[發(fā)明專利]差壓開關(guān)操作的井下流體流動控制系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2018-11-07
• 公開（公告）號: CN109973050B
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 榮新起;趙亮
• 申請（專利權(quán)）人: 伏龍有限公司
• 主分類號: E21B34/08
• 分類號: E21B34/08;E21B43/08
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利商標(biāo)代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫

井下流體流動控制系統(tǒng)包括流體控制模塊，該流體控制模塊具有上游側(cè)、下游側(cè)和主流體路徑，主流體路徑與感應(yīng)路徑平行，主流體路徑和感應(yīng)路徑均在上游側(cè)和下游側(cè)之間延伸。布置在主流體路徑內(nèi)的閥元件具有打開位置和關(guān)閉位置。包括粘度敏感通道的粘度鑒別器形成感應(yīng)路徑的至少一部分。用于打開和關(guān)閉閥元件的差壓開關(guān)包括來自上游側(cè)的第一壓力信號、來自下游側(cè)的第二壓力信號和來自感應(yīng)路徑的第三壓力信號。第三信號的大小取決于流過感應(yīng)路徑的流體的粘度，使得流體的粘度操作差壓開關(guān)，從而控制流過主流體路徑的流體。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開總體上涉及與井下生產(chǎn)和注入中實(shí)施的操作連同使用的設(shè)備，尤其涉及一種響應(yīng)于基于粘度的差壓開關(guān)而進(jìn)行操作的井下流體流動控制系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

在穿過含烴地下巖層完成井的過程中，生產(chǎn)油管和各種完井設(shè)備安裝在井中，以便確保安全和有效地生產(chǎn)地層流體。例如，為了控制生產(chǎn)流體進(jìn)入生產(chǎn)管道的流速，通常的做法是在管柱內(nèi)安裝來流流動控制系統(tǒng)，管柱包括一個或多個流入控制裝置，例如流管、噴嘴、輔助通道或其他曲折路徑裝置。通常，基于設(shè)計(jì)，流經(jīng)這些流入控制裝置的生產(chǎn)流量在安裝之前是固定的。

然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，由于地層壓力的變化和地層流體成分在井的流速的變化，可能需要調(diào)整流入控制裝置的流量控制特性，特別是，可能需要在不需要修井的情況下調(diào)整流量控制特性。此外，對于特定的完井，如水平生產(chǎn)段很長的水平完井設(shè)備，可能需要獨(dú)立地控制生產(chǎn)流體流入每個生產(chǎn)段。

已嘗試通過使用自主流入控制裝置來實(shí)現(xiàn)這些結(jié)果。例如，特定自主流入控制裝置包括一個或多個閥元件，其響應(yīng)于期望流體(如油)的流動而完全打開，但響應(yīng)于不期望流體的流體(如水或氣體)的流動而限制生產(chǎn)。然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，結(jié)合當(dāng)前自主流入控制裝置的系統(tǒng)受到下列限制中的一個或多個：偏壓裝置的疲勞失效；復(fù)雜部件或復(fù)雜結(jié)構(gòu)的失效；對微小流體性質(zhì)差異(如輕質(zhì)油粘度對水粘度)的敏感性缺乏；和/或由于為了進(jìn)行操作而需要大量流體或需要流過主流動通道的流體而不能高度限制或關(guān)閉不需要的流體流動。

因此，需要一種井下流體流動控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)可操作以獨(dú)立地控制來自多個生產(chǎn)段的生產(chǎn)流體的流入，而無需由于特定生產(chǎn)段中產(chǎn)生的流體的組分隨時間改變而進(jìn)行修井。此外，對于這樣的井下流體流動控制系統(tǒng)，需要具有響應(yīng)于微小流體性質(zhì)差異而操作的靈敏度。此外，對于這樣的井下流體流動控制系統(tǒng)，需要可操作地限制或切斷通過主流通道產(chǎn)生的不必要的流體流動。

發(fā)明內(nèi)容

在第一方面，本公開涉及井下流體流動控制系統(tǒng)包括流體控制模塊，該流體控制模塊具有上游側(cè)、下游側(cè)和主流體路徑，主流體路徑與感應(yīng)路徑平行，主流體路徑和感應(yīng)路徑均在上游側(cè)和下游側(cè)之間延伸。布置在主流體路徑內(nèi)的閥元件具有打開位置和關(guān)閉位置。包括粘度敏感通道的粘度鑒別器形成感應(yīng)路徑的至少一部分。用于打開和關(guān)閉閥元件的差壓開關(guān)包括來自上游側(cè)的第一壓力信號、來自下游側(cè)的第二壓力信號和來自感應(yīng)路徑的第三壓力信號。第三信號的大小取決于流過感應(yīng)路徑的流體的粘度，使得流體的粘度操作差壓開關(guān)，從而控制流過主流體路徑的流體。

在一些實(shí)施例中，閥元件可具有第一、第二和第三區(qū)域，使得第一壓力信號作用在第一區(qū)域上，第二壓力信號作用在第二區(qū)域上，第三壓力信號作用在第三區(qū)域上。在這樣的實(shí)施例中，差壓開關(guān)響應(yīng)于第一壓力信號乘以第一區(qū)域加上第二壓力信號乘以第二區(qū)域(P₁A₁+P₂A₂)與第三壓力信號乘以第三區(qū)域(P₃A₃)之間的差而操作。在特定實(shí)施例中，粘度鑒別器可以是粘度鑒別盤。在這樣的實(shí)施例中，主流體路徑還可以包括穿過粘度鑒別盤的至少一個徑向通道。此外，在這樣的實(shí)施例中，粘度敏感通道還可以包括粘度鑒別器的曲折路徑，例如形成在粘度鑒別器的表面上的曲折路徑或者穿過粘度鑒別器形成的曲折路徑。在一些實(shí)施例中，曲折路徑還可以包括至少一個圓周路徑和/或至少一個方向路徑的反轉(zhuǎn)。