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地移动，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。
本发明的又一个目的是提供一种井衬管，其可通过米入水来排除化学物从漏失区转移注入水和需要对注入到所选择的位置的液体进行某种控制的其它处理。
本发明的再一个目的是提供一种结构简单，制造成本低，经久耐用的井衬管。
本发明与一般的已有技术特别是上述的专利区别在于，它具有局部隔离过滤网的衬管，该局部隔离过滤网具有有限的或较少的阻止性封堵。本发明的井衬管包括一个其壁上具有许多通孔的长基管，基管周围有若干根在圆周方向隔开的纵向延伸的隔棒，在基管的外面固定安装一个或多个圆环状套环，周围用连续的线缠绕成过滤网，从而形成内部环状空间，但在具有隔离的可渗透的“封堵段”有中断区则除外。这些封堵段位于与具体井的井孔的不同深度和井内开采层的要求相一致的预定的垂直位置。
在可渗透的封堵段内连续的缠线和支承杆是对调的，因此绕线基本上填满内部环状空间。许多支承杆形成封堵段的最外的表面，杆间的间隔约等于或略大于绕线间的间隙。每个封堵段的两端都与井衬管的绕线连接，以便与封堵段形成一个连续的过滤网面。
另一种结构封堵段具有多重密集间隔的棒，这些棒装在内部环状空间中，其周围连续缠绕金属线，每端有一个或多个封堵。
另一种结构其井衬管具有一个沿着在内部环状空间中的封堵段的套筒。在套筒的周界壁上有许多纵向窄槽孔。这些窄槽孔比基管的上通孔窄并与基管的上通孔对中。在套筒的周围有连续缠绕的金属线。
可以达到同样目的的另一种结构是在封堵段的内部环状空间填满可渗透的颗粒物质，如砾石或可渗透的烧结金属或有孔隙的材料，例如钢棉和其它可渗透物质，它们能阻止液体纵向流过内部环状空间，但可使液体径向流过内部环状空间。
在这些结构中，绕线和/或间隔棒的间隙的大小应能阻止地层砂的移动，可使开采的液体从地层连续地从径向流入井衬管。带有砾石或其它颗粒物质的液体向下泵入井孔进入井孔或外套管和井衬管之间的外部环状空间。砾石或其它颗粒物质的大小应能阻止地层砂的移动，过滤网孔隙的大小应能阻止砾石或其它颗粒物质的移动，可使液体连续流过。
因此，本发明相对已有技术的改进之处在于：由于在砾石填充操作过程中使砾石填充注体进入整个过滤网段的长度和封填段，使环绕井衬管的砾石填充得到加强，从而使砾石填充操作得到改进;通过使开采物流过整个过滤网，包括封堵段，从而提高了油、气或水的开采量;通过不使液体在内部环状空间流动，从而使井衬管的封堵段起到封堵作用：通过把多重挠性皮碗工具或一种工具的可膨胀充气密封或填料元件放在一个或多个封堵段内，从而将井衬管的短段隔离以便注入促产液体如酸或蒸汽，或封堵液如灌浆剂。
图1是已有技术的线绕过滤网的外形图。
图2是本发明的井衬管的部分剖开的等轴轴测图，表示本发明的井衬管的一种优选的结构。
图3是本发明的井衬管的外形图。
图4是本发明的井衬管的剖面图。
图5是本发明的另一个实施例的井衬管的部分剖开的等轴轴测图。
图6是图5的衬管的外形图。
图7是图5的衬管的剖面图。
图8是本发明的可进行比较的另一种结构。
参见编有号码的附图，图1表示已有技术中通常被称“线绕”过滤器的一种井衬管。这种井衬管使用一个基管（未画出）和周围的纵向延伸的间隔棒（未画出），在它们的外面缠绕连续的金属线6，缠绕的金属线6成螺旋形精细地隔开。间隔棒在绕线6和基管之间提供了预定的不变的间隔，以便形成内部环状空间。基管的侧壁上有许多通孔。
