CN101849082A

CN101849082A - 砾石充填方法

Info

Publication number: CN101849082A
Application number: CN200880114745A
Authority: CN
Inventors: C·S·叶; D·C·海伯勒; M·D·巴瑞; M·T·海科尔; T·A·朗
Original assignee: Exxon Production Research Co
Current assignee: ExxonMobil Upstream Research Co
Priority date: 2007-11-09
Filing date: 2008-08-20
Publication date: 2010-09-29
Anticipated expiration: 2028-08-20
Also published as: CA2700580C; EP2217791A1; US7661476B2; EP2217791B1; EA201070591A1; EA016500B1; US7971642B2; WO2009061542A1; AU2008325063B2; BRPI0819174A2; CA2700580A1; US20080128129A1; CN101849082B; MY150307A; BRPI0819174B1; US20100139919A1; AU2008325063A1; EP2217791A4

Abstract

本发明公开一种与开采碳氢化合物相关的方法。该方法包括用钻井液体钻井眼，调节该钻井液体，操纵(延伸)该钻井中的开采管柱，并且用载液砾石充填该钻井的层段。该开采管柱包括具有主体部分的接头组件，该主体部分具有主液体流动通道和辅助液体流动通道，其中该主体部分在其一端连接于载荷衬套组件，而在其相对的端连接于扭矩衬套组件，该载荷衬套组件具有设置成通过它的至少一个运输导管和至少一个充填导管。该主体部分可以包括控砂装置、充填器或用于井下环境的其他井工具。该接头组件包括具有歧管区的连接组件，该连接组件与主体部分的第二液体流动通道液体流动连通，并且方便用单个连接构成第一和第二接头组件。

Description

砾石充填方法

相关申请的交叉参考

本申请是2007年11月9日提交的名称为“Gravel Packing Methods(砾石充填方法)”的序列号为11/983，445的美国专利申请的继续，这些申请中的每个的全部内容通过参考合并于此。

技术领域

本发明总的涉及用于在井筒中使用的并且与碳氢化合物的开采相关的设备和方法。更具体地说，本发明涉及接头组件和用于连接包括井筒工具的接头组件的相关系统和方法。

背景技术

这部分旨在介绍与本发明的示例性实施例相关的本领域的各方面。相信这种讨论有助于提供一个框架以便于更好地理解本发明的各具体方面。因此，应当理解，这部分就此而论来阅读，不必认为是现有技术。

诸如石油和天然气的碳氢化合物的开采已经进行了很多年。为了开采这些碳氢化合物，开采系统可以利用用于井内的特定作业的各种装置，例如控砂筛管和其他工具。通常，这些装置放置在套管井或裸眼完井中的井筒内。在套管井完井中，套管柱被放置在井筒中，并且通过套管柱向地下地层中钻孔，从而为诸如碳氢化合物的地层液体提供进入井筒中的流动通道。可选地，在裸眼完井(open-hole completion)中，开采管柱被设置在井筒里面且没有套管柱。地层液体通过在地表下地层和开采管柱之间的环形孔道流动，从而进入开采管柱。

但是，当从一些地下地层开采碳氢化合物时，其由于某些地下地层的位置而变得更具有挑战性。例如，一些地下地层位于在延伸到钻井作业够得着的范围深度处的极深的水中、在高压/高温的储层中、在长间距中、在具有高开采率的地层中以及在很远位置处。因此，地下地层的位置可能存在极大地增加单个井成本的问题。也就是，对于经济油田的开发来说进入地下地层的成本可能导致很少的井被完成。而且，损失对砂的控制可能导致在地面产生沙子、井下设备损坏、减少井开采率和/或井的损失。因此，井的可靠性和长寿命成为设计考虑的事项，以避免不希望的开采损失和昂贵的干预或翻新这些井。

通常，在井内利用控砂装置以管理诸如砂子的固体物料的开采。这些控砂装置可以具有开缝的口或可以用筛网包裹。作为一个例子，当从位于深水中的地下地层开采地层液体时，由于地层不坚固或由于钻井挖掘以及地层液体的抽出引起的井下应力而使地层变弱，可能伴随地层液体产生固体物料。因此，控砂装置通常穿过这些地层安装在井下，以保持固体物料，使得将被开采的地层液体没有特定尺寸以上的固体物料。

然而，在井筒中的苛刻环境下，由于高应力、腐蚀、堵塞、压实/下陷等，控砂装置容易损坏。结果，控砂装置一般与其他方法一同使用来控制从地下地层产生砂子。

最常用的一种控砂方法是砾石充填。砾石充填井包括围绕连接于开采管柱的控砂装置放置砾石或其他颗粒物质。例如，在裸眼完井中，砾石充填通常位于井筒壁和围绕有孔基管的控砂筛管之间。可替换地，在套管井完井中，砾石充填位于有孔套管柱和围绕该有孔基管的控砂筛管之间。不管完井的类型如何，地层液体均通过砾石充填和控砂装置从地下地层流进开采管柱中。

在砾石充填作业期间，由于疏忽引起的载液损失可能在砾石充填的层段中形成砂桥。例如，在厚的或倾斜的开采层中，由于过早地失去进入地层中的砾石砂浆中的液体，所以可能存在较差的砾石分布(即，在该层段中的不完全的充填导致砾石充填中的空隙)。这种液体损失使得在砾石充填完成之前使砂桥形成在环形孔道中。为了解决这个问题，可以利用诸如分流管的备用流动通道，以便为砂桥设旁路并且在该层段中均匀地分配砾石。这种备用流动通道的进一步的细节见美国专利No.4,945,991；5,082,052；5,113,935；5,333,688；5,515,915；5,868,200；5,890,533；6,059,032；6,588,506以及国际申请公布号为No.WO2004/094784的国际申请，它们的内容通过参考结合于此。

虽然分流管有助于形成砾石充填，但是利用分流管道可能限制用砾石充填来提供层间封隔的方法，因为分流管使得与控砂装置连接的充填器的使用变得复杂。例如，这样的组件当接合充填器时需要分流管的流动通道不被中断。如果分流管设置在充填器的外面，则当充填器扩张时它们可能被损坏，或者它们可能与该充填器的适当操作相干涉。分流管与井工具偏心的对齐可能需要充填器偏心对齐，这使得井工具的整体直径更大并且不一致。现有的设计利用管接头连接、定时连接以便对齐多个管子、接头组件之间的跨接分流管连接或者在连接上方的柱形盖板。这些连接是昂贵的、耗时的和/或当构成并安装开采油管管柱时在钻台上很难处理。

利用较小直径的圆形分流管的同心的备用流动通道是优选的，但是具有其他的设计困难。由于需要充填器的内部分流管和基础管与控砂装置的分流管和基础管非常精确的对齐，所以同心的分流管设计非常复杂。如果分流管设置在控砂筛管的外面，则该管子暴露在苛刻的井筒环境下，并且在安装或操作期间可能被损坏。需要高精度地对齐分流管道使井筒工具的制造和组装成本更高并且费时。有些装置已经在研制以简化其构成，但是一般而言没有效。

内部分流装置的一些例子是美国专利申请公开号为2005/0082060、2005/0061501、2005/0028977和2004/0140089的美国专利申请的主题。这些专利申请广泛地描述了具有设置在基础管和控砂筛管之间的分流管的控砂装置，其中分流管与用于分配砾石充填的交叉工具直接液体连通。这些申请描述了使用在构成接头和沿着该分流管间歇地间隔的喷嘴之上的歧管区。但是这些装置对于长于大约3500英尺的完井没有效。

因此，需要提供用于各种井工具的备用流动通道的方法和设备，以及用于高效地连接井工具的系统和方法，其中该井筒工具包括但不限于控砂装置、控砂筛管和砾石充填井内的不同层段的充填器。

其他的相关材料可以至少在美国专利No.5,476,143；美国专利No.5,588,487；美国专利No.5,934,376；美国专利No.6,227,303；美国专利No.6,298,916；美国专利No.6,464,261；美国专利No.6,516,882；美国专利No.6,588,506；美国专利No.6,749,023；美国专利No.6,752,207；美国专利No.6,789,624；美国专利No.6,814,139；美国专利No.6,817,410；美国专利No.6,883,608；国际申请公开No.WO2004/094769；美国专利申请公开No.2004/0003922；美国专利申请公开No.2005/0284643；美国专利申请公开No.2005/0205269；以及“Alternate Path Completion：A CriticalReview and Lessons From Case Histories With Recommended Practice forDeepwater Application”G.Hurst et al.SEP Paper No.86523-MS中找到。

本申请包含与2007年11月9日提交的、名称为“Wellbore Method andApparatus for Completion，Production and Injection(用于完井、开采和注入的井筒方法和设备)”、代理号为2006EM170/2的美国专利申请11,983,447，以及2007年11月9日提交的名称为名称为“Wellbore Methodand Apparatus for Completion，Production and Injection(用于完井、开采和注入的井筒方法和设备)”、代理号为2006EM170的国际专利申请No.PCT/US07/23672(相关申请)相关的主题。本申请与该相关申请属于相同的申请人并且具有至少一个共同的发明人。

发明内容

在本发明的一个实施例中，提出一种砾石充填井的方法。该方法包括用钻井液体(drilling fluid)通过地下地层钻一个井筒；调节该钻井液体；使得开采管柱延伸到具有调节过的钻井液体的井筒中的一定深度，其中该开采管柱包括多个接头组件，并且其中至少一个接头组件设置在该调节过的钻井液体内。至少一个接头组件包括载荷衬套组件，该载荷衬套组件具有内直径、至少一个运输导管和至少一个充填导管，其中该至少一个运输导管和该至少一个充填导管两者均设置在所述内直径的外部，该载荷衬套可操作地连接于该多个接头组件其中之一的主体部分；扭矩衬套组件，该扭矩衬套组件具有内直径和至少一个导管，其中该至少一个导管设置在该内直径的外部，该扭矩衬套可操作地连接于该多个接头组件其中之一的主体部分；连接组件，该连接组件具有歧管区，其中该歧管区构造成与该载荷衬套组件的至少一个运输导管和至少一个充填导管液体地连通，其中该连接组件在载荷衬套组件处或在其附近可操作连接于该接头组件的至少一部分；以及在该载荷衬套和扭矩衬套之间沿着该接头组件的至少一部分并且围绕该接头组件的外直径设置的控砂筛管；以及用携带液来砾石充填该井筒的层段。

