專利名稱：帶集成傳感器的砂篩的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于從深井開采烴的砂篩，特別是涉及一種改進(jìn)的砂篩，具有集成的傳感器用于確定井下狀況，以及調(diào)節(jié)器用于改變砂子的充填效率或者控制水庫(kù)使用期限內(nèi)的開采曲線。
在砂礫填充完井中，大于地層砂粒平均尺寸的砂被放置在地層和篩或直線槽之間。砂礫填充砂(稱為砂礫，盡管它實(shí)際上是細(xì)顆粒的尺寸)，將阻止地層砂的遷移。

圖1描述了一個(gè)內(nèi)置套管砂礫填充(gravelpack)10。帶殼孔8穿過被非開采層2包絡(luò)的開采層6。開采層6被穿孔4以增加流體流動(dòng)到開采管14內(nèi)。如果開采層6壓實(shí)情況差，那么開采層6的砂也將隨儲(chǔ)油層流體流入開采管14內(nèi)。砂礫填充12可以被用來減小砂向管內(nèi)的遷移。一種成功的砂礫填充12必須保持地層的砂并提供通過砂礫的流動(dòng)最小阻力。
對(duì)于一個(gè)成功的砂礫填充完井，砂礫必須鄰近地層并不與地層砂混合，在篩和套管或地層之間的環(huán)形間隙必須完全被砂礫填滿。多年來，特殊的裝置和程序已經(jīng)被發(fā)展來完成安全的砂礫堆放。水或其它的低粘性流體被優(yōu)先使用作為砂礫填充操作中的輸送流體。因?yàn)檫@些流體不能懸浮砂，低濃度砂和高速度是需要的。現(xiàn)在，粘化的流體，經(jīng)常是羥乙基纖維素(HEC)被使用，這樣高濃度砂可以被不沉淀輸送。
參考圖2a和圖2b，裝載砂礫的流體可以被泵沿管殼環(huán)狀通道向下泵送，之后輸送流體經(jīng)過砂篩并向上流回管內(nèi)。這是圖2a中描述的換向-循環(huán)方法。砂礫被直線槽或繞接篩16阻擋，同時(shí)輸送流體經(jīng)過并通過管18返回地面。這個(gè)方法的主要缺點(diǎn)是銹蝕、管滲雜或其它被從環(huán)狀通道清除的并與砂礫混合的碎片破壞填充設(shè)備的透過性。作為替代，使用交叉方法，其中裝載砂礫的流體被泵沿管18向下泵送，交叉過篩孔環(huán)狀通道，流入篩內(nèi)的沖洗管20內(nèi)，把砂礫留在環(huán)狀通道內(nèi)，然后沿帶殼管的環(huán)狀通道向上流到地面，如圖2b所示。
對(duì)于內(nèi)置套管砂礫填充組件，使用沖洗、換向-循環(huán)和交叉方法，如圖3a、3b和3c所示。在沖洗方法中，在篩16被安裝前，砂礫22相對(duì)開采層6堆放，然后篩被沖洗到它的最后位置。換向-循環(huán)和交叉方法與那些應(yīng)用在開孔中的類似。砂礫22通過循環(huán)經(jīng)過被稱為信號(hào)篩24的篩被首先堆放在穿孔間隔4下面。當(dāng)它被覆蓋時(shí)，壓力上升，發(fā)信號(hào)表示擠壓階段開始。在擠壓過程中，裝載流體泄露到地層，堆放砂礫在穿孔管道內(nèi)。在擠壓后，沖洗管被抬升，裝載流體循環(huán)經(jīng)過開采篩，把帶殼開采篩填滿砂礫。砂礫也被堆放在位于篩上部的空管的一部分內(nèi)以提供砂礫沉降時(shí)的砂礫供給。
在斜井中，砂礫填充由于砂礫趨向于沉降在孔的底側(cè)并在帶殼篩的環(huán)形通道內(nèi)形成砂堆而大大復(fù)雜化。在與垂直偏差大于45°時(shí)，這個(gè)問題非常顯著。在斜井中通過使用沖洗管使砂礫堆放得到改進(jìn)，原因是沖洗管相對(duì)于篩較大，通過增加篩沖洗管環(huán)形通道的流動(dòng)阻力使經(jīng)過環(huán)形通道內(nèi)的砂堆的速度較高，環(huán)形通道在篩和殼之間。
控制砂的另一種形式包括在帶有孔徑的心軸上緊密繞線，其中，設(shè)計(jì)線圈之間的間隔尺寸來阻擋砂通過。圖4和圖5描述了一個(gè)這樣的砂篩10。最初的砂篩是一個(gè)預(yù)填充組件，它包括一個(gè)預(yù)定長(zhǎng)度，例如為20英尺的穿孔的管狀心軸38。管狀心軸38被徑向鉆孔流動(dòng)通道40貫穿，它可以跟隨沿心軸38長(zhǎng)度方向的平行螺旋通道。使用時(shí)，徑向鉆孔流動(dòng)通道40使流體通過心軸38到外篩42、多孔的預(yù)填充體58和一個(gè)內(nèi)篩44容許的廣度。徑向鉆孔流動(dòng)通道40可以以任何模式排列并數(shù)量可以根據(jù)容納預(yù)期的流過開采管18的地層流體所需的面積變化。