如图所示的已有技术的井衬管可以在装在井孔中的外套管的内部使用，或在无套管的井孔中使用。应当明白，本发明的井衬管同样适用于有或没有套管的井孔，有套管的井孔中的套管通常是被打了孔的，以便从预定区域的地层开采液体。当开采的液体从地层流出时，砂和其它颗粒物质随液体进入井孔和井衬管之间的外部环状空间。
在“砾石填充”操作过程中也将砾石或其它颗粒物质用于井衬管，将砾石或其它颗粒物质向下泵入井孔，进套管和井衬管外表面之间的外部环状空间。砾石和其它颗粒物料的大小应能阻止地层砂子的移动，过滤网孔隙的大小应能阻止砾石或其它颗粒，以使液体以能连续地流过。
因此，在井衬管是用于从液体中过滤出砂子的唯一装置的场合，如在井孔中没被填充砾石那样，绕线的间隙可阻止地层砂子的移动，使液体连续液入井衬管。
现在参见图2、3和4，所示为本发明的优选实施例的一种局部隔离井衬管1b。
井衬管1b包括长基管2，其周围有在圆周方向上隔开的纵向，延伸的三角形间隔棒3。虽然三角形好用，但也可采用其它形状。此外，在基管2的外表面在与具体井的孔的不同的深度和开采层的要求相一致的预定的垂直位置固定安装一个或多个圆环状或圆筒状套环4。这些环或圆筒状套环4在内部环状空间7内形成“封堵”。基管2的侧壁上有许多通孔5。基管2上的通孔5可以是圆孔，槽孔或类似的通孔，且该通孔设置成使得套环4没有遮盖该通孔5。
在间隔棒3的外面缠有连续的金属线6，金属线以成精细隔开的螺施形与套环4相连，以便在基管2和绕线6之间形成内间环状空间7。合适的线的形状通常是具有三角形（楔形）横截面的厚度约为1/4英寸的不锈钢线。当然，其尺寸取决于井的需要和开采对象。
绕线6的间隙6a的大小应能阻止地层砂的移动并可使液体连续地流入井孔和从井孔流出。在“砾石填充”操作中，砾石或其它颗粒的大小应能阻止地层砂的移动，且过滤网的孔隙或间隙6a应能阻止砾石或颗粒的移动，使流体连续地流过。
基管2上的通孔或孔5的优选数目可为1-250个/英尺，优选为1-20个/英尺。基管2上的通孔5的直径约为1-16至2英寸，优选为3/8至1英寸。若采用槽孔，其宽度约为1/16至2英寸，长度约为1至10英寸，优选宽度为3/8至1英寸，长度为2至6英寸。
圆筒状套4可用适合的材料如金属、塑料、或橡胶制造，可以很薄，只在预定的部位装满内部环状空间7，即在不需要液体流动的间距外的部位填满内部环状空间7。装设套4是为了防止来自井孔开采层的液流受到阻止。
套4的优选长度可允为1至5英寸，优选的数目可约为1个/每英尺井衬管长度至1个/每50英尺井衬管长度。应当明白，套4的优选的间距是由套管上的开孔5的间距和暴露在开孔或井衬管的开采层下的渗透性的变化决定的。
图1所示的已有技术的井衬管是一种具有通孔的被实心封堵套环10a包围的基管，实心封堵套环10a阻止轴向纵向液体流过被连续的绕线6包围的内部环状空间。这种已有技术的缺点是，在环绕封堵10a的区域开采量明显地受到影响和受损失。且这种已有技术的封堵10a可约为1英寸至5英尺。显然，具有这种封堵的井衬管在开采量上基本上是低效率的，因为在有封堵10a的区域的产量是受到损失的。
本发明通过提供不影响开采的封堵段10，并在内部环状空间7内提供较小的封堵或套环4的局部隔离，来消除这个不利的低生产效率。本发明的优选实施例1b具有其壁上开有间隔开的通孔的基管2，用连续的金属线9缠绕在它外面，绕线9基本上充满内部环状空间，绕线9的外面有许多间隔棒，从而提供一种对调的线绕封堵段10。在图2至图4中，所公开的优选实施例1b具有封堵段10，它有两个封堵4，包围对调的线绕封堵段10。在内部环状空间7中的绕线9与在井衬管1b的其余部分中的绕线9除所处的位置不一样外是完全一样的。然而，间隔棒8与井衬管1b其余的间隔棒不同。封堵段10中的间隔棒8比较密，以便基本上在封堵4间构成垂直包线。封堵4间的总长可为12英寸，每个封堵长1英寸，绕线9和间隔棒8约长10英寸。然而，这些情况可随井的要求而变化。