附图说明

当审查下面的详细描述和附图时本发明的前述和其他优点将变得很清楚，其中：

图1是根据本发明一些方面的示例性开采系统；

图2A-2B是用在井筒内的常规的控砂装置的示例性实施例；

图3A-3C是根据本发明的一些方面用在图1的开采系统中的接头组件的示例性实施例的侧视图、剖视图和端视图；

图4A-4B是根据本发明的一些方面与图3A-3C的接头组件以及图1的开采系统一起使用的连接组件的示例性实施例的两个剖视侧视图；

图5A-5B是根据本发明的一些方面用作图3A-3C的接头组件、图4A-4B的连接组件和图1中的开采系统的一部分的载荷衬套组件的示例性实施例的等轴测图和端视图；

图6是根据本发明的一些方面用作图3A-3C的接头组件、图4A-4B的连接组件和图1中的开采系统的一部分的扭矩衬套组件的示例性实施例的等轴测图；

图7是根据本发明的一些方面用在图3A-3C的接头组件中的喷嘴环的示例性实施例的端视图；

图8是根据本发明的一些方面图3A-3C的接头组件的组装方法的示例性流程图；

图9是根据本发明的一些方面利用图3A-3C的接头组件和图1的开采系统从地下地层开采碳氢化合物的方法的示例性流程图；

图10是根据本发明的一些方面利用图3A-3C的接头组件砾石充填地下地层中的井的方法的示例性流程图；

图11A-11J是根据本发明的一些方面示出利用图3A-3C的接头组件的图10的方法的示例性实施例；

图12A-12C是根据本发明的一些方面利用图10和图11A-11J的方法以及图3A-3C的接头组件的示例性裸眼完井的例图。

具体实施方式

在下面的详细描述部分中，结合优选实施例描述本发明的具体实施例。但是，下面的描述是针对本发明的具体实施例或具体应用，旨在仅仅用于示例性的目的并且简单地提供示例性实施例的描述。因此，本发明不限于下面描述的具体实施例，而是包括属于权利要求的精神实质和范围的所有的可选方案、修改和等同物。

虽然井筒被描述为竖直井筒，但是应当指出，本发明旨在用于竖直的、水平的、偏斜的或其他类型的井筒。而且，任何方向的描述，例如“上游”、“下游”、“轴向”、“径向”等应当根据上下文理解，而不是想要限制井筒、接头组件或本发明的任何其他部件的取向。

本发明的一些实施例可以包括一个或更多个接头组件，用在完井、开采、或注入系统中，以增强完井(例如，砾石充填)，和/或增强从井中开采碳氢化合物，和/或增强液体或气体注入到井中。接头组件的一些实施例可以包括井工具，例如控砂装置、充填器、交叉工具、滑动衬套、分流空管(blanks)或本领域熟知的其他装置。在本发明的一些实施例中，接头组件可以包括备用通道机构，用于在井中的砾石充填内提供层间封隔。此外，井设备被描述为可以用在裸眼完井或套管孔完井中。本发明的接头组件的一些实施例可以包括通用的歧管或歧管区，其通过连接组件提供与接头组件的液体连通，该接头组件可以包括基础管、分流管、充填器、控砂装置、智能井设备、交叉流动装置、流入控制装置和其他工具。因此，本发明的一些实施例可以用来设计和制造用于流动控制、监控和管理井筒环境、碳氢化合物开采和/或液体注入处理的井工具、完井。

本发明的一些实施例的连接组件可以与任何类型的井工具(包括充填器和控砂装置)一起使用。本发明的连接组件还可以与其他井技术结合使用，所述其他井技术例如智能井装置、交叉连接流动技术和流入控制装置。本发明的连接组件的一些实施例可以提供与各种井工具一起使用的同心的备用流动通道和简化的连接接口。连接组件还可以形成歧管区，并且可以经由单个螺纹连接与第二井工具连接。而且，连接组件的一些实施例可以与提供间歇的砾石充填和层间封隔的技术结合使用。这些技术中的一些公开在序列号为60/765,023和60/775,434的美国专利申请中，这些专利申请通过参考结合于此。

现在参考附图，起初参考图1，图1示出根据本发明的一些方面的开采系统100。在这个示例性的开采系统100中，浮动的开采设施102连接于设置在海底106上的海底桩(subsea tree)104。通过该海底桩104，浮动开采设施102进入一个或更多个地表下地层，例如地表下地层107，该地表下地层可以包括多个具有诸如石油和天然气的碳氢化合物的开采层段或区108a-108n，其中数字“n”是任意整数。有利地，例如控砂装置138a-138n的井工具可以被用于增强从开采层段108a-10gn开采碳氢化合物。但是，应当指出，该开采系统100是为了示例性的目的而示出，并且本发明可以用于从任何海底、平台或陆地部位开采或注射液体。

该浮动开采设施102可以构造成监控来自该地表下地层107的开采层段108a-108n的碳氢化合物并且从该开采层段108a-108n开采碳氢化合物。该浮动开采设施102可以是能够管理从海底井开采诸如碳氢化合物的液体的浮动船只。这些液体可以储存在浮动开采设施102上和/或提供给油船(未示出)。为了进入开采层段108a-108n，该浮动开采设施102经由控制管缆(umbilical)112连接于海底桩104和控制阀110。该控制管缆112可以可操作地连接于用于从海底桩104向浮动开采设施102提供碳氢化合物的开采管道、用于水力装置或电气装置的控制管道以及与井筒114内的其他装置通信的控制电缆。

为了进入开采层段108a-108n，井筒114穿入海底106到达与该井筒114内的不同深度处的开采层段108a-108n交界的深度。正如可以理解的，可以称作开采层段108的开采层段108a-108n可以包括各种岩层或层段，这些岩层或层段可以包含或可以不包含碳氢化合物，并且可以叫做区。在海底106处被设置在井筒114之上的海底桩104提供了在该井筒114内的各种装置与浮动开采设施102之间的交接。因此，海底桩104可以连接于开采管道管柱128以便提供液体流动通道，并且被连接于控制电缆(未示出)以便提供通信路径，该控制电缆在海底桩104可以与控制管缆112连接。

在井筒114内，开采系统100还可以包括不同器械以便提供进入开采层段18a-18n的通路。例如，表面套管柱124可以从海底106安装在该海底106下面特定深度的位置。在该表面套管柱124内，可以向下延伸到接近开采层段108的深度的中间或开采套管柱126可以用来为井筒114的井壁提供支撑。该表面套管柱124和开采套管柱126可以水泥接合到井筒114内的固定位置，以进一步使井筒114稳定。在表面套管柱124和开采套管柱126内，开采管道管柱128可以用来提供用于碳氢化合物和其他液体的通过井筒114的流动通道。沿着这个流动通道，在地表下安全阀132上方裂开或破裂的情况下，地表下安全阀132可以用来堵塞来自开采管道管柱128的液体的流动。而且，控砂装置138a-138n用来利用砾石充填140a-140n管理进入开采管道管柱128的颗粒物的流动。控砂装置138a-138n可以包括开槽衬管、单独的筛管(SAS)、预滤砂管、绕丝筛管、烧结金属滤管、隔膜筛管、可膨胀筛管和/或丝网筛管，而砾石充填140a-140n可以包括砾石、砂子、不可压缩的颗粒物或其他合适的固体、粒状材料。本发明的接头组件的一些实施例可以包括诸如控砂装置138a-138n中的一个和充填器134a-134n中的一个的井工具。

控砂装置138a-138n可以连接于在这里可以被称做充填器134的一个或更多个充填器134a-134n或其他井工具。优选地，在这里可以被称作控砂装置138的控砂装置138a-138n和其他井工具之间的连接组件应当容易组装到浮动开采设施102上。而且，控砂装置138可以构造成通过基础管提供相对不中断的液体流动通道，并且提供辅助流动通道，例如分流管道或双层壁管子。

该系统可以利用充填器134使井筒环形孔道内的特定区彼此隔离。接头组件包括充填器134、控砂装置138或其他井工具，并且可以构造成在不同层段108a-108n中的各种井工具之间提供液体连通通道，同时防止液体在一个或更多个其他区域内(例如在井筒环形孔道内)流动。该液体连通通道可以包括通常的歧管区。无论如何，充填器134可以用来提供层间封隔和用于提供每个层段108a-108n内的基本完全的砾石充填的机构。为了示例性的目的，充填器134的某些实施例公开在美国专利申请序列号为60/765,023和60/775,434的美国专利申请中，其中描述充填器的部分通过参考结合于此。

图2A-2B是用在井筒内连结在一起的常规的控砂装置的实施例的局部图。每个控砂装置200a和200b可以包括被过滤介质或滤砂筛管204围绕的管状部件或基础管202。肋206可以用来将滤砂筛管204保持在与基础管202相距特定距离。滤砂筛管可以包括多个绕丝段、丝网屏、绕丝、介质和其任何组合，以阻止预定尺寸的颗粒物。可以统称为分流管208的分流管208a和208b可以包括充填管208a或运输管208b，并且还可以与滤砂筛管204一起使用，用于在井筒内的砾石充填。充填管208a可以具有一个或更多个阀或喷嘴212，从而为砾石充填砂浆提供到达在滤砂筛管204和井筒壁之间形成的环形孔道的流动通道，该砾石充填砂浆包括携带液体和砾石。所述阀可以阻止来自隔离的层段的液体通过至少一个跨接管流动到另一个层段。对于控砂装置200a的局部视图的另一个透视图而言，在图2B中示出了沿着AA线的各个部件的剖视图示。应当指出，除了公开在美国专利号为4,945,991和5,113,935的美国专利中的图2A和图2B所示的外部分流管之外，也可以使用公开在美国专利号为5,515,915和6,227,303的美国专利中的内部分流管。

虽然这种类型的控砂装置对于某些井有用，但是其不能隔离井筒内的不同层段。正如上面所指出的，与水/气开采有关的问题可能包含损失开采率、设备损坏和/或增加处置、处理和清理成本。这些问题使具有许多不同完井层段并且地层强度随层段变化的井复杂化。因此，穿透任何一个层段的水或气可能威胁井内的剩余储量。本发明的连接便于在开采管柱内128内的高效备用通道液体流动技术。本发明的一些实施例在第一井工具的下游端和第二井工具的上游端之间提供单个的固定连接。这种做法在省去偏心的备用流动通道的同时也省去对齐分流管或其他备用流动通道装置的高成本并且费时的操作。本发明的一些实施例也不需要进行主要流动通道和辅助流动通道的定时连接。因此，下面将参考图3-图9描述在井筒114内提供层间封隔、控砂装置138的各种实施例、用于将控砂装置138连接于其他井工具的连接组件和方法。