穿孔心軸38優(yōu)選地在相對(duì)端配有螺紋銷46以連接拋光螺紋接頭34和開采管18。外部線篩42由環(huán)狀末端焊縫48連接到心軸38的相對(duì)端部分。外篩42是多孔流通，散式限制構(gòu)件，分別按照心軸38成形。外篩42包括外篩線50，它多圈縱向纏繞在凸出外緣52上，優(yōu)選地螺旋纏繞。外篩線50的圈縱向相互間隔，因此限定了其間的矩形流體流動(dòng)孔Z?？譠由縱向外緣52和線圈確定，線圈在除去砂和其它不壓實(shí)的地層物質(zhì)的同時(shí)引導(dǎo)地層流體流動(dòng)。
如圖5所示，外篩線50通常為梯形橫截面，典型地千分之90寸寬，千分之140寸高。外線纏繞的鄰近圈之間的最大縱向間隔A由要除去的細(xì)粒的最大直徑?jīng)Q定。典型地，鄰近線圈之間的孔間隔A是千分之20寸。
外篩線50和外緣52由不銹鋼或其它可焊接材料制成并由電阻焊縫W在外篩線50的每一個(gè)交叉點(diǎn)與外緣52連接，這樣外篩42是一個(gè)整體的組件，在被固定到心軸38之前是自支撐的。外緣52相互沿圓周間隔并預(yù)定直徑以設(shè)立預(yù)填充環(huán)狀通道54合適的尺寸來容納環(huán)狀預(yù)填充體58，這在下文將描述?？v向外緣52作為內(nèi)預(yù)填充篩44和外篩42之間的隔離物。最初產(chǎn)生的細(xì)粒經(jīng)過砂礫填充操作之后有相當(dāng)小的顆粒直徑，例如20-40目的砂粒。相應(yīng)地，外篩線50鄰近圈之間的間隔尺寸選擇以能除去超過20目的細(xì)砂。
明顯地，設(shè)計(jì)和安裝砂礫控制技術(shù)是昂貴的。然而，前面所述的所有技術(shù)有一個(gè)缺點(diǎn)，即缺少在完井和開采中地層表面實(shí)際事件的反饋。需要有探測(cè)砂篩狀態(tài)的并可靠地傳輸這一信息到地面的功能。前面的技術(shù)沒有說明一個(gè)方便的方法提供導(dǎo)體通過砂篩組件的通道。還有傳感器被放置在砂篩里面和周圍的無數(shù)優(yōu)點(diǎn)應(yīng)該被意識(shí)到。
傳感器應(yīng)該選擇能提供砂堆放操作效率的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。在砂堆放過程中發(fā)現(xiàn)未填充使操作工糾正這一不期望的狀況。另外，傳感器能提供通過篩的流體速度信息，這一點(diǎn)在決定地層流動(dòng)分布中有用。此外，傳感器能提供油、水和氣的組成成份數(shù)據(jù)。所有的這些數(shù)據(jù)將改進(jìn)井中的生產(chǎn)操作。
可以使用各種傳感器來探測(cè)砂堆放和后來產(chǎn)生的流體經(jīng)過篩進(jìn)入開采管列過程的井底條件。這容許開采密閉裝置在正常位置時(shí)，在井底之前、在井底中和開采中，把實(shí)時(shí)井底溫度(BHT)、井底壓力(BHP)、流體梯度、速度分布和流體組分記錄下來。在砂篩上使用傳感器一個(gè)特殊的優(yōu)點(diǎn)包括測(cè)量和記錄水基和油基流體循環(huán)時(shí)的堆放效率。使用者還可以記錄砂的α和β波位移。砂篩上的傳感器也容許測(cè)量填充之后的砂濃度；還有在井底中的砂濃度、砂流動(dòng)速率。傳感器還容許在通過砂篩進(jìn)入洞時(shí)確定開口洞的直徑，這對(duì)于堆放砂之前確定砂容量非常有用。傳感器容許使用者記錄流體密度以在開采中確定氣/油/水比例并由所采用的控制/改變流動(dòng)分布得到另外的經(jīng)濟(jì)效益，這將在下面得到更詳細(xì)討論。溫度傳感器能辨別開采中的水入口區(qū)域。使用傳感器還容許探測(cè)壓力降變化，這在確定開采中滲透性、空隙率和多-皮層有用。傳感器數(shù)據(jù)可以操縱井底的用于重新配置流動(dòng)控制以改變開采曲線和促進(jìn)實(shí)時(shí)井底的經(jīng)濟(jì)價(jià)值的電機(jī)。
傳感器數(shù)據(jù)可以被輸入位于傳感器上或鄰近傳感器或可選地在地面的微處理器。微處理器基于預(yù)確定的流動(dòng)分布確定最佳的流動(dòng)分布并給控制器提供一個(gè)控制信號(hào)以改變對(duì)應(yīng)于砂篩特定部分的流動(dòng)分布。一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)施例如圖10所示。一個(gè)電機(jī)可以被啟動(dòng)，基于控制信號(hào)，電機(jī)可以操縱一個(gè)小型的井底泵。當(dāng)泵輸送流體進(jìn)入活塞室時(shí)，活塞被推動(dòng)到一個(gè)新位置，與之連接的流動(dòng)控制隨后改變砂篩那一部分的開采曲線。許多替換性的流動(dòng)控制可以以相同方式操作。
