管900本身用于过滤地层颗粒。
示例性筛管900采用同心管，使得烃流动，同时滤除地层细料。在图9A的布置中，第一管是中心管（由930p和930b表示）；第二管是第一过滤管910；第三管是第二过滤管920；以及第四管是外壳940。
中心管930限定接收地层流体例如烃流体的内孔905。如图9A所示，中心管930提供交替的可渗透和不渗透区段。可渗透区段以930p示出，而不渗透区段以930b示出。可渗透区段930p允许地层流体进入孔眼905，而不渗透区段930b使地层流体转向到可渗透区段930p。
第一过滤管910围绕中心管930沿圆周布置。更具体地，第一过滤管910被同心布置在中心管的不渗透区段930b周围。
第二过滤管920毗邻于第一过滤管910，并且也围绕所述中心管沿圆周布置。更具体地，第二过滤管910被同心布置在所述中心管的可渗透区段930p周围。此外，外壳940被密封地放置在第二过滤管920周围。
过滤管910、920包含过滤介质。所述过滤介质被设计来截留大于预定尺寸的颗粒，而允许流体通过。所述过滤介质优选是绕线筛管，其中两个毗邻金属丝线之间的间隙尺寸被设计为限制大于预定尺寸的地层颗粒进入孔眼905。
砂筛管900的横截面视图在图9B和9C中提供。图9B是沿图9A的线B-B取的横截面视图，而图9C是沿图9A的线C-C取的横截面视图。线B-B切过中心管的不渗透或无眼区段930b，而线C-C切过中心管的可渗透或有狭缝的区段930p。
在图9B中，在中心管930b与周围的第一过滤管910之间可见第一环空区域918。同样，在图9C中，第二环空区域928在中心管930p与周围的第二过滤管920之间可见。此外，第三环空区域938在第二过滤管920与周围的外壳940之间可见。
返回参看图9A，底流环915被放置在第一过滤管910与第二过滤管920之间。底流环915将来自第一环空区域918的地层流体引导到第三环空区域938。外壳940的内径围绕底流环915的外径，以提供密封。
还可以从图9B和9C的横截面视图看出，一系列小管围绕砂筛管900径向布置。这些是分流管945。分流管945连接备用流体通道（未示出），以便沿着井眼950的一部分运送砾石砂浆，进行砾石充填作业。喷嘴942用作砾石砂浆的出口，以便绕过井眼环空908中的任何砂桥（未示出）或封隔器（例如图2的封隔器212、214）。
图9A、9B和9C的砂筛管900提供过滤介质的交错布置。这导致从地层960产出的流体被过滤两次。它进一步在过滤介质的一部分断开的情况下提供工程冗余。线9F显示地层流体到中心管930p的孔眼905中的运动。
从图9B和9C的横截面视图还可以看出，一系列任选的壁959被提供。壁959是基本不渗透的，并用于形成在管910、920内的腔室951、953。每个腔室951、953具有至少一个入口和至少一个出口。腔室951围绕第一管910布置，而腔室953围绕第二管920布置。腔室951和953是流体连接的。有或没有壁959，腔室951、953都被开口环305、管910、920、中心管930b、底流环315以及外壳940约束。腔室951、953适于在管的可渗透区段受到损害或损坏并允许大于预定尺寸的地层颗粒侵入的情况下聚集颗粒以逐渐增加流体流过腔室951、953的阻力。
当第一过滤管的过滤介质区段破坏时，砂将进入环空区域918，继续行进到环空区域938，并被保留在第二管920上。随着砂在环空区域938聚集并开始填满腔室953，在第二导管920周围的所述腔室953中的流体阻力增加。换句话说，在填满砂的隔间中的摩擦压力损耗增加，导致沿受损的腔室953通过第一管910的逐渐减小的流体/砂流动。这样，流体产出沿其他隔间被基本上转向到第一管910。在注入模式期间，该同一“备份***”也对于第二管920运行。如果在第二管920中发生故障，使得地层颗粒通过第二管920，则腔室951将至少部分被砂填充。这增加了摩擦压力损耗，产生逐渐减小的通过受损第二管920的流体/砂流。这样，流体产出沿砂筛管900被基本上转向到其他第二管920。