图3A-3C是用在图1的开采系统100中的接头组件300的示例性实施例的侧视图、剖视图和端视图。因此，可以通过同时参考图1最好地理解图3A-3C。接头组件300可以由具有第一或上游端和第二或下游端的主体部分组成，该主体部分包括可操作地连接于第一端处或第一端附近的载荷衬套组件303、可操作地连接于第二端处或第二端附近的扭矩衬套组件305、可操作地连接于第一端的连接组件301，该连接组件301包括连接件307和歧管区315。因此，载荷衬套组件303包括至少一个运输导管和至少一个充填导管(见图5)，而扭矩衬套组件包括至少一个导管(未示出)。

本发明的接头组件300的一些实施例可以经由连接组件301连接于另一个接头组件，该接头组件可以包括充填器、控砂装置、分流空管或其他井工具。这只需要单个螺纹连接并且构造成在被连接的井工具之间形成自适应的歧管区315。该歧管区315可以构造成围绕该连接件307形成环形孔道。该接头组件300可以包括通过该主体部分且通过该连接件307的内直径的主液体流动组件或通道318。该载荷衬套组件303可以包括至少一个充填导管和至少一个运输导管，而该扭矩衬套组件305可以包括至少一个导管不过可以不包括充填导管(见运输导管和充填导管的示例性实施例图5和图6)。这些导管可通过接头组件300的备用液体流动组件或通道320而彼此液体流动连通，不过液体流动组件320与载荷衬套组件303的充填导管液体流动连通的部分可以在进入扭矩衬套组件之前终止，或者可以在扭矩衬套组件305内部终止。歧管段315可以便于连续的液体流动通过接头组件300的备用液体流动组件或通道320，而不需要在构成开采管道管柱128期间定时连接以对直载荷衬套组件303和扭矩衬套组件305的开口与备用液体流动组件320。单个螺纹连接构成接头组件300之间的连接组件301，因此，减少复杂性和构成时间。本发明便于备用流动通道通过各种井工具，并且使操作者能够设计和操作开采管道管柱128，以提供井筒114中的层间封隔，正如在序列号为60/765,023和60/775,434的美国专利申请中所公开的。本发明也可以与美国专利公开No.US2007/0068675所公开的用于安装裸眼砾石充填完井的方法和工具以及其他的井筒处理和过程相结合使用，其中所述专利公开通过参考结合于此。

本发明接头组件的一些实施例包括在第一端的载荷衬套组件303、在第二端的扭矩衬套组件305、形成该主体部分的至少一部分的基础管302、连接件307、通过该连接件307的主流动通道320、同轴电缆(coax)衬套311以及在连接件307和同轴电缆衬套311之间、沿着该基础管302的外直径通过该载荷衬套组件303并且通过扭矩衬套组件305的备用流动通道320。一个接头组件300的扭矩衬套组件305构造成通过连接组件301连接于第二(接头)组件的载荷衬套组件303，无论该接头组件300是否包括控砂装置、充填器或其他井工具。

接头组件300的一些实施例优选包括基础管302，该基础管302具有位于该基础管302的上游或第一端附近的载荷衬套组件303。基础管302可以包括孔隙或槽缝，其中该孔隙或槽缝可以成组地沿着该基础管302或者是其一部分，以便提供液体或其他应用的路线。优选该基础管302延伸了该接头组件的轴向长度，并且在该基础管302下游或第二端可操作地连接于扭矩衬套305。接头组件300还可以包括沿着其长度设置的至少一个喷嘴环310a-310e、至少一个控砂筛管节段314a-314f以及至少一个定中心器316a-316b。正如这里所用的，术语“控砂筛管”是指构造成防止具有一定尺寸的粒状物质通过而允许气体、液体和小颗粒流动的任何过滤机构。过滤器的尺寸通常在60至120目的范围内，但是根据具体环境可以更大或更小。许多控砂筛管类型在本领域通常是已知的，并且包括绕丝、网材、织网、烧结网、包绕的多孔或开槽的板，Schlumberger的MESHRITE^TM和Reslink的LINESLOT^TM产品。优选地，控砂筛管节段314a-314f设置在多个喷嘴环310a-310e中的一个和扭矩衬套组件305之间、多个喷嘴环310a-310e的其中两个之间、或者在载荷衬套组件303和多个喷嘴环310a-310e中的一个之间。该至少一个定中心器316a-316b可以围绕该载荷衬套组件303的至少一部分或该多个喷嘴环310a-310e其中之一的至少一部分设置。

如图3B所示，在本发明的一些实施例中，运输和充填管308a-308i(虽然示出9个管，但是本发明可以包括多于或少于9个管)优选具有环形截面，以经受与较大深度的井相关的较高压力。运输和充填管308a-308i也可以连续了该接头组件300的整个长度。而且，管308a-308i优选可以用钢构成，更优选地由较低屈服的可焊钢构成。一个例子是316L。载荷衬套组件303的一个实施例是由高屈服钢、较不可焊的材料构成。载荷衬套组件303的一个优选实施例在机器加工之前结合较高可焊性材料与高强度材料。这种结合可以是焊接或热处理。充填管308g-308i(虽然只有三个充填管被示出，但是本发明可以包括多于或少于三个充填管)包括以固定间距间隔的喷嘴口310，例如，每个间距近似六英尺，以方便诸如砾石砂浆的可流动物质从充填管308g-308i通到井筒114环形孔道，以充填开采层段108a-108n，向层段输送处理液体、开采碳氢化合物、监控或管理井筒。可以利用充填和运输管308a-308i的多种组合。示例性的组合包括六个运输管308a-308f和三个充填管308g-308i。

接头组件300的优选实施例还可以包括平行于分流管308a-308n延伸邻近基础管302的长度的多个轴向杆312a-312n，其中“n”可以是任何整数。该轴向杆312a-312n为接头组件300提供附加的结构整体性，并且至少部分地支撑控砂筛管节段314a-314f。接头组件300的一些实施例中每个分流管308a-308n可以包含一到六个轴向杆312a-312n。一个示例性的组合中每对分流管308之间包括三个轴向杆312。

在本发明的一些实施例中，控砂筛管节段314a-314f可以连接于该控砂筛管节段314a-314f与载荷衬套组件303、喷嘴环310或扭矩衬套组件305会合处的焊接环(未示出)。示例性的焊接环包括沿着至少一个轴向长度由铰链接合并且通过一个裂片、夹子、其他连接结构或其组合在相对轴向长度处接合的两件。而且，定中心器316可以适配在载荷衬套组件303的主体部分(未示出)上，并且在接头组件300的近似中点处。在一个优选实施例中，喷嘴环310a-310e中的一个包括延伸的轴向长度，以接纳其上的定中心器316。如图3C所示，歧管区315也可以包括多个扭矩垫片或型条(profile)309a-309e。

图4A-4B是与图3A-3C的接头组件300和图1的开采系统100组合使用的连接组件301的两个示例性实施例的局部视图。因此，通过同时参考图1和图3A-3B能够最好地理解图4A-4B。连接组件301由第一井工具300a、第二井工具300b、同轴电缆衬套311、连接件307和至少一个扭矩垫片309a(虽然在这个图中只有一个被示出，但是可以多于一个，如图3C所示)组成。

参考图4A，连接组件301的一个优选实施例可以包括具有主体部分、主液体流动通道318和备用液体流动通道320的第一接头组件300a，其中井工具300a或300b的一端可操作地连接于连接件307。该实施例还可以包括具有主液体流动通道318和备用液体流动通道320的第二井工具300b，其中该井工具300的一端可操作地连接于连接件307。优选地，第一和第二井工具300a和300b的主液体流动通道318经由连接件307的内直径基本上液体流动连通，并且第一和第二井工具300a和300b的备用液体流动通道320通过围绕该连接件307外直径的歧管区315基本上液体流动连通。该实施例还包括至少部分地固定在歧管区315中的至少一个扭矩垫片309a。该至少一个扭矩垫片309a构造成防止迂回流动并为连接组件301提供附加的结构整体性。歧管区315是至少部分地与至少一个扭矩垫片309a干涉的环形体积。其中歧管区315的内直径由连接件307的外直径限定，而歧管区315的外直径由井工具300或由与连接件307基本同心地对齐的衬套(被称作同轴电缆衬套311)限定。在一个示例性实施例中，歧管区315可以具有从约8英寸到约18英寸的长度317，优选地，长度317从约2英寸到约16英寸，或更优选地约14.4英寸。

参考图4B，本发明的连接组件301的一些实施例可以包括至少一个备用液体流动通道320，该备用液体流动通道320在同轴电缆衬套311和连接件307之间从该连接组件301的上游或第一端延伸出并通过载荷衬套组件303的一部分。优选地，连接件307通过螺纹连接可操作地连接于基础管302的上游端。同轴电缆衬套311位于围绕该连接件307，从而形成歧管区315。连接机构可以包括螺纹连接器410，该螺纹连接器410通过同轴电缆衬套311、通过至少一个扭矩型片或垫片309a其中之一并且进入连接件307中。对于每个扭矩型片309a-309e可以有两个螺纹连接器410a-410n，其中“n”可以是任何整数，其中螺纹连接器410a-410n中的一个延伸通过扭矩型片309a-309e而另一个终止在扭矩型片309a-309e的主体中。

在本发明的一些实施例中，同轴电缆衬套311和连接件307之间的体积形成连接组件301的歧管区315。该歧管区315在第一和第二接头组件300a和300b之间可以有益地提供备用液体流动连接，该接头组件可以包括充填器、控砂装置或其他井工具。在一个优选实施例中，流进歧管区315中的液体当进入第二接头组件300b时可以沿着具有最小阻力的通道行进。扭矩型片或垫片309a-309e可以至少部分地设置在同轴电缆衬套311和连接件307之间，并且至少部分地设置在歧管区315中。该连接件307将第一接头组件300a的载荷衬套组件303连接于第二井工具300b的扭矩衬套组件305。有益地，这提供更简化地构成并改进了可以包括各种井工具的接头组件300a和300b之间的兼容性。

