(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体粒子が炭化水素産出井内に移動するのを防止するための変形可能な坑井スクリーンであって、スクリーンが膨張マンドレル（１２）を管（３，１０）の内側に通して軸方向に移動させることにより径方向に膨張可能な輸送管（３，１０）の周囲に配置されており、スクリーンが該スクリーンにより遮断すべき粒子の粒度に合わせた篩目寸法をもつ一連の鱗重ねフィルターシート（４）を含み、前記一連の鱗重ねフィルターシートの隣接フィルターシートは輸送管の膨張中に相互にスライドするよう配置され、前記一連の鱗重ねフィルターシート（４）は鑿井（１，１１）にスクリーンを設置中に膨張できるように変形可能であり、前記変形の結果としての各フィルターシート（４）の篩目寸法の変動が所定範囲内に維持されることを特徴とする前記坑井スクリーン。
【請求項２】
スクリーンが膨張可能なスロット付き輸送管（３，１０）の周囲に配置される請求の範囲１に記載の坑井スクリーン。
【請求項３】
坑井スクリーンがドラムに巻付け可能であり、ドラムからスクリーンを巻出すことにより坑井内に設置可能である請求の範囲１又は２に記載の坑井スクリーン。
【請求項４】
フィルター層が、膨張可能なスロット付き輸送管（３）の周囲に配置され、円周方向から見たときに１縁部又はその近傍で前記管（３）に連結され且つ別の縁部で隣接フィルターシート（４）と少なくとも部分的に重なる一連の鱗重ねフィルターシート（４）からなる請求の範囲１に記載の坑井スクリーン。
【請求項５】
フィルターシート（４）が輸送管（３）に取り付けられた一連のラグ（６）により前記輸送管に連結され、膨張可能なスロット付き保護管（５）がフィルター層を包囲している請求の範囲４に記載の坑井スクリーン。
【請求項６】
フィルターシート（４）が孔あき金属板、実質的に接線方向のスロットの列を含む金属板、焼結金網及び合成繊維の群から選択される可撓性透過性材料から作成される請求の範囲４又は５に記載の坑井スクリーン。
【請求項７】
スクリーンが実質的に合成繊維から作成された少なくとも１個のフィルターシート（４）を含む請求の範囲６に記載の坑井スクリーン。
【請求項８】
前記繊維が鋼線及び合成繊維、アラミド繊維の群から選択される合成繊維並びに“ＣＡＲＩＬＯＮ”ポリマー繊維の群から選択される合成繊維の群から選択される材料からなるニードルフェルトからなる請求の範囲７に記載の坑井スクリーン。
【請求項９】
一連の鱗重ねフィルターシート（４）を含む変形可能な坑井スクリーンを炭化水素産出井（１）に設置する方法であって、膨張可能なスロット付き輸送管（３）の周囲にスクリーンを配置する段階と、スクリーンと管のアセンブリを坑井（１）に降下する段階とを含み、膨張マンドレルを管に通して軸方向に移動させることにより輸送管（３）を膨張させてスクリーンの内径を少なくとも５％増加させること、前記一連の鱗重ねフィルターシートの隣接フィルターシートが輸送管の膨張中に相互にスライドすること、及び膨張の結果としてのスクリーンの各フィルターシート（４）の篩目寸法の変動が５０％未満であることを特徴とする前記方法。
【請求項１０】
スクリーンと管のアセンブリをドラムに巻付け、設置中に前記ドラムから坑井（１）内に巻出す請求の範囲９に記載の方法。
【請求項１１】
圧密炭化水素貯留層にスクリーンを設置し、設置後に縦及び他の方向にスクリーンを漸次変形させる請求の範囲９又は１０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
本発明は砂や他の地層鉱物、礫及び／又は支持材等の固体粒子が炭化水素産出井内に移動するのを防止するための坑井スクリーンに関する。
より詳細には、本発明はスクリーンにより遮断すべき粒子の粒度に合わせた篩目寸法をもつ少なくとも１個の実質的に管状のフィルター層を含む坑井スクリーンに関する。