另外，通常大部分砂礫填充組件，包括砂篩組件被置于井筒并間隔越過一個(gè)被砂礫填充的單獨(dú)區(qū)域。如果若干個(gè)區(qū)域在同一個(gè)井筒中被填充，然后獨(dú)立的砂礫填充組件必須被置于井筒內(nèi)以填充每一個(gè)區(qū)域。每一次進(jìn)入井筒要求更多的鉆井時(shí)間、與時(shí)間相關(guān)伴隨的高操作成本。新技術(shù)提供砂礫填充系統(tǒng)，它容許操縱者操作一個(gè)間隔越過多個(gè)被砂礫填充的開采區(qū)域的砂礫填充組件。每一個(gè)區(qū)域由一個(gè)井底填充組件被分隔開并與其它區(qū)域獨(dú)立。這種多區(qū)域砂礫填充組件被置于井筒作為一種單獨(dú)的運(yùn)輸裝置，它要求改進(jìn)的帶傳感器和控制器的砂篩。
圖1是井的橫截剖視圖，表示先前技術(shù)的砂礫填充完井；圖2a和2b表示在開口或擴(kuò)孔不足帶殼完井中的砂礫堆放方法；圖3a、3b和3c表示內(nèi)置套管砂礫填充的砂礫堆放方法；圖4和5表示先前技術(shù)砂礫填充，其中，有梯形橫截面的線被用來纏繞砂礫填充設(shè)備；圖6表示本發(fā)明使用的一種傳感器的框圖；圖7a、7b、7c和7d表示依據(jù)本發(fā)明的一種新的傳感器和動(dòng)力線的布置；圖8a和8b表示本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，其中，動(dòng)力線被置于一個(gè)中空篩線內(nèi)，用于纏繞砂礫填充組件；圖9a和9b表示傳感器沿砂礫填充組件內(nèi)目放置；以及圖10表示一個(gè)控制器和流動(dòng)控制系統(tǒng)。
附圖詳述本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的砂篩，它包括傳感器和一種傳送傳感數(shù)據(jù)到地面的方法。在每一個(gè)實(shí)施例中，至少一個(gè)傳感器安裝在砂篩構(gòu)件上。傳感器的信息可以通過一個(gè)直接的線路連接或發(fā)射器或兩者結(jié)合被傳送到地面。當(dāng)微處理器包括在井底系統(tǒng)中時(shí)向地面發(fā)送信息是多余的并且可以不需要發(fā)送?？梢允褂萌魏晤愋偷膫鞲衅?。例如，一種壓力傳感器/或溫度傳感器可以提供特殊的重要的井內(nèi)條件的反饋。通過把傳感器放置在砂篩上，井內(nèi)條件被監(jiān)測(cè)并馬上返回，相關(guān)操作被整合的控制器執(zhí)行。這樣，危險(xiǎn)的井內(nèi)條件例如井噴在影響到地面設(shè)備或傷害人員之前被探測(cè)到。尤其是，壓力探測(cè)僅僅在地面進(jìn)行，經(jīng)常延誤信息或傳感器被放置與砂篩距離太遠(yuǎn)不能提供關(guān)于砂堆放操作的任何有用的信息。早期探測(cè)容許立刻執(zhí)行減緩操作，例如啟動(dòng)控制器促進(jìn)砂分布或關(guān)閉亞地面流動(dòng)控制以使開采曲線最優(yōu)化。
為了所述目的，傳感器可以是一種壓力傳感器、溫度傳感器、壓電聲敏傳感器、監(jiān)測(cè)流速的流量計(jì)、加速計(jì)、監(jiān)測(cè)水含量的電阻傳感器、速度傳感器、或任何其它測(cè)量流體特性或物理參數(shù)的傳感器。術(shù)語(yǔ)傳感器裝置應(yīng)該理解為包括這些傳感器和任何可以應(yīng)用在井底環(huán)境的其它傳感器和與這些傳感器的等同體。圖6描述一種普通的用于本發(fā)明傳感器構(gòu)造的框圖。在一個(gè)實(shí)施例中傳感器102可以由電池108賦能，在另一個(gè)實(shí)施例中由連接到能源的線路賦能。當(dāng)然，電池有一個(gè)使用壽命。然而，如果僅僅在有限的時(shí)間需要傳感器數(shù)據(jù)，電池應(yīng)該是充足的。同樣的，發(fā)射器112可以用于發(fā)射傳感器的數(shù)據(jù)到地面和地面接收器。發(fā)射器也可以由電池賦能。傳感器應(yīng)該安裝收發(fā)器112，使它能夠接受指示。例如，為了保存電池電量，傳感器只有在接受到“開”命令時(shí)才啟動(dòng)。傳感器也可以有一個(gè)附裝的微處理器106，容許處理和解析傳感器數(shù)據(jù)。同樣地，傳感器可以被連接到一個(gè)存儲(chǔ)器104上容許它為以后的批處理和批傳輸存儲(chǔ)信息。另外，這些元件的組合能提供局部控制決定和自動(dòng)開啟。
賦能和數(shù)據(jù)輸送的另一種選擇是連接到地面的金屬線。這要求使用一種電傳導(dǎo)器，它能連接傳感器到能源/或被使用輸送數(shù)據(jù)。在井底操作中，完井采油管從單獨(dú)的管長(zhǎng)度被拼接到一起。每一個(gè)被螺紋連接到一起，然后被放下井內(nèi)。完井管的鄰近片斷之間形成接頭。圖7c描述了一個(gè)簡(jiǎn)化接頭這些絲扣接頭的電連續(xù)的抓斗裝置。