优选的是，连接件307用螺纹连接可操作地连接于基础管302，而同轴电缆衬套311用螺纹连接器可操作地连接于连接件307。螺纹连接器410a-410n穿过扭矩垫片或型片309a-309e，其中“n”可以是任何整数。该扭矩型片309a-309e优选具有空气动力学形状，更优选地基于NACA(National Advisory Committee for Aeronautics(国家航空咨询委员会))标准。所用的扭矩型片309a-309e的数目根据连接组件301的尺寸、预计从中通过的液体的种类和其他因素而变。一个示例性实施例包括围绕歧管区315的环形孔道等距离间隔开的五个扭矩型片309a-309e。但是应当指出，各种数目的扭矩型片309a-309e和连接器可以用来实施本发明。

在本发明的一些实施例中，扭矩型片309a-309e可以用延伸通过同轴电缆衬套311进入扭矩型片309a-309e中的螺纹连接器410a-410n固定。于是，该螺纹连接器410a-410n可以伸进该连接件307中的机加工孔中。作为一个例子，一个优选实施例可以包括十个(10)螺纹连接器410a-410e，其中两个连接器穿入每个空气动力学扭矩型片309a-309e。此外，螺纹连接器410a-410e之一可以穿过扭矩型片309a-309e，而两个螺纹连接器410a-410i中的另一个可以终止在扭矩型片309a-309e的主体中。但是，螺纹连接器的其他数目和组合可以用来实施本发明。

此外，扭矩垫片或型片309a-309e可以设置成使得比较圆形的端部沿着上游方向取向，以便对穿过该歧管区315的液体产生较小的阻力，同时至少部分地阻止液体沿蜿蜒路径流过。在一个优选实施例中，诸如O型环和支承环412的密封环可以配合在同轴电缆衬套311的内唇缘(lip)与每个扭矩衬套组件305和载荷衬套组件303的唇缘部分之间。

图5A-5B是根据本发明的一些方面用在图1的开采系统100、图3A-3C的接头组件300以及图4A-4B的连接组件301中的载荷衬套组件303的示例性实施例的等轴测图和端视图。因此，同时参考图1、图3A-3C和图4A-4B能够最好地理解图5A-5B。载荷衬套组件303包括基本柱形的细长主体520，该主体具有外直径和从第一端504延伸到第二端502的孔。载荷衬套组件303还可以包括从第一端504延伸到第二端502的至少一个运输导管508a-508f和至少一个充填导管508g-508i(虽然示出六个运输导管和三个充填导管，但是本发明可以包括更多或更少的这些导管)，以形成至少基本位于内直径506和外直径之间的开口，其中该至少一个运输导管508a-508f的开口构造在第一端，以减少进入压力损失(未示出)。

本发明的载荷衬套组件的一些实施例还可以包括在该载荷衬套组件的第二端502的至少一个开口，该开口构造成与分流管308a-308i、双层壁基础管或其他备用通道液体流动机构液体连通。载荷衬套组件303的第一端504包括唇缘部分510，该唇缘部分适于并构造成接纳支承环和/或O形环412。载荷衬套组件303还可以包括载荷凸肩512，以允许在浮动开采设施或钻架102上的标准的井工具插入器械在筛管行进操作期间调整载荷衬套组件303。此外，载荷衬套组件303还可以附加地包括主体部分520和用于将基础管302可操作地连接于载荷衬套组件303的机构。

在本发明的一些实施例中，运输和充填导管508a-508i适于在载荷衬套组件303的第二端502，以便可操作地连接于(优选焊接于)分流管308a-308i。分流管308a-308i可以用本领域已知的任何方法焊接，包括直接焊接或通过套管焊接。分流管308a-308i优选具有圆形截面并且围绕基础管302以基本等间隔设置，从而形成同心的截面。运输导管508a-508f在其上游开口处也可以具有减少进入压力损失或平滑轮廓的设计，以促进液体流进运输导管508a-508f中。该平滑轮廓的设计优选包括“喇叭”或“微笑面(smiley face)”结构。作为一个例子，一个优选实施例可以包括六个运输导管508a-508f和三个充填导管508g-508i。但是，应当指出，任何数目的充填和运输导管可以用来实施本发明。

在载荷衬套组件303的一些实施例中，载荷环(未示出)用来与载荷衬套组件303连接。该载荷环邻近并在载荷衬套组件303的上游侧适配在基础管302上。在一个优选实施例中，载荷衬套组件303包括至少一个运输导管508a-508f和至少一个充填导管508g-508i，其中该载荷环的入口构造成与运输和充填导管508a-508i液体流动连通。作为一个例子，可以包括对齐销或槽(未示出)，以确保载荷环和载荷衬套组件303的适当对齐。该载荷环的入口的一部分形状做成像喇叭口，以减少进入压力损失或提供平滑轮廓。优选地，与运输导管508a-508f对齐的入口包括“喇叭”形状，而与充填导管508g-508i对齐的入口不包括“喇叭”形状。

虽然载荷环和载荷衬套组件303为了液体流动目的被用作单个单元，但是优选可以用两个单独部件，以便使基础管密封件被设置在基础管302和载荷衬套组件303之间，以便当适当地配合于基础管302时，载荷环能够用作密封保持器。在一个可选实施例中，载荷衬套组件303和载荷环包括在基础管302上焊接在位的单个单元，以便焊接基本上约束或阻止液体在载荷衬套组件303和基础管302之间流动。

在本发明的一些实施例中，载荷衬套组件303在下游端502包括倾斜(斜角)边缘516，用于使分流管308a-308i更容易焊接在其上。优选实施例在下游或第二端502的面上还包括多个径向槽缝或槽518a-518n，以接纳多个轴向杆312a-312n，其中“n”可以是任何整数。示例性实施例中在每对分流管308a-308i之间包括连接于每个载荷衬套组件303的三个轴向杆312a-312n。其他实施例在每对分流管308a-308i之间可以不包括轴向杆312a-312n，包括一个、两个或各种数目的轴向杆312a-312n。

载荷衬套组件303优选地由具有足够强度以经受在筛管行进操作期间实现的接触力的材料制造。一种优选材料是高屈服合金材料，例如S165M。可以利用能够从载荷衬套组件303向基础管302由效地传输力的任何结构，例如，通过焊接、夹持、栓锁或本领域已知的其他技术，使得载荷衬套组件303可操作地连接于基础管302。用于将载荷衬套组件303固定到基础管302的一种优选机构是被驱动通过载荷衬套组件303进入基础管302内的螺纹连接器，例如扭矩螺栓。优选地，载荷衬套组件303在其下游端502和载荷凸肩512之间包括径向孔514a-514n，以接纳螺纹连接器，其中“n”可以是任何整数。例如，围绕载荷衬套组件303的外周边有九个孔514a-514i，分成三组，每组为基本等距离间隔的三个，以提供从载荷衬套组件303向基础管302传输的重量最均匀的分布。但是应当指出，可以利用任何数目的孔来实施本发明。

优选地，载荷衬套组件303包括唇缘部分510、载荷凸肩512以及至少一个运输和一个充填导管508a-508i，该至少一个运输和一个充填导管508a-508i在载荷衬套组件303的内直径和外直径之间延伸通过该载荷衬套组件303的轴向长度。基础管302延伸通过载荷衬套组件303，并且至少一个备用液体流动通道320从运输和充填导管508a-508i中的至少一个延伸出、沿着基础管302的长度向下。基础管302可操作地连接于载荷衬套组件303，以便从载荷衬套组件303向基础管302传输轴向力、旋转力或其他力。喷嘴开口310a-310e沿着备用液体流动通道320的长度以等距离间隔设置，以便有助于井筒114环形孔道和备用液体流动通道320的至少一部分的内部之间的液体流动连接。备用液体流动通道320终止在扭矩衬套组件305的运输或充填导管(见图6)，并且该扭矩衬套组件305适配在基础管302上方。多个轴向杆312a-312n设置在备用液体流动通道320中，并且沿着基础管302的长度延伸。控砂筛管314a-314f围绕接头组件300设置，以便过滤从井筒114环形孔道向基础管302的砾石、砂粒和/或其他碎片的通过。控砂筛管可以包括开槽筛管、单独的筛管(SAS)、预制滤砂管、绕丝筛管、烧结金属筛管、隔膜筛管、可膨胀筛管和/或丝网筛管。

参考图4B，在本发明的一些实施例中，接头组件300可以包括连接件307和同轴电缆衬套311，其中连接件307可操作地连接于(例如，螺纹连接、焊接连接、紧固连接或本领域已知类型的其他连接)基础管302，并且具有与基础管302近似相同的内直径，以有助于液体流动通过连接组件301。同轴电缆衬套311围绕该连接件307基本同心地设置，并且可操作地连接于(例如，螺纹连接、焊接连接、紧固连接或本领域已知类型的其他连接)连接件307。同轴电缆衬套311优选在其下游端或第二端还包括第一内唇缘，该第一内唇缘与载荷衬套组件303的唇缘部分510配合，以防止液体在同轴电缆衬套311和载荷衬套组件303之间流动。但是，载荷在载荷衬套组件303和同轴电缆衬套311之间的传输不是必要的。

图6是根据本发明的一些方面用在图1中的开采系统100、图3A-3C的接头组件300以及图4A-4B的连接组件301中的扭矩衬套组件305的示例性实施例的等轴测图。因此，同时参考图1、图3A-3C和图4A-4B能够最好地理解图6。扭矩衬套组件305可以设置在接头组件300的下游或第二端，并且包括上游或第一端602、下游或第二端604、内直径606、至少一个运输导管608a-608i，该至少一个运输导管608a-608i基本围绕该内直径606设置并且在该内直径606的外面但是基本在外直径里面。该至少一个运输导管608a-608f从第一端602向第二端604延伸，而至少一个充填导管608g-608i可以在到达第二端604之前终止。

在一些实施例中，扭矩衬套组件305在上游端602具有倾斜边缘616，用于更容易地将分流管308连接在其上。优选实施例在上游端602的面上可以包括多个径向槽缝或槽612a-612n，其中“n”可以是任何整数，以便接纳多个轴向杆312a-312n，其中“n”可以是任何整数。例如，扭矩衬套在每对分流管308a-308i之间可以具有连接于每个扭矩衬套组件305的三个轴向杆312a-312c，其总共为27个轴向杆。其他实施例在每对分流管308a-308i之间可以不包括轴向杆312a-312n，或包括一个、两个或各种数目的轴向杆312a-312n。