このようなスクリーンは例えば英国特許第２１１５０４０号から公知である。公知スクリーンは更に、フィルター層と同軸状に配置され、フィルター層よりも著しく大きい篩目寸法をもつ外側及び／又は内側保護層も含み得る。
公知スクリーンに伴う問題の１つは、金網や他のフィルターシートが脆く、設置及び使用中に潰れたり損傷し易い点である。
また、フィルターシートがほんの僅かしか変形しないため、篩目が相当変動し、スクリーンの適正な性能を妨げる恐れがある。
更に、公知型のサンドスクリーンは一般に平坦又は管状形状で製造され、設置中及び／又は後に実質的に変形せずに元の形状を維持するように設計されている。このため、凹凸表面及び／又は急なカーブのある鑿井では、鑿井の直径よりも著しく小さい直径のスクリーンを使用しなければならない。このように小さい直径のスクリーンを使用すると、スクリーンの篩目を通る流体の流速が高くなり、スクリーンが著しく摩耗し、スクリーンの目詰まりと鑿井の崩壊の危険が増す。
請求の範囲１の前文による坑井スクリーンは国際特許出願第ＰＣＴ／ＥＰ９３／０１４６０号（公開番号第ＷＯ９３／２５８００号）から公知である。この従来技術文献は、膨張可能な輸送管の周囲にスクリーンを巻付けることができることを開示している。このような巻付けスクリーンに伴う問題の１つは、膨張工程中に折れたり、破損することさえあるという点である。
本発明の目的はこれらの問題を解消することである。
本発明によるスクリーンは、鑿井の内部にスクリーンを設置中に膨張、屈曲、圧縮及び／又は流動できるように変形可能であり、このような変形の結果としてのスクリーンの篩目寸法の変動が予定範囲内に維持されるような管状フィルター層又は一連の鱗重ねフィルターシートからなる。
好ましくは、スクリーンは膨張マンドレルを膨張可能なスロット付き輸送管の内側に通して軸方向に移動させることにより径方向に膨張可能であり、各管状フィルター層の篩目寸法はスクリーンの膨張及び／又は他の変形中にほぼ一定に維持されるか又は予定通りに均一に変動する。
好ましくは、スクリーンは該スクリーン又はその周囲の保護層が周囲の地層又は孔あきケーシングに少なくとも部分的に接触するような寸法まで下げ孔内で膨張可能である。鑿井壁の凹凸が激しく、膨張したスクリーンの周囲に隙間が残るような場所（例えば崩壊箇所や急角度地点）では、樹脂含浸礫を隙間に埋め、スクリーンと地層の間の連続的な機械的接触を確保することができる。
場合により、本発明によるスクリーンは膨張可能なスロット付き管の周囲に配置され、坑井にスクリーンと管のアセンブリを設置中にスクリーンの内径を増加させ且つスクリーンのこのような膨張の結果としてのスクリーンの各フィルター層の篩目寸法の変動を５０％未満にする。
スクリーンと併用するのに適した膨張可能なスロット付き管は国際特許出願第ＰＣＴ／ＥＰ９３／０１４６０号明細書に開示されている。
この従来技術文献は、砂の鑿井侵入を防止するために膨張可能なスロット付きライナーの周囲に焼結金属スクリーン又は膜等の被覆を配置できることを開示しているが、それ自体膨張可能な被覆を作成することは教示していない。この従来技術文献は更に、スロットが整列しないように同軸状の膨張可能なスロット付き管を配置することにより、砂の流入を防止できることも開示している。しかし、このような配置では膨張した管の全長にわたって確定した均一な篩目寸法は得られない。
好適態様において、本発明によるスクリーンは、膨張可能なスロット付き輸送管の周囲に配置され、円周方向から見たときに１縁部を前記管に連結され且つ別の縁部で隣接フィルターシートと少なくとも部分的に重なる一連の鱗重ねフィルターシートからなる。場合により、鱗重ねフィルターシートは孔あき金属板、実質的に接線方向のスロットの列を含む金属板、焼結金網及び合成繊維の群から選択される可撓性透過性材料から作成される。