圖7a和7b描述了本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例100。一個(gè)內(nèi)心軸120可以包括多個(gè)流動(dòng)孔122。如先前技術(shù)的設(shè)計(jì)，一個(gè)外篩124被用來最小化通過孔122到開采管的砂流動(dòng)。外篩124通過多個(gè)與內(nèi)心軸120連接的桿126隔離開內(nèi)心軸。傳感器102表示為與外篩124內(nèi)表面連接。然而，傳感器102也可以放置在內(nèi)心軸120上或連接到桿126。實(shí)際上，在一個(gè)實(shí)施例中，傳感器可以被置于外篩的外表面或心軸內(nèi)側(cè)。這些布置的每一種給出了關(guān)于自身存在的工程挑戰(zhàn)。但是在每一種情況中，傳感器仍然與開采間隔界面緊密相關(guān)。
圖7b表示一種特殊的連接到砂礫填充組件部分的接頭130。這種接頭有螺紋部分與相鄰部分連接。同樣，在接頭130內(nèi)形成了環(huán)狀空間132。在這個(gè)環(huán)狀空間內(nèi)，第一個(gè)連接器134a是一個(gè)位于第一部分傳導(dǎo)器136a的終端點(diǎn)。傳導(dǎo)器是一個(gè)典型的電線，盡管它也可以是同軸電纜或其它信號(hào)傳送媒介。傳導(dǎo)器136b被放置在第一個(gè)連接器134a和第二個(gè)連接器134b之間。傳導(dǎo)器136c的另一個(gè)長(zhǎng)度被置于第二部分100b內(nèi)。這樣，實(shí)際上，各部分被連接到一塊。傳導(dǎo)器136a被連接到連接器134a，同時(shí)，傳導(dǎo)器136c被連接到連接器134b，其中，兩個(gè)連接器被放置在接頭130內(nèi)。各個(gè)部分然后由接頭130連接到一塊。
圖7c和7d描述了一個(gè)抓斗裝置130，它簡(jiǎn)化了通過絲扣接點(diǎn)的電連接。砂篩部分如所示那樣利用連接螺紋連接到一起。電傳導(dǎo)器終端部件136被固定到篩內(nèi)心軸120的空白部分。抓斗兩個(gè)片斷的連續(xù)裝置130與負(fù)荷連續(xù)連接器的彈簧相匹配，它嚙合傳導(dǎo)器終端部件以促進(jìn)高等級(jí)的電連接。抓斗片斷在管被螺紋連接后相連接。
圖8a和8b描述了本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例，其中，多個(gè)傳感器被放置在一個(gè)砂礫填充組件中。內(nèi)心軸120可以有多個(gè)流動(dòng)孔122。如先前技術(shù)設(shè)計(jì)，外篩124被用來最小化通過孔122到開采管的砂流動(dòng)。外篩由多個(gè)與內(nèi)心軸120連接的桿126與內(nèi)心軸間隔開。傳感器102被表示連接到外篩124內(nèi)表面。傳感器可以被放置在砂礫填充組件上的幾個(gè)不同的位置。實(shí)際上，如果使用多個(gè)傳感器，若干個(gè)可以在外篩的內(nèi)表面，同時(shí)，其它的被連接到桿和其它上。這個(gè)實(shí)施例的新方面是傳導(dǎo)器的位置位于在組成外篩的纏繞線圈里面。外篩可以是通常的中空篩線的纏繞。傳導(dǎo)器136可以被嵌套在線圈內(nèi)。傳導(dǎo)器136可以被用作傳感器的電供體或數(shù)據(jù)輸送到地面輸送器。
圖9a和9b描述了沿砂礫填充組件長(zhǎng)度使用多個(gè)傳感器。一個(gè)單獨(dú)的傳導(dǎo)器136可以連接各個(gè)傳感器。對(duì)于這個(gè)實(shí)施例，陣列中的每一個(gè)傳感器可以給定一個(gè)地址。盡管示出一個(gè)(1)×(6)陣列，但是可以使用其它任何(X)×(Y)傳感器陣列。
砂篩上的定位傳感器的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)是監(jiān)測(cè)砂礫在完井中被堆放情況的功能。例如，砂礫填充有一個(gè)密度。這個(gè)密度可以利用壓電材料(PEM)傳感器來監(jiān)測(cè)。這個(gè)傳感器傳感器有一個(gè)共振頻率，它在較高密流體中減幅。這樣，一個(gè)PEM傳感器可以被用于監(jiān)測(cè)砂堆放數(shù)量。如果堆放不充分，一種特殊的工具例如振蕩器可以被用來改進(jìn)砂堆放。