沿相应第一过滤管910和第二过滤管920的隔间30A、30B的数量或腔室951、953的数量将取决于完井层段的长度、产量、井眼950的孔眼尺寸以及制造成本。更少的隔间将使更大的隔间尺寸成为可能，并且如果砂渗入腔室951或953则产生更少的冗余流动路径。更大数量的腔室953、951可减少腔室尺寸，增加摩擦压力损耗，以及降低井产能。操作人员可以选择调整腔室951、953的相对尺寸和形状。
砂筛管900提供防砂装置的工程冗余。在作业时，在第一过滤管910或第二过滤管920故障的情况下，砂将开始填充第一过滤管910与第二过滤管920之间的间隙，这将在后面的过程中阻断筛管的那部分。因此，不是通过筛管的受损区段产生砂，而是本发明往往通过在其中累积碎屑阻断筛管的那个区段。因此，可以说本发明的筛管能够自愈到往往阻断流体通过受损筛管区段的程度。当然，这种计划性阻断的一个结果是井此后的产出将少量降低，但当替代方案可能是关闭井并将筛管拉出进行昂贵的修井时这是小的代价。
用于在地下地层中完成井眼的方法也在本文提供。图10提供在一个实施方式中通过使用防砂装置完成井眼的方法1000的步骤的流程图。
方法1000首先包括提供防砂装置。这从方框1010可见。在其各个实施方式中，所述防砂装置根据上述防砂管节300设计。防砂管节300可以具有一个、两个、三个或多个隔间。在任何情况下，防砂装置的中心管与生产油管柱流体连通。
防砂装置可以作为独立的筛管被下到新的井眼中。可选地，防砂装置可以与砾石充填一起被放置在井眼中。在任一种情况下，方法1000还包括将防砂装置下到井眼中。这在图10的方框1020示出。防砂装置被下降到选择的地下位置。从而防砂装置在井眼中在防砂装置与周围井眼之间形成环空。
方法1000进一步包括将砾石砂浆注入到井眼中。这个步骤在方框1030提供。注入砾石砂浆是为了在防砂装置周围的环空中形成砾石充填。
在一方面，防砂装置包括在第一过滤管以及第二过滤管外部的至少一个分流管。这在方框1040示出。所述至少一个分流管沿第一隔间和第二隔间纵向延伸，并且在砾石充填作业期间提供砾石砂浆的备用流动通道。在这种情况下，方法1000进一步包括至少部分通过所述至少一个分流管注入砾石砂浆，以允许所述砾石砂浆绕过在所述防砂装置周围的任何过早的砂桥或任何封隔器，以便井眼在环空内被更均匀地砾石充填。
在方法1000的可选布置中，防砂装置被下到现有的井眼中。这在方框1025示出。在这种情况下，防砂装置被放置在现有完井工具的内径内。这类完井工具可以是例如带眼管或以前的砂筛管。
在方法1000的一个实施方式中，地层流体包括烃流体。方法1000则进一步包括从地下地层产出烃流体。这从方框1050可见。从地下地层产出烃流体意思是通过第一过滤管的过滤介质、沿第一环空区域、通过底流环、进入第三环空区域、通过第二过滤管的过滤介质、进入中心管的可渗透区段以及沿生产油管向上产出烃。
可选地，方法1000进一步包括将流体注入到地下地层中。这从方框1060可见。将流体注入到地下地层中意思是将含水（或其他）流体注入到生产油管柱中，以及接着进一步将含水流体注入到中心管中，通过第二过滤管的过滤介质，通过底流环，通过第一过滤管的过滤介质，以及进入周围的地下地层中。