別の好適態様において、本発明によるスクリーンは膨張可能なスロット付き管からなり、管のスロット及び管と鑿井壁の間の隙間は、選択された寸法の間隙が粒体間に残るように、相互間及びスロットのリムに結合剤により結合された粒体を現場で充填されている。
前記態様において、スロット付き管は未膨張管の直径よりも５０％大きい直径まで膨張させることができる。スクリーンの篩目寸法はこのような大幅な膨張に実質的に影響されないが、鱗重ねフィルターシートは摩擦力の結果として円周方向に伸び、膨張工程中にスロット付き輸送管の軸方向収縮により僅かに変形する場合がある。
適切な態様において、本発明によるスクリーンは、
−金網スクリーンから作成された少なくとも１個の管状フィルター層と、
−フィルター層を同軸状に包囲する外側保護層と、該外側保護層の内側に同軸状に装着された内側保護層を含み、これらの保護層は各々フィルター層の少なくとも１個よりも大きい篩目寸法とワイヤ太さをもつ金網スクリーンからなり、フィルター層と保護層は相互に焼結されている。
金網スクリーンの各層を相互に焼結する主な利点は、個々の層の断面係数の合計よりも大きい断面係数をもつスクリーンが得られるという点である。この結果、変形中又は後に篩目寸法の有意変化を生じない強靭なスクリーンが得られ、スクリーンをドラムに巻付け、スクリーンをドラムから巻出すことにより坑井に設置できる。
場合により、少なくとも１個のフィルター層は、管状スクリーンの中心軸に対して実質的に螺旋状の織目に配向したワイヤからなる。
前記ピッチ角が約４５°の場合には、管状スクリーンの膨張、圧縮及び／又は屈曲により局所伸縮が生じ、正方形網目はダイヤモンド形に変形し、篩目は予想可能な僅かな量しか変化しないことが判明した。
螺旋状の織目をもつ管状スクリーンは、縁部に対して実質的に平行なワイヤと垂直なワイヤをもつシート又はストリップから適宜製造することができ、これらのシート又はストリップを当接縁部をもつ螺旋管状に付形し、例えば螺旋溶接金属管のように当接縁部を相互に溶接することにより製造される。
ソビエト特許明細書第１，０６６，６２８号は孔あき金属管の周囲に６層の金属濾過クロスを巻付けた後、パックを焼結することによりスクリーンを製造できることを開示している。しかし、公知スクリーンでは各層は同一クロスから作成される。このため、一般に隣接層のワイヤは隣接層の篩目を部分的に塞ぎ、有効な篩目は相当不規則且つ予想不能に減少する。
米国特許明細書第２，８５８，８９４号及び３，０８７，５６０号と商標名“ＰＯＲＯＰＬＡＴＥ”で市販されているスクリーンに関するＨａｖｅｒ  ａｎｄ  Ｂｏｅｃｋｅｒの販売パンフレットには他のスクリーンが開示されている。
米国特許第３，３５３，５９９号は膨張マンドレルにより管状に付形される波形ライナーの使用を開示しており、米国特許第２，８１２，０２５号及び３，２７０，８１７号はばね駆動式膨張可能透過性坑井ライナーを開示している。しかし、波形ライナー又はばね機構を使用すると、膨張工程中に大きな力を生じ、膨張したライナーにより提供されるスクリーンが損傷する恐れがある。
本発明によるスクリーンの別の態様では、スクリーンはニードルフェルト等の織物から実質的に作成された少なくとも１個のフィルター層を含む。ニードルフェルトは鋼線及び合成繊維の群から選択される材料から構成すると適切である。場合により、合成繊維は高い耐薬品性をもつアラミド繊維及び“ＣＡＲＩＬＯＮ”ポリマー繊維の群から選択される。“ＣＡＲＩＬＯＮ”ポリマーは一酸化炭素と１種以上のオレフィン性不飽和化合物の線状交互コポリマーである。ヨーロッパ特許明細書第３６０，３５８号及び３１０，１７１号は、夫々ゲル及び溶融紡糸によりこのポリマーの繊維を製造する方法を開示している。好ましくは、フィルター層は隣接巻付け部分が１０％〜９０％、好ましくは約５０％の重なりをもつように、重なり合った螺旋パターンで管状に巻いた細長い繊維ストリップから構成される。