多個(gè)傳感器在砂篩上的放置也容許能精確的“表面效應(yīng)”監(jiān)測(cè)。井的表面效應(yīng)是復(fù)合變量。通常，任何引起流線失真從非常法向到井方向或限制流動(dòng)將導(dǎo)致正表面效應(yīng)。正表面效應(yīng)可以通過機(jī)械因素產(chǎn)生，例如部分完井和窗孔數(shù)量不足。負(fù)表面效應(yīng)表示附近井筒區(qū)域的壓力降比正常、未擾動(dòng)、儲(chǔ)油層流動(dòng)機(jī)制少。這樣的負(fù)表面效應(yīng)，或?qū)τ谡麄€(gè)表面效應(yīng)的負(fù)分布，可以是基質(zhì)刺激、水力壓裂、或高斜度井筒。認(rèn)識(shí)到沿開采區(qū)間長(zhǎng)度可以有高度反差是重要的。這樣，利用多個(gè)傳感器容許探測(cè)特殊位置的正表面指示破壞。這樣使糾正操作被執(zhí)行。多個(gè)傳感器還容許探測(cè)流速各流動(dòng)方式。例如，砂礫堆放在完井中典型地展示了一個(gè)α波和一個(gè)β波。α波指示最初的從井底沿砂篩側(cè)面的砂堆積。β波指示隨后的從頂部向下沿最初堆放側(cè)面的填充。
圖10表示一個(gè)控制系統(tǒng)200?？刂葡到y(tǒng)可以包括多個(gè)傳感器202、一個(gè)微處理器204、一個(gè)電機(jī)/泵裝置206和一個(gè)水力定位套管208。在一個(gè)實(shí)施例中，第一個(gè)和第二個(gè)傳感器202被置于內(nèi)心軸120的內(nèi)表面。這些傳感器202可以被用來監(jiān)測(cè)內(nèi)管流體條件，例如溫度、壓力、速度和密度。傳感器202的信號(hào)被微處理器204翻譯。微處理器204被置于電機(jī)/泵裝置206內(nèi)。
套管被移動(dòng)來選擇性地阻擋在基準(zhǔn)管212內(nèi)的端口214。套管通過泵把流體泵入第一個(gè)室216或第二個(gè)室218而被移動(dòng)。這些室由密封220、222分開?？刂菩盘?hào)，例如AC電壓，被發(fā)送到電機(jī)206，泵傳輸水力流體到室以移動(dòng)套管208。如圖所示，套管208被移動(dòng)到一個(gè)流動(dòng)通道被覆蓋的位置，這樣限制流動(dòng)，但是，代替的流動(dòng)端口安排在實(shí)際應(yīng)用中很多，這一例子不應(yīng)該限制本系統(tǒng)的范圍。在使用中，電機(jī)/泵裝置206接受微處理器的控制信號(hào)操作。在該結(jié)構(gòu)中，第一個(gè)端口224是入口，端口226是出口。在這個(gè)例子中，流體填充室218，流動(dòng)控制套管被移動(dòng)到所示的關(guān)閉位置。當(dāng)期望流動(dòng)時(shí)，泵被相反方向操作，流體從室216流入室218，活塞移動(dòng)流動(dòng)套管到相對(duì)極端，基準(zhǔn)管上上流動(dòng)端口被打開容許流動(dòng)重新開始。傳感器228可以被用于監(jiān)測(cè)套管208的位置，傳感器230可以被用于監(jiān)測(cè)管外井條件。
為了示例和描述的目的，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是并不限定于詳盡的描述或限定于所揭示的形式。對(duì)于那些熟悉本領(lǐng)域的普通人來說，許多修改和變化是很明顯的。例如，數(shù)據(jù)傳輸可以被描述為無線或有線，也可以使用兩種的結(jié)合。該實(shí)施例被選擇和描述是為了更好地闡明發(fā)明原理、實(shí)際應(yīng)用，使得熟悉本領(lǐng)域的其它普通人可以理解進(jìn)行了各種修改的各種實(shí)施例，以便適用于預(yù)期的特殊用途。
(按照條約第19條的修改)根據(jù)PCT條約第19條的修改The Amendment Under Article 19修改說明1.用修改后的權(quán)利要求的第1-50項(xiàng)替換原權(quán)利要求的第1-32項(xiàng)。
專利代理人林潮中原信達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司
1.一種砂礫填充組件，包括一個(gè)砂篩，具有一個(gè)內(nèi)心軸，具有至少一個(gè)貫穿的孔；和一個(gè)外篩，由隔離物與所述的心軸隔開；以及一個(gè)傳感器，與所述的砂篩連接。
2.如權(quán)利要求1所述的砂礫填充組件，其特征在于所述的傳感器與所述的外篩相連接。
3.如權(quán)利要求1所述的砂礫填充組件，其特征在于所述的傳感器與所述的內(nèi)心軸相連接。
4.如權(quán)利要求1所述的砂礫填充組件，進(jìn)一步包括給傳感器賦能的賦能裝置。
5.如權(quán)利要求4所述的砂礫填充組件，其特征在于所述的賦能裝置包括連接于傳感器的電池。
6.如權(quán)利要求4所述的砂礫填充組件，其特征在于所述的賦能裝置包括從傳感器到地面能源的傳導(dǎo)器。
