[發明專利]具有往復式閥門以用于井下流體選擇的自主流體控制裝置

有效

• 申請號: 201180073950.1
• 申請日: 2011-10-31
• 公開（公告）號: CN103890312B
• 公開（公告）日: 2016-10-19
• 發明（設計）人: S·格雷奇
• 申請（專利權）人: 哈里伯頓能源服務公司
• 主分類號: E21B34/08
• 分類號: E21B34/08;E21B43/12
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 朱立鳴

????????????????????????????????????發明人：史蒂芬·格雷奇

??????????????????????????????????????????????國籍：美國

????????????????????????????????????地址：得克薩斯州麥金尼

????????????????????????????????San?Mateo街4416號，750750

相關申請的交叉引用

無。

技術領域

本發明大體上涉及用于從含烴地下地層中的地層進入井筒中的生產管柱內的流體流動的選擇性控制的方法和設備。更具體地講，本發明涉及用于通過使用諸如在內孔的一端處具有篩覆蓋物或油嘴的中空內孔活塞之類的往復構件根據諸如粘性之類的流體流的一些特性控制流體流動的方法和設備，其中往復構件根據流體的特性被流動的流體的力、例如被相對較高粘度的流體的力移動至打開位置。

背景技術

在穿過含烴地下地層的井的完井期間，生產油管和各種設備被安裝在井中以實現流體的安全和有效生產。例如，為了防止來自未固結的或松散地固結的地下地層的顆粒材料的生產，某些完井包括鄰近所需生產層段定位的一個或多個控砂篩。在其它完井中，為了控制進入生產油管的生產流體的流量，通常的做法是為完井管柱安裝一個或多個流入控制裝置。

來自任何給定的生產油管段的產品常常會具有多種流體組分，例如天然氣、石油和水，其中生產流體隨時間推移而改變成分的比例。從而，隨著流體組分的比例變化，流體流動特性將同樣地變化。例如，當生產流體按比例地具有更大量的天然氣時，流體的粘度將會更低且流體的密度將會比流體按比例地具有更大量的石油時更低。常常希望減少或防止一種成分的生產以有利于另一種成分的生產。例如，在石油生產井中，可能希望減少或消除天然氣生產且使石油生產最大化。雖然各種井下工具已經用來根據其可取性控制流體的流動，但是需要流動控制系統來控制在各種流動條件下可靠的流體的流入。此外，需要自主操作的流動控制系統，即，響應于井下的變化的條件且無需通過操作員來要求來自表面的信號。關于注入情況會出現類似問題，其中流體流進入到地層中而非離開地層。

發明內容

本發明提供了用于自主控制地下井中的流體流動的設備和方法，其中流體流的流體特性隨時間推移而變化。在一個實施例中，自主往復構件具有穿過其中的流體流動通路以及主出口和至少一個次出口。諸如油嘴或篩的流量限制器被定位成限制例如相對更高粘度的流體流通過往復構件的主出口。具有主入口和至少一個次入口的渦旋室鄰近往復構件。往復構件在第一位置和第二位置之間移動，在第一位置中，流體流主要被引導通過往復構件的主出口且進入渦旋組件的主入口，在第二位置中，流體流主要被引導通過往復構件的所述至少一個次出口且進入渦旋組件的所述至少一個次入口。

往復構件響應于流體特性中的變化而運動。例如，當流體具有相對低的粘度時，其相對自由地流過往復構件通路、往復構件主出口和限制器。在第一位置中，往復構件的次出口被基本上堵塞。隨著流體變為較高粘度，流體流被限制器限制，并且往復構件被所產生的壓力移至第二位置。在第二位置中，往復構件的次出口不再被堵塞，并且流體此時相對自由地流過次出口。

往復構件的移動改變相鄰的渦旋室中的流體流型。在第一位置中，當流體流主要流過主出口時，流體被切向地引導進入渦旋，引起螺旋流、增加的流體速度和在渦旋上更大的壓降。在第二位置中，流體流被引導成使得在渦旋中的所得流體流主要為徑向的，速度減小并且在渦旋上的壓降減小。

附圖說明

為了更完全地理解本發明的特征和優點，現在參考本發明的詳細描述和附圖，其中不同圖中的對應數字指代對應部分，并且其中：

圖1是根據本發明的一個實施例的包括多個自主流體流動控制系統的井系統的示意圖；

圖2是采用本發明的原理的利用渦旋組件的自主流體流動控制裝置和自主地往復的組件的俯視示意圖；

圖3是采用本發明的原理的處于第一位置的往復組件的實施例的詳圖；

圖4是本發明的備選實施例的俯視示意圖；以及

圖5是本發明的備選實施例的俯視示意圖。