本发明涉及一种用于控制固体颗粒流入井筒的井筒筛管，所迷筛 管包括用于输送流体的导管、包括用于将固体颗粒从流入所述导管中 流体中滤除的外层。

单独的除砂系统（如割缝衬管或绕丝筛管）通常被应用在从地层 中生产液流的井中或将液流注入地层的井中。所述的生产和/或注入流 体流例如可为油、气或水。在使用这种除砂系统的过程中常常出现的 问题涉及流体在井壁与筛管之间的环空内的轴向流动。随流体流 一 同 流入井筒的来自周围地层的固体颗粒因而会沿着筛管运移并在筛管上 沉积为具有很低渗透率的沉积层。所述的问题尤其指的是粘土颗粒进 入井筒的情况。由于这种流体流过所述环空的结果可能会使所述筛管 在整个篩管长度上发生堵塞，这样就会导致所述井的烃类流体或水的 产量下降。此外，如杲流入筛管的流体缩小到所述筛管仍未堵塞的局 部区域，可能会导致所述筛管的过渡腐蚀。
本发明的目的在于提供一种克服前述问题的改进筛管。

根据本发明，提供一种用于控制固体颗粒流入井筒的井筒筛管，
所述井筒筛管包括：用于输送流体的导管；包括用于降低流入所述导 管中固体颗粒量的外层，所述外层环绕所述导管而延伸并可径向膨胀 地靠在井壁上；设置在导管与外层之间的膨胀装置，所述膨胀装置在 接触选择的流体时易于膨胀从而使外层径向膨胀靠在井壁上。
在膨胀装置与选择的流体接触之后，以这种方式可获得具有过滤装置的外层会偏靠在井壁上。因此防止了局部进入井筒的固体颗粒沿 着整个筛管在纵向上流动，从而消除了因固体颗粒局部流入而产生的 堵塞整个筛管的风险。此外，膨胀的外层支承着井壁从而大大降低了 井壁处的出砂故障。另外，膨胀的外层还为筛管提供了大的流入面积。
例如，所述井筒可为生产烃类流体（原油或天然气）或水的生产 井。可选择地是，所述井筒可为将水、油、气、废流体或其他流体注 入地层的注入井。在另一示例中，可使膨胀装置膨胀的所述选择流体 可为产出流体如烃类流体或水，或注入流体如烃类流体（如原油、柴 油或天然气）或水。
在为生产烃类流体的生产井的情况下，通过将烃类流体（如柴油） 泵入井筒可获得快速激活以引起膨胀装置的膨胀。 一旦获得了膨胀， 通过使膨胀装置接触产出的烃类流体而可维持所述的膨胀。
可以理解，在为注入井的情况下，堵塞的问题可能会出现在停止 流体注入与流体从井筒反流入篩管之间的时间间隔之内。
合适地是，所述膨胀装置包括多个可膨胀的环，每个环环绕所述 导管延伸并在与选择的流体接触时易于膨胀，所述环沿着所述导管相 互间隔开，例如以相同的相互间多巨布置。
在另一种布置中，膨胀装置包括环绕导管的套筒，该套筒具有多 个沿套筒间隔分布的通孔，例如，所述通孔具有基本为矩形的形状或 基本为圆形的形状。
在优选实施例中，所述膨胀装置包括在接触烃类流体或水时易于 膨胀的材料。
在接触水而膨胀时，所述材料例如为从NBR、 HNBR、 XNBR、 FKM、 FFKM、 TFE/P、 EPDM基橡胶中选择出的橡胶。
在接触烃类流体而膨胀时，所述材料优选包括从下述橡胶中选择 出的橡胶：天然橡胶、丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶、丙烯酸丁二烯橡胶 (acrylate butadiene rubber )、 聚丙烯酸酉旨橡胶(poly acrylate rubber )、 丁基橡胶、溴化丁基橡胶、氯化丁基橡胶、氯化聚乙烯橡胶、 氯丁橡胶、丁苯橡胶（styrene butadiene copolymer rubber )、磺4匕聚乙烯橡胶（sulphonated polyethylene )、乙烯基丙烯酸酯橡胶（ethylene acrylate rubber)、表氯醇环氧乙烷共聚物、二元乙丙橡胶（过氧化交 联的）、二元乙丙橡胶（磺化交联的）、三元乙丙橡胶、乙烯醋酸乙烯 酯共聚物、氟化橡胶、氟硅酮丙稀橡胶、硅酮橡胶。
可优选地是，所述材料为从EP(D)M橡胶（过氧化或磺化的乙烯 橡胶）、EPT橡胶（三元乙丙橡胶）、丁基橡胶、溴化丁基橡胶、氯化 丁基橡胶、以及氯化聚乙烯橡胶中选择出的橡胶。
合适地是，所述外层包括环状过滤层和围绕环状过滤层延伸的环 状覆盖层(shroud )。
附图说明
下面将通过示例并结合附图对本发明进行更加详尽的描述。
图1示意性地示出了膨胀装置膨胀前的本发明井筒篩管一个实施
例的纵向剖面；
图2示意性地示出了膨胀装置膨胀后的图l所述实施例的纵向剖
面；
图3示意性地示出了图1中剖面线3-3处的剖面； 图4示意性地示出了图2中剖面线4-4处的剖面。 在附图中相同的附图标记表示相同的部件。