7.如權(quán)利要求1所述的砂礫填充組件，其特征在于所述的傳感器包括壓力傳感器。
8.如權(quán)利要求1所述的砂礫填充組件，其特征在于所述的傳感器包括溫度傳感器。
9.如權(quán)利要求1所述的砂礫填充組件，其特征在于所述的傳感器包括壓電材料制成的傳感器。
10.如權(quán)利要求1所述的砂礫填充組件，其特征在于所述的傳感器包括密度計(jì)。
11.如權(quán)利要求1所述的砂礫填充組件，其特征在于所述的傳感器包括加速計(jì)。
12.如權(quán)利要求1所述的砂礫填充組件，其特征在于所述的隔離物包括多個(gè)桿。
13.如權(quán)利要求12所述的砂礫填充組件，其特征在于至少一個(gè)桿是中空并包含一個(gè)連接于傳感器的傳導(dǎo)器。
14.如權(quán)利要求1所述的砂礫填充組件，其特征在于所述外篩包括中空篩線圓周纏繞隔離物，其中傳導(dǎo)器位于所述的中空篩線內(nèi)。
15.如權(quán)利要求1所述的砂礫填充組件，進(jìn)一步包括一個(gè)連接于傳感器的存儲(chǔ)器。
16.如權(quán)利要求1所述的砂礫填充組件，進(jìn)一步包括一個(gè)連接于傳感器的微處理器。
17.如權(quán)利要求1所述的砂礫填充組件，進(jìn)一步包括一個(gè)連接于傳感器的發(fā)射器。
18.如權(quán)利要求1所述的砂礫填充組件，進(jìn)一步包括一個(gè)連接于傳感器的接收器。
19.如權(quán)利要求1所述的砂礫填充組件，進(jìn)一步包括一個(gè)連接于傳感器的收發(fā)器。
20.如權(quán)利要求1所述的砂礫填充組件，進(jìn)一步包括一個(gè)連接于傳感器的控制器。
21.如權(quán)利要求20所述的砂礫填充組件，其特征在于所述的控制器是一個(gè)振蕩器。
22.如權(quán)利要求20所述的砂礫填充組件，其特征在于所述的控制器是一個(gè)水力定位活塞。
23.如權(quán)利要求20所述的砂礫填充組件，其特征在于所述的砂礫填充系統(tǒng)是一個(gè)單次進(jìn)入多區(qū)域的砂礫填充組件。
24.一種從井底環(huán)境收集數(shù)據(jù)的方法，包括步驟(a)將砂礫填充組件放入井底環(huán)境；其中一個(gè)傳感器連接于砂篩，該砂篩構(gòu)成所述的砂礫填充組件的一部分；以及(b)從傳感器收集數(shù)據(jù)。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于步驟(a)進(jìn)一步包括將傳感器連接到所述砂篩的外篩上。
26.如權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于步驟(a)進(jìn)一步包括將傳感器連接到所述砂篩的內(nèi)心軸上。
27.如權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于步驟(b)包括將傳感器連接到帶有傳導(dǎo)器的數(shù)據(jù)收集器上，傳導(dǎo)器位于組件的外篩和內(nèi)心軸之間的中空隔離物內(nèi)。
28.如權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于步驟(b)包括將傳感器連接到帶有傳導(dǎo)器的數(shù)據(jù)收集器上，傳導(dǎo)器位于組件的內(nèi)心軸周圍纏繞的中空篩線內(nèi)。
29.如權(quán)利要求24所述的方法，進(jìn)一步包括(a)響應(yīng)來自傳感器的數(shù)據(jù)信號(hào)啟動(dòng)一個(gè)井底裝置。
30.一種在砂礫填充組件周圍堆放砂的方法，包括步驟(a)從連接于砂礫填充組件的砂篩的傳感器實(shí)時(shí)收集數(shù)據(jù)；(b)流動(dòng)砂懸浮液流體到所述的組件，其中砂被沉降在砂篩和地層之間；(c)啟動(dòng)一個(gè)振蕩器以在砂篩和地層之間重新分布砂。
31.一種用于改變開采井中的開采曲線的方法，包括步驟(a)由位于井內(nèi)砂篩上的傳感器檢測(cè)流動(dòng)特征和流體參數(shù)；其中所述的砂篩被放置于開采區(qū)附近；并(b)啟動(dòng)致動(dòng)系統(tǒng)重新配置通過篩的流動(dòng)區(qū)域。
32.如權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于步驟(b)進(jìn)一步包括水力致動(dòng)一個(gè)可定位套管；其中所述的套管可以在通道上滑動(dòng)，通道在所述砂篩的內(nèi)心軸內(nèi)。