在本发明的一些实施例中，扭矩衬套组件305可以用将力从一个主体传输到另一个主体的任何机构(例如，用焊接、夹持、压紧装置或本领域已知的其他方式)可操作地连接于基础管302。用于完成这种连接的一种优选机构是通过扭矩衬套组件305进入基础管302内的螺纹紧固件，例如扭矩螺栓。优选地，扭矩衬套组件305在上游端602和唇缘部分610之间包括径向孔614a-614n，以便将螺纹紧固件接纳在其中，其中“n”可以是任何整数。例如，围绕扭矩衬套组件305的外周边可以具有九个孔614a-614i，其基本等距离间隔，分为三组，每组三个。但是应当指出，可以利用任何数目和结构的孔614a-614n可以用来实施本发明。

在本发明的一些实施例中，运输和充填导管608a-608i适于在扭矩衬套组件305的上游端602从而可操作地连接于，优选焊接于，分流管308a-308i。分流管308a-308i优选具有圆形截面并且围绕基础管302以基本相等的间隔设置，以形成接头组件300的平衡、同心的截面。导管608a-608i构造成可操作地连接于分流管308a-308i的下游端，其尺寸和形状可以根据本发明变化。作为一个例子，一个优选实施例可以包括六个运输导管608a-608f和三个充填导管608g-608i。但是，应当指出，任何数目的充填和运输导管可以用来实现本发明的优点。

在本发明的一些实施例中，扭矩衬套组件305可以只包括运输导管608a-608f，而充填导管308g-308i可以终止在扭矩衬套组件305的第二端604或者在它们到达扭矩衬套组件305的第二端604之前终止。在一个优选实施例中，充填导管608g-608i可以终止在扭矩衬套组件305的主体中。在这种结构中，充填导管608g-608i可以经由至少一个孔618与扭矩衬套组件305的外部液体连通。孔618可以与喷嘴插入件和回流防止装置(未示出)配合。在使用中，这允许诸如砂浆的液体流动，从而通过孔618离开充填导管608g-608i，同时阻止液体经过孔618回流到充填导管608g-608i中。

在一些实施例中，扭矩衬套组件305还可以由唇缘部分610和多个液体流动沟道608a-608i构成。当本发明的第一和第二接头组件300a和300b(其可以包括井工具)被连接时，第一接头组件300a的基础管302的下游端可以可操作地连接于(例如，螺纹连接、焊接连接、紧固连接或其他连接类型)第二接头组件300b的连接件307。而且，第二接头组件300b的同轴电缆衬套311的内唇缘与第一接头组件300a的扭矩衬套组件305的唇缘部分610匹配成如下方式，即阻止由于在同轴电缆衬套311和扭矩衬套组件305之间流动而引起液体从接头组件300内部流向井筒环形孔道114。但是，应当指出，载荷在扭矩衬套组件305和同轴电缆衬套311之间的传输不是必要的。

图7是根据本发明的一些方面用在图1的开采系统100和图3A-3C的接头组件300中的多个喷嘴环310a-310e中的一个的示例性实施例的端视图。因此，同时参考图1和图3A-3C能够最好地理解图7。这个实施例涉及多个喷嘴环310a-310e中的任一或全部喷嘴环，但是其后将被称为喷嘴环310。喷嘴环310适于并构造成围绕基础管302和分流管308a-308i安装。优选地，喷嘴环310包括至少一个沟道704a-704i，以接纳至少一个分流管308a-308i。每个沟道704a-704i从上游或第一端向下游或第二端延伸通过喷嘴环310。对于每个充填管308g-308i，喷嘴环310包括开口或孔702a-702c。每个孔702a-702c沿着径向从喷嘴环的外表面朝着喷嘴环310的中心点延伸。每个孔702a-702c至少部分地与所述至少一个沟道704a-704c相干涉或相交，使得它们液体流动连通。楔(未示出)可以被插入每个孔702a-702c中，使得力被施加在分流管308g-308i上，从而将分流管308g-308i压抵于沟道壁的相对侧上。对于具有干涉孔702a-702c的每个沟道704a-704i，也具有从沟道壁延伸通过喷嘴环310的出口706a-706c。出口706a-706c具有垂直于孔702a-702c的中心轴线取向的中心轴线。穿过具有孔702a-702e的沟道插入的每个分流管308a-308i包括与出口706a-706c液体流动连通的孔，并且每个出口706a-706c优选包括喷嘴插入件(未示出)。

图8是根据本发明的一些方面，制造3A-3C的接头组件300的方法的示例性流程图，该接头组件包括图4A-4B的连接组件301、图5A-5B的载荷衬套组件303和图6的扭矩衬套组件305并用在图1的开采系统100中。因此，同时参考图1、图3A-3C、图4A-4B、图5A-5B和图6能够最好地理解流程图800。应当理解，示例性实施例的步骤可以以任何顺序来实现，除非另有规定。该方法包括将具有运输和充填导管508a-508i的载荷衬套组件303可操作地连接于接头组件300的主体部分的第一端处或第一端的附近；将具有至少一个导管608a-608i的扭矩衬套组件305可操作地连接于该接头组件300的主体部分的第二端处或第二端的附近；以及将连接组件301可操作地连接于该接头组件300的主体部分的第一端的至少一部分，其中该连接组件301包括与载荷衬套组件303的运输和充填导管508a-508i以及该扭矩衬套组件305的至少一个导管608a-608i液体流动连通的歧管区315。

在本发明的一些实施例中，在步骤802提供单个的部件，并且在步骤804将部件预先安装成在基础管302上或围绕该基础管302。在步骤816连接连接件307，而在步骤817安装密封件。在步骤818载荷衬套组件303固定于基础管302，并且安装控砂筛管节段314a-314n。在步骤828扭矩衬套组件305被安装于基础管302，在步骤830组装连接组件301，并且在步骤834完成喷嘴开口310a-310e。扭矩衬套组件可以具有运输导管608a-608f，并且可以具有或可以没有充填导管608g-608i

在制造接头组件300的优选方法中，在步骤803组装之前，对基础管302每端的密封表面和螺纹进行刻痕、标记或压痕。然后在步骤804，载荷衬套组件303、扭矩衬套组件305、喷嘴环310a-310e、定中心器316a-316d和焊接环(未示出)被设置在基础管302上，优选地通过滑动方式。应当指出，分流管308a-308i在基础管302的上游或第一端处适配于载荷衬套组件303，在基础管302的下游或第二端处适配于扭矩衬套组件305。一旦这些部件到位之后，在步骤806分流管308a-308i被预焊(tack weld)或点焊在载荷衬套组件303和扭矩衬套组件305每个上。在步骤808进行非破坏性压力试验，并且在步骤810如果组装通过，则继续制造过程。如果组装出现故障，则在步骤812修复出故障的焊接处，并且在步骤808重新试验。

一旦焊接已经通过压力试验，则基础管302设置成暴露上游端，且通过清洁、涂润滑油以及本领域已知的其他合适的准备工作来准备上游端以便在步骤814安装。其次，诸如支承环和O形环的密封装置在步骤814被滑动到基础管302上。然后，载荷环可以设置在基础管302上方，使得它在步骤814保持密封装置的位置。一旦载荷环放置到位，在步骤815可以将连接件307螺纹连接到基础管302的上游端上，并且在步骤816导向销子(未示出)被插入载荷衬套组件303的上游端中从而使得载荷环与其对齐。于是，在步骤817制造者可以在支承环和O形环上方滑动载荷衬套组件303(包括组件的其余部分)，使得载荷衬套组件303抵靠载荷环，该载荷环抵靠连接件307。在步骤818，制造者然后可以在基础管302内钻孔通过载荷衬套组件303的孔隙514a-514n，其中“n”可以是任何整数，并且安装扭矩螺栓，以便将该载荷衬套组件303固定于基础管302。然后在步骤819，轴向杆312a-312n可以与分流管308a-308i平行地对齐，并且被焊接到在载荷衬套组件303的下游端处预先形成的槽缝中。

一旦轴向杆312a-312n适当地固定之后，然后在步骤820可以利用控砂筛管，例如Reslink的LineSlot^TM绕丝控砂筛管，来安装筛管段314a-314f。控砂筛管将从载荷衬套组件303向第一喷嘴环310a延伸，然后从第一喷嘴环310a向第二喷嘴环310b延伸、从第二喷嘴环310b向定中心器316a和第三喷嘴环310c延伸，如此等等，延伸到扭矩衬套组件305，直到分流管308a-308i沿着接头组件300的长度基本上被包围。然后可以将焊接环焊接就位，以便将控砂筛管314a-314f保持就位。在步骤822，制造者可以检查筛管，以确保合适的安装和结构。如果使用绕丝筛管，则可以检查槽缝开口的尺寸，但是该步骤可以在焊接该焊接环之前进行。如果在步骤824控砂筛管314a-314f检查通过，则过程继续，否则在步骤826修理筛管或刮擦接头组件300。在步骤827通过清洗、润滑和本领域已知的其他适当的准备工作来准备基础管302的下游端以便安装。其次，诸如支承环和O形环的密封装置可以滑动到基础管302上。然后在步骤828扭矩衬套组件305可以用类似于载荷衬套组件303的方式被固定地连接于基础管302。一旦扭矩衬套组件305被连接之后，可以将密封装置安装在基础管302和扭矩衬套组件305之间，并且密封保持件(未示出)可以被安装并预焊就位。应当指出，固定扭矩衬套组件305和安装密封件的步骤可以在将轴向杆312焊接就位的步骤819之前进行。

在步骤830同轴电缆衬套311可以被安装在这个接合处，尽管这些步骤可以在载荷衬套组件303固定于基础管302之后的任何时候进行。在同轴电缆衬套311的每端处将O形环和支承环(未示出)插入同轴电缆衬套311的内唇缘部分，并且利用短内六角螺钉将扭矩垫片309a-309e安装在同轴电缆衬套311的内表面上，其中扭矩垫片309a-309e的平头端指向接头组件300的上游端。然后，制造者可以在连接件307上方滑动同轴电缆衬套311，并且用具有O形环的扭矩螺栓410替换内六角螺钉，其中该扭矩螺栓410的至少一部分延伸通过该同轴电缆衬套311、扭矩垫片309a-309e并进入连接件307中。但是，在一个优选的实施例中，一部分扭矩螺栓410终止在扭矩垫片309a-309e内，而其他的延伸通过扭矩垫片309a-309e进入连接件307中。