国際特許出願第ＰＣＴ／ＥＰ／０１４６０号は、膨張後にスロットが径方向に整列しないように２個の同軸状スロット付きライナーを坑井内に配置できることを開示している。この非整列スロット配置は流体がジグザグ経路を通ってライナーを通過し、砂が鑿井に侵入するのを防ぐことを目的とする。この従来技術文献で使用されているライナーは長さ少なくとも２５ｍｍ及び幅少なくとも０．７ｍｍをもつ軸方向スロットを備える。この公知配置は砂の鑿井流入を抑制するが、均一で確定した篩目寸法をもつサンドスクリーンは形成できない。
驚くべきことに、砂の流入を防ぐために同軸状ライナーの比較的大きい非整列スロット間の相互作用を使用する代わりに、マイクロスロットをもつ単一の膨張可能な管を使用することにより適切なスクリーンを作成できることが判明した。
従って、本発明によるスクリーンの更に別の態様では、スクリーンはずらせて重なり合うパターンに配置したマイクロスロットをもつ膨張可能な管状本体から、構成され、これらのスロットは管状本体の膨張前に実質的に１０ｍｍ未満の長さをもつ。
好ましくは、マイクロスロットは管状本体の膨張前に実質的に５ｍｍ未満の長さと０．３ｍｍ未満の幅をもつ。
比較的大きい非整列スロットをもつ同軸状ライナーを使用するよりもマイクロスロットをもつ単一の膨張可能なサンドスクリーンを使用したほうが有利な点は主に、膨張後により規則的で実質的にダイヤモンド形の篩目寸法をもつスクリーンが得られるという点である。
マイクロスロットをもつ膨張可能な管状本体はニッケルから作成し、１ｍｍ未満の壁厚をもつようにすると適切である。設置中及び後にこのような脆い本体を損傷から保護するためには、本体よりも大きいスロットと大きい壁厚をもつ２個の従来の膨張可能なスロット付きライナーの間に本体を同軸状に配置すると好ましい。これらの保護ライナーは鋼から作成し、少なくとも１５ｍｍの長さと少なくとも２ｍｍの幅をもつスロットを設けると適切である。
米国特許明細書第１，１３５，８０９号はずらせて配置した軸方向スロットをもつ坑井スクリーンを開示している。しかし、この従来技術文献によるスクリーンは有意膨張又は他の変形を受けずに下げ孔内に設置されるので、スロットは元の細長い形状のままである。
本発明は更に、管状坑井スクリーンを炭化水素産出井に設置する方法にも関し、該方法は膨張可能なスロット付き管の周囲にスクリーンを配置する段階と、スクリーンと管のアセンブリを坑井内に降下する段階と、管に膨張コーンを通して軸方向に移動させることにより管を膨張させ、スクリーンの各フィルター層の篩目寸法の変動を５０％未満にしながらスクリーンの内径を少なくとも５％増加させる段階を含む。
場合により、スクリーンと管のアセンブリをドラムに巻付け、設置中に前記ドラムから坑井内に巻出すようにしてもよい。
ヨーロッパ特許出願第６７４０９５号は、設置中にドラムから巻出される坑井スクリーンを開示している。しかし、この公知スクリーンは設置工程中に膨張を受けない。
別の態様において、本発明による方法は膨張可能なスロット付き管を坑井内に降下する段階と、管を膨張させる段階と、膨張した管に結合剤を被覆した粒体を注入し、前記管の内部から管の膨張したスロット内及び膨張した管と鑿井壁の間に存在し得る隙間に粒体を少なくとも部分的に掻き入れる段階と、結合剤を硬化させる段階を含む。こうして、結合固体粒子の透過性マトリックスが形成され、膨張したスロット及び膨張した管と鑿井壁の間の隙間を実質的に充填する。
被覆粒体は膨張コーンの後部に配置された注入部から注入される直径１〜５ｍｍの樹脂被覆粒体から構成することができ、コーンの後部にワイパーセットを牽引し、膨張した管の内部からスロット内及び管の周囲の隙間に粒体を掻き入れる。
米国特許明細書第５，２１１，２３４号は、結合剤を被覆した粒体を孔から採油管に注入し、結合した粒体によりサンドスクリーンを形成することを開示している。しかし、公知サンドスクリーンは全採油期間にわたって管状スクリーンを形成するものではない。