33.一種用于從深井開采烴的砂篩，所述砂篩具有連接于所述砂篩的傳感器。
34.如權(quán)利要求33所述的砂篩，其特征在于所述傳感器連接于所述砂篩的外篩。
35.如權(quán)利要求33所述的砂篩，其特征在于所述的傳感器連接于所述砂篩的所述內(nèi)心軸。
36.如權(quán)利要求33所述的砂篩，進(jìn)一步包括連接于所述傳感器的電池。
37.如權(quán)利要求33所述的砂篩，進(jìn)一步包括從所述傳感器到地面能源的傳導(dǎo)器。
38.如權(quán)利要求33所述的砂篩，其特征在于所述的傳感器包括壓力傳感器、溫度傳感器、密度計(jì)、以及加速計(jì)中的一個(gè)。
39.如權(quán)利要求33所述的砂篩，其特征在于所述傳感器連接于存儲(chǔ)器、微處理器、發(fā)射器、接收器、收發(fā)器、和控制器中的一個(gè)。
40.一種用于從深井開采烴的砂篩，所述砂篩連接有傳導(dǎo)器，用于在所述砂篩的至少一個(gè)區(qū)域上傳送信號(hào)。
41.如權(quán)利要求40所述的砂篩，其特征在于所述傳導(dǎo)器將電池連接于傳感器。
42.如權(quán)利要求40所述的砂篩，其特征在于所述傳導(dǎo)器將地面能源連接于傳感器。
43.如權(quán)利要求40所述的砂篩，其特征在于所述傳導(dǎo)器穿過所述砂篩中的基本中空的隔離物。
44.如權(quán)利要求40所述的砂篩，其特征在于所述傳導(dǎo)器穿過中空篩線，該中空篩線圓周纏繞心軸形成所述砂篩。
45.一種制作用于開采烴的深井的砂篩的方法，所述方法包括步驟形成基本為中空的、圓柱形的心軸；
用梯形篩線的多路繞線環(huán)繞所述心軸，篩線由多個(gè)圓柱形布置的外緣隔開于所述心軸，其中所述梯形篩線或者所述多個(gè)所述外緣之一基本為中空件；在所述篩線和所述多個(gè)外緣之一交叉的地方將所述梯形篩線焊接在所述多個(gè)外緣上；將傳導(dǎo)器穿過所述基本中空的元件內(nèi)；以及將傳感器連接于所述傳導(dǎo)器。
46.一種在砂篩上傳導(dǎo)信號(hào)的方法，其中該砂篩是砂礫填充組件的一部分，所述方法包括步驟將傳導(dǎo)器穿過所述砂篩的中空件內(nèi)；將所述砂礫填充組件連接于工具管組；將所述工具管組引入鉆孔；以及通過所述傳導(dǎo)器發(fā)送信號(hào)。
47.如權(quán)利要求46所述的方法，其特征在于所述砂篩的所述中空件是篩線，它圓周地纏繞在所述砂篩的心軸周圍。
48.如權(quán)利要求46所述的方法，其特征在于所述砂篩的所述中空件是隔離物，它將圓周纏繞的篩線遠(yuǎn)離所述砂篩的心軸。
49.如權(quán)利要求46所述的方法，其特征在于所述傳導(dǎo)器向傳感器輸送電能。
50.如權(quán)利要求46所述的方法，其特征在于所述傳導(dǎo)器將傳感器連接于微處理器。
權(quán)利要求
1.一種砂礫填充組件，包括(a)一個(gè)內(nèi)心軸，包括至少一個(gè)貫穿的孔；(b)一個(gè)外篩，由隔離物與所述的心軸隔開；(c)一個(gè)傳感器，與所述的砂礫填充組件相連接。
2.如權(quán)利要求1所述的砂礫填充組件，其特征在于所述的傳感器與外篩相連接。
3.如權(quán)利要求1所述的砂礫填充組件，其特征在于所述的傳感器與所述的內(nèi)心軸相連接。
4.如權(quán)利要求1所述的砂礫填充組件，進(jìn)一步包括給傳感器賦能的賦能裝置。
5.如權(quán)利要求4所述的砂礫填充組件，其特征在于所述的賦能裝置包括連接于傳感器的電池。
6.如權(quán)利要求4所述的砂礫填充組件，其特征在于所述的賦能裝置包括從傳感器到地面能源的傳導(dǎo)器。
7.如權(quán)利要求1所述的砂礫填充組件，其特征在于所述的傳感器包括壓力傳感器。
8.如權(quán)利要求1所述的砂礫填充組件，其特征在于所述的傳感器包括溫度傳感器。
9.如權(quán)利要求1所述的砂礫填充組件，其特征在于所述的傳感器包括壓電材料制成的傳感器。
10.如權(quán)利要求1所述的砂礫填充組件，其特征在于所述的傳感器包括密度計(jì)。
11.如權(quán)利要求1所述的砂礫填充組件，其特征在于所述的傳感器包括加速計(jì)。
12.如權(quán)利要求1所述的砂礫填充組件，其特征在于所述的隔離物包括多個(gè)桿。
13.如權(quán)利要求12所述的砂礫填充組件，其特征在于至少一個(gè)桿是中空并包含一個(gè)連接于傳感器的傳導(dǎo)器。
14.如權(quán)利要求1所述的砂礫填充組件，其特征在于所述外篩包括中空篩線圓周纏繞隔離物，其中傳導(dǎo)器位于所述的中空篩線內(nèi)。
15.如權(quán)利要求1所述的砂礫填充組件，進(jìn)一步包括一個(gè)連接于傳感器的存儲(chǔ)器。