在控砂筛网314a-314f安装之后的任何时候，制造者可以准备喷嘴环310a-310e。对于每个充填分流管308g-308i，楔(未示出)被插入围绕喷嘴环310a-310e的外直径设置的每个孔702a-702c中，产生作用在每个充填分流管308g-308i上的力。然后该楔被焊接就位。可以在步骤832进行压力试验，并且如果压力试验在步骤834通过，则在步骤838通过出口706a-706c向管中钻孔，从而为充填分流管308g-308i打孔。在一个示例性的实施例中，20mm的管可以用8mm的钻头打孔。然后在步骤840将喷嘴插入件和喷嘴插入件壳体(未示出)安装在每个出口706a-706c中。在出货之前，适当地包装控砂筛管并且该过程完成。

图9是根据本发明的一些方面利用图1的开采系统100和图3A-3C的接头组件300开采碳氢化合物的方法的示例性流程图。因此，同时参考图1和图3A-3C能够最好地理解用参考数字900标记的流程图。该过程通常包括在步骤908根据这里公开的本发明用多个接头组件300构成开采管道管柱，在步骤910将该管柱放置在井筒中的开采层段，并且在步骤916通过该开采管道管柱开采碳氢化合物。

在优选实施例中，操作者可以利用连接组件301和接头组件33与各种井工具组合，该各种井工具例如是充填器134、控砂装置138或分流空管。在步骤912操作者可以砾石充填地层或在步骤914利用本领域已知的各种充填技术对地层施加液体处理，例如美国临时申请号60/765,023和60/775,434所公开的技术。虽然本发明可以与备用通道技术一起使用，但是它们不限于这种充填、处理或从地下地层开采碳氢化合物的方法。

在用于开采碳氢化合物的方法的另一个优选实施例中，接头组件300可以用在专利公开US2007/0068675(′675申请)所公开的钻井或完成砾石充填井的方法中，该申请通过参考整个结合于此。图10是示出利用接头组件300的′675申请的方法的示例性流程图。因此，参考图3能够最好地理解图10。该流程图1001在步骤1002开始，然后在步骤1004利用钻井液体通过地下地层钻井筒，在步骤1006调节(过滤)钻井液体，在步骤1008使得砾石充填组件工具行进到具有调节过的钻井液体的井筒内一定深度，并且在步骤1010用携带液体来砾石充填井筒的层段。该过程在步骤1012结束。应当指出，砾石充填组件工具除了诸如裸眼充填器、流入控制装置、分流空管等的其他工具之外还可以包括本发明的接头组件300。

携带液体可以是具有固料的油基液体、具有固料的非水性液体和具有固料的水基液体其中之一。此外，钻井液体的调节可以除去大于控砂装置的开口尺寸近似三分之一，或大于砾石充填颗粒尺寸直径的六分之一的固体颗粒。而且，携带液体可以被选择成具有用于高效地移动被调节过液体的良好的液流学，并且可以是用HEC聚合物、黄原胶(xanthan)聚合物、粘滞弹性表面活化剂和其组合来增粘的任何一种液体。利用粘滞弹性表面活化剂(VES)作为砾石充填的携带液体已经公开在美国专利6,883,608中，其中涉及用VES来砾石充填的部分通过参考结合于此。

图11A-11J示出图10方法与图3的接头组件300结合。因此通过参考图3和图10能够最好地理解图11A-11J。图11A示出具有设置在井筒1102中的接头组件300的系统1100，该接头组件300具有带备用通道技术1106(例如，分流管)的筛管(screen)1104。该系统1100由井筛管1104、分流管1106、充填器1110(该方法可以与裸眼或套管井的充填器一起使用)以及具有液体端口1114的交叉工具1112构成，该交叉工具1112连接钻杆(drillpipe)1116、冲洗管1118和在该充填器1110的上方和下方的井筒1102的环形孔道。这个井筒1102由套管段1120和下部裸眼段1122构成。通常，砾石充填组件下降并设置在井筒中的钻杆1116上。在井筒1102中的NAF 1124已经在310目振动器(未示出)上预先被调节，并且穿过比井筒1102中的砾石充填筛管1104小2-3个规格尺寸的筛管样品。

如图11B所示，充填器1110设置在井筒1102中直接在将要被砾石充填的层段1130上方。充填器1110将层段与井筒1102的其余部分密封隔离。在设定充填器1110之后，交叉工具1112移动到相反位置，并且净砾石充填液体1132被泵送沿着钻杆1116向下并被置于套管1120和钻杆1116之间的环形孔道中，从而移动调节过的油基液体1124。箭头1134表示液体的流动路径。净液体1132可以是无固体水基弹或其他的平衡的粘滞水基弹。

其次，如图11C所示，交叉工具1112被移动到循环砾石充填位置。调节过的NAF 1124然后被泵送沿着套管1120和钻杆1116之间的环形孔道向下，从而推动净砾石充填液体1132通过冲洗管1118，离开筛管1104，扫过接头组件300和裸眼井1122之间的裸眼井环形孔道1136，并且通过交叉工具1112进入钻杆1116中。箭头1138表示通过井筒1102中的裸眼井1122和备用通道工具1106的流动路径。

图11C所示的步骤可以如图11C′所示用另一种方式进行，其可以叫做图11C的“反向”。在图11C′，调节过的NAF 1124被泵送沿着钻杆1116向下，通过交叉工具1112并且离开进入在接头组件300和套管1120之间的井筒1102的环形孔道中，如箭头1140所示。NAF 1124的流动迫使净液体1132流动沿着井筒1102向下并且沿着冲洗管1118向上，通过交叉工具1112并进入钻杆1116和套管1120之间的环形孔道，如箭头1142所示。

如图11D所示，一旦接头组件300和裸眼井1122之间的裸眼井环形孔道1136已经被净砾石充填液体1132扫过，则交叉工具1112被移动到相反位置。调节过的NAF 1124被泵送沿着套管1120和钻杆1116之间的环形孔道向下，从而通过推动NAF 1124和脏的砾石充填液体1144使其流出钻杆1116而导致反向离开(reverse out)。应当指出，图11D所示的步骤可以以与图11C和11C′的步骤以类似的方式反向。例如，NAF 1124可以被泵送沿着钻杆1116向下、通过交叉工具1112，从而推动NAF 1124和脏的砾石充填液体1144通过使其扫过钻杆1116和套管1120之间的环形孔道而使其沿着井筒1102向上。

其次，如图11E所示，当交叉工具1112保持在相反位置时，粘滞隔离物(spacer)1146、净砾石充填液体1132和砾石充填砂浆1148被泵送沿着钻杆1116向下。箭头1150表示当交叉工具1112保持在相反位置时液体的液体流动方向。在粘滞隔离物1146和50％的净砾石充填液体1132处于套管1120和钻杆1116之间的环形孔道中之后，交叉工具1112被移动到循环砾石充填位置。

之后，如图11F所示，充填在接头组件300和裸眼井1122之间的裸眼井环形孔道1136的适当数量砾石充填沙浆1148被泵送沿着钻杆1116向下，其中交叉工具1112在循环砾石充填位置。箭头1155表示当交叉工具1112在砾石充填位置时液体的液体流动方向。泵送砾石充填沙浆1148沿着钻杆1116向下，迫使净砾石充填液体1132通过筛管1104漏出，沿着冲洗管1118向上，并且进入套管1120和钻杆1116之间的环形孔道内。这留下了砾石充填1160。当净砾石充填液体1132进入套管1120和钻杆1116之间的环形孔道时，迫使调节过的NAF1124回流通过套管1120和钻杆1116之间的环形孔道向上。

如图11G所示，于是通过引进完井液1165进入钻杆1116内，从而使得砾石充填沙浆1148被泵送沿着钻杆1116向下。砾石充填砂浆1148使得调节过的NAF(未示出)运动离开套管1120和钻杆1116之间的环形孔道。之后，更多的砾石充填1160被沉积在接头组件工具300和裸眼井1122之间的裸眼井环形孔道1136中。如图11G所示，如果在砾石充填中(例如，在砂桥1160之下)形成孔眼1170，则使得砾石充填砂浆1148转向进入接头组件工具300的分流管1106中，并且重新充填备用通道工具300和裸眼井1122之间并且在砂桥1170之下的裸眼井环形孔道1136。箭头1175表示砾石充填沙浆沿着钻杆1116向下、通过交叉工具1112、进入在充填器1110下面的井筒的环形孔道中的液体流动。然后砾石充填沙浆1148流动通过接头组件工具300的分流管1106，并且填满裸眼井环形孔道1136中的任何孔眼1170。箭头1175还示出净砾石充填液体1132通过筛管1104并沿着冲洗管1116向上、通过套管1120和钻杆1116之间的环形通道中的交叉工具1112的液体流动。

图11H示出恰在完全充填充填器下面的、在筛管1104和套管1120之间的环形孔道之后的钻井1102。一旦筛管1104被砾石充填1160覆盖，并且接头组件300的分流管1106充满砂子，则钻杆1116的液体压力增加，这就是通常所说的筛出(screenout)。箭头1180表示当砾石充填沙浆1148和净砾石充填液体1132被完井液1165移置时的液体流动路径。

如图11I所示，在筛出发生之后，交叉工具1112移动到相反位置。粘滞隔离物1146被泵送沿着钻杆1116和套管1120之间的环形孔道向下，之后的完井液沿着钻杆1116和套管1120之间的环形孔道向下。因此，通过将剩余的砾石充填沙浆1148和净砾石充填液体1132推出钻杆1116而形成反向离开(reverse-out)。

如图11J所示，在套管1120和钻杆1116(未示出)之间的环形孔道中的液体已经被完井液1165移置，并且交叉工具1112(未示出)、冲洗管1118(未示出)和钻杆1116(未示出)被拉出井筒1102，从而在充填器1110下面留下了完全充填的井层段。

在一个示例性实施例中，智能井系统或装置可以沿着基础管302向下行进，以便在取出冲洗管1118之后在开采期间使用。例如，智能井组件可以在基础管302内行进，并且通过智能井装置和充填器组件的孔之间的密封件被连接于接头组件300。这种智能井系统在本领域是已知的。这种系统可以包括智能井系统、柔性轮廓完井或其他系统或其组合。