若将砾石作为可渗透材料，最好用圆筒状的小眼过滤网（此处没有公开）缠绕在基管2周围，防止砾石或有塑料涂层的砾石通过通孔5进入基管2的内部。
上述实施例的另一种可能的变型包括一种普通的线绕井衬管，它具有一个其壁上有许多隔开的通孔5的基管2，其周围有许多间隔棒3，这些间隔棒3是在内部环状空间中，在间隔棒3的周围绕有连续的金属线6。封堵4与上述的封堵4基本是相同的。当然，其尺寸可随与具体井的井孔的深度和开采层的变化要求相一致的预定垂直位置而变化。在图5至7中公开了另一实施例。这个实施例1c公开一种封堵段10，它具有一个其壁上有许多隔开的通孔5的基管2，其周围有许多砾石或其它可渗透材料11，这些砾石或可渗透材料11填满内部环状空间7，在这些砾石或可渗透材料11的周围绕有连续的金属线9。因此，封堵4之间的封堵段10具有可渗透的材料11和连续的金属线9，可渗透的颗粒材料11可以是砾石、或可渗透的烧结金属或有孔隙的材料，如钢棉或其它可渗透材料，它们能阻止液体从纵向流过内部环状空间7，但可使液体从径向流过内部环状空间7。
在图8中公开了又一个实施例，在图8中示出了在封堵4之间有一个槽孔封者。因此，封堵段具有一个其壁上有许多通孔5的基管2，其周围有一个具有槽孔13的圆筒套12，槽孔13与基管2上的通孔5对中。连续的金属线8成隔开的螺旋形缠绕在套12的周围，以便形成一个预定的不变的间隙8a，圆筒套12基本上填满了内部环状空间7，防止液体在其中流动，同时提供由套12的侧壁上的槽孔13形成的过滤装置。槽孔13可水平地、垂直地或倾斜地设置，只要与基管2上的通孔5对中即可。当然其数量和位置取决于井孔条件。
如在各个实施例中所描述的那样，本发明的线绕井衬管可有效地控制注入到井衬管的酸和液体，使每段井衬管都能进行局部性冲洗，不存在液体旁流通过内部环状空间7的井衬管段。以前，在安装封堵和砾石填充前使用颗粒物料如碳酸钙来控制液体的损失量的井中，需要将15%的盐酸泵入井中。该井需要连续多次进行酸处理，溶解足够的碳酸钙，以便把液体流量增加到与地层的潜在产量相接近。
本发明可更好地使碳酸钙溶解，这是通过在基管内在与封堵位置相应的部位装一个具有隔离皮碗的挤压类工具，将井衬管的各段隔离来实现的。当通过挤压类工具将酸注入时，酸被压入井衬管的每个隔离段，并径向地进入地层，酸液不在井衬管的内部环状空间内进行纵向流动。因为内部环状空间中的酸液的流动被阻止，酸液便直接流入要开采的地层。
利用普通的导流剂如封堵球的酸洗技术在已有技术的井衬管中是不实用的，因为酸能够流过内部环状空间并从纵向流到它可能流到与没有封堵球时所能流到的同样区域。对本发明来说，在两隔离环间的基管上有数目和大小都有限的通孔。例如，在整个井衬管的长度上每隔三英尺可以有一个隔离环或封堵，在每个被隔离的间距离之间的基管的上可以有一个孔。通孔的直径可由井的生产能力或被隔离的间距的生产能力确定。
隔离环提供了一种井衬管，从而可将液体注入井衬管的局部段，防止液体旁流通过内部环状空间，还特别适用于在很斜的井孔中进行砾石填充。具有局部隔离过滤网的井衬管有助于通过注入水来排除化学物，从漏失区转移注入水，和进行需要对注入到所选择位置的液体进行某种控制的其它处理。
尽管本发明充分和完全地特别着重描述了优选的实施例，但应当明白，在权利要求书的范围内，本发明可实施在本说明书中作了特别描述之外的内容。