[发明专利]多孔介质筛

说明书

技术领域

本发明总体而言涉及在从地层中的井眼产出流体期间用于控砂的装置，更具体地、但非排它性地涉及能够过滤来自生产井中的地层流体的颗粒物质的多孔介质筛。

背景技术

在从穿越地层的井系统产出碳氢化合物的期间，可能会产出例如砂之类的颗粒物质。井系统可包括用于控砂的装置和过程。砂的产出会制约生产率、侵蚀井系统的组件、妨碍井眼通道、干扰井下设备的工作并且存在清理的困难。控砂可包括防止来自地层的砂、淤泥或其它颗粒进入井系统的井眼或靠近井眼的区域。控砂可减少或防止砂和其它颗粒移动到靠近井眼的区域中，砂和其它颗粒迁移到靠近井眼的区域中，以避免制约流体从地层的产出。在一些地层中，控砂能够有助于保持地层中的围绕井眼的流体储藏结构。

人们期望能够防止从穿越含烃地层的井产出颗粒物质。

发明内容

在一些实施例中，提供一种多孔介质筛，该多孔介质筛能设置在穿过流体生产层(fluid-producing formation，流体产出地层)的井眼中。该多孔介质筛可包括多孔介质(例如泡沫状材料(foam，海绵状物))和保持结构。该多孔介质可以是包括一个或多个孔的材料。所述一个或多个孔可适于允许流体流过该多孔介质，并防止一种或多种颗粒流过该多孔介质。该保持结构可适于将该多孔介质保持在沿周向包围管柱的一段的位置。该保持结构还可适于防止该多孔介质的径向膨胀或该多孔介质的轴向膨胀。

对这些说明性的方案和特征的述及并非是要限制或限定本发明，而是要提供多个示例来帮助理解本申请所公开的创造性概念。在参阅整个申请文件之后，应易于领会本发明的其它方案、优点以及特征。

附图说明

图1为具有根据本发明一个实施例的多孔介质筛的井系统的示意图。

图2为具有根据本发明一个实施例的多孔介质筛的一段管柱的局部立体图。

图3为具有根据本发明一个实施例的多孔介质筛的一段管柱的纵向剖视图。

图4为具有根据本发明一个实施例的多孔介质筛的一段管柱的横向剖视图。

图5为具有根据本发明一个实施例的一段管柱的立体图，在该管柱的该段的开口内具有多孔介质。

图6为具有根据本发明一个实施例的一段管柱的纵向剖视图，在该管柱的该段的开口内具有多孔介质。

图7为具有根据本发明一个实施例的一段管柱的横向剖视图，在该管柱的该段的开口内具有多孔介质。

图8示出可用作根据本发明一个实施例的多孔介质筛的多孔介质的碳泡沫(carbon foam)。

图9示出根据本发明一实施例的可用作多孔介质筛的多孔介质的碳化硅泡沫。

具体实施方式

本发明的某些方案和实施例针对一种多孔介质筛，该多孔介质筛可被设置在穿过流体生产层的井眼中。该多孔介质筛可包括多孔介质，例如金属泡沫或其它泡沫状材料。该多孔介质可包括直径适当的多个孔，以防止或阻挡来自地层的产出流体中的颗粒进入井系统中的管柱的一段中，并允许产出流体流入管柱。保持结构(例如刚性罩)可防止多孔介质膨胀。与例如使用由不可渗透材料形成的一系列金属网孔过滤层的可膨胀防砂筛组件相比，使用由防止多孔介质膨胀的保持结构约束的多孔介质可提供更简单和成本更低的控砂方案。

该多孔介质筛可包括具有一个或多个孔的多孔介质。该多孔介质可以是例如包括具有一系列孔的连续材料的蜂窝状结构。该连续材料可提供一框架，多个孔可位于该框架中。孔可以是连续材料内的空的空间。上述多孔介质的示例可包括但不限于固体材料或泡沫状材料。上述孔可互相连接使得这些孔形成一系列穿过该多孔介质的通道，使得流体或其它物质可移动穿过此材料。由多个孔形成的一系列的通道和由连续材料提供的框架可以是连续的，以形成两个彼此贯穿的连续体。

该多孔介质的孔可适于允许流体流过该多孔介质，并防止颗粒流过该多孔介质。多孔介质的示例可包括(但不限于)碳泡沫、硅泡沫、碳化硅泡沫、金属泡沫、聚脂泡沫、聚氨酯泡沫、具有可溶性多孔介质的环氧树脂、硅碳泡沫等。

基于待筛出的颗粒的预期颗粒尺寸和给定地层的产出流体的粘度，可以改变多孔介质的孔隙率(porosity)。术语“孔隙率”可指的是材料中的孔的度量(measurement)，表示空的空间的体积与总体积之比的百分数。还可以改变多孔介质中的孔的平均尺寸。多孔介质的一个示例是具有孔隙率的金属泡沫，其中金属泡沫的体积的75％至95％包括空的空间，平均孔尺寸为5至10毫米。多孔介质的另一示例是具有孔隙率的碳泡沫，其中金属泡沫的体积的3％包括空的空间，平均孔尺寸是0.1毫米。