[发明专利]可渗透选择性隔离过滤网

说明书

本发明一般地涉及油井、气井、水井和地下污染整治井的设备，具体地说，本发明涉及从地层中的液体、气体和有毒的采出物中过滤出砂和不需要的固体的具有可渗透隔离过滤网段的线绕过滤网。

在已有技术中公开了多种类型的过滤网和过滤器装置或井衬管，用于在基本上不影响液体或气体的采出量的情况下从油、气、水和污染整治井中开采的液体和气体中过滤出砂子和其它固体。井衬管有时作为从液体中过滤出砂子的井底装置，其中过滤网的孔隙的大小应能阻止地层的砂子的移动，但能使液体连续流入井孔中。砾石和其它颗粒状材料与过滤网一起使用，诸如“砾石填充”井衬管，其中、砾石或颗粒的大小应能阻止地层的砂子的移动，过滤网孔隙的大小应能阻止砾石或颗粒的移动，能使液体连续地流过。

普通的井衬管采用其管壁上有许多通孔的基管，其周围有若干纵向延伸的间隔条、棒或圈，在它们的周围继续缠绕金属线，缠绕上的金属线成螺旋形精细地隔开，以使线与线之间留有一个预定的不变的间隔。该间隔可使液体流过缠绕并阻止砂或砾石这样的颗粒材料的移动。象这样一种井衬管通常被称做“线绕”过滤网。

大多数“线绕”井衬管的共同特征是在基管和缠绕线之间具有一个“内部环状空间”或空间。需要有该内部环状空间是因为它可使通过缠绕线的间隙流过基管的孔隙的液体自由流动。没有内部环状空间会明显地限制从径向流入井衬管的液体的流量。

线绕井衬管中的内部环状空间在进行砾石填充和填实井衬管或很好地填充砾石的过程中产生了一系列严重的问题。随着砾石下转移到“外侧环状空间”即井衬管和井孔之间的间隙，通过内部环状空间的液体走旁路，走旁路的液体从井衬管通过砾石填充层进入地层，从而使井填实或堵塞部分井孔。

当液体带着砾石流到内部环状空间时，在局部形成或增高了砾石桥。当砾石随着液体移动时，因为砾石被线绕井衬管阻止住而液体可自由流入，液体中的砾石在外侧环状空间积聚。因此，当砾石的密集度超过临界值时，便塞在外侧环状空间形成桥，并在外侧空间完全塞满砾石以前，砾石桥阻挡了砾石的移动。

另一个问题来自在很斜的井孔中填充砾石的过程中液体自由地从外侧环状空间流入内部环状空间。这个问题被称为“砂垅”。在与竖向成45°至90°以上的井孔中，特别是需要用砾石在从几英尺到1千英尺以上的距离范围内填充的井，在砾石随液体移动时，由于重力的作用砾石会沉到井孔的低侧，由于砾石的积聚，液体转移到井孔的高侧并进入井衬管，从而降低了外侧环状空间的携带液体的流速和液体使砾石移向井孔底部的能力。

没有已有技术解决这个问题。例如，Gruesbeck等人的US4046198号专利提出在基管内装冲洗管，使液体流入基管变得不流畅的技术方案，想以此来解决这个问题。MaLy等人的US3637010号专利则提出使用挠性挡板来限制流到基管的液体的技术方案。然而，他们都没有注意到基管和线绕过滤网之间的内部环状空间的影响。

还有另一个问题是从外侧环状空间到井衬管，在没有液体流过的地方或液流受到阻止的地方之区段上方形成砾石桥，该砾石桥产生在砾石填充中的“空洞”或在靠近现在（低的）流动区产生松散的填充段。这个问题可发生在局部隔离过滤网的封堵段和/或最可能发生在大角度的井孔中。砾石桥通常是不稳固的，可能坍塌或坠堕并疏松砾石的填充结构，因此，降低了砾石阻止地层砂移动的效果。

Sparlin的US4771827号专利提出在内部环状空间使用局部隔离封堵以控制在该空间内的液体流动的技术方案。这种结构的一个限制是液体不能从径向流过过滤网的封堵段。这就阻止从直接邻近内部环状空间的井孔来的液体直接进入井衬管，从而阻止在直接靠近每个内部环状空间的封堵段的外侧环状空间的砾石实现密集填充。

其它相关专利在Sparlin的US4771829号专利中已提及了。

因此，本发明的目的是限制液体纵向流过线绕井衬管的局部封堵段的内部环状空间。

本发明的另一个目的是提供一种在内部环状空间内的预定位置上具有一个或多个封堵段的井衬管，这些预定位置与具体井的不同的深度和开采量或井孔内的开采层的要求相一致。

本发明的另一个目的是提供一种可有效地控制注入到过滤网的酸和液体，从而使各段过滤网都能进行局部冲洗的井衬管。

本发明的另一个目的是允许液体径向流过线绕井衬管的选择性封堵段。

本发明的另一个目的是提供一种可将液体注入衬管的选择性封堵段以阻止液体在内部环状空间进行旁流的衬管。

本发明的另一个目的是提供一种可在很斜的井孔中进行砾石填充的进衬管。