在另一实施方式中，本文提供的技术和装置可以包括从井眼产出流体的***，所述***包括：向包括可产出流体的地下地层提供井眼；通过将防砂装置下到井眼中选定的地下位置，并且从而在井眼中在所述防砂装置与周围的井眼之间形成环空，准备所述井眼以控制砂产出，所述防砂装置包括：至少第一隔间，其中每个隔间包括：具有可渗透区段和不渗透区段的中心管，所述中心管与井眼内的油管柱流体连通，围绕所述中心管并在所述中心管与第一过滤管之间形成第一环空区域的第一过滤管，所述第一过滤管具有毗邻于所述中心管的不渗透区段的过滤介质，也围绕所述中心管并在所述中心管与第二过滤管之间形成第二环空区域的第二过滤管，所述第二过滤管具有毗邻于所述中心管的可渗透区段的过滤介质，密封地围绕至少第二过滤管并在第二过滤管与周围外壳之间形成第三环空区域的无眼管状外壳，以及被布置在第一过滤管与第二过滤管之间并将第一环空区域置于与第三环空区域流体连通的底流环，以及所述底流环具有在端部密封地接纳无眼管状外壳的外径；以及通过使流体通过所述防砂装置的至少一部分，从所述井眼产出流体。
上述发明提供改进的防砂装置，以及使用改进的砂筛管完成井眼的改进方法。可以如下要求保护防砂装置：
1.一种用于限制井眼内颗粒流动的防砂装置，所述防砂装置包括：
至少第一隔间；
其中每个隔间包括：
具有可渗透区段和不渗透区段的中心管，
第一过滤管，其围绕所述中心管并在所述中心管与第一过滤管之间形成第一环空区域，所述第一过滤管具有毗邻于所述中心管的不渗透区段的过滤介质，
第二过滤管，其也围绕所述中心管并在所述中心管与第二过滤管之间形成第二环空区域，所述第二过滤管具有毗邻于所述中心管的可渗透区段的过滤介质，
无眼管状外壳，其围绕所述第二过滤管并在所述第二过滤管与周围外壳之间形成第三环空区域，以及
沿所述中心管布置在第一过滤管与第二过滤管之间的底流环，所述底流环将所述第一环空区域置于与所述第三环空区域流体连通，以及所述底流环具有在端部密封地接纳所述无眼管状外壳的外径。
2.根据分段1所述的防砂装置，其中所述第一过滤管的过滤介质和第二过滤管的过滤介质每个包括绕线筛管或金属丝网。
3.根据分段1所述的防砂装置，其进一步包括：
毗邻于所述第一过滤管和第二过滤管的至少一个分流管，所述至少一个分流管沿所述至少第一隔间纵向延伸并在砾石充填作业期间提供砾石砂浆的备用流动路径。
4.根据分段1所述的防砂装置，其进一步包括：
至少第二隔间。
5.根据分段1所述的防砂装置，其中所述底流环包括：
具有内径和外径的管状体；
围绕所述内径径向地和等距离地隔开的至少两个内脊；
以及
在所述至少两个内脊之间的用于引导地层流体的流动通道。
6.根据分段5所述的防砂装置，其中：
所述流动通道被定向为在生产作业期间引导来自所述第一环空区域的采出液流到第三环空区域中。
7.根据分段6所述的防砂装置，其进一步包括：
挡环，其被布置在所述底流环与第二过滤管之间，用于在所述流体从所述第一环空区域移动到第三环空区域时周向地分散流体；并且
其中所述挡环包括具有内径和外径的管状体。
8.根据分段7所述的防砂装置，其中所述挡环进一步包括：
围绕所述外径径向地和等距离地隔开的至少两个外挡板；以及
在所述至少两个外挡板之间的用于分散地层流体的流动通道。
9.根据分段7所述的防砂装置，其中所述挡环进一步包括：
内肩形件；以及
围绕所述内肩形件径向地和等距离地放置的多个流体分布端口，所述流体分布端口被配置来接收来自所述底流环的地层流体并将所述地层流体运送到第三环空区域中。
10.根据分段6所述的防砂装置，其进一步包括：
无眼管区段，其被布置在所述底流环与第二过滤管之间，用于允许在所述流体从所述第一环空区域移动到第三环空区域时流体径向分散；并且
其中所述外壳也环绕所述无眼管区段。
11.根据分段5所述的防砂装置，其中：
所述流动通道被定向为在注入作业期间引导来自所述第三环空区域的注入流体流到第一环空区域中。
12.根据分段1所述的防砂装置，其进一步包括：
被布置在（i）第一环空区域，（ii）第三环空区域，或（iii）两者中的至少一个壁，以便在（i）第一环空区域，（ii）第三环空区域，或（iii）两者中形成至少一个腔室；
其中所述腔室具有至少一个入口和至少一个出口；并且其中所述至少一个腔室适于在所述至少一个入口被损坏的情况下在所述腔室中累积颗粒，以逐渐增加流体流过所述腔室的阻力，并允许大于预定尺寸的颗粒通过进入所述腔室。