回过来参考图11F和图11G的步骤，当砾石充填液体1132漏进筛管1104中并且沿着冲洗管1118向上时，希望能控制液体漏泄的轮廓。在裸眼井完井中，由于在钻井阶段1004期间形成在井筒1102上的泥饼(mudfilter cake)，而限制了漏泄到地层中的液体。在套管井完井中，当射孔孔道(perforation tunnel)(未示出)被砾石1160充填时，漏泄到地层中的液体快速减少。

希望保持沙浆1148沿着井筒1102和筛管1104之间的环形孔道向下流动，并且砾石1160以倒置方式充填。已经提出控制漏泄到筛管1104中的液体轮廓的各种方法，包括控制冲洗管1118和基础管302之间的环形孔道(例如，冲洗管外直径(OD)与基础管内直径(ID)之比大于0.8)以及冲洗管1118上的挡板(未示出)(美国专利号3,741,301和美国专利号3,637,010的美国专利)。

在常规的砾石充填筛管中，筛管1104和基础管302之间的空间大约在2-5毫米(mm)的范围内，这个尺寸小于冲洗管1118和基础管302之间的环形孔道(例如6-16mm)。因此，冲洗管1118和基础管302之间的环形孔道在以前的设计中重点放在控制液体漏泄。在较长间距中(例如，大于3500英尺)，在冲洗管1118和基础管302之间的限制性环形孔道可以对于液体漏泄施加更明显的摩擦损失，这对于在井筒1102中形成砾石充填1160是必需的。在一些应用中，冲洗管1118装有附加的装置，例如，释放夹头，以便移动用于设置充填器的衬套。根据这些附加装置的类型和数目，沿着环形液体漏泄路径，它们可以导致额外的摩擦损失。

将分流管1106或308a-308n放置在筛管1104或314a-314f里面将增加筛管1104和基础管302之间的间隔，例如从约2-5mm增加到约20mm。总外直径可以与具有外分流管的备用通道筛管具有可比性。基础管302的尺寸保持相同。但是，筛管1104和基础管302之间的额外的间隔将减少液体漏泄的总摩擦损失，并且通过分流管1106而促进倒置的砾石充填序列。

现在参考图3A-3C和图9，在绕丝筛管1104的下面具有分流管1106的另一个好处是在开采916期间增加了进入筛管1104的流动面积。与具有常规分流管(筛管外直径约5.58英寸)的相同尺寸的基础管相比，筛管1104的OD可以增加到约7.35英寸。换句话说，本发明的筛管OD增加了约百分之25(％)。利用根据本发明的具有增大OD的筛管1104还有利于通过筛管环形孔道减少充填裸眼井的砾石和液体的量。

在如图12A-12C所示的各种应用场合，接头组件300还可以与开采管柱中的其他工具有益地组合，通过参考图3A-3C可以最好地理解。图12A-12C是层间封隔技术的示例性实施例，例如这些公开在国际申请号PCT/US06/47997中，该申请通过参考结合于此。图12A是图示说明隔离底部水的示例性应用中接头组件300。在具有层段1202a-1202c(类似于开采层段108a-108n)的地下地层1200中包括水区1202c。在这种情况下，隔离充填器1204a可以设置在水区1202c之上并且空管1205可以被置于水区1202c内，以便隔离环形孔道。然后，可以利用接头组件300a-300b和另一个裸眼井充填器1204b用砾石1206a-1206b来充填开采层段1202a-1202b。这种方法允许操作者能够钻孔整个储层段，并且避免高成本填井或侧钻作业。

图12B示出接头组件300和分流空管的使用，以有益地隔离中间水区。具有层段1222a-1222c的地下地层1220包括水或气区1222b。接头组件300a和300b与隔离充填器1224a-1224b和分流空管(shunted blank pipe)1226一同可以构造成并且延伸跨过水或气区1222b。然后可以设置充填器1224a-1224b并且砾石充填1228a可以被沉积在顶部区1222a内，然后砾石充填1222b可以被沉积在底部区1222c内。

具体参考分流空管1226，这种接头可以被安装在接头组件300上方，以提供缓冲并且确保在砾石充填作业期间形成的任何砂桥在分流充填完成之前保持在分流入口以下。空管分流接头1226可以包括无孔基础管302、轴向杆312、分流管308(通常与在接头组件300中的分流空管1226中的分流管308有相同的数目，但是分流空管1226只包括运输管，没有充填管)以及围绕轴向杆312和分流管308的周边绕丝314。为了阻挡砂桥生长，希望砂桥在空管分流接头1226中填满围绕基础管302和分流管308的整个环形孔道。如果使用和砾石充填筛管相同的绕丝314，那么在基础管302和绕丝314之间的环形孔道可以不被充填，并且将提供液体漏泄“短路”，以加速砂桥形成。如果绕丝314被拆去，则需要支撑分流管308的其他器件以便保持接头1226的整体性。一种示例性的方法包括具有尺寸大于砾石尺寸的槽缝的绕丝314，以使砾石或砂桥被充填在基础管302和绕丝314之间。一个例子是槽缝的尺寸为砾石尺寸的3-5倍。因此，砂桥形成速率被抑制并且需要的空管分流接头1226的数量被最小化同时保持了整体性。

图12C示出使用本发明的接头组件300与分流空管1226以完成堆积(stacked pay)应用，例如在墨西哥湾中的那些应用。地下地层1250可以包括层段或区1252a-1252e，其包括多个水或气区1252b和1252d。接头组件300a-300c与隔离充填器1254a-1254d和分流空管节段1226a-1226b可以根据需要被构造或分隔开，并且延伸以隔离或跨过该水或气区1252b和1252d。然后，可以设置冲填器1254a-1254d，并且砾石充填1256a可以被沉积在顶部区1252a，另一个砾石充填1256b被沉积在区1252c，并且又一个砾石充填1256c可以被沉积在底部区1252e。这种操作可以有利地完成而不需要为井筒装套管或加水泥，并且能够以单次操作而不是分开地完成各层段来进行完井操作。

有益地，在砾石充填中使用充填器与接头组件300在将各层段隔离于不想要的水或气的开采中提供了灵活性，同时还能够防止产生砂。隔离还能够使用流入控制装置(Reslink′s ResFlow^TM和Baker′sEQUALIZER^TM)，从而为单个层段提供压力控制。安装流动控制装置(即，扼流器)也具有灵活性，该流动控制装置可以调节具有不同开采率或透过性的地层之间的流动。而且，可以砾石充填单个层段而不砾石充填不需要砾石充填的层段。也就是，砾石充填作业可以用来砾石充填特定的层段，而作为同一个过程一部分，其他层段不进行砾石充填。最后，可以用与其他区不同尺寸的砾石来充填单个层段，以提高井开采率。因此，可以针对特定的层段来选择砾石。

本发明的附加的优点包括增加备用通道系统的可处理长度的能力，该增加是从现有技术装置的大约3500英尺增加到至少大约5000英尺，并且本发明可能超过6000英尺。通过至少增加压力容量和流过该装置的摩擦压力降使得这成为可能。试验证明，与常规的备用通道装置的大约3000psi的工作压力相比，本发明的接头组件能够处理高达大约每平方英寸6500磅(psi)的工作压力。本发明还在安装现场有益地允许更简化的连接构成，并且减少与由于偏心筛管设计而引起的在筛管组件内包括裸眼井层间封隔充填器相关的挑战，同时在筛管延伸作业期间限制了由于暴露而损坏分流管、基础管。此外，与具有更小直径的筛管相比更大筛管尺寸允许利用更少的液体使得有效的砾石充填被沉积，并且在开采期间，外部设置的较大筛管使具有较大轮廓的碳氢化合物能够流进管柱中。

测试结果

测试本发明的至少一个实施例，以确保满足或优于顺应性和性能资格。对部件和全尺寸比例的样机进行重要的测试以验证筛管功能性。测试以流动能力、腐蚀、压力整体性、机械整体性、砾石充填和安装处理为目标。在资格测试的结论中，接头组件300(例如，内部分流备用通道装置)满足或优于所有的设计要求。

流动能力

进行初始测试以确定以4-5bbl/min的流率通过分流管308来完全填充5000英尺的裸眼井段所需要的圆形分流管308的尺寸和数量。泵送适合于Alternate

砾石充填的已知的流变学的基础凝胶通过100英尺长的各种尺寸的圆形分流管308，以确定通过每个管的摩擦损失。六个20mm×16mm(OD×ID)的分流管产生的摩擦响应可相当于当前的“二乘二”备用通道系统中的两个1.5×0.75英寸的运输管。虽然较大的分流管308减少了压降，并且因此减少了接头组件300的压力需求，但是接头组件300的外直径对于所需应用而言变得太大。

腐蚀

建立物理模型，以确定泵送陶瓷(泥土)支撑剂(proppant)通过位于每个连接处的歧管315的腐蚀效果。泥浆以每分钟5桶(bbl/min)的计划油田泵送速率被泵送。当两个接头组件300a-300b连接在一起时，歧管315入口和出口未被对齐，从而表示最坏情况的油田情况。十五万两千(152000)磅30/50陶瓷支撑剂(通过筛管环形孔道来完全填充5000英尺9-7/8英寸裸眼井所需的支撑剂的量，其中50％过剩)以2-4PPA(添加的支撑剂的磅数)和5bbl/min被泵送通过该系统。在歧管315中未见腐蚀，但是测量到通过歧管315具有不合格的压降。利用来自物理测试的试验数据来校正计算的液体动态(CFD)模型，并且其被用来优化歧管315的再设计。根据该模型的结果，歧管317的长度被延长并且后来的测试发现压降减少百分之50。十二万七千(127000)磅30/50陶瓷支撑剂以4PPA和4-5bbl/min被泵送通过重新设计的系统，证明没有与新设计相关的腐蚀。

当通过分流管308a-308i填充时，砾石通过充填管308g-308i被沉积在筛管314周围。进行试验以确定泵送泥浆通过喷嘴出口706的腐蚀效果。由具有六个喷嘴出口706的单个充填管308g构成的物理模型模拟了，用每个喷嘴环310已被插入的三个喷嘴出口706其中之一，以5bbl/min泵送全部砾石充填通过分流筛管的顶部两个或三个接头300a-300c。三万八千六百(38600)磅30/50陶瓷支撑剂被泵送通过该设备。测量通过每个喷嘴出口706的流动速率和支撑剂浓度。发现碳化钨喷嘴的腐蚀最小。

