[发明专利]使用可移动的流动转向器组件控制流体流动的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及在具有可移动的流控装置的地下井中控制流体流动的装置和方法，所述可移动的流控装置响应流体流动的特性变化而启动。

背景技术

在穿越地下地层的井的竣工期间，把生产管和多种设备安装在井中以启动地层流体的安全有效生产。例如，为控制产出流体进入生产管的流速，通常的做法是在管柱内安装一个或多个流入控制设备。

地层通常在产出流体中产出多种组分，即天然气、石油和水。通常期望减少或防止产出一种组分以利于另一种组分的产出。例如，在石油生产井中，可能需要使天然气的产量最小化，使石油产量最大化。虽然已经使用多种井下工具进行流体分离和控制产出流体，但用于控制地层流体流入的设备是仍有必要的。此外，这样的流体流控设备是有必要的，它能在井的使用期限内，当流体随着时间的推移而变化时，响应其流动特性的变化，无需操作者进行干预。

发明内容

鉴于上述情况，本发明的目的在于提供用于控制流体(如地层流体)流过设置在贯穿地下地层的井筒中的油田管道的装置和方法。响应流体流动特性(如密度)的变化自主地控制流体流动。在一个实施例中，流体转向器可响应流体密度的变化在打开与关闭位置之间移动，并且其操作可限制流体流过阀组件入口。转向器是可枢转的、可转动的或可以别的方式响应流体密度的变化而移动的。在一个实施例中，转向器的操作可控制流体通过两个阀入口的流量比。流体流量比用于操作阀构件以限制流体通过阀的流动。在其它实施例中，流体转向器响应流体中的密度变化而移动，从而影响流体在管道中的流动模式，由流动模式的变化操作阀组件。

附图说明

为了更全面地理解本发明的特征及优点，现在参考本发明的详细说明以及附图，其中不同附图中的相应数字是指相应的部件，其中：

图1是包括多个根据本发明的自主流体控制组件的井系统的示意图；

图2是流控装置的一个实施例的部分截面的侧视图，根据本发明的一个方面，所述流控装置具有枢转的转向器臂，并且在密度较高的流体中；

图3是流控装置的一个实施例的部分截面的侧视图，根据本发明的一个方面，所述流控装置具有枢转的转向器臂，并且在密度较低的流体中；

图4是根据本发明的一个方面的示例性流体阀组件的详细侧截面视图；

图5是沿图4中的线A-A截取的端视图；

图6是图2的阀组件的截面的底视图，其中阀构件处于关闭位置(所述装置在相对高密度的流体中)；

图7是图3的阀组件的截面的底视图，其中阀构件处于打开位置(所述装置在相对低密度的流体中)；

图8是具有根据图2的转向器构造的流体流控装置的正交视图；

图9是流控装置的另一实施例的正视图，所述流控装置具有根据本发明的一个方面的转动的转向器；

图10是图9的流控装置的分解视图；

图11是流控设备端部与根据本发明的一个方面的流控装置配合使用的示意流动图；

图12是图9的流控装置的侧截面视图，其中所示的转向器处于关闭位置，所述装置在密度较低的流体中；

图13是图9的流控装置的侧截面视图，其中所述装置在密度较高的流体中；

图14是图9的流控装置的截面的详细侧视图；

图15是说明浮力原理的示意图；

图16是说明浮力对具有不同密度和不同体积浸在流体空气中的物体的影响的示意图；

图17是说明浮力对具有不同密度和不同体积浸在流体天然气中的物体的影响的示意图；

图18是说明浮力对具有不同密度和不同体积浸在流体石油中的物体的影响的示意图；

图19是本发明的一个实施例的示意图，说明在不同相对密度流体中的相对浮力和位置；

图20是本发明的一个实施例的示意图，说明在不同相对密度流体中的相对浮力和位置；

图21是流控装置的另一实施例的正视图，所述流控装置具有根据本发明的一个方面改变流向的转动转向器；

图22显示图21的装置，其处于流体流动受限最低的位置。

图23到图26是图21中的关闭装置的侧截面视图。

图27是流控装置的另一实施例的侧截面视图，根据本发明的一个方面，所述流控装置具有转动的流驱动阻力组件，显示处于打开位置；和

图28是图27中所示的实施例的侧截面视图，具有转动的流驱动阻力组件，显示处于关闭位置。

具体实施方式