16.如權(quán)利要求1所述的砂礫填充組件，進(jìn)一步包括一個(gè)連接于傳感器的微處理器。
17.如權(quán)利要求1所述的砂礫填充組件，進(jìn)一步包括一個(gè)連接于傳感器的發(fā)射器。
18.如權(quán)利要求1所述的砂礫填充組件，進(jìn)一步包括一個(gè)連接于傳感器的接收器。
19.如權(quán)利要求1所述的砂礫填充組件，進(jìn)一步包括一個(gè)連接于傳感器的收發(fā)器。
20.如權(quán)利要求1所述的砂礫填充組件，進(jìn)一步包括一個(gè)連接于傳感器的控制器。
21.如權(quán)利要求20所述的砂礫填充組件，其特征在于所述的控制器是一個(gè)振蕩器。
22.如權(quán)利要求20所述的砂礫填充組件，其特征在于所述的控制器是一個(gè)水力定位活塞。
23.如權(quán)利要求20所述的砂礫填充組件，其特征在于所述的砂礫填充系統(tǒng)是一個(gè)單次進(jìn)入多區(qū)域的砂礫填充組件。
24.一種從井底環(huán)境收集數(shù)據(jù)的方法，包括步驟(a)將砂礫填充組件放入井底環(huán)境；其中一個(gè)傳感器連接于砂礫填充組件；以及(b)從傳感器收集數(shù)據(jù)。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于步驟(a)進(jìn)一步包括將傳感器連接到組件上的外篩上。
26.如權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于步驟(a)進(jìn)一步包括將傳感器連接到組件上的內(nèi)心軸上。
27.如權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于步驟(b)包括將傳感器連接到帶有傳導(dǎo)器的數(shù)據(jù)收集器上，傳導(dǎo)器位于組件的外篩和內(nèi)心軸之間的中空隔離物內(nèi)。
28.如權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于步驟(b)包括將傳感器連接到帶有傳導(dǎo)器的數(shù)據(jù)收集器上，傳導(dǎo)器位于組件的內(nèi)心軸周圍纏繞的中空篩線內(nèi)。
29.如權(quán)利要求24所述的方法，進(jìn)一步包括(a)響應(yīng)來自傳感器的數(shù)據(jù)信號(hào)啟動(dòng)一個(gè)井底裝置。
30.一種在砂礫填充組件周圍堆放砂的方法，包括步驟(a)從連接于帶有砂篩的砂礫填充組件的傳感器實(shí)時(shí)收集數(shù)據(jù)；(b)流動(dòng)砂懸浮液流體到所述的組件，其中砂被沉降在砂篩和地層之間；(c)啟動(dòng)一個(gè)振蕩器以在砂篩和地層之間重新分布砂。
31.一種用于改變開采井中的開采曲線的方法，包括步驟(a) 由位于井內(nèi)砂篩上的傳感器檢測(cè)流動(dòng)特征和流體參數(shù)；其中所述的砂篩被放置于鄰近流動(dòng)；并(b)啟動(dòng)致動(dòng)系統(tǒng)重新配置通過篩的流動(dòng)區(qū)域。
32.如權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于步驟(b)進(jìn)一步包括水力致動(dòng)一個(gè)可定位套管；其中所述的套管可以在通道上滑動(dòng)，通道在所述砂篩的內(nèi)心軸內(nèi)。
全文摘要
在砂礫填充完井和通過砂礫填充開采過程中，有必要更好地了解井內(nèi)條件。傳感器(102)被用來探測(cè)砂礫填充和開采區(qū)間之間的實(shí)際界面的條件，它被直接放置在砂礫填充組件(100)上。這就容許盡可能準(zhǔn)確和實(shí)時(shí)地了解界面條件。沿砂礫堆放長(zhǎng)度的傳感器(102)可以提供實(shí)時(shí)井底壓力和溫度數(shù)據(jù)。其它的傳感器(102)可以提供開采流體的流速和密度測(cè)量的信息。這樣，在完井過程中，傳感器(102)可以提供砂堆放效率的信息。在開采過程中，傳感器(102)可以提供井內(nèi)危險(xiǎn)條件的即時(shí)信息以減小對(duì)井設(shè)備的危險(xiǎn)。
文檔編號(hào)E21B34/06GK1441871SQ01812662
公開日2003年9月10日 申請(qǐng)日期2001年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月13日
發(fā)明者亨利·L·雷斯塔瑞克, 克拉克·E·羅比森, 羅杰·L·舒爾茨 申請(qǐng)人:哈利伯頓能源服務(wù)公司