压力整体性

贯穿所有的物理试验，通过分流系统308a-308i和歧管段315测量摩擦压降，以便建立通过每个接头组件300的基线摩擦压力。试验揭示了，以4bbl/min泵送通过全部5000英尺的分流管需要6000psi，因此，分流系统的压力整体性必须高于6000psi。焊接于端环的单个分流管被设计并且测试压力到10000psi。需要特别设计的歧管密封环来密封堆积以经受10000psi的试验压力。在大气温度和180°F下整个系统压力试验到10000psi。在170°F，六千五百(6500)psi保持8小时，模拟泵送整个砾石充填工作通过分流管。

机械整体性

需要进行控砂筛管314的爆裂和坍塌试验，以评估新的更高的轴向肋钢丝312(绕丝的支撑结构)的情况。在完井或修井(workover)期间当筛管内部的防滤失弹(fluid loss pill)被置于过平衡条件时存在爆裂条件。爆裂试验在9-规格(gauge)控砂筛管314的样品上进行。沿着组件的长度放置应力计。筛管314安装在试验固定件上并且碳酸盐弹被放置在筛管314内部。对筛管314内部施加压力直到在筛管314中观察到过大应力。最终爆裂压力超过2400psi，并且当检查筛管314时，在样品上没有发现大于12-规格的缝隙。在所有的情况下维持了砂控，并且在每个测试最后弹仍然保持完好。

虽然筛管314完全塞满的真实的坍塌条件是不可能的，但测试筛管314以确保当泵送通过分流系统时并且在最终筛出时顶部筛管接头能够经受升高的压力。通过围绕9-规格接头组件300的周边放置1/4英寸厚的30/50陶瓷支撑剂层来进行坍塌试验。用粘结在该接头组件300的不渗透隔板将支撑剂保持就位。接头组件300被设置在试验固定件内部，并且对筛管314外部施加压力。初始坍塌试验导致扭矩衬套305的修改并且将轴向丝312的数目从18个增加到27个。在包括所有增强结构的最终坍塌试验得到的坍塌压力是5785psi。坍塌导致筛管凹陷，但是仍然能够控砂。进行有限元分析(FEA)以评估物理测试并规定分流管308和绕丝314所需要的机械性质。

砾石充填

水平试验固定件(10英寸ID)用来测试接头组件300的充填功能。样机由两个接头组件300a和300b(分别11.3和14.5英尺)和歧管段315一起构成。每个筛管接头300a-300b包含两个喷嘴环310a-310d，每个喷嘴环310中有意地插入三个喷嘴706a-706c之一。试验固定件的上孔端被堵住，模拟砂桥或裸眼井充填器，迫使所有的砂浆通过分流管308。砂浆由具有4PPA 30/50陶瓷支撑剂的基础凝胶构成。在试验期间由于试验固定件压力约束，在筛出时流率限制在1bbl/min。

砾石充填试验利用样机筛管进行，在基础管302内部具有或不具有3-1/2英寸冲洗管。实现百分之百砾石充填。然后，液体通过25.8英尺的筛管以15.7gal/min的流率通过砾石充填流回，相当于25000B/D通过1200英尺筛管。砾石充填保持完好，不留下暴露的筛管。

安装处理

全长的样机接头组件300被运送到安装现场，以评估在筛管接头300下面的具有14000磅漂浮重量的筛管接头300的处理和构成的容易度。在安全简要情况介绍和短暂的设备定向之后，与用于当前的“2乘2”Alternate系统的通常每小时5个接头相比，以前没有见过该筛管的安装人员以每小时12个接头的速率操作筛管。筛管的一个测试接头被轴向加载到408000磅，模拟具有230000磅过拉力(overpull)的5000英尺筛管。试验后槽缝的尺寸检查显示出槽缝宽度变化小于0.5规格。

应当指出，用于这些充填器和控砂装置的连接机构可以包括如下述相关专利文献中所公开的密封机构：美国专利NO.6,464,261；国际专利申请公开NO.WO2004/046504；国际专利申请公开NO.WO2004/094769；国际专利申请公开NO.WO2005/031105；国际专利申请公开NO.WO2005/042909；美国专利申请公开No.2004/0140089；美国专利申请公开No.2005/0028977；美国专利申请公开No.2005/0061501；以及美国专利申请公开No.2005/0082060。

此外，还应当指出，上述实施例中的所用的分流管可以具有各种几何形状。分流管几何形状的选择根据空间限制、压力损失和/或爆裂/坍塌容量。例如，分流管可以是圆形、长方形、梯形、多边形或其他形状以用于不同用途。分流管的一个例子是ExxonMobil的

和

而且，应当理解，本发明还可以用于气体漏出(天然气井)。

虽然本发明的技术可以容许用于各种修改和变化形式，但是上面所讨论的示例性实施例仅仅以举例的方式被示出。但是，还应当理解，本发明不是想要限制在这里描述的具体实施例。而是本发明的技术包括属于权利要求所限定的本发明的精神实质和范围内的所有的可选方案、修改和等同物。

Claims

1.一种用于从地下地层开采碳氢化合物的方法，该方法包括：

用钻井液体通过所述地下地层钻井筒；

调节该钻井液体；

使得开采管柱行进到具有所述调节过的钻井液体的所述井筒中的一定深度，其中该开采管柱包括多个接头组件，其中至少一个接头组件被设置在该调节过的钻井液体内，该至少一个接头组件包括：

载荷衬套组件，其具有内直径、至少一个运输导管和至少一个充填导管，其中该至少一个运输导管和该至少一个充填导管两者均被设置在该内直径的外面，该载荷衬套可操作地连接于该多个接头组件其中之一的主体部分；

扭矩衬套组件，其具有内直径和至少一个导管，其中该至少一个导管设置在该内直径外面，该扭矩衬套可操作地连接于该多个接头组件其中之一的主体部分；

具有歧管区的连接组件，其中该歧管区构造成与该载荷衬套组件的所述至少一个运输导管和所述至少一个充填导管液体流动连通，其中该连接组件在该载荷衬套组件处或附近可操作地连接于该接头组件的至少一部分；以及

在该载荷衬套和该扭矩衬套之间沿着该接头组件的至少一部分并且围绕该接头组件的外直径设置的控砂筛管；以及

用携带液体来砾石充填所述井筒的层段。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括在使得该开采管柱行进之后用所述携带液体移置该钻井液体。

3.根据权利要求2所述的方法，其中该移置是向前循环和向后循环其中之一。

4.根据权利要求1所述的方法，其中该钻井液体是具有固料的油基液体、具有固料的非水性液体和具有固料的水基液体其中之一。

5.根据权利要求1所述的方法，其中该携带液体是该钻井液体。

6.根据权利要求5所述的方法，其中调节该钻井液体是除去比所述控砂筛管的开口尺寸近似三分之一更大的固体颗粒。

7.根据权利要求1所述的方法，其中该携带液体被选择成具有用于高效地移置被调节过液体的良好的流变能力，并且该携带液体是具有HEC聚合物、黄原胶聚合物、粘滞弹性表面活化剂和其任一组合的增粘的液体之一。

8.根据权利要求1所述的方法，其中该歧管区的长度至少是约12英寸到至少约16英寸长。

9.根据权利要求1所述的方法，其中该接头组件还包括沿着该接头组件的轴向长度间隔开约6英尺的出口喷嘴。

10.根据权利要求1所述的方法，其中该多个接头组件至少其中之一可以可操作地连接于开采工具，该开采工具选自由下述构成的组：充填器、流入控制装置、分流空管、智能井装置、跨立组件、滑动套管、交叉工具以及交叉连接流动装置。

11.根据权利要求1所述的方法，其中该控砂筛管是开槽衬管、单独筛管即SAS、预制筛管、绕丝筛管、隔膜筛管、烧结金属筛管、膨胀筛管和丝网筛管其中之一。

12.根据权利要求1所述的方法，其中该层段至少约四千英尺长。

13.根据权利要求1所述的方法，其中该层段至少约五千英尺长。

14.根据权利要求1所述的方法，其中该接头组件被构造成经受至少每平方英寸约六千磅的摩擦压力。

15.根据权利要求1所述的方法，其中该接头组件的所述主体部分包括基础管，该基础管具有外直径，并且在所述控砂筛管和所述基础管之间的间隔是从约18毫米到约22毫米。

16.根据权利要求15所述的方法，利用位于所述基础管内部的冲洗管，其中该冲洗管和该基础管之间的间隔是从约6毫米到约16毫米。

17.根据权利要求15所述的方法，还包括具有圆形截面并且沿着该基础管轴向延伸的分流管，该基础管沿着该接头组件的所述主体部分，其中该分流管沿着该接头组件的轴向长度从所述载荷衬套到所述扭矩衬套基本上连续。

18.一种从井开采碳氢化合物的方法，包括：

将具有至少两个接头组件和至少一个充填器的开采管柱设置在邻近地表下储层的井筒的裸眼井段内，其中该至少两个接头组件包括：

载荷衬套组件，该载荷衬套组件具有内直径、至少一个运输导管和至少一个充填导管，其中该至少一个运输导管和该至少一个充填导管两者均设置在该内直径的外部，该载荷衬套可操作地连接于该多个接头组件其中之一的主体部分；

扭矩衬套组件，该扭矩衬套组件具有内直径和至少一个导管，其中该至少一个导管设置在该内直径的外部，该扭矩衬套可操作地连接于该多个接头组件其中之一的主体部分；

连接组件，该连接组件具有歧管区，其中该歧管区构造成与该载荷衬套组件的所述至少一个运输导管和所述至少一个充填导管液体流动连通，其中该连接组件在该载荷衬套组件处或附近可操作地连接于该接头组件的至少一部分；以及

控砂筛管，该控砂筛管被置于在所述载荷衬套和所述扭矩衬套之间沿着该接头组件的至少一部分并且围绕该接头组件的外直径；以及

在该裸眼井段内设置至少一个充填器；

砾石充填在该至少一个充填器之上、在所述地表下储层的第一层段中的该至少两个接头组件至少其中之一；

通过使具有砾石的携带液体经过该至少一个充填器，从而使得砾石充填在该至少一个充填器之下、在所述地表下储层的第二层段中的该至少两个接头组件的至少另一个；以及

通过使碳氢化合物穿过该至少两个接头组件从该井筒中开采碳氢化合物。