13.一种用于在地下地层中完成井眼的方法，所述方法包括：
提供防砂装置，所述防砂装置包括：
至少第一隔间；
其中每个隔间包括：
具有可渗透区段和不渗透区段的中心管，所述中心管与井眼内的油管柱流体连通，
第一过滤管，其围绕所述中心管并在所述中心管与第一过滤管之间形成第一环空区域，所述第一过滤管具有毗邻于所述中心管的不渗透区段的过滤介质，
第二过滤管，其也围绕所述中心管并在所述中心管与第二过滤管之间形成第二环空区域，所述第二过滤管具有毗邻于所述中心管的可渗透区段的过滤介质，
无眼管状外壳，其密封地围绕至少所述第二过滤管并在所述第二过滤管与周围外壳之间形成第三环空区域，以及
底流环，其被布置在所述第一过滤管与所述第二过滤管之间，并且将所述第一环空区域置于与所述第三环空区域流体连通，并且所述底流环具有在端部密封地接纳所述无眼管状外壳的外径；以及
将所述防砂装置下到井眼中选择的地下位置，并且从而在井眼中在所述防砂装置与周围井眼之间形成环空区域。
14.根据分段13所述的方法，其进一步包括：
将砾石砂浆注入到所述井眼中，以便在所述防砂装置周围和所述环空内形成砾石充填。
15.根据分段13所述的方法，其中所述至少第一隔间至少包括第一隔
间和第二隔间。
16.根据分段13所述的方法，其中所述第一过滤管的过滤介质和第二过滤管的过滤介质每个包括绕线筛管或金属丝网。
17.根据分段14所述的方法，其中：
所述防砂装置进一步包括毗邻于所述第一过滤管、第二过滤管和外壳的至少一个分流管，所述至少一个分流管基本上沿所述第一隔间纵向延伸并在砾石充填作业期间提供砾石砂浆的备用流动路径；并且
所述方法进一步包括：
至少部分通过所述至少一个分流管注入所述砾石砂浆，以允许所述砾石砂浆绕过所述防砂装置周围的任何过早砂桥，以便所述井眼在所述防砂装置周围的环空内被更均匀地砾石充填。
18.根据分段13所述的方法，其中：
所述油管是生产油管柱，使得所述中心管与生产油管柱流体连通；
所述底流环的流动通道被定向为在生产作业期间引导来自所述第一环空区域的采出液流到第三环空区域中；
所述地层流体包括烃流体；并且
所述方法进一步包括：
从地下地层，通过第一过滤管的过滤介质，沿第一环空区域，通过底流环，进入第三环空区域，通过第二过滤管的过滤介质，进入第二环空区域，通过所述中心管的可渗透区段，以及沿生产油管向上，产出烃流体。
19.根据分段18所述的方法，其中所述防砂装置进一步包括：
挡环，其被布置在所述底流环与第二过滤管之间，用于在所述流体从第一环空区域移动到第三环空区域时周向地分散流体。
20.根据分段13所述的方法，其中：
所述中心管与注入管柱流体连通；以及
所述底流环的流动通道被定向为在流体注入作业期间引导来自第三环空区域的注入流体流到第一环空区域中。
21.根据分段20所述的方法，其进一步包括：
将流体注入到生产油管中；以及
进一步将所述流体注入到所述中心管中，通过所述第二过滤管的过滤介质，进入第三环空区域中，通过所述底流环，进入所述第一环空区域中，通过第一过滤管的过滤介质，并且进入周围的地下地层。
22.根据分段13所述的方法，其进一步包括：
将至少第一隔间下到先前完成井眼的完井工具的内径中。
23.一种用于从井眼产出流体的***，所述***包括：
向包括可采出流体的地下地层提供井眼；
通过将防砂装置下到井眼中选择的地下位置，并且从而在井眼中在所述防砂装置与周围井眼之间形成环空，准备所述井眼，以控制砂产出，所述防砂装置包括：
至少第一隔间，其中每个隔间包括：
具有可渗透区段和不渗透区段的中心管，所述中心管与所述井眼内的油管柱流体连通，
第一过滤管，其围绕所述中心管并在所述中心管与第一过滤管之间形成第一环空区域，所述第一过滤管具有毗邻于所述中心管的不渗透区段的过滤介质，