本発明による方法及びスクリーンの上記及び他の特徴、目的及び利点は添付の請求の範囲、要約書及び以下の詳細な説明に明示される。
以下、図面と図例外の他の実施例について本発明をより詳細に説明する。
添付図面は以下の通りである。
図１は２個の未膨張スロット付き管の間に配置して坑井内に降下したスクリーンの一部の横断面図である。
図２は膨張後の図１のスクリーンと管のアセンブリを示す横断面図である。
図３は図１及び２のスクリーン部分のフィルターシートの１個の断面の拡大側面図である。
図４は図１の未膨張スロット付き輸送管及び保護管の断面の拡大側面図である。
図５は図２の膨張した輸送管及び保護管の断面の拡大側面図である。
図６は膨張中のスロット付き管の概略縦断面図であり、樹脂被覆粒体をスロットに掻き入れて樹脂の硬化後にサンドスクリーンを形成する様子を示す。
まず図１及び２は、地下炭化水素埋蔵地層２に掘った鑿井１を示す。
鑿井１には、膨張可能なスロット付き輸送管３と、鱗重ねした４個の孔あきフィルターシート４を含む坑井スクリーンと、膨張可能なスロット付き保護管５からなるアセンブリが降下されている。
各フィルターシート４は、対向縁部で隣接シート４と重なるように一縁部の近傍でラグ６により輸送管３に連結されている。
ラグ６はフィルターシート４が輸送管３に対して軸方向に移動できるように構成され、こうしてフィルターシート４が輸送管上を軸方向にスライドすることにより、接線方向膨張の結果としての輸送管３の軸方向収縮を補償できる。
図１中、アセンブリは未膨張状態であり、２個のスロット付き管３及び５のスロット７は図４に示すように円周方向から見ると縦長の細長い形状と一定の幅をもち、フィルターシート４は縦方向に配置されているが、シートが膨張中にスロット付き管３と実質的に同様に縦方向に収縮するようなピッチ角でシートを輸送管３の周囲に螺旋状に巻付けてもよい。
膨張工程中に隣接フィルターシート４は相互にスライドし、シート４は保護管５の内壁に対してもスライドする。
図示した態様において、シート４は低摩擦材料である孔あきニッケル箔から作成されている。
膨張中の摩擦を更に減らすためには、図３に示す円形孔でなく実質的に接線方向のスロットをフィルターシート４に形成すればよい。このような接線方向スロットの幅は鑿井１内でアセンブリの膨張中に有意変化を生じない。
フィルターシート４にニッケル箔を使用する代わりに、これらのシートを本明細書の別項で詳細に説明する焼結金網や合成繊維等の別の材料から作成してもよい。
フィルターシート４の周囲にスロット付き鋼保護管５を使用する代わりに、編地ジオテキスタイルソックス又は孔あき金属シートロール等の他の任意の膨張可能な透過性保護管状本体を使用してもよい。各々輸送管３の一部のみを包囲する複数のフィルターシートを使用する代わりに、単一のフィルターシートロールを固定せずに使用してもよい。フィルターシート４を輸送管３に連結するためにラグ６を使用する代わりに、シート４をスポット溶接又は他の機械的締結具により輸送管に連結してもよい。
図１に示すように各フィルターシート４をその内縁部で輸送管３に連結する代わりに、その中央線の近傍で輸送管３に連結し、膨張工程中にシート４にかかる歪み及び摩擦力を分配するようにしてもよい。
図２は膨張状態のアセンブリを示し、スロット付き管３及び５のスロット７は図５に示すようにダイヤモンド形になっている。アセンブリの膨張は国際特許出願第ＰＣＴ／ＥＰ９３／０１４６０号に記載されているように膨張コーンを鋼輸送管３に通して移動させることにより達せられ、こうして輸送管が膨張すると、外側管５も鑿井壁に実質的に係合するまで膨張する。
膨張工程中に隣接フィルターシート４間の重なりは減少するが、鱗重ねシート４の円周長は膨張後に少なくともある程度重なりが残るように十分な長さに選択される。
