[发明专利]深度过滤的颗粒控制滤网

说明书

本发明基于2006年5月4日提交的申请号为60/797,897的美国专利申请，并要求其优先权，在此结合其全部公开内容作为参考。 

技术领域

本发明涉及用于深度过滤的颗粒控制滤网，具体地用于井中。 

背景技术

在油井和天然气井中的流体和气体一般包括需要过滤的颗粒，包括砂子、泥土和其它松散的颗粒物质。在生产的流体和打井设备中存在的砂子和其它细小颗粒往往导致昂贵的打井机械和硬件的快速磨蚀。 

地下过滤器，也称为滤砂网或井滤网，已经用于石油行业，以去除生产的流体中的颗粒。井滤网一般是管状的，并且包括多孔的底管，裹住并固定到底管上的多孔渗水过滤层，以及外罩。井滤网用在流体进入采油管柱的位置，使得生产的流体在进入采油管柱和泵送到地面之前必须通过过滤层进入多孔的底管。 

在井下过滤的情况下，编织的金属丝网被认为是表面过滤器，意思是说丝网防止要求微米尺寸和更大的颗粒通过丝网，所有的颗粒被限制在丝网的上面。缠线也是一种普通的表面过滤器。缠线通常是裹住底管的三角形金属线，金属线之间给出间隙，以达到微米级。用表面过滤器的困难之一是随着在过滤层上拦住的颗粒增大，开口间距越来越小，因此，只能拦住越来越小的颗粒。最终，拦住的颗粒小到过滤器被阻塞，严重地减少或阻止地层流体流过滤网，到达底管。 

在一些地方存在又稠又粘的烃类的大储藏量，例如，委内瑞拉的奥里诺科河地带，阿尔伯达的含油砂，以及苏门答腊岛、中国、巴西、北海的矿区。重油是含沥青的、稠密(即，低API比重)和粘性的油，其的化学特性在于存在沥青质，沥青质是在油中结合大部分硫磺和金 属的非常大分子。重油一般具有小于22度API比重的比重，粘性大于100厘泊。超重油是API比重小于10度的重油。天然沥青，也称为沥青砂或含油砂，一般具有大于10,000厘泊的粘性。含油砂可以包括低达10％沥青和85％或更高的泥土、砂子和岩石。重油难以从地层中去除，还比普通油田包括更多的颗粒物质。因此，重油也比普通油田更难过滤。 

因此，需要具有更高过滤性能的井下过滤组件，尤其是用于重油的过滤组件。 

发明内容

在各个方面，本发明使用深度过滤，以将不同尺寸的颗粒限制在过滤介质厚度的不同位置。较大的颗粒限制在丝网的外层，用次层限制越来越小的颗粒，直到达到最终想要的微米级。这样防止越来越细微的颗粒积聚使得阻塞出现，并且增加过滤的颗粒持有容量，让过滤器有更长的寿命。 

一方面，颗粒控制滤网包括支撑层。第一过滤层围绕支撑层设置。第二过滤层围绕第一过滤层设置。第三过滤层围绕第二过滤层设置。每层过滤层具有孔尺寸。第三过滤层的孔尺寸大于第二过滤层的孔尺寸。第二过滤层的孔尺寸大于第一过滤层的孔尺寸。 

另一方面，井下地层中过滤流体的方法包括提供包含底管的组件和颗粒控制滤网组件。颗粒控制滤网组件包括支撑层，围绕支撑层设置的第一过滤层，围绕第一过滤层设置的第二过滤层。每层过滤层具有孔尺寸。颗粒控制滤网组件的至少第一端沿周向焊接到底管上。该部件设置到井下包括重油的流体的地层中。流体通过颗粒控制滤网组件从地层吸出并吸入底管。颗粒控制滤网组件过滤流体。 

附图说明

图1井下组件的实施例的切开透视图。 

图2A是图1的井下组件的一侧切开的视图。 

图2B是井下组件的另一实施例的一侧切开的视图。 

图3A是图1的井下组件的局部剖视图。 

图3B是井下组件的另一实施例的局部剖视图。 

图4是图1的井下组件的端视图。 

图5是井下组件的实施例的透视图。 

图6是表示测试各种滤网组件的压力下降与时间的函数的曲线图。 

图7是表示测试各种滤网组件的保持颗粒量与时间的函数的曲线图。 

图8是表示测试各种滤网组件的压力下降与时间的函数的曲线图。 

图9是表示测试各种滤网组件的保持颗粒量与时间的函数的曲线图。 

具体实施方式

参照附图对本发明进行说明，其中相同的元件用相同的附图标记表示。通过以下说明可更好地理解本发明的各个元件的关系和功能。这样定义的每个方面可以与其它任何方面结合，除非清楚地指出相反。以下说明的实施例仅仅作为示例，本发明不限于附图所示的实施例。