第二过滤管，其也围绕所述中心管并在所述中心管与第二过滤管之间形成第二环空区域，所述第二过滤管具有毗邻于所述中心管的可渗透区段的过滤介质，
无眼管状外壳，其密封地围绕所述至少第二过滤管并在所述第二过滤管与周围外壳之间形成第三环空区域，以及
底流环，其被布置在所述第一过滤管与所述第二过滤管之间，并且将所述第一环空区域置于与所述第三环空区域流体连通，并且所述底流环具有在端部密封地接纳所述无眼管状外壳的外径；以及通过使流体通过所述防砂装置的至少一部分，从所述井眼产出所述流体。
虽然将明白本文所述的本发明被完好地设计来实现上述的益处和优点，但是应当理解本发明容易在不偏离其精神的情况下进行各种更改、改变和变化。提供改进的防砂装置用于限制颗粒从地下地层到井眼内管状体的流动。

Claims (24)

1.一种用于限制井眼内颗粒流动的防砂装置，所述防砂装置包括：
至少第一隔间，其中每个隔间包括：
具有可渗透区段和不渗透区段的中心管，
第一过滤管，其围绕所述中心管并在所述中心管与所述第一过滤管之间形成第一环空区域，所述第一过滤管具有毗邻于所述中心管的所述不渗透区段的过滤介质，
第二过滤管，其也围绕所述中心管并在所述中心管与所述第二过滤管之间形成第二环空区域，所述第二过滤管具有毗邻于所述中心管的所述可渗透区段的过滤介质，
无眼管状外壳，其围绕所述第二过滤管并在所述第二过滤管与周围外壳之间形成第三环空区域，以及
沿所述中心管布置在所述第一过滤管与所述第二过滤管之间的底流环，所述底流环将所述第一环空区域置于与所述第三环空区域流体连通，并且所述底流环具有在端部密封地接纳所述无眼管状外壳的外径。
2.根据权利要求1所述的防砂装置，其中所述第一过滤管和所述第二过滤管每个被基本同心地放置在所述中心管周围。
3.根据权利要求1所述的防砂装置，其中所述第一过滤管的过滤介质和所述第二过滤管的过滤介质每个包括绕线筛管或金属丝网。
4.根据权利要求1所述的防砂装置，其进一步包括：
至少第二隔间。
5.根据权利要求4所述的防砂装置，其进一步包括：
毗邻于所述第一过滤管和所述第二过滤管的至少一个分流管，所述至少一个分流管沿所述第一隔间和所述第二隔间基本上纵向延伸并在砾石充填作业期间提供砾石砂浆的备用流动路径。
6.根据权利要求1所述的防砂装置，其中所述底流环包括：
具有内径和外径的管状体；
围绕所述内径径向地和等距离地隔开的至少两个内脊；以及
在所述至少两个内脊之间的用于引导地层流体的流动通道。
7.根据权利要求6所述的防砂装置，其中：
所述流动通道被定向为在生产作业期间引导来自所述第一环空区域的采出液流到所述第三环空区域中。
8.根据权利要求7所述的防砂装置，其进一步包括：
挡环，其被布置在所述底流环与所述第二过滤管之间，用于在所述流体从所述第一环空区域移动到所述第三环空区域时周向地分散流体；并且
其中所述挡环包括具有内径和外径的管状体。
9.根据权利要求8所述的防砂装置，其中所述挡环进一步包括：
围绕所述外径径向地和等距离地隔开的至少两个外挡板；以及
在所述至少两个外挡板之间的用于分散地层流体的流动通道。
10.根据权利要求8所述的防砂装置，其中所述挡环进一步包括：
内肩形件；以及
围绕所述内肩形件径向地和等距离地放置的多个流体分布端口，所述流体分布端口被配置来接收来自所述底流环的地层流体并将所述地层流体运送到所述第三环空区域中。
11.根据权利要求7所述的防砂装置，其进一步包括：
无眼管区段，其被布置在所述底流环与所述第二过滤管之间，用于在所述流体从所述第一环空区域移动到所述第三环空区域时允许流体周向地分散；并且
其中所述外壳也环绕所述无眼管区段。
12.根据权利要求6所述的防砂装置，其中：
所述流动通道被定向为在注入作业期间引导来自所述第三环空区域的注入流体流到所述第一环空区域中。
13.根据权利要求8所述的防砂装置，其中：