図３に示すように、フィルターシート４は孔あきプレートから構成され、孔の幅は膨張工程中及び後に実質的に同一に保たれる。他方、輸送管３は膨張工程の結果として縦方向に僅かに収縮する。従って、ラグ６をスロット内に配置する際には、ラグ６が輸送管３に対して縦方向にスライドできるように配置するのが好ましい。他方、ラグを使用する代わりに、フィルターシート４の前縁部をスポット溶接により同様に輸送管３に固定してもよい。その場合、フィルターシートの前縁部が縦向きならば、膨張工程中に前縁部は多少縦方向に圧縮される。また、フィルターシート４の前縁部は輸送管３に対して螺旋向きでもよい。その場合には、フィルターシートの対向縁部が輸送管３の未膨張位置と膨張位置のいずれにおいても相互に重なり合うように、１個以上のフィルターシート４を輸送管３の周囲に螺旋状に巻付ければよい。
図６は、スクリーンを鑿井内で現場で形成する本発明によるスクリーンの態様を示す。膨張可能なスロット付き鋼管１０は、膨張コーン１２を管１０に通して引っ張り上げることにより膨張し、鑿井壁１１に接触する。
コーン１２はコイル管１３の下端に吊り下げられており、この管からコーン１２の直下の注入口１５を介して膨張中の管１０の内部に樹脂被覆粒体１４が注入される。２個１組のディスク状ワイパー１６がロッド１７によりコーンの後部に牽引され、膨張した管１０の内部から膨張したスロット１８内及び鑿井壁１１と膨張した管１０の間の隙間１９に粒体１４を圧入する。樹脂の硬化後、粒体は膨張したスロット１８に充填され且つ同様にこれらのスロット１８のリムに結合した粒体の透過性マトリックスに結合される。粒体１４の直径は、粒体１４間の間隙が砂粒の坑井侵入を阻止するのに適した寸法の篩目を形成するように選択される。殆どの砂粒寸法に適した粒度は０．５〜５ｍｍである。
夫々５０００／９５０／１６２／６２５／３２５／９５０／５０００μｍの篩目寸法をもつ７層の直交平織り金網から別の変形可能な坑井スクリーンを作成した。
これらの層は相互に真空焼結してプレート状にした後、管状に丸め、シーム溶接した。
層は長さ３５０ｍｍ及び幅１７０ｍｍの金網シートを真空炉で２枚のコーディエライトセラミックプレートに挟んで焼結することにより構成した。これらのプレートは９ｋｇの荷重で相互にプレスした。材料は１２６０℃、圧力１０-4Ｐａで４時間焼結させた。材料を炉内で減圧下に放冷させた。
焼結工程後に層のスタックは厚さ約９ｍｍであった。その後、圧延機で１パスで厚さ５ｍｍまで圧延し、同一条件下で更に４時間焼結した。
その後、焼結したプレートを長さ３１０ｍｍに切断し、１７０ｍｍの縁部がロール軸に平行になるように３ロール曲げ機械に配置して丸め、約直径１００ｍｍ及び長さ１７０ｍｍの管を形成した。
その後、継ぎ目をろう付けした。しかし、所望により継ぎ目を溶接することも可能であった。こうして作成した管状スクリーンにおいて、１６２及び３２５μｍの篩目寸法をもつ層は主にフィルター層として機能し、他の層即ち６２５、９５０及び５０００μｍの篩目寸法をもつ層は主に保護層として機能した。最も細かい篩目寸法即ち１６２μｍのフィルター層をより粗い篩目寸法即ち３２５μｍのフィルター層の周囲に配置し、スクリーン内の砂蓄積を軽減した。
本発明による焼結金網濾板で以下の試験を実施した。
管状濾板の短い切片をプレスの圧締盤間で軸方向に圧縮し、その長さを１０％減らした。管壁は初期座屈を示した。目視検査では篩目寸法に明白な変化は認められなかった。最も細かい金網の長さの変化はより粗い金網のワイヤ間に外向きに出っ張ることにより調整され、織目と篩目寸法は外観上維持された。
更に、オランダ、Ｕｉｔｅｒｂｕｒｅｎの炭化水素流体産出井からの砂１５００ｇを入れた長さ０．５ｍ、直径５０ｍｍのセルに焼結金網のディスクを配置した。砂床とスクリーンに５ｍ／秒の公称スクリーン通過速度で１００バールの空気を１週間流した。砂床及びスクリーン上の圧力低下は３バールで一定に維持された。
試験後にセルから回収した砂の重量は９ｇ減少していた。
この試験の結果、スクリーンは細かい砂の有意移動を阻止するために十分に砂を安定化することが判明した。更に、スクリーンは圧力低下の有意増加を生じるほどには目詰まりしなかった。