参看图1和图2，其中示出了设置在生产烃类流体的井筒2内的 井筒筛管1。筛管1包括：管状部件3;以径向距离围绕管状部件3 的可渗透环状外层4，所述外层4由过滤层4a和过滤层外侧的覆盖层 4b构成；以及设置在管状部件3与外层4之间的以环6的形式存在的 可膨胀元件。环6沿着管状部件3以规则的间距设置。外层4是柔性 的并可以至少一膨胀率径向膨胀从而使覆盖层4b接触井壁。此外，过 滤层4a具有适于防止固体颗粒流入管状部件内的篩孔尺寸。环6由在 接触烃类流体时膨胀的弹性材料制成，所述弹性材料例如为EPDM橡胶。管状部件3具有多个用于使产出的烃类流体流入管状部件3的孔 眼7,并且在其末端具有用于使井筒筛管1相互连接到导管9以将产 出的烃类流体输送到地面的相应连接部分8、 10。
图1示出了环6接触产出的烃类流体而膨胀之前的井筒篩管1， 以便外层4处于未膨胀状态从而在覆盖层4b与井壁之间存在间隙11。
图2示出了环6接触产出的烃类流体而膨胀之后的井筒筛管1， 因此外层4已经通过环6径向膨胀从而使环状覆盖层4b接触井筒2 的壁。
图3示出了环6膨胀之前的井筒筛管1和井筒2横截面。如图所 示，过滤层4a由多个相互重叠的过滤片5构成。每一过滤片5在其端 部通过相应的凸缘（lug) 14连接到一个或多个环6上，并与相邻的 过滤片5重叠。覆盖层4b为薄金属筒具有沿纵向方向重叠的纵向 缝（未示出）构成的筛孔，所述纵向缝使覆盖层4b具有很大的柔韧性 以进行径向膨胀从而为过滤层4a提供足够的保护。
参看图4，其中示出了环6膨胀之后的筛管l和井筒2的横截面。 外层4已经膨胀而靠在井壁上，因而在过滤层4a膨胀期间相邻过滤片 5出现相对滑动，并且在覆盖层4b膨胀期间覆盖层4b的缝变宽。
为了简便起见，附图中并没有用附图标记标识出全部的环6和孔眼7。
在通常的使用过程中，筛管l被下入到井筒2中并设置在周围地 层的含有烃类流体的储层中，因此环6处于它们各自的未膨胀状态， 并且间隙11存在于外层4与井筒2的壁之间（图1)。当井筒2进行 生产时，原油液流从周围地层流入井筒2并通过外层4和孔眼7由此 进入管状部件3。因此，烃类流体流沿着环6流动，因此环6从其未 膨胀状态（图1)变换为膨胀状态（图2)。在膨胀时，环6在径向向 外的方向上推进从而靠在外层4上，因而外层4膨胀靠在井筒2的壁 上。由环组施加的膨胀力沿外层4的长度方向上分布，所以外层4在 其膨胀之后将会基本上适应井壁较大的不规则性。由于过滤层4a膨胀 期间各个过滤片5相对滑动从而使相邻过滤片5的重叠量減小，过滤层4a的筛孔尺寸不会因径向膨胀而改变。将相邻过滤片5的重叠度选 择成在过滤层4a膨胀之后能够使过滤片5保持足够的重叠从而确保不 会出现开口，所述开口可使流体绕过过滤层4a。
如果需要，在使井进行生产之前通过将柴油或其他适合的流体泵 入井筒2可获得环6的加速膨胀。
因此则实现了防止烃类流体流沿着外层4的外侧轴向流动，从而 防止可局部进入烃类流体流的砂粒或粘土颗粒沿着整个外层4在纵向 方向上流动。由于沿着整个外层4的颗粒的这种流动可能导致整个过 滤层4a的堵塞，尤其是在粘土颗粒进入井筒的情况下，因此本发明具 有重要的优点。
本发明井筒筛管的其它优点在于具有高的抗外挤强度的实体预钻 管状部件、管状部件与外层之间的环空和膨胀机构，所述环空为产出 流体提供了良好的流动特性，所述膨胀机构避免了机械膨胀管状部件 的需要。
取代所有环都由在接触烃类流体时膨胀的弹性材料制成， 一个或 多个环可由在接触地层产出水时膨胀的材料制成。例如，所述环可包 括第一组在烃类流体内易于膨胀的环和第二组在水内易于膨胀的环， 因而第一和第二组环以交替的方式进行布置。
此外，取代每一过滤片都在其端部连接到一些或全部环上，过滤 ^片的任何其它合适的部分都能够被连接到所述环上。另外，所述过滤 片可通过覆盖层而保持在合适的位置以便不需要将过滤片连接到一些 或全部环上。
作为具有重叠的纵向缝的割缝覆盖层的替换方式，任意其它合适 的覆盖层都可被使用，例如具有铰接部以允许覆盖层展开的可折叠覆 盖层，或者由多个相互连接的小管子构成的覆盖层，因此各个管子在 覆盖层膨胀时变平。