所述第二过滤管包括靠近所述第一过滤管的第一端，以及远离所述第一过滤管的第二端；以及
底流环被布置靠近所述第二过滤管的第一端。
14.根据权利要求13所述的防砂装置，其中：
在所述第一隔间中的所述第二环空区域和所述第三环空区域在所述第二过滤管的第二端被密封；以及
围绕所述第二过滤管的所述无眼管状外壳也在所述第二过滤管的第二端被密封。
15.根据权利要求1所述的防砂装置，其进一步包括：
被布置在(i)所述第一环空区域，(ii)所述第三环空区域，或(iii)两者内的至少一个壁，以便在(i)所述第一环空区域，(ii)所述第三环空区域，或(iii)两者中形成至少一个腔室；
其中所述腔室具有至少一个入口和至少一个出口；并且其中所述至少一个腔室适于在所述至少一个入口被损坏的情况下在所述腔室中累积颗粒，以逐渐增加流体流过所述腔室的阻力，并允许大于预定尺寸的颗粒通过进入所述腔室。
16.一种用于在地下地层中完成井眼的方法，该方法采用根据前述权利要求任一项所述的防砂装置，所述方法包括：
提供防砂装置，所述防砂装置包括：
至少第一隔间，其中每个隔间包括：
具有可渗透区段和不渗透区段的中心管，所述中心管与所述井眼内的油管柱流体连通，
第一过滤管，其围绕所述中心管并在所述中心管与所述第一过滤管之间形成第一环空区域，所述第一过滤管具有毗邻于所述中心管的所述不渗透区段的过滤介质，
第二过滤管，其也围绕所述中心管并在所述中心管与所述第二过滤管之间形成第二环空区域，所述第二过滤管具有毗邻于所述中心管的所述可渗透区段的过滤介质，
无眼管状外壳，其密封地围绕至少所述第二过滤管并在所述第二过滤管与周围外壳之间形成第三环空区域，以及
底流环，其被布置在所述第一过滤管与所述第二过滤管之间，并且将所述第一环空区域置于与所述第三环空区域流体连通，并且所述底流环具有在端部密封地接纳所述无眼管状外壳的外径；以及
将所述防砂装置下到井眼中选择的地下位置，并且从而在所述井眼中在所述防砂装置与周围井眼之间形成环空。
17.根据权利要求16所述的方法，其进一步包括：
将所述至少第一隔间下到先前完成井眼的完井工具的内径中。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述完井工具是带眼管或防砂装置。
19.根据权利要求16所述的方法，其进一步包括：
将砾石砂浆注入到所述井眼中，以便在所述防砂装置周围和所述环空内形成砾石充填。
20.根据权利要求16所述的方法，其中所述第一过滤管的过滤介质和所述第二过滤管的过滤介质每个包括绕线筛管或金属丝网。
21.根据权利要求16所述的方法，其中所述至少第一隔间至少包括第一隔间和第二隔间。
22.根据权利要求16所述的方法，其中：
所述防砂装置进一步包括毗邻于所述第一过滤管、所述第二过滤管和所述外壳的至少一个分流管，所述至少一个分流管沿所述第一隔间基本上纵向延伸并在砾石充填作业期间提供砾石砂浆的备用流动路径；以及
所述方法进一步包括：
至少部分通过所述至少一个分流管注入所述砾石砂浆以允许所述砾石砂浆绕过所述防砂装置周围的任何过早砂桥或封隔器，以便所述井眼在所述防砂装置周围的环空内被更均匀地砾石充填。
23.根据权利要求16所述的方法，其中：
所述油管柱是注入管柱，以便所述中心管与注入管柱流体连通；以及
所述底流环的流动通道被定向为在流体注入作业期间引导来自所述第三环空区域的注入流体流到所述第一环空区域中。
24.根据权利要求23所述的方法，其进一步包括：
将流体注入到所述油管柱中；以及
进一步将所述流体注入到所述中心管中，进入所述第二环空区域中，通过所述第二过滤管的过滤介质，进入第三环空区域中，通过所述底流环，进入所述第一环空区域中，通过所述第一过滤管的过滤介质，以及进入周围的地下地层中。
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