粗い網目をもち且つ太いワイヤから作成した保護層と、細かい網目をもつフィルター層を相互に焼結することにより、細かい篩目をもつ強靭な構造が形成されることも判明した。各層を相互に焼結すると、個々の層の断面係数の合計よりも大きい断面係数をもつスクリーンが得られる。
各層の織目とワイヤゲージは、径方向、円周方向及び縦方向に強度とコンプライアンスの所望の組み合わせを与えるように選択することができ、従って、ドラムから坑井内に巻出してから下げ孔内で膨張させることが可能な自立管としてスクリーンを作成することができる。
（例えば逆オランダ平織や逆オランダ綾織のように）主織目のたて糸軸が管軸に平行であり、たて糸がよこ糸の上下で折り曲げられ、よこ糸が比較的歪んでいない場合には、縦方向曲げ降伏歪は比較的低い応力で比較的高く、管を容易に折り曲げることができ、また、（オランダ平織やオランダ綾織のように）よこ糸が折り曲げられ、たて糸がまっすぐな場合には、管の直径をより容易に増減することができる。（螺旋溶接管のように）たて糸とよこ糸が管軸に対して４５°の角度の場合には、正方形網目は長さ又は直径変化を生じる変形の結果としてダイヤモンド形に変形し、篩目は予想可能なほんの僅かな量しか変化しない。細かい網目の２層を粗い網目の層で分離するならば、第１層を侵食する砂は２層間のスペースに蓄積し、遮蔽を形成するのみならず透過性、従って流動性を局所的に低下させることによって第２層を侵食からある程度保護することができる。最も外側の細かい網目の層が隣接する細かい網目の層よりも小さい篩目寸法をもつならば、外側の細かい網目の層を通過する物質は後続する細かい網目の層も通過し、スペースの内部目詰まりを生じにくくなる。最も外側のフィルター層の篩目寸法は他のフィルター層及び保護層の少なくとも２分の１であることが好ましい。
Ｄｕｆｌｏｔ社から商標名“ＫＥＶＬＡＲ”ＥＡ２０５として市販されているアラミド繊維から構成される不織ニードルフェルトから更に別の変形可能な坑井スクリーンを作成した。
ニードルフェルトは厚さ４ｍｍ、坪量４００ｇ／ｍ2であり、ニードルパンチングにより製造した。
ニードルフェルトシートを管状に丸め、シートの係合端部を縫合した。こうして形成された管状スクリーンをその後、３８ｍｍの初期内径をもつ膨張可能なスロット付き管の周囲に配置した。次に、管を８０ｍｍの内径まで膨張させた。膨張前後の管の壁厚は５ｍｍであった。管とスクリーンのアセンブリを膨張させるために管内でコーンを引っ張るのに必要な力は３０ＫＮであった。これは膨張可能なスロット付き管単独の膨張に必要な力よりも６ＫＮ大きい。
スクリーンの膨張はニードルフェルト又は縫目に何ら損傷を生じなかった。ニードルフェルトの厚さは３７．５％減少した。
膨張した管とスクリーンのアセンブリは長さ２８５ｍｍであり、スクリーンの周囲に厚さ３０ｍｍの環状砂層を設けて管状容器内に配置した。砂はオランダ、Ｐｅｋｅｌａの炭化水素産出井からの０〜０．１ｍｍ砂を用いた。砂は透過率Ｋ＝２．１０ダルシー、間隙率ｎ（ｐ）＝４２．３９％であった。
膨張した管の内部に環状砂パック及びスクリーンを通して６個の注入点から径方向に水をポンプ注入した後、６時間循環させた。
試験中に管の内部の流体圧力は約２．６バールであり、注入点の流体圧力は約２．７バールであった。
スクリーンを通過する水の流速は５リットル／分とした。試験の間中、循環水中に砂は検出されず、砂パックとスクリーンの通過による圧力低下は約０．１バールで一定に維持された。試験の結果、スクリーンの膨張はサンドフィルターとしてのスクリーンの性能に有意影響がなく、従って、膨張の結果としてスクリーンの篩目寸法にほんの僅かな変動しか生じないことが判明した。
１５μｍ〜６３μｍのシルトフラクションをスクリーンになすりつけて試験を繰り返した処、同様の良好な結果を生じた。
更に、種々の寸法の円形孔付き鋼板の間にクランプすることにより、ニードルフェルトスクリーンの寿命を試験した。鋼板は、夫々の鋼板の対応する孔が同軸状になるように配置した。次いで孔の位置に暴露するようにニードルフェルトを鋼板に配置して実質的時間にわたってサンドブラストした。
試験後に直径５ｍｍ未満の孔でニードルフェルトスクリーンの損傷は全く観察されなかった。
種々の試験の結果、ニードルフェルト又は他のジオテキスタイル繊維が変形可能なサンドスクリーンとして使用するのに適していることが判明した。また、このようなスクリーンは管状繊維層を２本の孔あき同軸管の間に配置することにより費用効果的に製造及び設置できることも判明した。このような繊維層と管のアセンブリはドラムに巻付けて坑井地点に輸送することができ、現場でアセンブリをドラムから坑井内に巻出す。繊維層は、ストリップの隣接巻付け部分が少なくとも部分的に重なり合うように内側孔あき管の周囲に螺旋状に巻付けた細長いストリップから構成することができる。
上記アセンブリは、実質的長さのスクリーンを圧密貯留層内に設置しようとする場合に特に有利である。
あるいは、管状ニードルフェルト又は他の繊維層を１対の同軸状の膨張可能なスロット付き管の間に配置してもよい。その場合には、繊維もストリップから構成し、管の膨張前にストリップの隣接巻付け部分間に実質的重なりが存在するように膨張可能な内側管の周囲に螺旋状に巻付ければよい。
このような場合に、重なりはアセンブリの膨張後に繊維ストリップの隣接巻付け部分間に少なくとも所定の重なりが残るように十分な大きさに選択される。
次に、本発明による変形可能な管状坑井スクリーンの更に別の図例外の態様について説明する。この態様では、スクリーンは同軸スロットを備える管状スクリーンから構成され、スロットはスクリーンの表面上に相互にずらせて部分的に重なるように等間隔に分配されている。試験したスクリーンは膨張前に内径約１４５ｍｍ及び壁厚０．６６ｍｍをもつニッケル管から作成した。スロットは各々膨張前に長さ約３．５ｍｍ及び幅０．１５ｍｍをもつものとした。スロットは、スロットの縦軸が管に平行になるように縦方向に５個／２４．５ｍｍ、円周方向に１７個／２４．５ｍｍの間隔で配置した。
厚さ１ｍｍの膨張可能な鋼製保護スロット付き管をスクリーンの内側と周囲に同軸状に配置した。保護管は、各々膨張前に長さ約２０ｍｍ及び幅約２．２ｍｍをもつスロットを形成した。これらの保護管のスロットは縦方向２４ｍｍ、円周方向４．２ｍｍの間隔で配置した。
直径約３０ｍｍの９個の検査孔を備える内径約１６０ｍｍの鋼ケーシングの内側に、ニッケルサンドスクリーンと鋼保護スクリーンの長さ２ｍのアセンブリを配置した。
コーンをアセンブリに通して引っ張ることにより、アセンブリをケーシングの内壁に接触するように膨張させた。アセンブリの目視検査によると、アセンブリとケーシングは密着し、保護管とニッケルサンドスクリーンは実質的に均一に膨張していた。膨張の結果、ニッケルサンドスクリーンのスロットはダイヤモンド形に広がり、スロットの最小幅は０．３〜０．４ｍｍであった。正確な膨張量で僅かしか変動しないため、スロット幅の変動は小さく、これらの変動は許容可能な範囲内であると判断された。
３個の検査孔を通してスクリーンに水道水を８〜１０リットル／分の速度で流し、流動試験を実施した。試験中にスクリーン通過による圧力低下は０．１〜０．２バールに維持された。
このスクリーンを長さ１０ｍに作成し、オマーンの油井に設置して試験した。産油データによると、スクリーンは礫充填材を必要とせずに砂の生成を防ぐのみならず、油井の産油能はスクリーンの設置前の産油能と比較して低下しない。スクリーンは更に、長期産油期間にわたって目詰まりの徴候を示さなかった。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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